水力壓裂力學(xué)、效果分析和評估技術(shù)

1、水力壓裂力學(xué)、效果分析和評估技術(shù) 水力壓裂力學(xué) 水力壓裂材料性能與評價 水力壓裂裂縫延伸模擬 支撐劑在裂縫中運移分布 水力壓裂效果分析 水力壓裂工藝技術(shù) 水力壓裂診斷評估技術(shù)水力壓裂概念水力壓裂作用(2) 開發(fā)階段油氣井增產(chǎn)水井增注調(diào)整層間矛盾改善吸水剖面提高采收率(1) 勘探階段增加工業(yè)可采儲量 圖6-1 壓裂施工曲線 PF破裂壓力 PE 延伸壓力 PS 地層壓力 P井底= PF時第一節(jié) 水力壓裂造縫機理C壓力時間排量不變，提高砂比，壓力升高反映了正常的裂縫延伸裂縫閉合壓力（靜）裂縫延伸壓力（靜)凈裂縫延伸壓力管內(nèi)摩阻地層壓力（靜）破裂前置液攜砂液裂縫閉合加砂停泵baa致密巖石b微縫高滲巖石

2、FHSE一、地應(yīng)力分析1 地應(yīng)力場應(yīng)力狀態(tài)： 主應(yīng)力: x ， y， z ; 應(yīng)變: x， y， z(1) 重力應(yīng)力孔隙彈性常數(shù)由廣義虎克定律計算總應(yīng)變注意： 的物理意義由于泊松效應(yīng)，垂向負(fù)荷產(chǎn)生的側(cè)向壓力(2) 構(gòu)造應(yīng)力定義與來源特點 構(gòu)造應(yīng)力屬于水平的平面應(yīng)力狀態(tài) 擠壓構(gòu)造力引起擠壓構(gòu)造應(yīng)力 張性構(gòu)造力引起拉張構(gòu)造應(yīng)力 構(gòu)造運動的邊界影響使其在傳播過程中逐漸衰減。在斷層和裂縫發(fā)育區(qū)是應(yīng)力釋放區(qū)。 正斷層，水平應(yīng)力x可能只有垂向應(yīng)力z的1/3， 逆斷層或褶皺帶的水平應(yīng)力可大到 z的3倍。(3) 熱應(yīng)力產(chǎn)生原因特點計算方法2 人工裂縫方位顯裂縫地層很難出現(xiàn)人工裂縫。微裂縫地層垂直于最小主應(yīng)力方

3、向；基本上沿微裂縫的方向發(fā)展，把微裂縫串成顯裂縫。裂縫方向總是垂直于最小主應(yīng)力y二、 水力壓裂造縫機理1 井壁最終應(yīng)力分布rxrrwxy （1）井筒處應(yīng)力分布當(dāng)r =rw，0及180時， 3y x當(dāng)r =rw，90及270時， 3x y當(dāng) x = y 2y=2 x 說明周向應(yīng)力相等，與無關(guān)當(dāng) x y ()0,180= ()min ()90，270= ()max分析 隨r增加， 迅速降低(平方次) 應(yīng)力集中 PF PE（2）向井筒注液產(chǎn)生的應(yīng)力分布當(dāng) re， Pe =0于是 r= rw時， - Pi彈性力學(xué)拉梅公式(拉應(yīng)力為負(fù))(3) 壓裂液滲入地層引起的井壁應(yīng)力 (4) 井壁上的總周向應(yīng)力(應(yīng)

4、力迭加原理) 地應(yīng)力+井筒內(nèi)壓+滲濾引起的周向應(yīng)力根據(jù)最小主應(yīng)力原理 當(dāng)z最小時，形成水平裂縫; 當(dāng)Y或x最小時，形成垂直裂縫。zxyyxz2 水力壓裂造縫條件(1) 形成垂直縫 巖石破壞條件壓為正，拉為負(fù)最大有效周向應(yīng)力大于水平方向抗拉強度有液體滲濾當(dāng)破裂時，Pi=PF無液體滲濾當(dāng)破裂時，Pi=PF(2) 形成水平縫巖石破壞條件最大有效周向應(yīng)力大于垂直方向抗拉強度有液體滲濾有效總垂向應(yīng)力為：當(dāng)破裂時，Pi=PF無液體滲濾有效總垂向應(yīng)力為：當(dāng)破裂時，Pi=PF例6-1 已知某砂巖油藏深度地層巖石密度r=2300kg/m3，泊松比，地層流體密度L= 1050 kg/m3，孔隙彈性常數(shù)。并假設(shè)水平

5、方向地應(yīng)力均勻分布，抗張強度為th, 忽略沉積巖的垂向抗張強度。試計算無濾失條件下形成垂直裂縫和水平裂縫的深度界限HC。3 破裂壓力梯度定義 理論計算礦場統(tǒng)計當(dāng)F 0.018 MPa/m, 形成垂直裂縫當(dāng)F 0.025 MPa/m, 形成水平裂縫三、 地應(yīng)力的測量及計算（1） 礦場測量 水力壓裂法 井眼橢圓法（2）實驗室分析 滯彈性應(yīng)變恢復(fù) （ASR） 微差應(yīng)變分析 （DSCA）（3） 有限元計算第二節(jié) 壓裂液壓裂液及其性能要求壓裂液添加劑壓裂液的流動性壓裂液的濾失性壓裂液對儲層的傷害壓裂液選擇壓裂液的組成前置液攜砂液頂替液（完整的壓裂泵注程序中還可以有清孔液、前墊液、預(yù)前置液）對壓裂液的性能

6、要求(1) 與地層巖石和地下流體的配伍性；(2) 有效地懸浮和輸送支撐劑到裂縫深部；(3) 濾失少；(4) 低摩阻；(5) 低殘渣、易返排；(6) 熱穩(wěn)定性和抗剪切穩(wěn)定性。一、 壓裂液類型水基壓裂液油基壓裂液乳化壓裂液泡沫壓裂液酸基壓裂液1 水基壓裂液發(fā)展活性水壓裂液稠化水壓裂液水基凍膠壓裂液 水基凍膠壓裂液組成水稠化劑（成膠劑） 添加劑 成膠液水添加劑交聯(lián)劑 交聯(lián)液水基壓裂液添加劑(1) 稠化劑 植物膠及衍生物 胍膠 田箐 纖維素衍生物 羧甲基纖維素鈉鹽（CMC） 羥乙基纖維素（HEC） 羧甲基羥乙基纖維素（CMHEC） 生物聚多糖 工業(yè)合成聚合物 聚丙烯酰胺（PAM） 部分水解聚丙酰胺（P

7、HPAM） 甲叉基聚丙烯酰胺（MPAM）(2) 交聯(lián)劑兩性金屬（非金屬）含氧酸鹽 硼酸鹽、鋁酸鹽、銻酸鹽和鈦酸鹽等 弱酸強堿鹽無機鹽類兩性金屬鹽 如硫酸鋁、氯化鉻、硫酸銅、氯化鋯等強酸弱堿鹽無機酸脂 如鈦酸脂、鋯酸脂醛類 甲醛、乙醛、乙二醛等(3) 破膠劑生物酶體系 適用溫度2154,pH值范圍pH=38,最佳pH=5氧化破膠劑 適用于 pH=314。普通氧化破膠劑適用溫度 5493；延遲活化氧化破膠劑適用溫度 83116，常用氧化破膠劑是過硫酸鹽。有機弱酸 很少用作水基壓裂液的破膠劑,適用溫度大于93油基壓裂液中典型的破膠劑 碳酸銨鹽、氧化鈣和/或氨水溶液2 油基壓裂液適應(yīng)性: 水敏性地層、

8、有些氣層發(fā)展: 礦場原油 稠化油 凍膠油基液: 原油、汽油、柴油、煤油、凝析油稠化劑: 脂肪酸皂(脂肪酸鋁皂、磷酸脂鋁鹽等)特點: 污染小、遇地層水自動破乳； 易燃、成本高、熱穩(wěn)定性較差。3 乳化壓裂液常用： 兩份油 + 一份稠化水(聚合物) 油相(內(nèi)相)80%，不穩(wěn)定或粘度太高類型：水外相型 油外相型特點:破乳快、污染?。?熱穩(wěn)定性差、成本高4 泡沫壓裂液組成：液相 + 氣相 + 添加劑泡沫液液相:稠化水、鹽水、水凍膠、原油 或成品油、酸液氣相：氮氣、二氧化碳、空氣、天然氣等適用范圍 K1mD， 粘土含量高的砂巖氣藏低壓、低滲淺油氣層壓裂泡沫質(zhì)量泡沫質(zhì)量泡沫中氣體體積/泡沫總體積特點：在壓裂

9、時的井底壓力和溫度下，泡沫質(zhì)量一般為隨著泡沫質(zhì)量的增加,泡沫壓裂液的粘度增加、摩阻增大、濾失減少、壓裂液效率增高濾失少（氣體本身就是降濾劑）排液較徹底，對地層傷害小熱穩(wěn)定性差、粘度不夠高，限制砂比。5 酸基壓裂液適用范圍碳酸鹽儲層種類常規(guī)酸稠化酸凍膠酸乳化酸二 、 壓裂液添加劑降濾劑防膨劑殺菌劑表面活性劑P值調(diào)節(jié)劑穩(wěn)定劑三、壓裂液的流變性各類壓裂液的流變曲線冪律液的視粘度摩阻計算1 壓裂液的流變曲線牛頓型液體非牛頓型液體假塑性液體賓漢型液體屈服假塑性液體脹流型液體觸變性液體流凝性液體粘彈性液體(2) 非牛頓型液體 定義: 凡是流動時剪切應(yīng)力與剪切速率之間的關(guān)系不是線性關(guān)系的液體，統(tǒng)稱為非牛頓型

10、液體。 主要特征: 粘度隨剪切速率的變化而改變，剪切應(yīng)力與剪切速率之間有多個參數(shù)。(1) 牛頓型液體流變模型或稱本構(gòu)方程假塑性（冪律）液體假塑性液體的特征是： 在很小的剪切應(yīng)力作用下就能流動，并且隨著剪切速率的增加，剪切應(yīng)力的增大速度有所降低。本構(gòu)方程賓漢型液體 在一定的剪切應(yīng)力作用下才能流動，最后接近牛頓液體，剪切應(yīng)力與剪切速率成線性關(guān)系。 本構(gòu)方程 典型壓裂液:泡沫壓裂液 粘彈性液體流體特征： 當(dāng)除掉剪切力時，這種流體會恢復(fù)或部分恢復(fù)原來受到剪切作用期間所具有的形變。這種具有部分彈性恢復(fù)效應(yīng)，也具有非牛頓性和與時間有關(guān)的全部粘性性質(zhì)的流體稱為粘彈性流體。目前使用的水基凍膠壓裂液大部分都表現(xiàn)

11、出具有部分或全部粘彈特征。2 冪律液的視粘度管流：地面管線、井筒、孔眼縫流：裂縫中流動3 流變性測定旋轉(zhuǎn)粘度計、小直徑管道、盤 管式粘度計、擺動式流變儀。RV系列或FANN系列旋轉(zhuǎn)粘度計應(yīng)用最廣泛4 摩阻計算圓管中壓降-摩阻裂縫中壓降-摩阻孔眼中壓降-摩阻四、壓裂液濾失的三個過程濾餅區(qū)的流動 濾餅控制過程侵入?yún)^(qū)的流動 壓裂液粘度控制過程地層流體的壓縮 地層流體粘度及壓縮控制過程壓裂液濾失系數(shù)造壁性影響的濾失系數(shù)壓裂液粘度影響的濾失系數(shù)地層流體的粘度和壓縮性影響的濾失系數(shù)1 造壁性影響的濾失系數(shù)Cw 假設(shè)：濾餅的沉積厚度與通過縫壁的濾失量成比例關(guān)系。濾餅對壓裂液的滲透率與其厚度的大小無關(guān)，亦即不

12、隨時間而變化；濾餅內(nèi)壓裂液的滲濾流動服從達西定律。數(shù)據(jù)處理當(dāng)P試驗P真實時2 壓裂液粘度影響的濾失系數(shù)Cv假設(shè)壓裂液為牛頓型液體且作線性層流流動；壓裂液呈活塞式侵入，即侵入段地層流體被頂替；壓裂液和地層巖石均不可壓縮；壓差v為常數(shù)。理論基礎(chǔ)：達西定律計算實際濾失速度 最終得到:m2MPamPa.S3 地層流體壓縮性影響的濾失系數(shù)Cc 假設(shè)：地層流體可壓縮，其壓縮系數(shù)為f（等于常數(shù)）；c為常數(shù)；滲濾前緣的位置不隨時間變化。地層中的滲流方程為：邊界條件：初始條件：最終解得：MPamPaSm2MPa-14 綜合濾失系數(shù)PwPvPcPs通常，用P代替PW，PV，PCC3C1C2綜合濾失系數(shù)調(diào)和平均法：

13、電容串聯(lián)壓力平衡法：非造壁性壓裂液造壁性壓裂液調(diào)和平均法壓力平衡法非造壁性壓裂液 P=PV+PC造壁性壓裂液P= Pw + PV+PC例6-2 已知油層滲透率k=2.510-3m2,孔隙度=0.2,地層流體粘度R=2mPa.s,綜合壓縮系數(shù)cf=610-3MPa-1,壓裂液粘度f，壓裂液造壁性濾失系數(shù)cw=1.810-3m/ ，裂縫壁面面內(nèi)外壓差p=18MPa。按調(diào)和法計算綜合濾失系數(shù)c五、壓裂液對儲層的傷害及保護按壓裂液作用位置分：地層基質(zhì)傷害支撐裂縫傷害按流體性質(zhì)分：液體傷害固體傷害壓裂液濾餅和濃縮膠壓裂液對儲層的傷害壓裂液在地層中滯留產(chǎn)生液堵地層粘土礦物水化膨脹和分散運移產(chǎn)生的傷害壓裂液

14、與原油乳化造成的地層傷害潤濕性發(fā)生反轉(zhuǎn)造成的傷害壓裂液殘渣對地層造成的損害壓裂液對地層的冷卻效應(yīng)造成地層傷害壓裂液濾餅和濃縮對地層的傷害壓裂液液體污染 (1) 粘土水化與微粒運移 (2) 壓裂液在孔隙中的滯留 (3) 潤濕性壓裂液固相堵塞來源基液或成膠物質(zhì)的不溶物降濾劑或支撐劑中的微粒壓裂液對地層巖石浸泡而脫落下來的微?；瘜W(xué)反應(yīng)沉淀物等固相顆粒。作用形成濾餅后阻止濾液侵入地層更遠處，提高了壓裂液效率，減少了對地層的傷害；它又要堵塞地層及裂縫內(nèi)孔隙和喉道，增強了乳化液的界面膜厚度而難破膠。 壓裂液濃縮壓裂液的不斷濾失和裂縫閉合，導(dǎo)致交聯(lián)聚合物在支撐裂縫內(nèi)的濃度提高（即濃縮）。支撐劑鋪置濃度對壓裂

15、液濃縮因子有較大影響，隨著鋪砂濃度降低，壓裂液濃縮因子提高，此時不可能用常規(guī)破膠劑用量實現(xiàn)高濃縮壓裂液的徹底破膠，形成大量殘膠而嚴(yán)重影響支撐裂縫導(dǎo)流能力。第三節(jié) 支撐劑支撐劑性質(zhì)及種類裂縫導(dǎo)流能力及其影響因素支撐劑的選擇支撐劑顆粒的沉降支撐劑特性要求強度高、硬度適中粒徑均勻圓球度好化學(xué)惰性、溫度穩(wěn)定性好質(zhì)量高，雜質(zhì)含量少密度低貨源廣、價格低一、 支撐劑類型硬脆性支撐劑 其特點是硬度大，變形很??； 石英砂（砂子） 陶粒 鋁球 玻璃珠韌性支撐劑 其特點是變形大，在高壓下不易破碎 核桃殼 樹脂包層支撐劑1 石英砂（砂子）主要成分：SiO2 和少量雜質(zhì)主要特點： 1) 園球度較好的石英砂破碎后，仍可保

16、持一定的導(dǎo)流能力。 2) 密度相對低，便于泵送。 3) 強度較低，適用于低閉合壓力儲層。 4) 砂子在篩選或清洗不好，含粉砂雜質(zhì)時，導(dǎo)流能力都會明顯降低。 5) 石英砂貨源廣、價格便宜。主要產(chǎn)地：甘肅蘭州砂、江西永修砂、福建福州砂、湖南岳陽砂、湖北蒲圻砂、山東榮城砂、河北承德砂、吉林農(nóng)安砂、陜西定邊砂及新疆和豐砂等。2 陶 粒類型：中強度支撐劑(ISP)（鋁礬土或鋁質(zhì)陶土） 高強度陶粒支撐劑（鋁礬土或氧化鋁）特點： a. 強度很高； b. 高溫堿性液中陶粒溶解率低（3.5%）； 而石英達50%； c. 長期導(dǎo)流能力高； d. 密度較高(27003600kg/m3)，泵送困難； e. 加工工藝?yán)?/p>

17、難，價格昂貴。3 塑料包層支撐劑 特殊工藝將酸性苯酚甲醛樹脂包裹在石英砂表面，并經(jīng)熱固處理而成，比重約為。種類： 預(yù)固化樹脂包層砂 固化樹脂包層砂 二、支撐劑物理性質(zhì)評價(1) 支撐劑粒度組成及分布(2) 園球度和表面光滑度。(3) 濁度(4) 密度：真密度(或顆粒密度) 視密度(或體積密度)(5) 酸溶解度(6) 抗壓強度我國支撐劑物理性質(zhì)評價結(jié)果表三、 裂縫導(dǎo)流能力評價定義：裂縫導(dǎo)流能力是指裂縫傳導(dǎo)流體的能力。填砂裂縫的導(dǎo)流能力定義為支撐后的裂縫滲透率f與支撐后的裂縫寬度w之積。即填砂裂縫導(dǎo)流能力。 fw類型:長期導(dǎo)流能力短期導(dǎo)流能力我國部分支撐劑導(dǎo)流能力 (1998)1 支撐劑性質(zhì)對FR

18、CD的影響(1) 支撐劑類型和形狀低應(yīng)力情況下，有棱角的支撐劑相互搭接、相互支撐，有更高的孔隙度及滲透率，因此，導(dǎo)流能力更高。但在高應(yīng)力情況下，園球度好的支撐劑受到的表面應(yīng)力更均勻，能承受更高的載荷不破碎，因此有更高的導(dǎo)流能力。(2) 支撐劑粒度組成圖6-12反映了粒度分布對導(dǎo)流能力的影響，圖中曲線A, B均為成都陶粒，其中以上顆粒重量分別約為81.5%和56.6%。支撐劑粒徑對裂縫導(dǎo)流能力有很大的影響;給定粒度范圍內(nèi)，大顆粒所占比例越多，導(dǎo)流能力越高。顆粒越均勻，導(dǎo)流能力越高。(3) 鋪砂濃度方式 單層局部排列 單層全排列 多層排列實驗結(jié)果定義：單位面積上的支撐劑重量。(4) 支撐劑質(zhì)量長石

19、含量對導(dǎo)流能力的影響微粒對蘭州砂導(dǎo)流能力的影響 2 地層條件對FRCD的影響（1）閉合壓力（2）地層巖石硬度地層巖石的軟硬對導(dǎo)流能力的影響與支撐劑顆粒的強度和硬度有關(guān)。 當(dāng)支撐劑強度低時，影響導(dǎo)流能力的主要是破碎問題; 當(dāng)支撐劑強度高時， 支撐劑顆粒嵌入裂縫壁面是影響導(dǎo)流能力的主要因素。(3) 環(huán)境條件圖流體介質(zhì)圖地層溫度 3 壓裂液性能對FRCD的影響 殘渣降低支撐帶滲透率。 胍膠壓裂液，殘渣含量取決于成膠劑濃度、破膠劑類型及濃度。4 流動條件對FRCD的影響非達西流動多相流效應(yīng)5 承壓時間對FRCD的影響四、 支撐劑的選擇內(nèi)容 支撐劑強度 地巖巖石硬度 支撐劑顆粒大小 支撐劑密度 支撐劑濃

20、度（排列方式）考慮因素 地質(zhì)條件（如閉合壓力、巖石硬度、溫度、物性） 工程條件（壓裂液性質(zhì)、泵注設(shè)備） 經(jīng)濟效益1 裂縫導(dǎo)流能力確定原則(1) McGuire & Sikora (1960)圖版法給定閉合壓力下，從現(xiàn)有支撐劑的導(dǎo)流能力入手，得到不同穿透比時期望獲得的增產(chǎn)倍數(shù)(壓后產(chǎn)量)；從預(yù)期的產(chǎn)量出發(fā)，按照不同穿透比所需要的導(dǎo)流能力選擇支撐劑（2） Cinco(辛科)準(zhǔn)則P2652 支撐劑類型選擇在閉合壓力較高時，應(yīng)考慮使用高強度支撐劑，如陶粒等。在閉合壓力較低時，只要砂子不破碎，低強度支撐劑仍能起到支撐裂縫的作用。它在淺井淺層應(yīng)用的特別廣泛。當(dāng)閉合壓力達到0MPa時,原則上不再使用石英砂,

21、應(yīng)使用象陶粒等更高強度的支撐劑,陶粒在閉合壓力為70MPa時也很少破碎。3 支撐劑粒徑選擇(1) 閉合壓力(2) 允許支撐劑填充的裂縫寬度 (3) 輸送支撐劑的要求4 支撐劑鋪置濃度第四節(jié) 水力壓裂設(shè)計模型裂縫延伸二維模型 卡特模型 Carter， 1957年 CGD 模型 Christianovich、Geertsma、Deklerk、 Danesshy PKN 模型 Perkins和Kern 提出, Norgren完善裂縫延伸三維模型一、卡特模型HfLfWf1 幾何模型2 主要假設(shè)(1)裂縫等寬。(2)壓裂液從縫壁垂直而又線性地滲入地層(3)地層中某點的濾失速度取決于此點暴露于液體中的時間

22、, 即:(4)忽略流體壓縮性。(5)裂縫中各點壓力相同, 均等于井底的 延伸壓力。3 計算公式忽略壓縮性，由物質(zhì)平衡： Q=QL+QF+ Qs用拉氏變換, 最終得裂縫面積公式:二、 CGD 模型1 幾何模型 Christianovich、 Geertsma、Deklerk DaneshyW(x,t)L(t)H2 假設(shè)條件(1)巖石為均質(zhì)各向同性。(2)巖石變形服從線彈性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。(3)流體在縫內(nèi)作一維層流流動, 縫高方向 裂縫呈矩形。(4)縫中X方向壓降由摩阻產(chǎn)生, 不考慮動能 和勢能影響。(5)裂縫高度和施工排量恒定。3 理論基礎(chǔ)運用了體積平衡方程壓降與寬度關(guān)系由泊稷葉理論導(dǎo)出用Engl

23、and和Green公式求縫寬時, 還運用了裂縫平衡延伸理論。此模型是現(xiàn)在最常用的兩個二維延伸模型之一。4 計算公式對于單翼縫 f1=o.68; f2=1.87; f3對于雙翼縫 f1=o.48; f2=1.32; f3三、 PKN 模型1 幾何模型 Perkins & Kern NorgrenL(t)W(0,t)HW(x,t)2 假設(shè)條件(1)裂縫為垂直裂縫, 其高度恒定，裂縫高度方向 上為橢圓面。(2)壓裂液沿縫長作穩(wěn)定的一維層流流動， 且沿裂 縫面線性濾失； (3)裂縫前端液體壓力等于地層最小水平主應(yīng)力(4)t時刻x斷面上橫截面最大寬度與縫中凈壓力成 正比: W(x,t)=2(1-2 )p

24、Hf/E (5)施工排量恒定。(1)不濾失情形寬度方程3 計算公式（牛頓型壓裂液）壓降方程（2）濾失情況寬度方程對于單翼縫 f1=1.0; f2=2.016; 對于雙翼縫 f1=0.5; f2=1.425; 對于單翼縫 f1=0.6; f2=3.00; f3對于雙翼縫 f1=0.395; f2=2.52; f3四、PKN和CGD模型的比較第五節(jié) 支撐劑輸送 支撐劑的沉降特性 沉降布砂設(shè)計 懸浮布砂設(shè)計受力分析 固體顆粒的重力 流體對固體顆粒的浮力 顆粒的運動阻力重力浮力阻力顆粒一、 支撐劑的沉降特性 1 單顆粒自由沉降速度概念 自由沉降 干擾沉降重力浮力阻力重力浮力阻力顆粒 F=Fg-Fb當(dāng)F

25、Fd時 CD與雷諾數(shù)有關(guān)，雷諾數(shù)與vP有關(guān)Novotny公式 當(dāng)NRep 500時 fc=Cf22 干擾沉降Brown 公式3 壁面影響當(dāng) NRep100當(dāng) 1 Nre 100 用內(nèi)插法求fw4 顆粒形狀對沉降速度的影響 支撐劑顆粒都是不規(guī)則的顆粒，而不是規(guī) 則的球體。（有些接近于球形） 顆粒的形狀是不規(guī)則的，比同體積的球體表 面積大； 顆粒的表面是粗糙的； 顆粒的形狀是不對稱的不規(guī)則顆粒的沉降速度小于球形顆粒的沉降速度支撐劑在冪律液體中的沉降用視粘度a代替 （層流）思路：支撐劑在裂縫高度上的分布平衡流速、平衡高度的計算砂堤的堆起速度平衡時間二、沉降型布砂設(shè)計1 支撐劑在裂縫高度上的分布 概念

26、：平衡狀態(tài)：懸浮狀態(tài) 平衡流速：相應(yīng)的液流速度 平衡高度：相應(yīng)的砂堤高度顆粒濃度分布(垂向)區(qū)域I：砂堤區(qū)域II：砂堤上的滾流區(qū)區(qū)域III：懸浮區(qū)區(qū)域IV：無砂區(qū) 濃度縫高圖6-20 砂濃度沿縫高分布2 平衡流速與阻力流速平衡流速HEQhEQVEQ平衡高度自學(xué) P273P275問題 1 區(qū)別牛頓流體和非牛頓流體的計算公式2 復(fù)習(xí)濕周與過流面積的關(guān)系3 區(qū)別層流和紊流下阻力速度與平衡流速的關(guān)系4 砂堤堆起速度與流速和平衡流速的關(guān)系5 由砂堤堆起高度與時間的經(jīng)驗關(guān)系得到什么？6 平衡時間的計算方法三、全懸浮布砂設(shè)計技術(shù)背景研究目的1.計算縫內(nèi)砂比沿縫長變化基礎(chǔ)上，找出滿足設(shè)計要求的導(dǎo)流能力的加砂步

27、驟。2.避免在縫中出現(xiàn)砂比過高的砂卡現(xiàn)象。第六節(jié) 水力壓裂評價水力裂縫評價：評價壓裂設(shè)計、壓裂施工有效性和壓后效果。工藝效果：評價所實施壓裂工藝技術(shù)的適應(yīng)性和有效性。經(jīng)濟效益分析：尋求提高技術(shù)水平和改善其經(jīng)營管理的基本途徑。直接測試法(裸眼井):井下電視法、地層微掃描儀和噪聲測井等。間接測試方法(裸眼井和套管井)微地震法、井溫測井、伽瑪測井和聲波測井等。1979，Nolte創(chuàng)造性地提出了利用壓裂壓力降落曲線確定裂縫和壓裂參數(shù)的方法,開辟了解釋地下裂縫參數(shù)的新途徑。一、水力裂縫評價確定壓裂裂縫高度的方法：lgtlgp四種典型壓力曲線：(2) 斜率為0的線段：表示縫高穩(wěn)定增長到應(yīng)力遮擋層內(nèi)，也可能

28、是地層內(nèi)天然微裂縫張開，使濾失量與注入量持平。(3)斜率為1的線段：表示裂縫端部受阻，縫內(nèi)壓力急劇上升；應(yīng)合理控制砂比和排量，以免縫內(nèi)發(fā)生砂堵。而對于縫端脫砂壓裂施工，則希望在一定縫長時形成砂堵，通過控制砂比和排量，使裂縫完全填滿。(4) 斜率為負(fù)段：表示裂縫穿過低應(yīng)力區(qū)，縫高不穩(wěn)定增長；也可能是溝通了天然裂縫，使濾失量大大增加。此結(jié)果會造成裂縫內(nèi)砂堵，壓力又將很快上升（如段）。(1)正斜率很小的線段：斜率范圍。表示裂縫在高度方向延伸受阻，為正常的施工曲線。二、 工藝效果分析增產(chǎn)有效期 ：某井從壓裂施工后增產(chǎn)見效開始至壓裂前后產(chǎn)量遞減到相同的日產(chǎn)水平所經(jīng)歷的時間。增產(chǎn)倍比：指相同生產(chǎn)條件下壓裂

29、后與壓裂前的日產(chǎn)水平之比。 圖版法 近似解析法 數(shù)值模擬法1 McGuire & Sikora圖版縱坐標(biāo)為增產(chǎn)倍比橫坐標(biāo)為：a. 對低滲透儲層（k0.510-3m2.m。3) 含油飽和度：含油飽和度一般應(yīng)大于35%。4) 孔隙度：一般孔隙度為615%才值得壓裂； 若儲層厚度大，最低孔隙度為67%。5) 高污染井:解堵不是壓裂的主要任務(wù),而是必然結(jié)果。二、確定入井材料1優(yōu)選壓裂液體系(1)篩選基本添加劑(增稠劑、交聯(lián)劑、破膠劑) 配制適合本井的凍膠交聯(lián)體系。(2)篩選與目的層配伍性好的粘土穩(wěn)定劑、潤 濕劑、破乳劑、防蠟劑等添加劑系列。(3)篩選適合現(xiàn)場施工的耐溫劑、防腐劑、消 泡劑、降阻劑、降濾劑、助排劑、pH值 調(diào)節(jié)劑、發(fā)泡劑和轉(zhuǎn)向劑等。2選擇支撐劑 依據(jù)目的層閉合壓力選擇支撐劑類型，并按石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對其性能進行全面評定，通過選擇支撐劑粒徑，鋪砂濃度和加砂方