氣田壓裂返排工藝分析設(shè)計軟件

1、氣田壓裂返排工藝分析設(shè)計軟件V2.0 北京雅丹石油技術(shù)開發(fā)有限公司 氣田壓裂放噴采用強(qiáng)制閉合返排工藝,壓裂停泵后20-30分鐘內(nèi)開始放噴返排,根據(jù)壓裂工藝、管柱特點和地層的需要,放噴過程通常需要4個階段:閉合控制階段,放大排量階段,壓力上升階段,間歇放噴階段。每個階段地層滲流規(guī)律和壓力變化情況不同,需要重點要解決:壓后放噴油嘴尺寸優(yōu)選;放噴壓力及流量模擬;裂縫閉合參數(shù)計算;合理求產(chǎn)時間設(shè)計等。主要功能裂縫閉合參數(shù)計算在壓裂液濾失機(jī)理的研究基礎(chǔ)之上,考慮了停泵后裂縫的延伸、壓裂液的壓縮性、初濾失和返排時排量的變化,根據(jù)物質(zhì)平衡原理和裂縫延伸規(guī)律,對PKN和KGD二維裂縫模型建立了裂縫強(qiáng)制閉合條件

2、下的返排模型,得到不同返排條件下停泵后壓裂液濾失體積的計算、停泵后裂縫體積變化量的計算。閉合壓力的預(yù)測、裂縫閉合時間的預(yù)測等。放噴壓力及流量模擬本模塊在二維裂縫模型的基礎(chǔ)之上,建立了不同油嘴條件下返排井口壓力及返排量模型,從而能夠模擬裂縫閉合過程中井口壓力和返排量隨時間的變化規(guī)律。 壓后放噴油嘴尺寸優(yōu)選模塊根據(jù)物質(zhì)平衡原理和流體力學(xué)原理,利用返排期間裂縫強(qiáng)制閉合數(shù)學(xué)模型,考慮支撐劑沉降距離和支撐劑回流效應(yīng),根據(jù)不同的儲層情況和壓裂工藝參數(shù),由井口壓力變化選擇合適的油嘴尺寸制度,提高壓裂液的返排率和返排效率,減少支撐劑的回流。產(chǎn)能評價(1預(yù)測在二項式、指數(shù)式或一點法情況下氣井的絕對無阻流量,并繪

3、制IPR曲線圖;軟件可以通過初開井實測數(shù)據(jù)回歸得到模型參數(shù)。 (2敏感性分析不同地層壓力敏感性分析 井筒壓力計算1單相流靜氣柱壓力Cullender Smith 方法; 動氣柱壓力Cullender Smith 方法;2氣水多相流法軟件包含Hagedorn-Brown、Beggs-Brill、Duns-Ros、Okiszewski、Mukherjee-Brill 五種多相流模型,在軟件中可以對查看壓力、溫度、氣體流速、液體流速和持液率的剖面圖;并可以根據(jù)實測數(shù)據(jù)對多相流模型進(jìn)行校正和優(yōu)選,可以將優(yōu)選出的最佳模型運用到其他模塊。 放噴返排工藝過程及特點分析1、閉合控制階段:工作制度:根據(jù)壓后停泵

4、壓力的大小,及壓力降落情況來確定。停泵壓力高,壓力降落慢的井要選擇小的油嘴,反之選擇大的油嘴。現(xiàn)場通常用2-6mm油嘴控制,排量控制在100-200L/min。特點分析:1、由于采用前置液拌注氮氣,壓裂后井底附近地層空隙基本被液體占據(jù),短時間內(nèi)液體不易與氮氣和天然氣混合,液體中溶解的氣量較少,所以此階段排出物以液體為主。2、因壓裂施工的欠量頂替以及壓裂液殘余粘度的影響,此階段通常有部分支撐劑被帶出地面,一般在0.5m3左右。3、通常油壓降落速度要高于套壓降落速度,當(dāng)套壓高于油壓1MPa時,封隔器解封,油管內(nèi)的液體在油套管壓差和地層壓力及液體的彈性能量作用下排出井筒。4、當(dāng)井底壓力低于裂縫閉合壓

5、力,裂縫完全閉合時,控制排量階段結(jié)束,這個過程一                                      般需要 2-4 小時。 2、放大排量階段： 工作制度： 通常用 8-10mm 油嘴控制或暢放， 排量控制在

6、 500L/min 以下， 以地層不出砂， 放噴管線出口不見砂粒（或檢查油嘴的磨損程度）為控制原則。 特點分析： 1） 、此階段初期排出物以液體為主是塞狀流，后期為氣液兩相流，氣水同噴。在此階段 通常都能見氣點火。 2） 、裂縫完全閉合，支撐劑受巖石應(yīng)力的擠壓作用被夾持在裂縫壁面內(nèi)部，能夠比較穩(wěn) 定的固定在一個位置上。 3） 、此階段油套壓經(jīng)歷了一個先降落至零后再升高的過程（地質(zhì)條件好的井油壓只降到 2-3 MPa,左右） ，而且油壓要先于套壓上升。 4） 、這個過程因井的類別不同，所需時間有較大差別，從幾小時到十幾個小時不等。 5） 、由于氣體的指進(jìn)效應(yīng)，裂縫和地層中的氮氣和天然氣向井筒運移

7、速度要快于液體， 氣、液溶解度增大，進(jìn)入油管內(nèi)的氣量增加，噴式加大，井口油壓上升，流體呈氣液混 合狀態(tài)、出口見噴勢，此階段結(jié)束。 3、壓力上升階段： 工作制度：用 6-10mm 油嘴進(jìn)行控制，并隨著氣量增大、壓力上升而逐步減小油嘴。 特點分析： 1） 、階段初期呈氣液兩相流，中期呈段塞流（先是一段含液氣體之后是一段含氣液體） ， 后期因氮氣和天然氣的溶解度增大，以致在流動過程中形成不了水柱，而只能在高速氣 流帶動下以霧狀形式排出井筒，呈霧狀流 2） 、油壓上升到 2-3 MPa 以上。 3） 、返排液量在 70-80%以上，即可轉(zhuǎn)入后期間放階段。 4、間歇放噴階段 工作制度：由于深入地層遠(yuǎn)處的

8、液體向油管聚集速度小于氣體，返排液量減少，出氣量 增大，排液效率降低，則應(yīng)關(guān)井恢復(fù)，采取間開工作制度，選擇 4-8 mm 油嘴放噴。 特點分析： 1） 、關(guān)井時， 由于油套環(huán)形空間截面積較油管流通截面積大，進(jìn)入環(huán)形空間內(nèi)的氣量 多，氣體與液體進(jìn)行置換后占據(jù)液體上部空間，并在液體上部形成一定的壓強(qiáng)而將環(huán)形 空間的液體推向油管，同時，地層內(nèi)液體也進(jìn)入井筒。  69706227 69706536    壓力（MPa ） 10 15 20 25 0 2006-6-25 17:20 2006-6-25 20:00 2006-6-26 0:00 2

9、006-6-26 4:00 2006-6-26 8:00 2006-6-26 12:00 2006-6-26 16:00 2006-6-26 20:00 2006-6-27 0:00 2006-6-27 4:00 2006-6-27 8:00 2006-6-27 12:00 2006-6-27 16:00 2006-6-27 20:00 2006-6-28 0:00 2006-6-28 4:00 2006-6-28 8:00 2006-6-28 12:00 2006-6-28 16:00 2006-6-28 20:00 2006-6-29 0:00 2006-6-29 4:00 2006-6-

10、29 8:00 2006-6-29 12:00 2006-6-29 16:00 2006-6-29 20:00 2006-6-30 0:00 2006-6-30 4:00 2006-6-30 8:00 2006-6-30 12:00 2006-6-30 16:00 2006-6-30 20:00 2006-7-1 0:00 2006-7-1 4:00 2006-7-1 8:00 2006-7-1 12:00 2006-7-1 16:00 2006-7-1 20:00 2006-7-2 0:00 2006-7-2 4:00 2006-7-2 8:00 放噴時間 素10-34-30放噴曲線 油壓（

11、Mpa 套壓(Mpa 累計排液量(方） 油壓趨勢線 套壓趨勢線 累計排液量趨勢線 5 2、放噴排量大小的影響 1、壓后關(guān)井時間的影響 井的關(guān)井恢復(fù)數(shù)值，整個放噴過程結(jié)束。 管柱，造成油套不連通，氣井不能正常生產(chǎn)。 返排速度降低放噴時間液體濾失，排液效率降低。 壓 6m 裂 0 1 完 m 2 - -8 油 3 畢 4嘴 5 m 6- -1 0m m油 7 6 - -敞 8 mm 9 嘴 m油 油 10-點放 1 嘴 11 -1火 嘴 21 ， 3 1 0m -火 4 1 火 5 1 6- m油 16 7 1 -6 7米 5嘴 8 19 米 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 26

12、2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 34 3 5 36 3 7 3 8 3 9 4 0 4 1 4 2 -換 43 4 4 6m 45 4 6 4 m 7 4 油 8 4 9 5 嘴 0 5 1 52 5 3 5 4 5 5 56 5 7 58 5 9 6 06 1 6 -火 2 6 3 6 6米 64 5 6 6 67 -關(guān) 井 的液體減少，這時應(yīng)開井放噴；當(dāng)開井后見到霧狀流就應(yīng)再次關(guān)井恢復(fù)。 塞狀流（液柱段） ，第四段為氣液兩相流，氣水同噴，第五段為霧狀流。 困難。若壓后長時間關(guān)井，井口壓力降低，濾失進(jìn)地層液體量增大，增加返排難度。 劑回流的動力，支撐劑回流造成裂縫導(dǎo)流

13、能力降低，嚴(yán)重情況時井底沉砂掩埋氣層和 2） 、當(dāng)井口壓力上升速率較低時，說明表壓加液柱壓力已接近地層壓力，地層流向井底 氣） 。開井后的第一段是純氣流，第二段是兩相流（氣液過渡段，以氣為主） ，第三段是 純氣柱時，關(guān)井油套壓基本達(dá)到平衡，液體返排率達(dá)到 85%以上，并達(dá)到一、二、三類 4） 、從中期控制階段到結(jié)束放噴，逐漸由油壓高于套壓轉(zhuǎn)變?yōu)樘讐焊哂谟蛪?，?dāng)井內(nèi)為 3） 、 油管內(nèi)流體的分布（從井口到井底）為純氣段、氣液過渡帶段、液體段（含溶解 放噴返排曲線實例分析圖 開 6 8井 6 9 7 ， 0 7 1 -關(guān) 點火 井 放 噴 ， 火 10 米 開 7 2井 7 3 7 4 ， 7 5

14、 -關(guān) 點火 井 放 噴                                       影響壓裂返排效果的因素分析 ， 火 10 米 交 0 50 100 累計液量（方） 150 200 250 300 350 40

15、0 返排速度增加裂縫中流體滲流速度流體的流動阻力裂縫的壓力梯度支撐 井 低壓、低滲油氣藏，空隙喉道細(xì)小，毛細(xì)管力大，造成流體進(jìn)入儲層容易，返排69706227 69706536                                        攜砂速度低，支撐劑在井筒的沉降。 3、外來流體傷害的影響 含有運移性伊利石，可能引起運移堵塞傷害。雖然不含蒙脫石，但粘土總量高，地 層受外來液體長時間侵泡會產(chǎn)生嚴(yán)重的傷害。 4、原始地層壓力和儲層物性的影響 氣田地層壓力系數(shù)一般在 0.80-0.90 MPa/100 米，排驅(qū)壓力一般在 0.4-1.2MPa，由 于地層壓力系數(shù)低，排驅(qū)壓力大，地層不能提供足夠大的生產(chǎn)壓差，造