中国致密油藏多段压裂水平井产能预测新模型研究进展

作者及发表信息
本研究由Rui Gang（中国石油潮州昆仑燃气有限公司）、Han Gao等7位来自中国石油长庆油田、华北石油管理局等单位的学者合作完成，成果发表于2024年《Journal of Physics: Conference Series》第2834卷，论文标题为《A New Productivity Prediction Model for Multi-Fractured Horizontal Wells in Tight Oil Reservoirs》。

学术背景
致密油藏作为中国松辽、鄂尔多斯等盆地的重要战略接替资源，其开发依赖水平井体积压裂技术。然而，中国致密油藏具有强非均质性（heterogeneity）、薄互层发育等特点，导致压裂后产能差异显著。传统产能预测方法（如典型曲线法、数值模拟）存在数据需求高、假设条件多等局限。为此，本研究旨在构建融合地质与工程参数的多层次评价体系，建立高精度产能预测模型。

研究流程与方法
1. 数据收集与评价体系构建
- 研究对象：中国典型致密油田175口多段压裂水平井（MFHWs），涵盖储层物性参数（如地层压力、渗透率）和压裂参数（如段数、压裂液量）。
- 方法创新：采用层次分析法（AHP, Analytic Hierarchy Process）建立两级评价体系，将影响因素分为储层参数（C1）和体积压裂参数（C2）两大类，共12项子指标（如水平段长度hsl、压裂液体积ffv）。

1. 关键参数筛选

   • 灰色关联分析：通过计算灰色关联度（GRG, Grey Relational Grade）筛选关键参数。标准化处理采用极差变换（公式3-4），关联度计算引入偏差系数ρ=0.5（公式6）。
     
   • 结果：水平段长度（hsl，权重0.123）、地层压力（pre，0.113）、压裂液量（ffv，0.112）等6项参数关联度>0.5，被确定为关键影响因素（表3）。
     

2. 产能预测模型建立

   • 相似性系数计算：基于标准化矩阵（公式10-12），通过欧氏距离（公式13）和相似系数（公式14）量化待预测井与已知产能井的匹配度。例如，FR14井与FR2井相似系数达0.975，预测产能4998吨，与实际值4820吨误差仅3.6%。
     

主要结果
1. 参数权重分析
- 储层参数权重（0.641）高于压裂参数（0.358），表明储层质量是产能主控因素。水平段长度（hsl）影响最大，其次为地层压力（pre）和压裂液量（ffv）（图2）。

1. 模型验证

   • 对FR14-FR16井的预测显示，相似系数法误差%（图6）。例如，FR15井预测产能6106吨，实际6005吨，误差1.7%。模型在175口井中均表现稳健。
     

2. 工程指导意义

   • 增加压裂液量和段数可显著提升产能，但需结合储层压力保持程度优化设计。例如，高相似度井组的压裂液量均值达8910m³，支撑剂用量805吨（表2）。
     

结论与价值
1. 科学价值
- 首次将AHP与灰色理论耦合，构建了致密油水平井产能的多参数定量预测框架，突破了传统单因素分析的局限。

1. 应用价值
   
   • 模型已在中国典型油田规模化应用，为压裂方案优化（如段数设计、压裂液配比）提供数据支撑，助力致密油高效开发。
     

研究亮点
1. 方法创新：提出“相似系数”概念，通过历史井数据匹配实现产能快速预测，避免了复杂数值模拟的计算成本。
2. 数据驱动：基于大样本（175口井）实证分析，关键参数筛选具有统计学显著性（GRG>0.5）。
3. 跨学科融合：整合石油工程（压裂参数）、地质学（储层评价）与数据科学（灰色理论）方法，体现多学科交叉优势。

其他发现
研究指出中国致密油藏天然裂缝发育难以量化（原文第2节），未来可结合微地震监测数据进一步优化模型。参考文献[7][15]提及的分布式声波传感（DAS）技术或为解决该问题的潜在方向。