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爆燃?jí)毫延途a(chǎn)能電模擬實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

文檔作者：陳德春吳曉東潘志華李海波文檔來(lái)源： 1.中國(guó)石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院 2．中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年09月05日
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第39卷第6期
2O11年l1月
石 油 鉆 探 技 術(shù)
PETROLEUM DRII I IN『G TECHNIQUES
Vol_39 No．6
NOV．，2O11
．．油氣開采 doi：10．3969／j．issn．1001—0890．201 1．06．017
爆燃?jí)毫延途a(chǎn)能電模擬實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)
陳德春 ，吳曉東 ，潘志華 ，李海波
(1_中國(guó)石油大學(xué)(北京)石油工程學(xué)院，北京102249；2．中國(guó)石油大學(xué)(華東)石油工程學(xué)院，山東青島266555)
摘 要：為分析爆燃?jí)毫言霎a(chǎn)機(jī)理及爆燃?jí)毫褜?duì)油藏滲流場(chǎng)和油井產(chǎn)能的影響，根據(jù)電流場(chǎng)和滲流場(chǎng)的相似
原理，設(shè)計(jì)了爆燃?jí)毫延途a(chǎn)能電模擬實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了爆燃裂縫參數(shù)對(duì)油藏滲流場(chǎng)和油井產(chǎn)能的影響，
并與油井產(chǎn)能數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明：越接近爆燃裂縫線性單向流越明顯，說(shuō)明爆燃裂
縫改變了地層流體在地層中的滲流方式；爆燃裂縫前端等壓線發(fā)生了明顯彎曲和集中，證明裂縫前端有；12流存在；
電流比隨爆燃裂縫長(zhǎng)度和裂縫數(shù)量的增加而增大，但增大幅度逐漸變小，最優(yōu)爆燃裂縫數(shù)量為5條；保角變換產(chǎn)能
數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均相對(duì)誤差為4．95 ，節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析產(chǎn)能數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均
相對(duì)誤差為12．O2 ，證明保角變換產(chǎn)能數(shù)學(xué)模型和節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析產(chǎn)能數(shù)學(xué)模型具有較好的精度和工程適用性。
關(guān)鍵詞：爆燃?jí)毫延途a(chǎn)能電模擬裂縫數(shù)學(xué)模型
中圖分類號(hào)：TE357．3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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?jí)毫鸭夹g(shù)通過(guò)爆燃藥爆燃迅速產(chǎn)生大量高
溫、高壓氣體，對(duì)油氣層形成脈沖加載，破裂油氣層
形成自井筒呈放射狀的多條徑向裂縫，提高油井的
產(chǎn)能[1 ]。爆燃?jí)毫压に嚾遮呁晟?，但關(guān)于爆燃裂縫
對(duì)油井產(chǎn)能影響規(guī)律方面的研究欠缺。電模擬實(shí)驗(yàn)
是研究地層油氣滲流的一種廣泛應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)?zāi)M技
術(shù)_6。 。對(duì)于爆燃?jí)毫延途捎诒剂芽p的存在，
收稿日期：2O¨一O5—25；改回日期：2011—1O—O4。
作者簡(jiǎn)介：陳德春(1969一)，男，江蘇興化人，1991年畢業(yè)于石
油大學(xué)(華東)采油工程專業(yè)，1998年獲石油大學(xué)(華東)油氣田開發(fā)
工程專業(yè)碩士學(xué)位，2006年獲中國(guó)石油大學(xué)(華東)油氣田開發(fā)工程
專業(yè)博士學(xué)位，教授，主要從事采油工程理論與技術(shù)方面的研究。
聯(lián)系方式：(0546)8395655；chendc@upc．edu．cn。
基金項(xiàng)目：中國(guó)石油化工股份有限公司項(xiàng)目“水力裂縫層內(nèi)爆炸
提高采收率技術(shù)基礎(chǔ)研究”(編號(hào)：P03051)資助。
石 油 鉆 探 技 術(shù)
其滲流場(chǎng)復(fù)雜化。根據(jù)電流場(chǎng)和滲流場(chǎng)的相似原理
設(shè)計(jì)了爆燃?jí)毫延途a(chǎn)能電模擬實(shí)驗(yàn)，測(cè)定了爆燃?jí)?
裂油井在不同裂縫長(zhǎng)度及裂縫數(shù)量下其周圍電流和
電壓的分布，分析了爆燃裂縫參數(shù)對(duì)爆燃?jí)毫训貙訚B
流場(chǎng)和油井產(chǎn)能的影響，為爆燃?jí)毫延途漠a(chǎn)能分析
和爆燃?jí)毫延途a(chǎn)能計(jì)算模型_1 ]的檢驗(yàn)提供了依據(jù)。
計(jì)算與實(shí)驗(yàn)?zāi)M參數(shù)
爆燃?jí)毫延途a(chǎn)能電模擬實(shí)驗(yàn)裝置由油藏模擬
系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和電路系統(tǒng)組成，主要包括高頻率信
號(hào)發(fā)生器、多用途測(cè)試儀表、方向控制器、電壓源、玻
璃槽、定位絲杠、電動(dòng)機(jī)馬達(dá)等。
根據(jù)電流場(chǎng)與滲流場(chǎng)的相似原理，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)
方案(實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，幾何相似系數(shù)C ===0．025)。被
模擬油井產(chǎn)能計(jì)算參數(shù)：泄油半徑為30 m，井徑為
0．2 m，油層厚度為10 m，油藏邊界壓力為30 MPa，
爆燃裂縫長(zhǎng)度分別為2，4，6，8和10 m，地層滲透率
為0．089 m ，地層油黏度為0．05 Pa·S，裂縫滲透
率為3．6 m。，爆燃裂縫寬度為0．04 m，裂縫數(shù)量為
2，3，4，5和6條。
對(duì)應(yīng)的電模擬模型參數(shù)：泄油半徑為750 mm，
井徑為5 mm，油層厚度為250 mm，模型邊界電壓
為6 V，模型爆燃裂縫長(zhǎng)度分別為50，100，150，200
和250 mm，實(shí)驗(yàn)流體電導(dǎo)率為0．445 S／m，實(shí)驗(yàn)紫
銅電導(dǎo)率18 S／m，模型爆燃裂縫寬度為1 mm，實(shí)驗(yàn)
裂縫數(shù)量為2，3，4，5和6條。
爆燃裂縫對(duì)滲流場(chǎng)的影響
通過(guò)對(duì)無(wú)爆燃裂縫油井、不同裂縫長(zhǎng)度和裂縫
數(shù)量的26組模型進(jìn)行電模擬實(shí)驗(yàn)，測(cè)定了26組等
壓線圖，并進(jìn)行了規(guī)律分析?？紤]到等壓線變化規(guī)
律的類似性，以縫長(zhǎng)100 mm、不同裂縫數(shù)量下測(cè)得
的等壓線圖(如圖1所示)為例進(jìn)行了分析。
從圖1可以看出：越靠近油井等壓線分布越密
集，這說(shuō)明滲流的阻力主要產(chǎn)生在油井附近地層；遠(yuǎn)
離爆燃裂縫處等壓線形狀逐漸接近圓形供給邊界的
形狀，流體徑向流動(dòng)；越靠近爆燃裂縫，等壓線的形
狀受裂縫的影響越大，爆燃裂縫附近處等壓線有與
爆燃裂縫平行的趨勢(shì)，說(shuō)明越接近爆燃裂縫線性單
向流越明顯，這有利于降低滲流阻力；爆燃裂縫前
端，等壓線發(fā)生明顯彎曲和集中，證明有匯流存在。
所以，爆燃裂縫通過(guò)改變流體滲流方式和提高儲(chǔ)層
滲透率的機(jī)理，改善了地層流體在油藏中的滲流能
力，有利于提高油井產(chǎn)能。
3 爆燃裂縫參數(shù)對(duì)油井產(chǎn)能的影響
3．1 裂縫數(shù)量對(duì)產(chǎn)能的影響
不同爆燃裂縫長(zhǎng)度下，裂縫數(shù)量與電流比的關(guān)
系如圖2所示。
2 3 4 5 6
裂縫數(shù)量／條
圖2 不同爆燃裂縫長(zhǎng)度下裂縫數(shù)量與電流EE的關(guān)系
Fig．2 Relationship between fractures number and current
ratio of different exploding fractures length
從圖2可以看出：在爆燃裂縫長(zhǎng)度一定的情況
下，隨著裂縫數(shù)量的增加，電流比逐漸增大，但增大
幅度逐漸變小；裂縫數(shù)量在3～5條時(shí)，電流比增加
較快，當(dāng)裂縫超過(guò)5條時(shí)，電流比增加幅度減緩，說(shuō)
明最優(yōu)爆燃裂縫數(shù)量為5條。
3．2 裂縫長(zhǎng)度對(duì)產(chǎn)能的影響
不同爆燃裂縫數(shù)量下，裂縫長(zhǎng)度與電流比的關(guān)
系如圖3所示。
3 0
2．5
2 O
塘1 5
腳
1．0
O．5
0
5O
圖3
Fig．3
100 150 200 250
裂縫長(zhǎng)度／ram
不同爆燃裂縫數(shù)量下裂縫長(zhǎng)度與電流比的關(guān)系
Relationship between fracture length and current
ratio of different exploding fractures number
5 0 5 0
l 1 O
燼霉
第39卷第6期 陳德春等．爆燃?jí)毫延途a(chǎn)能電模擬實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià) · 75 ·
x／mm
— _．卜3 5V — ●廣_-4 5V —_，● 一5 6V
(a)爆燃裂縫2條
— -． 2 9 V —-_卜一3 5 V — ．r_4．0V —_．一4．5 V — 一5．0 V
(b)爆燃裂縫3條
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)爆燃裂縫4條 (d)爆燃裂縫5條
x／mm
—__◆_一2．9V —--卜一3．5V —_．r_一4．1V —_．●一4．7V —-I}- 5．3V
(e)爆燃裂縫6條
圖1 爆燃裂縫縫長(zhǎng)100 mm 時(shí)不同裂縫數(shù)量下的等壓線
Fig．1 Pressure contour of different exploding fracture number with fractures length of 100 mm
目_口日、，f
茸茸、，f
鯽
I r
昌—葛、，f
石 油 鉆 探 技 術(shù)
從圖3可以看出，在爆燃裂縫數(shù)量一定時(shí)，電
流比隨著裂縫長(zhǎng)度增大而增大。這說(shuō)明隨著裂縫
長(zhǎng)度不斷增大，地層中的滲流阻力減小，油井產(chǎn)能
增大。
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與產(chǎn)能模型計(jì)算結(jié)果對(duì)比
實(shí)驗(yàn)中采用電流比表征油井的增產(chǎn)效果，并
與保角變換和節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析產(chǎn)能數(shù)學(xué)模型_9 計(jì)算
的產(chǎn)能比進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表1。從表1可以看
出：保角變換產(chǎn)能數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)
果的相對(duì)誤差為O．49 ～15．29 ，平均誤差為
4．95 ；節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析產(chǎn)能數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果
與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)誤差為0．58 ～22．83％ ，平均
誤差為12．O2 。這證明兩產(chǎn)能數(shù)學(xué)模型具有較
好的精度和工程適用性。
表1 電模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)結(jié)果的對(duì)比
Table 1 The comparison between electric analog experiment and mathematical model
注：模型1為保角變換產(chǎn)能數(shù)學(xué)模型，模型2為節(jié)點(diǎn)分析系統(tǒng)產(chǎn)能數(shù)學(xué)模型。
5 結(jié)論
1)滲流的阻力主要產(chǎn)生在油井附近地層，越接
近爆燃裂縫線性單向流越明顯，且爆燃裂縫滲透率
高，從而提高了油井產(chǎn)能；越靠近爆燃裂縫，等壓線
的形狀受裂縫的影響越大，爆燃裂縫前端等壓線發(fā)
生明了顯彎曲和集中，證明了匯流的存在。
第39卷第6期 陳德春等．爆燃?jí)毫延途a(chǎn)能電模擬實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià) - 77·
2)電流比隨爆燃裂縫長(zhǎng)度和裂縫數(shù)量的增加
而增大，當(dāng)爆燃裂縫超過(guò)5條時(shí)，電流比的增大幅度
減緩，說(shuō)明最優(yōu)爆燃裂縫數(shù)量為5條。
3)保角變換產(chǎn)能數(shù)學(xué)模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)
結(jié)果的相對(duì)誤差為0．49 ～15．29 ，平均相對(duì)誤
差為4．95 ；節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析產(chǎn)能數(shù)學(xué)模型的計(jì)算
結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對(duì)誤差為0．58 ～22．83 ，
平均相對(duì)誤差為12．O2 ；證明兩產(chǎn)能數(shù)學(xué)模型具
有較好的精度和工程適用性，可為爆燃裂縫參數(shù)
設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
E1]
[2]
E3]
[4]
[5]
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參 考 文 獻(xiàn)
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09-05