水力壓裂改造技術(shù)

水力壓裂改造技術(shù)西南石油大學(xué)2006年10月

胡永全

Tel:0817—2643559,2642808E_mail:huyongquan@swpihuyongquan@

第二部分：低滲透油田開(kāi)發(fā)技術(shù)第三部分：水力壓裂改造第一部分：低滲透油藏概述第四部分：整體壓裂技術(shù)第五部分：實(shí)例討論第一部分：低滲透油田概述

1.低滲透油田界限

2.天然裂縫系統(tǒng)識(shí)別

3.地應(yīng)力測(cè)量

4.低滲透油藏特征1.1低滲透儲(chǔ)層界限油藏滲透率上限：50×10-3μm2

下限：0.1×10-3μm2氣藏滲透率上限：0.1×10-3μm21.2天然裂縫系統(tǒng)1.2.1天然裂縫系統(tǒng)識(shí)別巖心裂縫觀(guān)測(cè)描述露頭裂縫觀(guān)測(cè)描述測(cè)井識(shí)別裂縫方法

—聲波測(cè)井

—井壁成像技術(shù)井下聲波電視地層微電阻率掃描全井眼地層微成像儀裂縫的動(dòng)態(tài)識(shí)別方法：—鉆井顯示—井壁崩落法（注意與地應(yīng)力影響區(qū)別）—試井顯示—壓裂曲線(xiàn)顯示—注水顯示—油田生產(chǎn)顯示1.3地應(yīng)力地應(yīng)力測(cè)量方法：—古地磁法確定應(yīng)力方向—?jiǎng)P瑟爾效應(yīng)測(cè)三向應(yīng)力—波速各向異性測(cè)三向應(yīng)力—測(cè)三向應(yīng)力—組合測(cè)巖心差應(yīng)變法井曲線(xiàn)確定柱轉(zhuǎn)狀應(yīng)力剖面—水力壓裂瞬時(shí)停泵測(cè)水平最小主應(yīng)力應(yīng)力—微地震法確定水力裂縫幾何形態(tài)1.4低滲透油藏特征—

低滲透油藏的巖石學(xué)特征—

低滲透油藏的物性與孔隙結(jié)構(gòu)—

低滲透油田的滲流特征—

低滲透油田的敏感性1.5低滲透油田開(kāi)發(fā)特點(diǎn)1.表面分子力和毛管壓力作用強(qiáng)烈、呈非達(dá)西流動(dòng),流動(dòng)存在啟動(dòng)壓力，注水井吸液能力差，注水壓力高；2.采用衰竭式開(kāi)采，壓力下降塊，產(chǎn)量遞減迅速，一次采收率低；3.滲流阻力大，連通性差，需合理地的注采井距；4.成巖作用與后生作用使孔隙極不均勻、喉道細(xì)小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自然產(chǎn)能低，壓裂增產(chǎn)幅度大；1.5低滲透油田開(kāi)發(fā)特點(diǎn)1.泥質(zhì)含量高，易污染和傷害2.見(jiàn)水后采液指數(shù)急劇下降，應(yīng)深抽放大生產(chǎn)壓差；穩(wěn)產(chǎn)困難；3.裂縫比較發(fā)育，潛在水竄可能性大。尤應(yīng)注意裂縫識(shí)別，合理井網(wǎng)部署與壓力控制4.油井見(jiàn)注水效果比較慢；5.天然能量小，注水水質(zhì)要求嚴(yán)格6先進(jìn)工藝技術(shù)+簡(jiǎn)化流程=>提高開(kāi)發(fā)效果2低滲透油田主要開(kāi)發(fā)技術(shù)

2.1低滲透油田開(kāi)發(fā)的基本原則和部署

2.2低滲透油田油層保護(hù)技術(shù)

2.3低滲透油田高效射孔技術(shù)

2.4低滲透油田油層改造技術(shù)

2.5低滲透油田其它開(kāi)發(fā)與開(kāi)采技術(shù)2.1低滲透油田開(kāi)發(fā)基本原則與技術(shù)要求基本原則

—

開(kāi)發(fā)提前介入，落實(shí)產(chǎn)能，優(yōu)選富集區(qū)塊

—

進(jìn)行早期油藏評(píng)價(jià)，編制開(kāi)發(fā)概念設(shè)計(jì)

—

加深油藏試驗(yàn)研究，優(yōu)選正式總體方案

—

整體部署，分批實(shí)施、跟蹤研究、及時(shí)調(diào)整技術(shù)要求：成熟、可靠、高效2.2低滲透油田儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)鉆井技術(shù)：平衡壓力、優(yōu)質(zhì)鉆井液、屏蔽暫堵；完井技術(shù)：泥漿性能、固井工藝射孔技術(shù)：油藏改造技術(shù)：酸液，壓裂液、支撐劑、工藝技術(shù)、施工質(zhì)量控制；注水技術(shù)：生產(chǎn)過(guò)程：2.3高效射孔技術(shù)

—

射孔器：YD102優(yōu)于YD89優(yōu)于YD73

—

工藝技術(shù)過(guò)油管射孔負(fù)壓射孔油管傳輸射孔高孔密射孔

—

方案優(yōu)化

—

射孔液2.4低滲透油田壓裂改造

——壓裂前評(píng)估技術(shù)

——壓裂液和支撐劑

——壓裂工藝技術(shù)

——壓裂裂縫診斷與評(píng)估技術(shù)

——重復(fù)壓裂技術(shù)

——單井優(yōu)化設(shè)計(jì)

——整體壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)：2.5低滲透油田其它開(kāi)發(fā)與開(kāi)采技術(shù)2.5.1機(jī)械采油技術(shù)

——有桿泵采油技術(shù)

——螺桿泵采油技術(shù)

——水力活塞泵采油技術(shù)

——電潛泵采油技術(shù)

——?dú)馀e采油技術(shù)

——防蠟降粘技術(shù)2.5.2油田動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)

——測(cè)壓工藝技術(shù)

——現(xiàn)代試井解釋方法

——采油井分層測(cè)試

——注水井吸水剖面

——軟件計(jì)量技術(shù)2.5.3其它技術(shù)

——定向井開(kāi)采技術(shù)

——叢式井開(kāi)采技術(shù)

——水平井開(kāi)采技術(shù)

——小井眼開(kāi)采技術(shù)第三部分：低滲透水力壓裂改造

3.1水力壓裂簡(jiǎn)介（原理、作用、發(fā)展）

3.2水力壓裂破裂理論

3.3壓裂液與支撐劑

3.4裂縫延伸模擬與支撐劑運(yùn)移沉降

3.5壓裂診斷評(píng)價(jià)

3.6壓裂工藝技術(shù)

3.7壓裂設(shè)計(jì)

3.8測(cè)試壓裂3.1水力壓裂概述水力壓裂就是利用地面壓裂車(chē)組將一定粘度的液體以足夠高的壓力和足夠大的排量沿井筒注入井中。由于注入速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于油氣層的吸收速度，所以多余的液體在井底憋起高壓，當(dāng)壓力超過(guò)巖石抗張強(qiáng)度后，油氣層就會(huì)開(kāi)始破裂形成裂縫。當(dāng)裂縫延伸一段時(shí)間后，繼續(xù)注入攜帶有支撐劑的混砂液擴(kuò)展延伸裂縫，并使之充填支撐劑。施工完成后,由于支撐劑的支撐作用，裂縫不致閉合或至少不完全閉合，因此即可在油氣層中形成一條具有足夠長(zhǎng)度、寬度和高度的填砂裂縫。此裂縫具有很高的滲濾能力，并且擴(kuò)大了油氣水的滲濾面積，故油氣可暢流入井，注入水可沿裂縫順利進(jìn)入地層，從而達(dá)到增產(chǎn)增注的目的。水力壓裂作用(1)勘探階段增加工業(yè)可采儲(chǔ)量

(2)在開(kāi)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(3)其它應(yīng)用3.2水力壓裂巖石破碎力學(xué)

圖6.1壓裂施工曲線(xiàn)

PF—破裂壓力PE—延伸壓力

PS—地層壓力P井底>=PF時(shí)壓力時(shí)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FECS3.2.1水力壓裂造縫機(jī)理地應(yīng)力分布十分復(fù)雜，既與區(qū)域動(dòng)力場(chǎng)和局部構(gòu)造應(yīng)力有關(guān)，又與現(xiàn)代活動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)聯(lián)系密切。假設(shè)地層巖石為線(xiàn)彈性體，首先針對(duì)裸眼井分析井壁最終應(yīng)力分布，結(jié)合巖石破裂準(zhǔn)則討論水力壓裂誘發(fā)人工裂縫的造縫條件。重力應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力熱應(yīng)力地質(zhì)構(gòu)造應(yīng)力構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的地應(yīng)力增量。它以矢量形式迭加在地層重力應(yīng)力場(chǎng),使相鄰不同巖性地層受到的應(yīng)力顯著不同，造成水平應(yīng)力場(chǎng)不均勻。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)力可大到垂向應(yīng)力

z的3倍。特點(diǎn)：

—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

—由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的邊界影響，構(gòu)造應(yīng)力在傳播過(guò)程中逐漸衰減。

地應(yīng)力的測(cè)量及計(jì)算

礦場(chǎng)測(cè)量——水力壓裂法—井眼橢圓法（井壁崩落法）實(shí)驗(yàn)室分析方法—滯彈性應(yīng)變恢復(fù)（ASR）—微差應(yīng)變分析（DSCA）有限元分析方法

井筒處應(yīng)力分布井筒對(duì)地應(yīng)力及其分布的影響向井筒注液產(chǎn)生的應(yīng)力分布由彈性力學(xué)拉梅公式(拉應(yīng)力為負(fù))壓裂液滲入地層引起的井壁應(yīng)力井壁上總的應(yīng)力分布3.2.2水力壓裂造縫條件

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(qiáng)度3.2.3破裂壓力梯度定義理論計(jì)算方法礦場(chǎng)統(tǒng)計(jì)方法當(dāng)αF<0.015～0.018MPa/m,形成垂直裂縫

αF>0.022～0.025MPa/m,形成水平裂縫3.2.3人工裂縫方位根據(jù)最小主應(yīng)力原理

—當(dāng)z最小時(shí)，形成水平裂縫;—當(dāng)Y或x>z，形成垂直裂縫。xzyyxz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3.3壓裂液壓裂液及其性能要求壓裂液添加劑壓裂液的流動(dòng)性壓裂液的濾失性壓裂液對(duì)儲(chǔ)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(duì)壓裂液的性能要求(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?jiān)?、易返排?6)熱穩(wěn)定性和抗剪切穩(wěn)定性。3.3.1壓裂液類(lèi)型水基壓裂液油基壓裂液乳化壓裂液泡沫壓裂液液化汽壓裂液酸基壓裂液

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＋添加劑＋成膠劑（稠化劑）成膠液水＋添加劑＋交鏈劑交鏈液水基壓裂液種類(lèi)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（PHPAM）

—甲叉基聚丙烯酰胺（MPAM）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(qiáng)堿鹽無(wú)機(jī)鹽類(lèi)兩性金屬鹽

—如硫酸鋁、氯化鉻、硫酸銅、氯化鋯等強(qiáng)酸弱堿鹽無(wú)機(jī)酸脂主要為高價(jià)兩性金屬含氧酸脂

—如鈦酸脂、鋯酸脂醛類(lèi)

—甲醛、乙醛、乙二醛等破膠劑生物酶體系適用溫度21~54℃，pH值范圍pH=3~8，最佳pH=5。氧化破膠劑適用于pH=3~14。普通氧化破膠劑適用溫度54~93℃，延遲活化氧化破膠劑適用溫度83~116℃。常用氧化破膠劑是過(guò)硫酸鹽有機(jī)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是碳酸銨鹽、氧化鈣和/或氨水溶液。

油基壓裂液適應(yīng)性:水敏性地層、有些氣層發(fā)展:礦場(chǎng)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(diǎn):

乳化壓裂液類(lèi)型：水外相型油外相型常用：

兩份油+一份稠化水(聚合物)

油相<50%，壓裂液粘度太低

>80%，不穩(wěn)定或粘度太高特點(diǎn)：

泡沫壓裂液適用:K<1MD，粘土含量高的砂巖氣藏低壓、低滲淺油氣層壓裂

液相+氣相+添加劑泡沫液液相:清水、鹽水、凍膠水、原油或成品油、酸液氣相氮?dú)?、二氧化碳、空氣、天然氣等泡沫質(zhì)量：泡沫質(zhì)量＝泡沫中氣體體積/泡沫總體積特點(diǎn):在壓裂時(shí)的井底壓力和溫度下，泡沫質(zhì)量一般為６０％～８５％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、壓裂液效率增濾失少（氣體本身就是降濾劑）排液較徹底，對(duì)地層傷害小懸砂能力特別強(qiáng)，砂比可高達(dá)７０％

酸基壓裂液適用:碳酸鹽儲(chǔ)層種類(lèi):常規(guī)酸稠化酸凍膠酸乳化酸3.3.2壓裂液添加劑破膠劑降濾劑防膨劑殺菌劑表面活性劑ｐＨ值調(diào)節(jié)劑穩(wěn)定劑3.3.3壓裂液的流動(dòng)性質(zhì)各類(lèi)壓裂液的流變曲線(xiàn)冪律液的視粘度摩阻計(jì)算3.3.4壓裂液濾失的三個(gè)過(guò)程濾餅區(qū)的流動(dòng)濾餅控制過(guò)程侵入?yún)^(qū)的流動(dòng)壓裂液粘度控制過(guò)程地層流體的壓縮地層流體粘度及壓縮性控制過(guò)程綜合濾失系數(shù)的求得調(diào)和平均法：電容串聯(lián)壓力平衡法：非造壁性壓裂液造壁性壓裂液3.3.5壓裂液對(duì)儲(chǔ)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(yùn)移產(chǎn)生的傷害壓裂液與原油乳化造成的地層傷害潤(rùn)濕性發(fā)生反轉(zhuǎn)造成的傷害壓裂液殘?jiān)鼘?duì)地層造成的損害壓裂液對(duì)地層的冷卻效應(yīng)造成地層傷害壓裂液濾餅和濃縮對(duì)地層的傷害壓裂液固相堵塞來(lái)源：—基液或成膠物質(zhì)的不溶物—降濾劑或支撐劑中的微?！獕毫岩簩?duì)地層巖石浸泡而脫落下來(lái)的微粒—化學(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(yuǎn)處，提高了壓裂液效率，減少了對(duì)地層的傷害；—它又要堵塞地層及裂縫內(nèi)孔隙和喉道，增強(qiáng)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(duì)壓裂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(shí)不可能用常規(guī)破膠劑用量實(shí)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。3.4支撐劑及裂縫導(dǎo)流能力支撐劑性質(zhì)及種類(lèi)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(qiáng)度高、硬度適中粒徑均勻圓球度好化學(xué)溫度穩(wěn)定性好質(zhì)量高，雜質(zhì)含量少密度適中貨源廣、價(jià)格低3.4.1支撐劑類(lèi)型硬脆性支撐劑其特點(diǎn)是硬度大，變形很?。?/p>

——石英砂（砂子）

——陶粒

——鋁球

——玻璃珠韌性支撐劑其特點(diǎn)是變形大，在高壓下不易破碎

——核桃殼

——樹(shù)脂包層支撐劑石英砂（砂子）主要成分：SiO2

和少量雜質(zhì)主要特點(diǎn)

1)園球度較好的石英砂破碎后，仍可保持一定的導(dǎo)流能力。

2)石英砂密度相對(duì)低，便于泵送。

3)石英砂的強(qiáng)度較低，適用于低閉合壓力儲(chǔ)層。

4)砂子在篩選不好或清洗不好，含粉砂雜質(zhì)時(shí)，導(dǎo)流能力都要明顯降低

5)石英砂貨源廣、價(jià)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(yáng)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。陶粒主要化學(xué)成分：Ａｌ２Ｏ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３以及ＴｉＯ２等類(lèi)型—中強(qiáng)度支撐劑(ISP)用鋁釩土或鋁質(zhì)陶土(礬和硅酸鋁)制造。宜興東方、豫龍廠(chǎng)?！邚?qiáng)度陶粒支撐劑唐山、成都和垣曲。陶粒支撐劑的特點(diǎn)：a.強(qiáng)度很高。b.高溫堿性液中陶粒失重率底（3.5%），而石英溶解率達(dá)50%。c.長(zhǎng)期導(dǎo)流能力高。d.密度較高(2700~3600kg/m3)，泵送困難。e.加工工藝?yán)щy，價(jià)格昂貴。塑料包層支撐劑工藝特殊工藝將酸性苯酚甲醛樹(shù)脂包裹在石英砂表面，并經(jīng)熱固處理而成，比重略為2.55。種類(lèi)預(yù)固化樹(shù)脂包層砂

(可)固化樹(shù)脂包層砂

3.4.2支撐劑物理性質(zhì)評(píng)價(jià)(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(qiáng)度。我國(guó)支撐劑物理性質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果表3.4.3裂縫導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)裂縫導(dǎo)流能力定義：裂縫導(dǎo)流能力是指裂縫傳導(dǎo)（輸送）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Ｋｆ與支撐后的裂縫寬度Ｗｆ之積。即填砂裂縫導(dǎo)流能力（ＫＷ）ｆ或ＦＲＣＤ＝ＫｆＷｆ長(zhǎng)期導(dǎo)流能力短期導(dǎo)流能力我國(guó)都分支撐劑導(dǎo)流能力(1998)影響導(dǎo)流能力的因素：支撐劑類(lèi)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。影響導(dǎo)流能力的因素：支撐劑粒度組成圖中反映了粒度分布對(duì)導(dǎo)流能力的影響，圖中曲線(xiàn)A,B均為φ0.5~0.9成都陶粒，其中0.63mm以上顆粒重量分別約為75%和50%。支撐劑粒徑對(duì)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。影響導(dǎo)流能力的因素：鋪砂濃度支撐劑鋪置濃度定義為單位裂縫面積上的支撐劑重量，它反映了與支撐劑在裂縫面上的排列層數(shù)。單層局部排列足以支撐開(kāi)裂縫時(shí)，導(dǎo)流能力高。單層全排列導(dǎo)流能力低。多層排列：隨排列層數(shù)增加，導(dǎo)流能力提高，大約達(dá)到三層排列時(shí)恢復(fù)到單層局部排列時(shí)的導(dǎo)流能力；但繼續(xù)增加鋪砂層數(shù)，導(dǎo)流能力增加平緩。實(shí)驗(yàn)表明，支撐劑在裂縫中的鋪砂濃度應(yīng)大于5kg/m2。影響裂縫導(dǎo)流能力的因素：支撐劑質(zhì)量微粒對(duì)蘭州砂導(dǎo)長(zhǎng)石含量對(duì)導(dǎo)流能力的影響流能力的影響地層巖石硬度地層巖石的軟硬對(duì)導(dǎo)流能力的影響與支撐劑顆粒的強(qiáng)度和硬度有關(guān)。當(dāng)支撐劑強(qiáng)度低時(shí)，影響導(dǎo)流能力的主要是破碎問(wèn)題;當(dāng)支撐劑強(qiáng)度高時(shí)，支撐劑顆粒嵌入裂縫壁面是影響導(dǎo)流能力的主要因素。影響裂縫導(dǎo)流能力的因素溫度非達(dá)西流動(dòng)多相流效應(yīng)承壓時(shí)間影響導(dǎo)流能力的因素：壓裂液性能殘?jiān)档椭螏B透率。對(duì)于胍膠壓裂液，殘?jiān)咳Q于成膠劑濃度、破膠劑類(lèi)型及濃度。殘?jiān)谛纬蔀V餅過(guò)程中起了積極作用，它本身就是防濾劑，但殘?jiān)鼘?duì)裂縫導(dǎo)流能力的影響不可忽視。3.4.4支撐劑的選擇內(nèi)容—支撐劑強(qiáng)度—地巖巖石硬度—支撐劑顆粒大小—支撐劑密度—支撐劑濃度（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(jì)效益支撐劑類(lèi)型在閉合壓力較高時(shí)，應(yīng)考慮使用高強(qiáng)度支撐劑如陶粒等等。在閉合壓力較低時(shí)，低強(qiáng)度支撐劑仍能起到支撐裂縫的作用，只要砂子不破碎，它在淺井淺層應(yīng)用的特別廣泛當(dāng)閉合壓力達(dá)到４0ＭＰａ時(shí)，原則上不再使用石英砂，應(yīng)使用象陶粒等更高強(qiáng)度的支撐劑，陶粒在閉合壓力為７０ＭＰａ時(shí)也很少破碎。支撐劑顆粒大小(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3.5水力裂縫模擬與支撐劑沉降運(yùn)移

3.5.1水力壓裂裂縫延伸模擬裂縫延伸二維模型卡特模型

Carter，1957年GDK模型

Christianovich、Geertsma、Deklerk

PKN模型Perkins和Kern提出,Norgren完善—裂縫延伸三維模型擬三維模型三維擴(kuò)展，一維流體流動(dòng)真三維模型

三維擴(kuò)展，至少二維流體流動(dòng)GDK和PKN模型的比較3.5.2支撐劑輸送水力壓裂的核心是形成滿(mǎn)足導(dǎo)流能力要求的填砂裂縫，支撐劑在裂縫的沉降影響到填砂裂縫幾何尺寸和裂縫導(dǎo)流能力。內(nèi)容：

—支撐劑的沉降特性

—沉降布砂設(shè)計(jì)

—懸浮布砂設(shè)計(jì)

支撐劑的沉降特性自由沉降：指單個(gè)顆粒在無(wú)限流體介質(zhì)空間內(nèi)的沉降。干擾沉降：顆粒群在有限流體空間內(nèi)的沉降壁面效應(yīng)剪切校正顆粒形狀影響顆粒形狀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）（１）顆粒的形狀是不規(guī)則的，比同體積的球體表面積大；（２）顆粒的表面是粗糙的；（３）顆粒的形狀是不對(duì)稱(chēng)的不規(guī)則顆粒的這些特點(diǎn)都會(huì)引起顆粒運(yùn)動(dòng)時(shí)阻力的增大，因此不規(guī)則顆粒的沉降速度小于球形顆粒的沉降速度

砂子在裂縫中的運(yùn)移分布裂縫中砂子的理論分布全懸浮式砂子分布沉降式砂子分布裂縫中砂子的實(shí)際分布加砂方式裂縫中砂子的理論分布（二）全懸浮式砂子分布使用高粘壓裂液作攜砂液，設(shè)計(jì)加砂程序目的1.計(jì)算縫內(nèi)砂比沿縫長(zhǎng)變化基礎(chǔ)上，找出滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的導(dǎo)流能力的加砂步驟2.避免在縫中出現(xiàn)砂比過(guò)高的砂卡現(xiàn)象3.6水力壓裂效果評(píng)價(jià)與裂縫評(píng)估工藝效果：評(píng)價(jià)所實(shí)施壓裂工藝技術(shù)的適應(yīng)性和有效性開(kāi)發(fā)效果：評(píng)價(jià)水力壓裂在油田改造中的作用經(jīng)濟(jì)效益分析：尋求壓裂提高技術(shù)水平和改善其經(jīng)營(yíng)管理的基本途徑6.6.1工藝效果分析增產(chǎn)有效期：某井從壓裂施工后增產(chǎn)見(jiàn)效開(kāi)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(shí)間。2．增產(chǎn)倍比：指相同生產(chǎn)條件下壓裂后與壓裂前的日產(chǎn)水平之比。

—圖版法

—近似解析法

—數(shù)值模擬法垂直裂縫井增產(chǎn)倍比：McGuire&Sikora圖版垂直裂縫井增產(chǎn)倍比：McGuire&Sikora圖版a.對(duì)低滲透儲(chǔ)層（k<110-3m2）,很容易得到較高的裂縫導(dǎo)流能力比值（大于0.4），欲提高壓裂效果，應(yīng)以增加裂縫長(zhǎng)度為主。這正是低滲、特低滲儲(chǔ)層采取大型壓裂技術(shù)造長(zhǎng)縫的依據(jù)。b.高滲透地層，不容易獲得較高的裂縫導(dǎo)流能力比值，提高裂縫導(dǎo)流能力是提高壓裂效果的主要途徑，不能片面追求壓裂規(guī)模而增加縫長(zhǎng)。c.對(duì)一定縫長(zhǎng)，存在一個(gè)最佳裂縫導(dǎo)流能力，超過(guò)該值而增加導(dǎo)流能力的效果甚微，例如對(duì)Lf/Le=0.5，當(dāng)導(dǎo)流能力比值為0.5時(shí)，增加裂縫導(dǎo)流力基本上不能增加增產(chǎn)比Jf/J0。d.無(wú)傷害油井最大增產(chǎn)比為13.6倍。6.6.2水力壓裂經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)壓裂經(jīng)濟(jì)分析準(zhǔn)則

(1)壓裂施工現(xiàn)值(2)壓裂施工凈現(xiàn)值(3)貼現(xiàn)償還時(shí)間(4)壓裂效益指數(shù)產(chǎn)量遞減模式(1)定值百分?jǐn)?shù)遞減(2)調(diào)和型遞減(3)雙曲線(xiàn)型遞減壓裂經(jīng)濟(jì)敏感性評(píng)價(jià)1）井網(wǎng)密度與最佳裂縫長(zhǎng)度的關(guān)系2）儲(chǔ)層滲透率和裂縫長(zhǎng)度3）裂縫導(dǎo)流能力的影響4）有效厚度的影響5）裂縫高度的影響6）壓裂液濾失性與防濾失添加劑7）鋪砂濃度和支撐帶滲透率的保持程度8）壓裂液粘度9）泵注排量與施工規(guī)模10)油氣價(jià)格和貼現(xiàn)率6.6.3壓裂施工壓力分析檢測(cè)確定壓裂裂縫高度是檢驗(yàn)壓裂設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)壓裂施工有效性和壓后效果的關(guān)鍵。直接測(cè)試法（裸眼井）井下電視法、地層微掃描儀和噪聲測(cè)井等，還有適用于裸眼井和套管井的間接測(cè)試方法（裸眼井和套管井）微地震法、井溫測(cè)井、伽瑪測(cè)井和聲波測(cè)井等。Nolte(1979)壓裂壓力降落分析創(chuàng)造性地提出了利用壓裂壓力降落曲線(xiàn)確定裂縫和壓裂參數(shù)的方法，開(kāi)辟了解釋地下裂縫參數(shù)的新途徑。施工壓力曲線(xiàn)類(lèi)型（1）正斜率很小的線(xiàn)段I

該段斜率范圍為0.125~0.2，說(shuō)明裂縫在假設(shè)條件(C,Hf均為常數(shù))下延伸。

(2)斜率為1的線(xiàn)段III

施工壓力增量正比于注入壓裂液體積增量，只能發(fā)生于裂縫中嚴(yán)重堵塞的情況。

(3)負(fù)斜率線(xiàn)段IV

反映了裂縫高度增加，也不能排除壓開(kāi)多條裂縫或者裂縫在延伸過(guò)程中遇到大規(guī)模裂縫體系的可能性。(4)壓力不變的線(xiàn)段II

此段物理意義不明確，最可能的情況是注入壓裂液被濾失所平衡，裂縫幾乎不延伸，才能保持壓力為常數(shù)。ⅠⅡⅢⅣlgPlgt

典型的施工壓力曲線(xiàn)6.6.4利用壓力降落曲線(xiàn)確定壓裂參數(shù)主要假設(shè)條件是：a.地層為線(xiàn)彈性體，層間無(wú)滑動(dòng)b.冪律型壓裂液，泵注過(guò)程中排量不變；c.PKN二維裂縫延伸幾何模型，兩翼對(duì)稱(chēng)；d.停泵后裂縫不再延伸，裂縫處于自由閉合。停泵時(shí)，裂縫中流體流動(dòng)的連續(xù)性方程

t0—停泵關(guān)井前的時(shí)間，min；

p—井底壓力，MPa；s—縫內(nèi)平均壓力pav與井底壓力p之比(關(guān)井時(shí))a=0:抗降解作用很強(qiáng)，壓裂液粘度不受影響；a=1:中等降解；a=2:降解作用很強(qiáng)。確定壓裂與裂縫參數(shù)(1)確定擬合壓力

a.整理停泵后的壓力降落資料；b.根據(jù)壓降數(shù)據(jù)表作出壓差p(0,)與的關(guān)系曲線(xiàn)，其橫坐標(biāo)與理論圖版重合；c.將理論圖版迭合在p(0,)~曲線(xiàn)上，使兩張圖版的=1線(xiàn)重合，然后上下移動(dòng)進(jìn)行曲線(xiàn)擬合，如圖6-28所示。d.相應(yīng)于G(0,)=1的p值即為擬合壓力p*計(jì)算壓裂及裂縫參數(shù)a.濾失系數(shù)cb.壓裂液效率ηc.單翼裂縫長(zhǎng)度Lf6.7壓裂工藝技術(shù)多層壓裂技術(shù)暫堵劑分層壓裂工藝孔眼堵塞球法壓裂工藝限流法分層壓裂技術(shù)填砂法壓裂技術(shù)氮?dú)鈮毫鸭夹g(shù)控縫高壓裂技術(shù)端部脫砂壓裂技術(shù)6.7.1分層及選擇性壓裂1．封隔器分層壓裂封(1)單封隔器分層壓裂(2)雙封隔器分層壓裂(3)橋塞封隔器分層壓裂(4)滑套封隔器分層壓裂(a)單封隔器分層壓裂(b)雙封隔器分層壓裂(c)橋塞封隔器分層壓裂2．限流法分層壓裂蠟球選擇性壓裂堵塞球選擇壓裂影響堵球封堵效果的主要因素(1)堵球在孔眼口上座封要求流體向孔眼的流速所產(chǎn)生的對(duì)球的拖曳力大于慣性力。(2)保持堵塞不脫落要求保持堵球處于孔口的力量大于由流動(dòng)引起的脫落力量。(3)壓裂投產(chǎn)后，堵球從孔眼脫落。6.7.2控縫高壓裂裂縫高度穿層的危害：—減小了裂縫長(zhǎng)度，也可能降低支撐效果，甚至不能有效支撐?！芽p竄入鄰近的氣、水層時(shí)，不但不能起到增產(chǎn)作用，反而會(huì)引起油井含水暴增，或者“引氣入井”。影響壓裂裂縫高度的因素：主要取決于地應(yīng)力大小和分布、巖石力學(xué)性質(zhì)、層間界面性質(zhì)、蓋層/底層厚度、地層流體性質(zhì)、射孔位置與厚度、施工參數(shù)等。基于此，有多種控縫高壓裂技術(shù)1．常規(guī)控縫高壓裂技術(shù)具有高地應(yīng)力的致密泥頁(yè)巖層(厚度大于5m，或最小水平主應(yīng)力差大于3.5MPa)可以有效地控制裂縫垂向延伸。壓裂液粘度越高，容易形成短而高的裂縫，粘度越高，裂縫越高。但另一方面又必須保證壓裂液的攜砂性能。一般認(rèn)為壓裂液在裂縫中粘度應(yīng)在50~100mPa.s。施工排量越大，越容易在裂縫內(nèi)形成高壓，使裂縫高度更快延伸，減少施工排量，可以在一定程度上控制裂縫延伸，通常壓裂施工排量控制在3.5m3/min以?xún)?nèi)?？乜p高壓裂人工隔層控縫高壓裂技—原理：在前置液中加入上浮式或下沉式導(dǎo)向劑，通過(guò)前置液將其帶入裂縫，浮式導(dǎo)向劑和沉式導(dǎo)向劑分別上浮和下沉聚集在人工裂縫頂部和底部，形成壓實(shí)的低滲透人工隔層，阻止裂縫中壓力向/向下傳播，達(dá)到控縫高的目的。(1)導(dǎo)向劑的性能要求1)粒徑適度2)沉浮速度；3)適應(yīng)裂縫中壓力、溫度及流體環(huán)境；4)阻擋能力;5)玻璃微珠浮式導(dǎo)向劑密度為600~700kg/m3；沉式導(dǎo)向劑為粉砂?？乜p高壓裂(2)適用范圍

1)生產(chǎn)層與非生產(chǎn)層互層的塊狀均質(zhì)地層；

2)生產(chǎn)層與氣、水層間無(wú)良好隔層；

3)生產(chǎn)層與遮擋層應(yīng)力差不能有效控制裂縫垂向延伸。推薦浮式導(dǎo)向劑用量30~120kg/m3，每次用量1~2m3。6.7.3人工隔層控縫高實(shí)驗(yàn)

導(dǎo)向劑選擇

基液的選擇

巖樣選擇

各種配方的壓裂液，在通過(guò)巖心后都起到了阻擋的作用；1%砂+1%uG＋柴油是最理想的壓裂液組成。6.8壓裂設(shè)計(jì)水力壓裂設(shè)計(jì)是在滿(mǎn)足地質(zhì)、工程和設(shè)備條件下作出經(jīng)濟(jì)有效的最優(yōu)方案。設(shè)計(jì)方法有:(1)從滿(mǎn)足給定配產(chǎn)方案要求的增產(chǎn)倍數(shù)出發(fā)，優(yōu)選壓裂液、支撐劑及布砂方式，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的施工規(guī)模（排量、液量和砂量），確定相應(yīng)的裂縫尺寸；

(2)從地層條件出發(fā)，滿(mǎn)足設(shè)備能力的約束條件，優(yōu)選壓裂液，支撐劑和加砂方式，預(yù)測(cè)多種不同方案下的增產(chǎn)能力，再根據(jù)實(shí)際需要選擇施工方案。優(yōu)化的壓裂設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）在給定的儲(chǔ)層與井網(wǎng)條件下，根據(jù)不同縫長(zhǎng)和導(dǎo)流能力預(yù)測(cè)壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài);（2）根據(jù)儲(chǔ)層條件選擇壓裂液、支撐劑和加砂濃度，并確定合理用量；（3）根據(jù)井下管柱與井口裝置的壓力極限選擇合理的泵注排量與泵注方式、地面泵壓和壓裂車(chē)數(shù)；（4）確定壓裂泵注程序；（5）進(jìn)行壓裂經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，使壓裂作業(yè)最優(yōu)化。6.8.1選井選層考慮因素：儲(chǔ)層地質(zhì)特征、巖石力學(xué)性質(zhì)、孔滲飽特性、油層油水接觸關(guān)系、巖層間界面性質(zhì)與致密性、井筒技術(shù)要求。通過(guò)對(duì)候選井層進(jìn)行壓前評(píng)估，分析油氣低產(chǎn)原因，選擇適當(dāng)?shù)膲毫丫畬?，并確定部分壓裂設(shè)計(jì)參數(shù)。油氣井低產(chǎn)的原因可能有：（1）由于鉆井、完井、修井等作業(yè)過(guò)程對(duì)地層傷害使近井地帶造成嚴(yán)重的堵塞；（2）油氣層滲透率很低，常規(guī)完井方法難以經(jīng)濟(jì)開(kāi)采；（3）“土豆?fàn)睢蓖哥R體地層，單井控油面積有限，難以獲得高產(chǎn)；（4）油氣藏壓力已經(jīng)枯竭前三種情況可以采取適當(dāng)?shù)膲毫汛胧?。?chǔ)層物性評(píng)估儲(chǔ)層地質(zhì)特征儲(chǔ)層沉積特征決定了井的泄油面積，從而決定了壓裂規(guī)模。斷層發(fā)育的區(qū)塊，必須確定出其斷層體系的走向和斷層性質(zhì)，從而估計(jì)水力裂縫走向。粘土礦物分析粘土礦物類(lèi)型、含量與分布方式嚴(yán)重影響儲(chǔ)層滲透性，是選擇壓裂液體系的主要依據(jù)。常用伽瑪射線(xiàn)測(cè)井、自然電位測(cè)井等測(cè)井方法或掃描電鏡（SEM）實(shí)驗(yàn)分析方法測(cè)定。巖石力學(xué)性質(zhì)包括儲(chǔ)層、蓋層和底層的楊氏模量、泊松比和斷裂韌性值。縱向應(yīng)力剖面影響裂縫幾何尺寸；平面應(yīng)力分布影響裂縫方向?，F(xiàn)場(chǎng)常用長(zhǎng)源距聲波測(cè)井結(jié)合密度測(cè)井計(jì)算巖石彈性模量和泊松比。在壓裂作業(yè)中使用靜態(tài)值更合理。巖心分析評(píng)估油氣藏儲(chǔ)層基本參數(shù)，可采用巖心常規(guī)分析或巖心特殊分析技術(shù)。試井分析進(jìn)一步評(píng)價(jià)地層，確定儲(chǔ)層的滲透率、表皮系數(shù)、地層壓力及其它性質(zhì)。選井選層原則：井筒技術(shù)要求壓裂設(shè)計(jì)符合套管強(qiáng)度要求；固井質(zhì)量合格；井底無(wú)落物。選井選層原則：儲(chǔ)層條件成功壓裂作業(yè)的必備地質(zhì)條件：儲(chǔ)量和能量。壓裂侯選井應(yīng)具備下列條件：1)低滲透地層：滲透率越低，越要優(yōu)先壓裂，越要加大壓裂規(guī)模。2)足夠的地層系數(shù)：一般要求kh>0.5×10-3μm2.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6～15%才值得壓裂；若儲(chǔ)層厚度大，最低孔隙度為6～7%。5)高污染井：壓裂作業(yè)只能改善受污染的表皮效應(yīng)。選井選層原則：儲(chǔ)層條件壓裂井是否適合壓裂或以多大規(guī)模壓裂，還應(yīng)考慮距邊水、底水、氣頂、斷層的距離和遮擋層條件；并結(jié)合天然裂縫原則；最大水平主應(yīng)力與油水井不相間原則；井網(wǎng)與最大水平主應(yīng)力有利原則等考慮壓裂工藝。壓裂下述情況井可能有很大的風(fēng)險(xiǎn)1)壓裂層與氣、水層間頁(yè)巖夾層厚度小于4.5～6.0m。2)壓裂裂縫可能穿過(guò)附近的與氣、水的接觸面。3)高氣油比井或高含水井不宜壓裂，除非出氣出水可以控制。6.8.2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(rùn)濕劑、破乳劑、防蠟劑等添加劑系列。(3)篩選適合現(xiàn)場(chǎng)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。(4)對(duì)選擇的壓裂液，在室內(nèi)模擬井下溫度、剪切速率、剪切歷程、階段攜砂液濃度來(lái)測(cè)定其流變性及摩阻系數(shù)，并按石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面評(píng)定。2．選擇支撐劑依據(jù)目的層閉合壓力選擇支撐劑類(lèi)型，并按石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其性能進(jìn)行全面評(píng)定，通過(guò)選擇支撐劑粒徑，鋪砂濃度和加砂方式滿(mǎn)足閉合壓力下無(wú)因次導(dǎo)流能力要求。6.8.3壓裂設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容(1)注入方式選擇(2)施工排量(3)液量與砂比(4)井口施工壓力(5)施工功率(6)壓裂車(chē)數(shù)6.8.4壓裂設(shè)計(jì)計(jì)算方法（略）

水力壓裂設(shè)計(jì)通常是根據(jù)儲(chǔ)層條件、壓裂液性能和支撐劑性能，設(shè)置若干施工規(guī)模，通過(guò)裂縫延伸模擬預(yù)測(cè)增產(chǎn)倍數(shù)，從中選擇最優(yōu)方案。(1)確定前置液量、混砂液量以及砂量；(2)選擇適當(dāng)?shù)氖┕づ帕?、?jì)算施工時(shí)間；(3)計(jì)算動(dòng)態(tài)裂縫幾何尺寸；(4)支撐劑在裂縫中的運(yùn)移分布，確定支撐裂縫幾何尺寸；(5)預(yù)測(cè)增產(chǎn)倍比。水力壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)（略）優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)的最終目的是獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。包括裂縫延伸模型(求解各種作業(yè)參數(shù)下的裂縫幾何尺寸和導(dǎo)流能力)、油藏模型（把水力裂縫與油藏開(kāi)發(fā)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，預(yù)測(cè)不同方案下的壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)）和經(jīng)濟(jì)模型（確定經(jīng)濟(jì)上收益盡可能多的設(shè)計(jì)方案）。這是一個(gè)帶有離散變量的多目標(biāo)線(xiàn)性規(guī)劃模型，將壓裂施工方案與最終影響壓裂井開(kāi)采效益的裂縫參數(shù)之間的互相影響的非線(xiàn)性關(guān)系離散成多個(gè)互不影響的線(xiàn)性關(guān)系，運(yùn)用線(xiàn)性規(guī)劃方法，在求得目標(biāo)得最優(yōu)解（最佳開(kāi)采效益）。第四部分整體壓裂技術(shù)4.1裂縫性油藏整體壓裂數(shù)值模擬4.2油藏整體壓裂動(dòng)態(tài)效果影響因素分析4.3裂縫性油藏整體壓裂數(shù)值模擬應(yīng)用裂縫性油藏壓裂開(kāi)發(fā)技術(shù)應(yīng)用

低濾失高砂濃度的水力壓裂工藝；

改變應(yīng)力的壓裂工藝和水平井多裂縫壓裂；

裂縫性油藏整體壓裂改造技術(shù)；整體壓裂數(shù)值模擬在方案設(shè)計(jì)中的重要性

整體壓裂數(shù)值模擬是編制方案的一個(gè)強(qiáng)有力工具；

油藏整體壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)是建立在水力裂縫模擬和含水力裂縫的油藏?cái)?shù)值模擬的組合應(yīng)用基礎(chǔ)上4.1裂縫性油藏整體壓裂數(shù)值模擬整體壓裂裂縫性油藏中滲流數(shù)學(xué)模型裂縫性油藏整體壓裂的數(shù)值模型及求解油藏整體壓裂模擬器的研制與可靠性分析整體壓裂裂縫性油藏中滲流數(shù)學(xué)模型流動(dòng)特點(diǎn)

三種滲流通道：孔隙介質(zhì)+天然裂縫+壓裂裂縫

壓裂裂縫改變了井周?chē)涂p中的流動(dòng)特征：支撐裂縫導(dǎo)流能力高、縫中高速非達(dá)西流動(dòng)出現(xiàn)基本假設(shè)七個(gè)假設(shè)條件整體壓裂裂縫性油藏中滲流數(shù)學(xué)模型運(yùn)動(dòng)方程

壓裂裂縫中滲流方程輔助方程

主要包括：壓裂裂縫中、天然裂縫中和基質(zhì)中的飽和度約束方程；毛管壓力方程；相滲透率方程；密度方程；粘度方程；體積系數(shù)方程和非達(dá)西因子方程。

整體壓裂裂縫性油藏中滲流數(shù)學(xué)模型定解條件系數(shù)的意義和確定系數(shù)的計(jì)算式流體高速系數(shù)裂縫性油藏整體壓裂的數(shù)值模型及求解方法數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)思路空間離散化時(shí)間差分方程展成k+1次迭代式全隱式差分方程裂縫性油藏整體壓裂的數(shù)值模型及求解方法數(shù)值模型全隱式方程求解變量模型的求解油藏整體壓裂模擬器的研制與可靠性分析模擬器功能油藏在既定注采井網(wǎng)系統(tǒng)下的整體壓裂模擬研究模擬器的特點(diǎn)模擬器運(yùn)行環(huán)境油藏整體壓裂可控參數(shù)的影響性分析未投入開(kāi)發(fā)油藏壓裂開(kāi)發(fā)的整體壓裂模擬研究油藏整體壓裂模擬器的研制與可靠性分析模型可靠性驗(yàn)證和分析Cinco-Ley等的解說(shuō)明結(jié)果比較及分析油藏整體壓裂模擬器的研制與可靠性分析在不同F(xiàn)CD時(shí)本文模型計(jì)算結(jié)果與

Cinco-Ley的解對(duì)比在不同F(xiàn)CD時(shí)本文模型計(jì)算結(jié)果與

Cinco-Ley的解對(duì)比生產(chǎn)時(shí)間，天生產(chǎn)時(shí)間，天壓力壓力整體壓裂效果的影響因素模擬研究天然裂縫參數(shù)對(duì)壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響研究壓裂裂縫參數(shù)對(duì)壓后二次采油期動(dòng)態(tài)的影響研究不同井網(wǎng)模式的影響研究4.2整體壓裂效果的影響因素模擬研究天然裂縫的非均質(zhì)性天然裂縫方向滲透率的非均質(zhì)性均質(zhì)非均質(zhì)有利非均質(zhì)不利

天然裂縫的非均質(zhì)性對(duì)壓裂井日產(chǎn)油量和累計(jì)產(chǎn)油量影響很大，在不同非均質(zhì)時(shí)，壓后產(chǎn)油量對(duì)壓裂縫長(zhǎng)的敏感程度不一樣。整體壓裂效果的影響因素模擬研究天然裂縫污染程度⊙壓裂對(duì)天然裂縫的污染⊙壓裂引起天然裂縫的污染程度是影響壓裂井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的一個(gè)重要可控制因素，最大限度的減小壓裂液對(duì)天然裂縫的傷害是天然裂縫性油藏壓裂設(shè)計(jì)時(shí)的一個(gè)原則，滿(mǎn)足儲(chǔ)層特征和壓裂工藝要求的低傷害壓裂液體系是整體壓裂方案設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。整體壓裂效果的影響因素模擬研究壓裂裂縫方位⊙有利裂縫方位和不利裂縫方位描述⊙從累積產(chǎn)油量來(lái)看，壓裂優(yōu)于不壓裂，有利裂縫方位優(yōu)于不利裂縫方位；從掃油效率來(lái)看，適當(dāng)縫長(zhǎng)的壓裂對(duì)于生產(chǎn)是有利的，這要求在油藏開(kāi)發(fā)壓裂時(shí)，應(yīng)多方面、多角度研究油藏區(qū)域的地應(yīng)力分布，以準(zhǔn)確可靠的地應(yīng)力資料為依據(jù)，使壓裂裂縫盡量處于最有利方位。整體壓裂效果的影響因素模擬研究裂縫穿透率⊙裂縫穿透率增加，見(jiàn)水時(shí)間縮短，無(wú)水采油期減小，單井累積產(chǎn)量增加?！褵o(wú)因次裂縫導(dǎo)流能力裂縫導(dǎo)流能力⊙裂縫導(dǎo)流能力對(duì)裂縫性油藏壓裂動(dòng)態(tài)的影響與均質(zhì)低滲透油藏壓裂相類(lèi)似，在優(yōu)化設(shè)計(jì)裂縫長(zhǎng)度與導(dǎo)流能力時(shí)，適用于均質(zhì)油藏的Cr準(zhǔn)則仍適用于裂縫性油藏的壓裂設(shè)計(jì)中。壓裂裂縫與井網(wǎng)不同組合井網(wǎng)形狀⊙對(duì)于兩種不同的基質(zhì)滲透率，任何一種井網(wǎng)形狀壓裂后的采出程度較不壓裂都有大幅度提高，并且任何一種井網(wǎng)形狀的采出程度都隨裂縫長(zhǎng)度的增加而增加?？傮w來(lái)說(shuō)，油藏整體壓裂后的采出程度都增加。正方形（300300）矩形（360250）矩形（450200）不同井網(wǎng)模式下整體壓裂效果的模擬研究⊙對(duì)于基質(zhì)滲透率為0.1×10-3，矩形井網(wǎng)（450m×200m）的采出程度較其它兩井網(wǎng)的要高，但在相同裂縫長(zhǎng)度時(shí)三種井網(wǎng)形狀的采出程度變化不大?！褜?duì)于基質(zhì)滲透率為1×10-3，矩形井網(wǎng)形狀360m×250m與450m×200m允許的壓裂縫長(zhǎng)都較長(zhǎng)，它們的采出程度也較高，并且在相同裂縫長(zhǎng)度時(shí)三種井網(wǎng)形狀的采出程度有明顯變化?！延筒貪B透率是控制整體壓裂油藏采出程度的重要因素，油藏滲透率愈高，采出程度也愈高。對(duì)于特低滲透性油藏進(jìn)行開(kāi)發(fā)壓裂時(shí)應(yīng)選擇合適的矩形井網(wǎng)形狀與壓裂裂縫相匹配，適當(dāng)增大支撐裂縫的長(zhǎng)度，這樣可提高低滲油藏注水開(kāi)發(fā)期的采收率。不同井網(wǎng)模式下整體壓裂效果的模擬研究滲透率各向異性時(shí)壓裂裂縫系統(tǒng)與井網(wǎng)不同組合井網(wǎng)不同泄油形狀⊙滲透率愈高，采出程度也愈高；而滲透率不同的各向異性程度與不同縫長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的采出程度是不同的，與水力裂縫方向相平行的方向滲透性愈好，采出程度愈高。正方形（300300）矩形（360250）矩形（450200）不同井網(wǎng)模式下整體壓裂效果的模擬研究不同井網(wǎng)模式下整體壓裂效果的模擬研究整體壓裂方案編制原則最優(yōu)化經(jīng)濟(jì)縫長(zhǎng)原則最大限度的提高單井產(chǎn)量最大限度地提高水驅(qū)油藏的掃油效率充分發(fā)揮現(xiàn)代壓裂技術(shù)的作用，加快采油速度，提高最終采收率，節(jié)約開(kāi)發(fā)總投資不同井網(wǎng)模式下整體壓裂效果的模擬研究整體壓裂方案編制主要內(nèi)容整體優(yōu)化設(shè)計(jì)的縫長(zhǎng)初選在初選縫長(zhǎng)下壓后一次和二次采油期產(chǎn)油量的預(yù)測(cè)最大限度地提高水驅(qū)油藏的掃油效率充分發(fā)揮現(xiàn)代壓裂技術(shù)的作用，加快采油速度，提高最終采收率，節(jié)約開(kāi)發(fā)總投資裂縫性油藏井組整體壓裂效果模擬研究滲流模型雙孔單滲裂縫性?xún)?chǔ)集層巖心柱塞測(cè)試滲透率巖心鑄體薄片資料試井資料解釋結(jié)果生產(chǎn)井動(dòng)態(tài)資料分析試油生產(chǎn)資料裂縫性油藏井組整體壓裂效果模擬研究模擬結(jié)果及分析

從壓裂有效期內(nèi)的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)來(lái)看，在裂縫方位有利或裂縫方位不利的條件下，整體壓裂角井和邊井的增油效果顯著，單井日產(chǎn)油量高。裂縫方位對(duì)壓裂井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的影響還未表現(xiàn)出來(lái)，整體壓裂對(duì)角井和邊井的影響程度不一樣。從無(wú)水采油期的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)來(lái)看，在裂縫方位有利或裂縫方位不利的條件下實(shí)施整體壓裂改造，壓后效果完全不一樣。在無(wú)水采油期內(nèi)整體壓裂使單井的無(wú)水采油期縮短，同時(shí)裂縫的方位角對(duì)壓后的增油效果影響很大，不利的裂縫方位使單井的累積產(chǎn)油量反而降低從二次采油期（含水采油期）的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)來(lái)看，達(dá)到相同含水率時(shí)，壓后的生產(chǎn)時(shí)間較不壓裂縮短了，在裂縫方位有利時(shí)壓后的累積產(chǎn)油量較不壓裂有所增加，在裂縫方位不利時(shí)壓后的累積產(chǎn)油量反而比不壓裂減少。從整個(gè)生產(chǎn)時(shí)期的動(dòng)態(tài)來(lái)看，在裂縫方位有利時(shí)整體壓裂生產(chǎn)井可以增加累積產(chǎn)油量，提高采出程度，提高采油速度；在裂縫方位不利時(shí)不宜實(shí)施整體壓裂生產(chǎn)井。在裂縫方位不利時(shí)，生產(chǎn)井、注水井對(duì)應(yīng)壓裂，油井的生產(chǎn)時(shí)間大大縮短，單井累積產(chǎn)油量也顯著減少，油井過(guò)早出現(xiàn)水淹。一般情況下不能壓裂注水井。

在裂縫方位有利時(shí)，生產(chǎn)井、注水井對(duì)應(yīng)壓裂，生產(chǎn)井無(wú)水采油期的累積產(chǎn)油量較大，油井一旦出水，其含水率上升較快。在對(duì)油層天然裂縫分布、地應(yīng)力分布和人工裂縫延伸方向的認(rèn)識(shí).不是很清楚的情況下，不宜實(shí)施生產(chǎn)井、注水井對(duì)應(yīng)整體壓裂。裂縫性油藏整體壓裂工藝技術(shù)研究確定壓裂工藝的依據(jù)確定依據(jù)地層評(píng)估：污染嚴(yán)重；壓裂縫垂向高度延伸大；天然裂縫分布常規(guī)壓裂實(shí)踐的認(rèn)識(shí)壓裂工藝原則：對(duì)于雙孔介質(zhì)特征很明顯的油層；對(duì)于基質(zhì)低滲、天然裂縫較發(fā)育的油層；對(duì)于基質(zhì)、裂縫非均質(zhì)極強(qiáng)的油層裂縫性油藏整體壓裂工藝技術(shù)研究整體壓裂方案設(shè)計(jì)研究方案設(shè)計(jì)研究單井壓裂設(shè)計(jì)原則壓裂液體系支撐劑評(píng)價(jià)和優(yōu)選單井壓裂工藝技術(shù)研究裂縫性油藏整體壓裂工藝技術(shù)研究單井壓裂工藝技術(shù)研究1.控縫高壓裂工藝技術(shù)技術(shù)原理施工程序現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果2.改向重復(fù)壓裂技術(shù)技術(shù)原理壓裂裂縫方位裂縫堵劑研究第五部分：壓裂實(shí)例

5.1BN-1井水力壓裂設(shè)計(jì)

5.2鄯善油田整體壓裂方案編制要點(diǎn)

3.3W10K整體壓裂方案編制要點(diǎn)第六部分西南石油大學(xué)采油所壓裂室簡(jiǎn)介

6.1水力壓裂三維裂縫延伸優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件

6.2壓裂工程軟件包開(kāi)發(fā)研究

6.3壓裂后壓力降落解釋軟件

6.4水力壓裂壓裂后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)軟件

6.5整體壓裂方案編制

6.6水力壓裂適時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

6.7各種壓裂液體系開(kāi)發(fā)研制與評(píng)價(jià)1三維壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件(1)能模擬變排量、變粘度、變壓裂液類(lèi)型、變支撐劑類(lèi)型和粒徑及變砂比往液工藝；(2)能模擬地層巖石力學(xué)參數(shù)變化，如蓋層、產(chǎn)層、底層中彈性模量、泊松比、斷裂韌性及最小主應(yīng)力互不相同時(shí)的裂縫三維延伸規(guī)律，適用于不同地應(yīng)力分布模式的各種地層情況；(3)能模擬出裂縫在三維延伸過(guò)程中上下穿層的位置和深度；模擬裂縫端部的幾何尺寸及延伸規(guī)律；(4)能夠準(zhǔn)確計(jì)算出前置液與混砂液的分界面的位置及其運(yùn)移規(guī)律；三維壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件(5)具有經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的功能，用戶(hù)既可對(duì)壓裂施工進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效果預(yù)測(cè)，又能對(duì)壓裂方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)；(6)從地層條件出發(fā)，以最佳的壓裂效果為目標(biāo)。設(shè)計(jì)出一套最優(yōu)施工方案，體現(xiàn)了專(zhuān)家系統(tǒng)的思想；(7)考慮了溫度場(chǎng)（包括井筒溫度場(chǎng)和裂縫溫度場(chǎng)）、壓裂液流變性和濾失性、壓力場(chǎng)、流速場(chǎng)、支撐劑運(yùn)移分布等因素的綜合影響；(8)根據(jù)具體油田提煉的優(yōu)化準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)出最佳的壓裂施工方案；三維壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件(9)根據(jù)地層情況，可以預(yù)設(shè)計(jì)出達(dá)到最佳壓裂效果的施工規(guī)模和裂縫導(dǎo)流能力分布；指導(dǎo)選擇變砂比的檔次、支撐劑類(lèi)型和粒徑等參數(shù)；(10)用戶(hù)可以用磁盤(pán)對(duì)歷次井的已知數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)結(jié)果歸檔保存；(11)通過(guò)不斷自動(dòng)調(diào)整各段壓裂液體積、地面加砂濃度、支撐劑類(lèi)型和粒徑等，設(shè)計(jì)出既能得到最佳壓裂效果又不發(fā)生砂堵的施工程序；三維壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件(12)通用輸出系統(tǒng)輸出報(bào)告，可方便的掛接任意Microsoftwindows程序、輸出報(bào)表和圖形，而且1)支持眾多的報(bào)表格式和圖形格式，包括復(fù)雜表頭的橫向報(bào)表、縱向報(bào)表、散點(diǎn)圖、折線(xiàn)圖、二維直方圖、三維直方圖、餅圖、曲線(xiàn)圖、數(shù)據(jù)擬合圖等。2)所有的輸出項(xiàng)在輸出時(shí)都可任意調(diào)整位置、長(zhǎng)度、寬度、主軸標(biāo)題、X軸標(biāo)題、Y袖標(biāo)題、X軸最大值、Y鋼最大值、X軸最小值、Y軸最小值、X輪單位值、Y軸單位值以及字型、字體。3)可在輸出項(xiàng)輸出到圖板后進(jìn)行排版，輔以三種查看模式（打印預(yù)覽面板放大、版面）達(dá)到滿(mǎn)意的輸出效果。4)具有良好的硬件兼容性；支持當(dāng)前絕大多數(shù)的打印機(jī)2單井壓裂生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)

單井水力壓裂生產(chǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)將油藏?cái)?shù)值模擬和水力壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)相結(jié)合，預(yù)測(cè)油氣井壓裂作業(yè)后的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，評(píng)價(jià)油氣水井壓裂后的增產(chǎn)增注效果。

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對(duì)于水驅(qū)開(kāi)發(fā)油藏，采用油水兩相流動(dòng)的數(shù)值模擬方法；

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對(duì)于有水氣藏，考慮非達(dá)西流動(dòng)特征，采用氣水兩相流動(dòng)的數(shù)值模擬方法；

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對(duì)于氣藏，考慮非達(dá)西流動(dòng)特征，采用數(shù)值模擬方法。

模型考慮了井筒污染、裂縫壁面污染、裂縫導(dǎo)流能力隨位置和時(shí)間變化、地層的非均質(zhì)性及各向異性和流體的彈性膨脹等因素對(duì)壓裂效果的影響該軟件可用于預(yù)測(cè)油井或產(chǎn)水油井壓裂后以及未壓裂的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)（壓力、產(chǎn)液量、產(chǎn)油量和累積產(chǎn)量等生產(chǎn)指標(biāo)）和產(chǎn)水率的變化，可以對(duì)比評(píng)價(jià)實(shí)施壓裂的增產(chǎn)效果；模擬結(jié)果可