【正文】 施工壓力與時(shí)間的關(guān)系 典型施工壓力分析 由施工壓力確定裂縫幾何參數(shù) ● 二維裂縫模型簡(jiǎn)介 Cater模型 (1)在縫長(zhǎng)和縫高方向，縫寬度相等且不隨時(shí)間變化 (2)壓裂液從裂縫壁面線性地滲入地層 (3)裂縫內(nèi)某點(diǎn)的濾失速度取決于該點(diǎn)接觸液體的時(shí)間： (4)裂縫內(nèi)各點(diǎn)壓力相同，且等于井底延伸壓力 Cater模型假設(shè) )(),(),(xttxCtxv t???KGD 與 PKN 模型的比較 (1)裂縫形狀： KGD: 垂直剖面為矩形 。 ③考慮到壓力數(shù)據(jù)受裂縫表面和濾餅持續(xù)固化（擠壓）的影響，小型壓降測(cè)試的關(guān)井時(shí)間至少為總閉合時(shí)間的 4~5倍。 由于小型壓裂形成的裂縫比階梯注入 /返排法形成的裂縫更長(zhǎng)更寬 ， 得到的 Pc的精度不太高 。 階梯注入測(cè)試的壓力與注入速率分析 基質(zhì)注入壓力： 斜率較大 裂縫延伸壓力： 較平緩 一般地，裂縫延伸壓力比 Pc高 50~200psi (1psi≈7kPa) C 點(diǎn) C： 測(cè)試前的井底壓力；如此前無大量液體注入，則為儲(chǔ)層壓力 Rutqvist室內(nèi)測(cè)試驗(yàn)證了該方法的可靠性 (1996) 即使未出現(xiàn)斜率較大的基質(zhì)注入壓力直線，裂縫延伸壓力直線在 Y軸上的截距，也近似代表了 Pc。 一、閉合壓力（ Pc）確定方法 一、閉合壓力（ Pc）確定方法 礦場(chǎng)測(cè)試 理論計(jì)算 — 評(píng)估局部應(yīng)力需要形成較小的裂縫（注入排量相對(duì)較低）； — 確定 Pc則要求在整個(gè)產(chǎn)層厚度上形成水力裂縫，則排量相對(duì)較高 — 形成的裂縫較小時(shí)，則凈壓力亦較小，井底關(guān)井壓力即為主應(yīng)力或閉合壓力； —如果凈壓力較高時(shí)，關(guān)井壓力差異較大，必須進(jìn)行分析計(jì)算 Pc Pc 礦 場(chǎng) 測(cè) 試 階梯注入測(cè)試 階梯注入測(cè)試 ：各階段持續(xù)時(shí)間相等 (1~2min，排量改變、維持恒定且進(jìn)行壓力記錄 ) ，注液增量大致相同。 利用井下三維的地震聲波和震動(dòng)記錄 ， 可確定裂縫方位 ， 以及在目標(biāo)層上 、 下鄰近層內(nèi)的裂縫延伸狀況 。 —對(duì)井筒處的裂縫高度提供真實(shí)的評(píng)估 。 伽瑪射線測(cè)井與溫度測(cè)井對(duì)比 (Dobkins,1981) ● 井下閉路電視 (Simith,1982) —測(cè)試結(jié)果清楚地顯示出留在井筒處的裂縫面 。 — 使用不同的放射性同位素可以確定不同的施工階段。 水力壓裂效果評(píng)價(jià)內(nèi)容 依賴于所采取的模型和方法，主要評(píng)價(jià)以下參數(shù)： ?裂縫的長(zhǎng)、寬、高 ?裂縫的導(dǎo)流能力（短期、長(zhǎng)期） ?壓裂液的濾失系數(shù) ?預(yù)測(cè)產(chǎn)量 ?計(jì)算壓裂收益 水力壓裂效果評(píng)價(jià)的手段 ?關(guān)于裂縫幾何尺寸（水力裂縫參數(shù)） ? 直接測(cè)量的裂縫繪圖技術(shù) 如：裂縫高度的測(cè)試 ? 間接測(cè)量分析 包括：壓裂壓力分析、壓裂試井分析、壓后產(chǎn)量歷史擬合 ● 溫度測(cè)井 壓裂施工期間 ， 壓裂液使地層冷卻 ， 由壓前和壓后的井溫剖面對(duì)比 ， 確定壓裂裂縫的高度 。水力壓裂效果評(píng)價(jià)技術(shù) 2022年 9月 西南石油學(xué)院 0 概 述 ?水力壓裂效果評(píng)價(jià)的意義 效果評(píng)價(jià) (3個(gè)方面 )： 實(shí)際的裂縫狀況？ —幾何尺寸、導(dǎo)流能力、有關(guān)參數(shù)。 壓后產(chǎn)量情況？ 經(jīng)濟(jì)效益？ 0 引 言 ?水力壓裂效果評(píng)價(jià)的意義 評(píng)價(jià)的意義 (3個(gè)方面 )： ?主壓裂前（小型壓裂）： 獲取參數(shù)、用以指導(dǎo)主壓裂設(shè)計(jì) ?施工結(jié)束后： 確定裂縫的幾何尺寸，便于與設(shè)計(jì)對(duì)比，同時(shí)為預(yù)測(cè)壓后產(chǎn)量提供輸入?yún)?shù) ?產(chǎn)量評(píng)價(jià)： 計(jì)算經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、優(yōu)化壓裂規(guī)模 0 引 言 ?水力壓裂效果評(píng)價(jià)的意義 評(píng)價(jià)的結(jié)果可以驗(yàn)證或修正水力壓裂中使用的模型 、 選擇壓裂液 、 確定加砂量 、 加砂程序 、 采用的工藝以及開發(fā)方案等 ， 進(jìn)而降低壓裂成本和提高油氣采收率 ， 達(dá)到合理高效開發(fā)油氣田的目的 。 壓前和壓后的井溫測(cè)量 ● 伽瑪射線測(cè)試 — 監(jiān)測(cè)壓裂液和支撐劑中的放射性示蹤劑，確定壓裂施工期間壓裂液和支撐劑所到達(dá)的區(qū)域。 要求： 放射性同位素應(yīng)不發(fā)生自然擴(kuò)散。 —井筒內(nèi)含有透光的液體 ， 可以通過觀察裂縫的張開與閉合 ， 確定井筒處裂縫的高度 。 ● 井下三維地震 使用地下聲波遙測(cè)技術(shù) ， 利用震源的壓縮波和剪切波先后到達(dá)的時(shí)間差 ， 確定震源到各檢波器之間的距離 。 診斷方法 主要局限性 遠(yuǎn)離裂縫直接成像技術(shù) 測(cè)斜儀裂縫成像 不能提供有效支撐裂縫的長(zhǎng)度 ， 并且 分辨率隨距壓裂井距離的增大而減小 微地震裂縫成像 直接近井裂 縫診斷技術(shù) 放射性示蹤 僅能識(shí)別井眼中是否進(jìn)行過壓裂 ， 不能提供距井眼約 1米以外的裂縫信息 溫度測(cè)井 生產(chǎn)測(cè)井 井眼成像測(cè)井 井下電視 井徑測(cè)井 間接壓裂 診斷技術(shù) 凈壓裂縫分析 結(jié)果取決于模型假設(shè)和油藏描述 主要講解的內(nèi)容 單井壓裂： 壓裂壓力分析 壓裂試井分析 壓裂井產(chǎn)能分析 井組壓裂： ※ 油藏整體壓裂模擬與評(píng)價(jià) 第一部分 壓裂壓力分析 分析的數(shù)據(jù)： 施工 (泵注期間 )或停泵后井底或井口壓力與時(shí)間的變化關(guān)系曲線 基本思想： 裂縫起裂和延伸等均與施工壓力有關(guān) 凈壓力： 井底壓力與閉合壓力之差 一、閉合壓力確定方法 二、泵注期間的壓力分析 三、壓裂壓力遞減分析 四、微裂縫儲(chǔ)層濾失問題 第一部分 壓裂壓力分析 定義： 使已存在的裂縫張開的最小縫內(nèi)壓力（已有裂縫閉合時(shí)的流體壓力） 理想的情況下（地層均質(zhì)） ， pc= σmin（最小就地主應(yīng)力） 即：在整個(gè)裂縫高度上出儲(chǔ)層的最小應(yīng)力在大小和方向都沒任何改變時(shí)， pc= σmin 一、閉合壓力（ Pc）確定方法 實(shí)際： — 由于儲(chǔ)層巖性的變化 、 天然裂縫等使得 σmin在整個(gè)產(chǎn)層段內(nèi)的大小及方向通常變化較大 — pc 由整個(gè)裂縫高度上 σmin平均值確定 ， 此時(shí) ， pc取決于裂縫幾何形狀和方向 地應(yīng)力是局部參數(shù) 、 閉合壓力是裂縫 （ 無支撐劑條件下 ） 自由閉合的整體特性參數(shù) 。 如還繼續(xù)進(jìn)行回流測(cè)試，則注入的最后一個(gè)階段的持續(xù)時(shí)間應(yīng)較長(zhǎng) (5~10min)以確保形成一定尺寸的裂縫。 回 流 測(cè) 試 在階梯注入測(cè)試后，以最后注入速率的 1/6~1/4 的恒定速率回流一段時(shí)間 關(guān)鍵： 壓力下降期間，保持穩(wěn)定的回流速度 裂縫閉合 閉合后 兩直 線交點(diǎn) 測(cè)定 Pc的首選方法 ：階梯注入測(cè)試與回流測(cè)試的結(jié)合 回流測(cè)試曲線：（時(shí)間平方根圖） G曲線： 導(dǎo)數(shù) 斜率變化點(diǎn) 兩條曲線的斜率發(fā)生變化點(diǎn)：閉合壓力值 導(dǎo)數(shù)曲線：放大斜度的變化并增強(qiáng)對(duì)斜率變化點(diǎn)的識(shí)別 說明： 平方根曲線或 G曲線，可能沒有明顯的斜率變化，或顯示多重斜度變化 小型壓裂（測(cè)試壓裂）確定 Pc 通過小型壓裂施工 ， 測(cè)試停泵后的壓降曲線 ， 繪制壓力隨時(shí)間的平方根曲線 ， 也可確定 Pc。 Pc測(cè)試建議 (Talley,1999) ① 對(duì)于氣井，宜在開采前進(jìn)行測(cè)試，以盡可能減少井筒中氣體膨脹對(duì)壓降數(shù)據(jù)的影響； ②對(duì)于深井或高溫儲(chǔ)層中，隨著壓力下降和溫度升高，井筒內(nèi)液體會(huì)膨脹（井筒存儲(chǔ)效應(yīng)），盡量需安裝井下儀表進(jìn)行測(cè)試。 ④ 為判斷閉合壓力的準(zhǔn)確性和客觀性，可預(yù)先估算出地層壓力。 PKN: 垂直剖面為橢圓形 (2)凈壓力變化： KGD: 隨時(shí)間降低 。 PKN: 目的層較薄且上下有致密頁巖、泥巖等作為遮擋層或油層較深、層間的摩擦力較大不易產(chǎn)生滑動(dòng)的情況 實(shí)際觀察表明： KGD:長(zhǎng)高比較小 PKN:長(zhǎng)高比較大。 Ⅲ ：斜率 ≥ 1，裂縫端部受阻，縫內(nèi)砂堵或端部脫砂。 典型的施工壓力分析 lg p lg t Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅱ ：壓力不變，意義不明確。若后面壓力下降，則可能是縫高增加；若后面壓力升高，則可能是二次縫隙使濾失增大。 三維模型：擬合計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，壓力擬合確定參數(shù)（ PT軟件）。 再由一定的數(shù)學(xué)模型來解釋裂縫參數(shù)。 幾個(gè)重要的無因次參數(shù) ： BqppKhp w f siwD ? 4 1)( ??20 0 0 2 6 ftD xCKtt???曲線特征，特種識(shí)別曲線 fffD KxwKC ?無因次導(dǎo)流能力： 無因次壓力： 無因次時(shí)間 ： — 由于井筒內(nèi)含有可壓縮液體，關(guān)井初期的可引起明顯的井筒存儲(chǔ)效應(yīng)； — 井筒存儲(chǔ)效應(yīng)持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，主要取決從井筒體積和井筒內(nèi)流體的壓縮性。 以井筒存儲(chǔ)為主的流動(dòng)（ 關(guān)井早期 ） lg ?p lg t m=1 雙對(duì)數(shù)曲線特征 (診斷曲線 ) 以井筒存儲(chǔ)為主的流動(dòng) 裂縫線性流動(dòng) 產(chǎn)生條件 ：井筒存儲(chǔ)效應(yīng)很小 裂縫線性流的時(shí)間很短，在不能忽略井筒存儲(chǔ)的情況下，通常被掩蓋， 因此很難進(jìn)行這種不穩(wěn)定特性的分析 裂縫線性流動(dòng) Lg ?p lg t m=1/2 診斷曲線 雙線性流 存在兩個(gè)線性流動(dòng)結(jié)構(gòu)，裂縫中的流動(dòng)主要取決于導(dǎo)流能力，常用雙線性流階段來確定導(dǎo)流能力。 曲線特性： 有限導(dǎo)流垂直裂縫面的地層線性流 DWD tp ??地層線性流 曲線的起點(diǎn)與終點(diǎn)： 曲線特征 ：壓力與壓力導(dǎo)數(shù)偏差為 lg2 在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上地層線性流的壓力和壓力導(dǎo)數(shù) 2)(10 0fDfDD b l f hCt ? ?D e l ft 地層線性流 由壓力或壓力導(dǎo)數(shù)與時(shí)間的曲線斜率： 確定裂縫長(zhǎng)度 地層線性流的直角坐標(biāo) 21flf Kxm ?擬徑向流 線性流動(dòng)結(jié)束后，則進(jìn)入擬徑向流動(dòng)階段。 fDC]8 0 9 [l n21 ??? wDwD rtp20 0 0 2 6 wtwD rCKtrt??? ??sww err???無量綱時(shí)間： 有效井筒半徑 擬 徑向流 無因次時(shí)間 近似為 3時(shí)，開始出現(xiàn) 200 02 ftD xCKtt???擬徑向流出現(xiàn)時(shí)間： (為無因次導(dǎo)流能力的函數(shù) ) 全面的擬徑向流 5,1 0 02,10/無因次時(shí)間為時(shí)當(dāng)無因次時(shí)間為時(shí)當(dāng)????fDfDCC井筒存儲(chǔ) 壓力、壓力導(dǎo)數(shù)雙對(duì)數(shù)斜