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爆燃压裂油井产能电模拟实验评价

文档作者：陈德春吴晓东潘志华李海波文档来源： 1.中国石油大学(北京)石油工程学院 2．中国石油大学(华东)石油工程学院		点击数：	更新时间： 2025年09月05日
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上一篇：爆燃压裂油井产能计算模型与增产效果分析

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第39卷第6期
2O11年l1月
石 油 钻 探 技 术
PETROLEUM DRII I IN『G TECHNIQUES
Vol_39 No．6
NOV．，2O11
．．油气开采 doi：10．3969／j．issn．1001—0890．201 1．06．017
爆燃压裂油井产能电模拟实验评价
陈德春 ，吴晓东 ，潘志华 ，李海波
(1_中国石油大学(北京)石油工程学院，北京102249；2．中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛266555)
摘 要：为分析爆燃压裂增产机理及爆燃压裂对油藏渗流场和油井产能的影响，根据电流场和渗流场的相似
原理，设计了爆燃压裂油井产能电模拟实验方案，通过实验研究了爆燃裂缝参数对油藏渗流场和油井产能的影响，
并与油井产能数学模型的计算结果进行了对比分析。结果表明：越接近爆燃裂缝线性单向流越明显，说明爆燃裂
缝改变了地层流体在地层中的渗流方式；爆燃裂缝前端等压线发生了明显弯曲和集中，证明裂缝前端有；12流存在；
电流比随爆燃裂缝长度和裂缝数量的增加而增大，但增大幅度逐渐变小，最优爆燃裂缝数量为5条；保角变换产能
数学模型计算结果与实验结果的平均相对误差为4．95 ，节点系统分析产能数学模型计算结果与实验结果的平均
相对误差为12．O2 ，证明保角变换产能数学模型和节点系统分析产能数学模型具有较好的精度和工程适用性。
关键词：爆燃压裂油井产能电模拟裂缝数学模型
中图分类号：TE357．3 文献标识码：A 文章编号：100卜0890(2011)06—0073—05
Evaluation of Exploding Fracture W ells Prod uctivity Using Electric Analog Experiment
Chen Dechun ” ，W u Xiaodong ，Pan Zhihua ，Li Haibo
(1．College of Petroleum Engineering，China University of Petroleum (Beijing)，Beijing，102249，
China：2．College of Petroleum Engineering，China University of Petroleum(Huadong)，Qingdao，Shan—
dong，266555，China)
Abstract：In order to analyze the stimulation principle as well as the effects to reservoir fluid flow field
and well productivity of exploding fracturing，electric analog experiments of exploding fracture wells pro—
ductivity are designed based on the similarity theory between electric current field and fluid flow field in
porous media．Exploding fractures parameters’effects on reservoir fluid flow field and well productivity are
studied by experiments，meanwhile，experimental results are compared with mathematica1 mode1．Results
show that the nearer the exploding，the more significant the linear flow．This indicates exploding fracture
changes fluid flow mode．Flow convergence in the fracture front end is proved by obvious isothermal con—
tour bent and centralization．Electric current ratio increases with a decreasing gradient as exploding frac—
tures length and number increase，and the optimum exploding fractures number is 5．The average relative
productivity error between noda1 system analysis and experimental result iS 4．95 ，while the error iS
1 2．O2％ between conformal transformation and experimental result．This proves good accuracy and engi—
neering suitability of conformal transformation productivity model and nodal system productivity mode1．
Key words：exploding fracture；oil well productivity；electrolytic analog；fracture；mathematical model
爆燃压裂技术通过爆燃药爆燃迅速产生大量高
温、高压气体，对油气层形成脉冲加载，破裂油气层
形成自井筒呈放射状的多条径向裂缝，提高油井的
产能[1 ]。爆燃压裂工艺日趋完善，但关于爆燃裂缝
对油井产能影响规律方面的研究欠缺。电模拟实验
是研究地层油气渗流的一种广泛应用的实验模拟技
术_6。 。对于爆燃压裂油井，由于爆燃裂缝的存在，
收稿日期：2O¨一O5—25；改回日期：2011—1O—O4。
作者简介：陈德春(1969一)，男，江苏兴化人，1991年毕业于石
油大学(华东)采油工程专业，1998年获石油大学(华东)油气田开发
工程专业硕士学位，2006年获中国石油大学(华东)油气田开发工程
专业博士学位，教授，主要从事采油工程理论与技术方面的研究。
联系方式：(0546)8395655；chendc@upc．edu．cn。
基金项目：中国石油化工股份有限公司项目“水力裂缝层内爆炸
提高采收率技术基础研究”(编号：P03051)资助。
石 油 钻 探 技 术
其渗流场复杂化。根据电流场和渗流场的相似原理
设计了爆燃压裂油井产能电模拟实验，测定了爆燃压
裂油井在不同裂缝长度及裂缝数量下其周围电流和
电压的分布，分析了爆燃裂缝参数对爆燃压裂地层渗
流场和油井产能的影响，为爆燃压裂油井的产能分析
和爆燃压裂油井产能计算模型_1 ]的检验提供了依据。
计算与实验模拟参数
爆燃压裂油井产能电模拟实验装置由油藏模拟
系统、测量系统和电路系统组成，主要包括高频率信
号发生器、多用途测试仪表、方向控制器、电压源、玻
璃槽、定位丝杠、电动机马达等。
根据电流场与渗流场的相似原理，设计了实验
方案(实验设计中，几何相似系数C ===0．025)。被
模拟油井产能计算参数：泄油半径为30 m，井径为
0．2 m，油层厚度为10 m，油藏边界压力为30 MPa，
爆燃裂缝长度分别为2，4，6，8和10 m，地层渗透率
为0．089 m ，地层油黏度为0．05 Pa·S，裂缝渗透
率为3．6 m。，爆燃裂缝宽度为0．04 m，裂缝数量为
2，3，4，5和6条。
对应的电模拟模型参数：泄油半径为750 mm，
井径为5 mm，油层厚度为250 mm，模型边界电压
为6 V，模型爆燃裂缝长度分别为50，100，150，200
和250 mm，实验流体电导率为0．445 S／m，实验紫
铜电导率18 S／m，模型爆燃裂缝宽度为1 mm，实验
裂缝数量为2，3，4，5和6条。
爆燃裂缝对渗流场的影响
通过对无爆燃裂缝油井、不同裂缝长度和裂缝
数量的26组模型进行电模拟实验，测定了26组等
压线图，并进行了规律分析。考虑到等压线变化规
律的类似性，以缝长100 mm、不同裂缝数量下测得
的等压线图(如图1所示)为例进行了分析。
从图1可以看出：越靠近油井等压线分布越密
集，这说明渗流的阻力主要产生在油井附近地层；远
离爆燃裂缝处等压线形状逐渐接近圆形供给边界的
形状，流体径向流动；越靠近爆燃裂缝，等压线的形
状受裂缝的影响越大，爆燃裂缝附近处等压线有与
爆燃裂缝平行的趋势，说明越接近爆燃裂缝线性单
向流越明显，这有利于降低渗流阻力；爆燃裂缝前
端，等压线发生明显弯曲和集中，证明有汇流存在。
所以，爆燃裂缝通过改变流体渗流方式和提高储层
渗透率的机理，改善了地层流体在油藏中的渗流能
力，有利于提高油井产能。
3 爆燃裂缝参数对油井产能的影响
3．1 裂缝数量对产能的影响
不同爆燃裂缝长度下，裂缝数量与电流比的关
系如图2所示。
2 3 4 5 6
裂缝数量／条
图2 不同爆燃裂缝长度下裂缝数量与电流EE的关系
Fig．2 Relationship between fractures number and current
ratio of different exploding fractures length
从图2可以看出：在爆燃裂缝长度一定的情况
下，随着裂缝数量的增加，电流比逐渐增大，但增大
幅度逐渐变小；裂缝数量在3～5条时，电流比增加
较快，当裂缝超过5条时，电流比增加幅度减缓，说
明最优爆燃裂缝数量为5条。
3．2 裂缝长度对产能的影响
不同爆燃裂缝数量下，裂缝长度与电流比的关
系如图3所示。
3 0
2．5
2 O
塘1 5
脚
1．0
O．5
0
5O
图3
Fig．3
100 150 200 250
裂缝长度／ram
不同爆燃裂缝数量下裂缝长度与电流比的关系
Relationship between fracture length and current
ratio of different exploding fractures number
5 0 5 0
l 1 O
烬霉
第39卷第6期 陈德春等．爆燃压裂油井产能电模拟实验评价 · 75 ·
x／mm
— _．卜3 5V — ●广_-4 5V —_，● 一5 6V
(a)爆燃裂缝2条
— -． 2 9 V —-_卜一3 5 V — ．r_4．0V —_．一4．5 V — 一5．0 V
(b)爆燃裂缝3条
1000
200
200 400 600 800 100 300
x／mm
500 700 900
x／mm
— 一．—一2．8V —_．卜3．3V —_．r-一3．8V —_．卜一4．5V —-I 一5．1V —_． -2．8V —．卜一3．3V —_．r_-3．8V —_．卜一4．5V —_I÷_-5．1V
(c)爆燃裂缝4条 (d)爆燃裂缝5条
x／mm
—__◆_一2．9V —--卜一3．5V —_．r_一4．1V —_．●一4．7V —-I}- 5．3V
(e)爆燃裂缝6条
图1 爆燃裂缝缝长100 mm 时不同裂缝数量下的等压线
Fig．1 Pressure contour of different exploding fracture number with fractures length of 100 mm
目_口日、，f
茸茸、，f
鲫
I r
昌—葛、，f
石 油 钻 探 技 术
从图3可以看出，在爆燃裂缝数量一定时，电
流比随着裂缝长度增大而增大。这说明随着裂缝
长度不断增大，地层中的渗流阻力减小，油井产能
增大。
4 实验结果与产能模型计算结果对比
实验中采用电流比表征油井的增产效果，并
与保角变换和节点系统分析产能数学模型_9 计算
的产能比进行对比，结果见表1。从表1可以看
出：保角变换产能数学模型的计算结果与实验结
果的相对误差为O．49 ～15．29 ，平均误差为
4．95 ；节点系统分析产能数学模型的计算结果
与实验结果的相对误差为0．58 ～22．83％ ，平均
误差为12．O2 。这证明两产能数学模型具有较
好的精度和工程适用性。
表1 电模拟实验结果与数学模型预测结果的对比
Table 1 The comparison between electric analog experiment and mathematical model
注：模型1为保角变换产能数学模型，模型2为节点分析系统产能数学模型。
5 结论
1)渗流的阻力主要产生在油井附近地层，越接
近爆燃裂缝线性单向流越明显，且爆燃裂缝渗透率
高，从而提高了油井产能；越靠近爆燃裂缝，等压线
的形状受裂缝的影响越大，爆燃裂缝前端等压线发
生明了显弯曲和集中，证明了汇流的存在。
第39卷第6期 陈德春等．爆燃压裂油井产能电模拟实验评价 - 77·
2)电流比随爆燃裂缝长度和裂缝数量的增加
而增大，当爆燃裂缝超过5条时，电流比的增大幅度
减缓，说明最优爆燃裂缝数量为5条。
3)保角变换产能数学模型的计算结果与实验
结果的相对误差为0．49 ～15．29 ，平均相对误
差为4．95 ；节点系统分析产能数学模型的计算
结果与实验结果的相对误差为0．58 ～22．83 ，
平均相对误差为12．O2 ；证明两产能数学模型具
有较好的精度和工程适用性，可为爆燃裂缝参数
设计提供依据。
E1]
[2]
E3]
[4]
[5]
[6]
参 考 文 献
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