優(yōu)選文檔壓裂壓力診斷PPT

壓裂壓力診斷優(yōu)選壓裂壓力診斷1引言●壓裂遞減分析的意義

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壓裂設(shè)計需要真實的儲層和壓裂液資料，壓裂設(shè)計的有效性也決定于所需數(shù)據(jù)的質(zhì)量

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壓裂圖示技術(shù)，如放射性示蹤劑、地面和井底斜儀和各種電磁測量等用于推斷裂縫幾何尺寸；提供資料有限(裂縫方位、高度)，整個壓裂施工結(jié)束后才可用

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復(fù)雜的微地震測量已被發(fā)展應(yīng)用于推斷裂縫的幾何尺寸，觀察范圍有限、儀器昂貴

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壓裂施工或壓裂后的壓力分析，記錄的井筒壓力為裂縫診斷提供了一種便宜的方法，定量描述了裂縫的延伸，也為主壓裂參數(shù)的估算提供依據(jù)●壓裂施工中井底壓力變化曲線3h18h

測試壓裂或小型壓裂是在正式壓裂前不加支撐劑的條件下，模擬正式壓裂來實現(xiàn)的，圖中顯示了壓力動態(tài)的測量順序

壓裂過程的增長、閉合和閉合后期的壓裂壓力為壓裂設(shè)計提供了相關(guān)的補充資料●主要內(nèi)容概要

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水力壓裂的基本理論：控制水力壓裂的三個基本方程物質(zhì)平衡、壓裂液流動、巖石彈性應(yīng)變—

泵注期間的壓力分析：凈壓力與時間的雙對數(shù)曲線確定裂縫的幾何特征；雙對數(shù)導(dǎo)數(shù)圖用于判斷復(fù)雜的裂縫和支撐劑的影響—

裂縫閉合期的分析：與時間的特殊函數(shù)的壓降曲線(G曲線)估算液體效率和濾失系數(shù)，G函數(shù)分析的原理及應(yīng)用、非理想壓力動態(tài)分析的校正—

裂縫閉合后：由于液體濾失引起的油藏內(nèi)動態(tài)壓力反應(yīng)，且表現(xiàn)為線性流或一長時間的徑向流特征—復(fù)雜的測試程序:每一階段所得壓力資料的綜合處理●閉合壓力（Pc）定義：已有裂縫閉合時的液體壓力—理想的情況下（地層均質(zhì)），pc等于儲層中最小就地主應(yīng)力σmin;即：在整個裂縫高度上出儲層的最小應(yīng)力在大小和方向都沒任何改變時，pc=σmin—由于儲層巖性的變化、天然裂縫等使得σmin變?yōu)榫偷氐姆较蛐缘牧?；此時，pc取決于裂縫幾何形狀和方向—pc由整個裂縫高度上σmin平均值確定—進行小型壓裂測試，可間接估算裂縫的閉合壓力

閉合壓力（Pc）的評估σmin:在整個產(chǎn)層段內(nèi)的大小及方向通常變化較大Pc:在整個層段中較為平均—

評估局部應(yīng)力需要形成較小的裂縫（液體的泵速和排量相對較低）；確定Pc則要求在整個產(chǎn)層厚度上形成水力裂縫，則液體的泵速和排量相對較高—

形成的裂縫較小，則凈壓力亦較小，關(guān)井壓力通常作為一階應(yīng)力近似值；確定Pc的凈壓力較高時，此時的關(guān)井壓力(ISIP)的差異較大，必須采用一定方法進行評估Pc的評估—

階梯注入測試階梯注入測試：各階段持續(xù)時間相等(1~2min，排量改變、維持恒定且進行壓力記錄)，注液增量大致相同

—如還繼續(xù)進行回流測試，則注入的最后一個階段的持續(xù)時間應(yīng)較長(5~10min)以確保形成足夠尺寸的裂縫注入速率要求：具有低于基質(zhì)破裂的排量數(shù)據(jù)和高于裂縫延伸壓力的數(shù)據(jù)，一般：1~10bbl/min(0.159~1.59m3/min)階梯注入測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約高50~200psiC點C：基質(zhì)注入壓力直線外推到注入速率為0的點~測試前的井底壓力；如此前無大量液體注入，則為儲層壓力室內(nèi)測試驗證了方法的可靠性(Rutqvist，1996)

即使沒有出現(xiàn)傾斜度較大的表示基質(zhì)注入壓力的直線，在交繪圖上較平緩的裂縫延伸壓力直線在Y軸上的截距，也近似代表了PcPc的評估—

關(guān)井遞減曲線測試（校正Pc）關(guān)井遞減曲線：（時間平方根圖）G曲線：導(dǎo)數(shù)斜率變化點兩條曲線的斜率發(fā)生變化點：閉合壓力值導(dǎo)數(shù)曲線：放大斜度的變化并增強對斜率變化點的識別說明：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Pc的評估—

關(guān)井遞減曲線測試可能出現(xiàn)斜率變化的情況：

①裂縫高度從邊界收縮②裂縫延伸與收縮之間的過度③裂縫閉合④閉合后，聚合物濾餅固結(jié)而且裂縫呈不規(guī)則形狀⑤儲層流體呈線性流動⑥儲層流體呈徑向流動結(jié)論：關(guān)井測試通常不能真實反應(yīng)Pc，不應(yīng)作為測定Pc的主要方法經(jīng)驗表明：造壁性不足以控制濾失的液體，平方根曲線可以提供較好的閉合顯示造壁性液體，G曲線可給出較好的顯示Pc的評估—

回流測試

在階梯注入測試（最后注入階段延長時間）后，以最后注入速率的1/6~1/4的恒定速率回流一段時間關(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

兩直線交點測定Pc的首選方法：階梯注入測試與回流測試的結(jié)合Pc分析方法的建議(Talley,1999)①除非使用關(guān)井閥，否則儲層壓力應(yīng)等于或大于井筒靜水柱壓力；以確保閉合后分析滿足無流動假設(shè)②對于氣井，宜開采前進行測試；以可能減少壓降期間井筒中氣體膨脹的影響；③閉合后分析是具有非唯一性的反演問題，閉合后分析可由估算的儲層壓力、閉合時間、初濾失量得以改進。儲層壓力的估算方法：

a.液體注入前的測得的穩(wěn)定井底壓力

b.液體注入超壓儲層前測得的穩(wěn)定地面壓力

c.欠壓儲層，由地面壓力和靜水柱估算，靜水柱壓力可由精確測量完全注入井筒內(nèi)的液體得出

d.依據(jù)油田建立的精確儲層壓力梯度25min的壓力導(dǎo)數(shù)增加，由于支撐劑加入粘度增加—裂縫高度延伸至高應(yīng)力隔層時的壓力增長在裂縫延伸至隔層前就出現(xiàn)了，因此裂縫延伸至高應(yīng)力遮擋層在階段1就不能出現(xiàn)壓力下降的特征線性流：壓差曲線與導(dǎo)數(shù)曲線,斜率均為1/2，兩曲線平行徑向流：兩曲線近似，雙對數(shù)上斜率為1②近井裂縫扭曲或從孔眼到主裂縫存在彎曲通道當井筒凈壓力約等于0.1裂縫閉合后的流體流動8由雙對數(shù)曲線斜率進行裂縫判斷(n=0.壓裂高粘油層或低滲、高含水飽和度的儲層當產(chǎn)層上下隔層的地應(yīng)力大于產(chǎn)層的應(yīng)力時，在第一階段后裂縫的高度被限制；導(dǎo)數(shù)曲線：放大斜度的變化并增強對斜率變化點的識別2非理想條件的壓降分析④低效率的液體注入不具線性流特征閉合壓力的首選方法是階梯注入測試（最后注入階段延長時間）與回流測試相結(jié)合—裂縫閉合期間，地層開始表現(xiàn)為地層線性流(簡稱線性流)，其后是傳導(dǎo)特性，最后是長時間的擬徑向流(簡稱徑向流)導(dǎo)數(shù)曲線：放大斜度的變化并增強對斜率變化點的識別造壁性液體，G曲線可給出較好的顯示2物質(zhì)平衡或質(zhì)量守恒Pc分析方法的建議(Talley,1999)④在深井或高溫儲層中，由于在關(guān)井靜水壓力下降期間，隨著壓力下降和溫度升高，井筒內(nèi)液體會膨脹,需安裝井下儀表⑤對于空井筒而言，應(yīng)安裝井下關(guān)井設(shè)備，以盡量減少由于液體膨脹而破壞無流動的假設(shè)條件⑥用儲層參數(shù)的估算值和液體濾失特性設(shè)計小型壓降測試；就必須滿足一定的泵速標準，以在適當時間內(nèi)形成徑向流⑦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，固化持續(xù)時間約是注液時間和閉合時間之和；小型壓降測試的關(guān)井時間至少為總閉合時間的4~5倍2水力壓裂的基本理論

2.1裂縫中流體流動

2.2物質(zhì)平衡或質(zhì)量守恒

2.3巖石彈性應(yīng)變

在停泵期間裂縫幾何尺寸變化Pc的評估—回流測試b:液體壓力超過σf，天然裂縫有效應(yīng)力變?yōu)樨撝担◤垜?yīng)力），機械地張開；線性流：壓差曲線與導(dǎo)數(shù)曲線,斜率均為1/2，兩曲線平行徑向流：兩曲線近似，雙對數(shù)上斜率為1整個壓力數(shù)據(jù)無顯著的變化，壓力導(dǎo)數(shù)在50min時快速增加停泵期間裂縫幾何尺寸變化---裂縫穿透的改變2由壓力解釋裂縫幾何尺寸施工早期階段壓力能的處理裂隙濾失達到傳統(tǒng)濾失的3倍裂縫增長的特征可由測試試驗中泵注期壓力分析來區(qū)分，并通過壓力擬合校正裂縫柔度；特例：如果不存在隔層(△σ=0)，裂縫高度會一直沿著不存在遮擋的方向，基本上徑向延伸，表現(xiàn)出連續(xù)的壓力下降（階段1）初始的高粘度：克服早期階段液體長時間暴露于儲層溫度下降解①除非使用關(guān)井閥，否則儲層壓力應(yīng)等于或大于井筒靜水柱壓力；(3)從線性流期間預(yù)期的壓力動態(tài)，可持續(xù)約3tc的停泵期3泵注期間的壓力分析4閉合后的物理和數(shù)學描述PKN的CL可單獨求解，而KGD和徑向模型要先確定L、R2水力壓裂的基本理論

2.1裂縫中流體流動裂縫：一條寬度沿長度和高度而變化的通道縫內(nèi)壓力梯度取決于壓裂液的流變性、液體流速、縫寬沿縫長的壓力梯度：隱含的假設(shè)：未考慮沿縫高方向上縫寬的變化

2.2物質(zhì)平衡或質(zhì)量守恒

水基或油基壓裂液，液體體積變化相對裂縫彈性應(yīng)變很小忽略液體的壓縮性，使用體積平衡代替質(zhì)量守恒（例外：泡沫壓裂液、酸壓中CO2產(chǎn)生）濾失Vlp存儲VfpVLS關(guān)井期間液體濾失Vf裂縫體積Vprop泵入的支撐劑砂堆體積泵注結(jié)束Vi=Vfp+Vlp濾失Vlp存儲Vfp泵入體積Vi=qitpVlp→CL,κVfp→w,hf,Lκ:初濾失有效系數(shù)

2.2物質(zhì)平衡或質(zhì)量守恒壓裂液效率：

Vprop—泵入的支撐劑砂堆體積△tc—裂縫閉合時間

2.3巖石彈性應(yīng)變平面應(yīng)變模量

液體壓力的校正應(yīng)變方程中假設(shè)縫中壓力為常數(shù)。實際縫中存在壓力梯度，故需校正：縫中平均凈壓力△pf與井筒凈壓力pnet

之比：β取決于液體粘度、裂縫端部區(qū)域的壓降●注入期間的凈壓力系數(shù)

a—從井筒到裂縫端由于熱效應(yīng)和剪切梯度造成的流體粘度的減少程度定常粘度剖面：a=0

線性變化的剖面：a=1(即相對于裂縫頂端的0粘度)徑向模型:流體從有限的射孔段進入，由于泵入流速高由此產(chǎn)生高的壓力梯度，βp<1●裂縫閉合階段的凈壓力系數(shù)●停泵前后的壓力和排量(Nolte,1986)（PKN數(shù)值模擬）

停泵后縫中流體流動直到裂縫閉合才結(jié)束；停泵后的流動會造成停泵期間裂縫的進一步延伸（液體效率高時更為明顯）

裂縫柔度

裂縫柔度Cf：描述了對可壓縮性流體系統(tǒng)中，固體物質(zhì)在外部負荷條件下的應(yīng)變3泵注期間的壓力分析3.1極限液體效率3.2由壓力解釋裂縫幾何尺寸3.3控制裂縫高度延伸期的診斷3.4泵注壓降的導(dǎo)數(shù)分析3.5非理想裂縫延伸的診斷3.6地層壓力能3.7脫砂后的壓力動態(tài)3.8由雙對數(shù)曲線斜率進行裂縫判斷(n=0.5)3.9近井筒效應(yīng)3泵注期間的壓力分析●凈壓力方程

增加裂縫的穿透距離L或R，對于PKN模型pnet增加，但對KGD模型和徑向模型pnet減少

3泵注期間的壓力分析●縫寬方程t*：下降時間(Nolte,1991)3.1極限液體效率典型的壓裂液n=0.4~1裂縫增長快慢的比較3.1極限液體效率在雙對數(shù)坐標中凈壓力與時間關(guān)系為一直線，其斜率等于各自的指數(shù)：對于PKN為正值，對KGD和徑向情況為負值

對于通常所用壓裂液(n=0.5)，PKN情況的斜率都小于1/4，且隨液體效率下降而下降●Pnet~t雙對數(shù)斜率的應(yīng)用

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徑向裂縫延伸例子（）已知：n=0.4雙對數(shù)坐標系下凈壓力力的斜率為-0.11

裂縫延伸模型？由壓裂液效率極限關(guān)系式的理論分析斜率裂縫模型η→0η→1PKN0.1790.263KGD-0.143-0.167徑向-0.107-0.1673.2由壓力解釋裂縫幾何尺寸泵注中裂縫的幾何形狀第一階段：無論是徑向，還是橢圓形模型，凈壓力隨著連續(xù)的泵入會降低。斜率為-1/8~1/4,壓力下降反映為隨著阻力下降、裂縫優(yōu)先增長，且隨著裂縫的擴張裂縫進入非限制區(qū)域。階段1可能發(fā)生在相對較小的層或施工層厚很大時裂縫起裂的短時間內(nèi)3.2由壓力解釋裂縫幾何尺寸第二階段：當產(chǎn)層上下隔層的地應(yīng)力大于產(chǎn)層的應(yīng)力時，在第一階段后裂縫的高度被限制；裂縫再按圓形擴展，裂縫長度延伸嚴重，隨著縫長大于縫高會造成壓力上升；雙對數(shù)下的斜率1/8~1/4第三階段：裂縫在限制區(qū)域內(nèi)延伸產(chǎn)生條件：壓裂凈壓力小于隔層應(yīng)力差的一半(較低應(yīng)力的遮擋層）在雙對數(shù)坐標下斜率為正的特征表明了裂縫高度受限特例：如果不存在隔層(△σ=0)，裂縫高度會一直沿著不存在遮擋的方向，基本上徑向延伸，表現(xiàn)出連續(xù)的壓力下降（階段1）3.2由壓力解釋裂縫幾何尺寸3.2由壓力解釋裂縫幾何尺寸

—在初始裂縫增長中，凈壓力下降表明裂縫在水平或垂直面內(nèi)快速展開。

—在初期裂縫延伸后，凈壓力在雙對數(shù)下以較小斜率(1/8~1/4)增加，表明垂直裂縫相對于限制的裂縫高度增長，主要在長度方向延伸;在這一時期過后，如果排量降低壓力增加，裂縫就可能延伸到隔層。—在裂縫高度增長期中，凈壓力主要由油藏和穿透層的應(yīng)力差值控制；此時的壓力動態(tài)可用于估算應(yīng)力差值。3.3控制裂縫高度延伸期的診斷—裂縫高度延伸至高應(yīng)力隔層時的壓力增長在裂縫延伸至隔層前就出現(xiàn)了，因此裂縫延伸至高應(yīng)力遮擋層在階段1就不能出現(xiàn)壓力下降的特征—較高應(yīng)力的遮擋層通常只有有限的擴展，裂縫延伸穿過遮擋層最終會成為不可限制的縫高延伸，從而產(chǎn)生不利的壓裂效果—控制縫高增長的主要參數(shù)：儲層與隔層的應(yīng)力差、遮擋層的厚度理想情況下裂縫高度延伸的凈壓力和柔度（上、下遮擋層具有相同的應(yīng)力差相等，且無限擴展）

控制縫高增長決定于：pne/△σ

對比率為0.4,可忽略縫高延伸發(fā)生；對比率為0.65,總縫高是初始縫高hi的兩倍，且每一遮擋層至少是產(chǎn)層厚度的一半以上，以確保連續(xù)控制縫高的增長；對比率為0.8，遮擋厚度至少等于油藏厚度Hf/hihi3.4泵注壓降的導(dǎo)數(shù)分析斜率b：決定于裂縫幾何形狀和液體流變性及效率；對于壓裂施工期間的壓力數(shù)據(jù)，b由裂縫開啟時間和閉合壓力決定由壓力導(dǎo)數(shù)估算閉合壓力

由注入壓力通過選擇一值能使凈壓力與壓力導(dǎo)數(shù)平行來推出閉合壓力3.4泵注壓降的導(dǎo)數(shù)分析

壓力導(dǎo)數(shù)對壓力變化的敏感度提高了，用于量化縫高延伸至高應(yīng)力遮擋層的程度；并實現(xiàn)端部脫砂的早期發(fā)現(xiàn)整個壓力數(shù)據(jù)無顯著的變化，壓力導(dǎo)數(shù)在50min時快速增加

25min的壓力導(dǎo)數(shù)增加，由于支撐劑加入粘度增加●泵注壓力分析實例

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控制縫高延伸例子控制縫高測試試驗分析測試階段持續(xù)12min，接著關(guān)井40min;由于地層滲透率高(~250mD),關(guān)井較短時間接近油藏壓力(~8100psi)閉合壓力由測試壓裂的階梯排量測試可得：8910psin=0.44初始壓力下降：KGD或徑向裂縫模型延伸特征初始雙對數(shù)斜率-0.18：介于KGD與徑向模型邊界值之間的情形雙對數(shù)0.16的斜率：PKN模型，在低的液體效率下延伸泵注最后3.5min排量下降而壓力上升，裂縫延伸至高應(yīng)力的泥巖遮擋層中測試施工中的雙對數(shù)凈壓力和壓力導(dǎo)數(shù)分析3.5非理想裂縫延伸的診斷無限制的縫高延伸—

縫高快速增長穿過一遮擋層裂縫延伸的a、b階段類似前面的第二、三階段，當裂縫延伸至低應(yīng)力區(qū)后b段結(jié)束C段：縫高沒受限增長階段壓力曲線壓力導(dǎo)數(shù)●非限制縫高增長的油田實例

在泵注約150min后，裂縫高度延伸至低應(yīng)力砂巖層以上，且伴隨著壓裂壓力穩(wěn)定下降水平縫的形成—

壓力梯度大于上覆壓力梯度

巖石應(yīng)力狀態(tài):中—較深油層，水平應(yīng)力小于上覆應(yīng)力（垂向應(yīng)力）；當井底應(yīng)力小于上覆應(yīng)力時，裂縫僅在垂直剖面內(nèi)延伸；當井底施工壓力超過上覆或垂向應(yīng)力時，垂直裂縫也可能包含一水平部分，所謂T型裂縫。條件：①深度較淺，傷害減出了一些上覆重量，降低了垂向應(yīng)力②大地構(gòu)造使得水平應(yīng)力增加③就地低的剪切應(yīng)力強度使得應(yīng)力釋放，水平應(yīng)力增加。T型裂縫的壓力動態(tài)T型裂縫的水平部分剖面發(fā)生于壓裂壓力幾乎為常數(shù)且近似等于上覆應(yīng)力時淺煤層淺灰?guī)r層層狀砂巖夾層測試施工中T型裂縫的壓力動態(tài)(2971.84m)雙對數(shù)凈壓力曲線正斜率持續(xù)約75min，表明裂縫延伸受限；接著壓力穩(wěn)定在10145psi，約為上覆垂向應(yīng)力值，T型裂縫水平部分延伸天然裂縫的開啟—

液體濾失增加圖：天然裂隙張開時的壓力和寬度σf：天然裂隙中的主應(yīng)力a:液體壓力比σf小，天然裂縫的傳導(dǎo)率有一相對較小的增加；繼續(xù)增加液體壓力，使得天然裂縫有效應(yīng)力降低

b:液體壓力超過σf，天然裂縫有效應(yīng)力變?yōu)樨撝担◤垜?yīng)力），機械地張開；c:超過臨界值后，天然裂縫導(dǎo)流呈數(shù)量級增加，液體濾失增加，造成壓裂中砂漿的大量脫水和早期脫砂。Nolte,Simth(1981)給出的裂隙張開臨界壓力公式：水平應(yīng)力差較低時，地層中裂隙張開是可能的裂隙中滲透率的改變源于應(yīng)力和壓力的改變,Walsh（1987）：天然裂縫系統(tǒng)壓力敏感性濾失(Mesaverde)常規(guī)孔隙空間的濾失正比于凈壓力的平方根常規(guī)孔隙空間：壓力敏感1.0~1.4裂隙濾失達到傳統(tǒng)濾失的3倍CL,,fissure/CL3.6地層壓力能

對于PKN模型，由于縫高受限引起的正壓力增加后，因以下三種情況之一，而出現(xiàn)定常壓力動態(tài)：①接近遮擋層的應(yīng)力，引起縫高顯著增長至低應(yīng)力層②超過上覆地層應(yīng)力，形成T型裂縫③超過了使天然裂縫張開的主應(yīng)力以上三者均會產(chǎn)生大量液體濾失，帶來施工隱患。應(yīng)對由地層壓力能限制的壓裂施工進行修正。壓裂施工后期接近壓力能出現(xiàn)任何一種導(dǎo)致壓力定常的復(fù)雜機理時，對于加砂壓裂施工，推薦方法是壓裂壓力保持在地層壓力能以下：減少施工規(guī)模、泵注排量或壓裂液粘度以n=0.5為例：粘度(流變系數(shù))降低2倍,pnet降低22%；

Q降低2倍，pnet降低11%降粘引起的問題：濾失增加，需調(diào)整破膠劑和支撐劑程序、液體在儲層溫度和近井效應(yīng)下的降解通過降低粘度控制縫高增長(Nolte,1982)a非限制縫高增長b控制縫高增長b:連續(xù)降低液體粘度，確保了壓力低于地層壓能初始的高粘度：克服早期階段液體長時間暴露于儲層溫度下降解壓裂施工后期中間接近壓力能

在加砂壓裂中，控制總的濾失量能明顯延緩甚至阻止天然縫的張開控制天然裂縫中濾失的措施：

—在整個注前置液過程中加入小粒徑的添加劑(300目顆粒)，這樣含砂液體濾失進入天然裂縫，提高天然裂縫中液體壓力、從一開始就降低濾失

—在加入支撐劑前，使用大固體顆粒的添加劑(100目），在張開的縫中橋塞或阻礙縫的張開，由此控制濾失速度的增加使用100目砂控制向天然裂隙的加速濾失(Warpinski,1990)使用100目砂后，凈壓力超過先前的凈壓力能1000psi使用大小不同的顆粒來控制縫高(Nolte,1988)測試壓裂：注液20min,壓力下降，縫高失控使用支撐劑混合物后，縫高延伸得到控制，凈壓力較高固體添加劑的正確設(shè)計Elbel（1984）：給出了在前置液中以不正確的程序加入大顆粒添加劑(100目砂)的例子

—顆?；砑觿┎粦?yīng)與支撐劑段一塊加入，混合后會降低支撐劑總體滲透率

—一般顆粒添加劑使用較小濃度就足以減緩前述的復(fù)雜機理（縫高失控、天然裂縫濾失）

—使用顆粒添加劑由于它們能有效地支撐天然裂縫、增加天然裂縫滲透率，對天然裂縫地層是有益的施工早期階段壓力能的處理

在壓裂施工早期階段接近地層壓力能，對有效增產(chǎn)是最為不利的策略：改變儲層的應(yīng)力狀態(tài)（Rhett,1991）應(yīng)力分析表明：儲層孔隙壓力的改變會使水平應(yīng)力改變達到孔隙壓力改變的46%~80%.

壓裂施工前的長時間生產(chǎn)很可能會使應(yīng)力變小推薦方法：開始生產(chǎn)一段時間，并實施一較小的壓裂3.7脫砂后的壓力動態(tài)脫砂：在低滲地層中增加縫長為主要目標時不期望地發(fā)生，在高滲透地層中為增加產(chǎn)量而有意設(shè)計β：縫中平均凈壓力與井筒凈壓力之比，泵注結(jié)束時為βp低滲透長縫高滲透短縫高液體效率，TSO后斜率為1低液體效率，TSO段的斜率為：1.7TSO壓力動態(tài)實例(非期望的)3.8由雙對數(shù)曲線斜率進行裂縫判斷(n=0.5)延伸類型雙對數(shù)斜率解釋結(jié)果Ⅰ-1/6~-1/5KGDⅠ-1/8~-1/5徑向Ⅱ1/6~1/4PKNⅢ在Ⅱ基礎(chǔ)上下降控制縫高延伸應(yīng)力敏感裂縫3.8由雙對數(shù)曲線斜率進行裂縫判斷(n=0.5)延伸類型雙對數(shù)斜率解釋結(jié)果Ⅳ0高度延伸通過尖點裂隙擴張T型裂縫Ⅴ≥1受限擴展Ⅵ在Ⅳ段后變?yōu)樨撝悼p高延伸失控3.9近井筒效應(yīng)

注入流體在進入主體裂縫前經(jīng)歷了壓力損失，這使得井底測量壓力值不能真實反應(yīng)裂縫動態(tài)，使注入壓力解釋復(fù)雜化近井筒壓力損失原因：①射孔孔眼不足：射孔作業(yè)不當、孔眼清潔差（堵塞）、地層未有效破裂②近井裂縫扭曲或從孔眼到主裂縫存在彎曲通道③射孔相位不當孔眼摩阻的壓力動態(tài)支撐劑泵入后，孔眼直徑加大—泵注排量為常數(shù)時，射孔孔眼摩阻由測試壓裂期間和正式施工期間的前置液施工壓力以常數(shù)增加來描述—凈壓力明顯偏高而雙對數(shù)斜率下降表明描述孔眼摩阻的凈壓力曲線不正確由巖石和套管環(huán)空造成的尖點如果孔眼方位與裂縫面夾角很大(>10o,Elbel,1991)，裂縫不會從孔眼起裂，而是通過貫通套管外窄小的環(huán)空與裂縫溝通—由于裂縫凈壓力使井筒變形(泊松效應(yīng))，流體要通過該變形的尖點流入裂縫，小環(huán)空中的壓力必須高于縫中壓力，引起施工壓力升高降排量測試方法—診斷裂縫進入摩阻(ChrisWright)降排量測試目的：區(qū)分和量化近井筒內(nèi)的裂縫扭曲、量化射孔有效性、估算吸液孔眼數(shù)測試方法：①測量地面壓力和砂漿速率的取樣間隔為1~3S②在壓裂注入或測試施工之后,以每步按1/5~1/3的全速率逐漸降低泵注速率直至降為0;每一步要保持速率大約15~20S到壓力穩(wěn)定③確定每次泵注速率變化時井底壓力的變化，采用兩曲線擬合方法確定與孔眼摩阻和近井筒摩阻或扭曲的兩個系數(shù)嚴重的近井筒裂縫扭曲實例第二次注入KCI后的降排量測試表明，近井筒扭曲極高(1900psi)當支撐劑到達井底后，裂縫扭曲較少，從而增加排量

解決辦法：天然裂縫儲層中，近井扭曲嚴重時，在注前置液的階段的支撐劑段被設(shè)計盡可能早孔眼的有效性差、前置液量過多

第一次泵入KCl后進行降排量測試表明近井筒損失占優(yōu)在泵注速率為18bbl/min時，孔眼摩阻4500psi，等價于60個孔中僅有4個孔是張開的4裂縫閉合期的分析4.1基本的壓降分析●假設(shè)條件①液體濾失系數(shù)建立在Carter暴露時間的平方根公式基礎(chǔ)上，且具有與壓力無關(guān)的定常濾失系數(shù)特征；②裂縫面積隨時間的變化由泵注中冪律面積方程所描述③在裂縫閉合過程中，裂縫面積和柔度是常數(shù)④壓裂液不可壓縮⑤地層閉合壓力為常數(shù)4.1基本的壓降分析4.1基本的壓降分析Castilo（1987）：裂縫閉合后壓差變化依賴于G函數(shù)，并具有負斜率關(guān)井時的凈壓力4.1基本的壓降分析PKN的CL可單獨求解，而KGD和徑向模型要先確定L、R4.2非理想條件的壓降分析在停泵期間裂縫幾何尺寸變化

在停泵期間由于液體壓力的降低、裂縫長度和高度都會變化，改變直線G圖的特征PKN模型下的裂縫幾何尺寸變化停泵期間裂縫幾何尺寸變化---裂縫穿透的改變

停泵初期裂縫延伸，面積增加，濾失加大，G圖斜率變陡；隨后裂縫收縮，濾失降低，斜率減小，曲線變平緩凈壓力降為關(guān)井時凈壓的3/4時，裂縫約收縮至停泵時的狀態(tài)，取3/4關(guān)井凈壓力(Pnet,si)點斜率進行分析，消除停泵期間裂縫穿透的變化停泵期間裂縫幾何模型變化---裂縫高度的收縮泵注期間，高度增長，初始停泵期間，高度收縮，裂縫柔度下降，斜率增加，曲線變陡（點比斜率大）當井筒凈壓力約等于0.4倍應(yīng)力差時，整個裂縫高度從遮擋層發(fā)生收縮停泵期間裂縫幾何模型變化---裂縫高度的收縮

研究表明：當縫高延伸發(fā)生時，3/4點處的斜率會低估液體濾失值Nolte(1991)由數(shù)值模擬和停泵中的物質(zhì)平衡方程獲得了斜率的校正方程：變化的液體濾失效率—儲層控制的濾失由儲層控制的濾失G圖斜率的校正系數(shù)Kc壓裂高粘油層或低滲、高含水飽和度的儲層變化的液體濾失效率

—

壓裂液濾餅控制的濾失

濾餅控制的濾失更能代表高滲透儲層中壓裂液侵入儲層(如粘彈性表面活性劑或交聯(lián)聚合物)的特征。這種液體濾失的機理決定于裂縫和油藏降壓力差的平方根。校正3/4斜率的分析方程：4.3一般的壓降分析方法

校正裂縫閉合后的收縮或壓力有關(guān)的濾失補償3/4點的斜率后，進行壓降分析的步驟：①對所有的幾何模型，找出pnet/pnet,si=3/4(m3/4)的斜率②確定裂縫閉合時G曲線斜率mGc,并進行修正獲得正確的斜率mG’③根據(jù)裂縫幾何模型，選擇p*

4.3一般的壓降分析方法④Gc被校正為包括G圖上非理想條件下，由閉合時G的校正值所定義的作用：⑤計算液體效率

⑥由p*計算CL

4.4G函數(shù)導(dǎo)數(shù)分析●裂縫高度收縮壓力與G函數(shù)的曲線在縫高收縮中表現(xiàn)的不同的下降彎曲；這種特性在導(dǎo)致dp/dG曲線和疊加Gdp/dG曲線呈量級增加dp/dG和Gdp/dG值的連續(xù)增加表明：在閉合過程中，縫高收縮是連續(xù)的，在停泵期間裂縫未完全閉合4.4G函數(shù)導(dǎo)數(shù)分析●裂隙控制的濾失導(dǎo)數(shù)變?yōu)槌?shù)指出與壓力有關(guān)的濾失的結(jié)束導(dǎo)數(shù)為常數(shù)，疊加曲線線性(斜率為常數(shù))：濾失系數(shù)為常數(shù)裂隙控制的濾失系數(shù),G函數(shù)值約為0.75主裂縫閉合發(fā)生在G函數(shù)值約為2.3裂隙閉合主裂縫閉合4.5壓降分析實例PKN型裂縫壓降分析實例液體流變指數(shù)n=0.44，粘度剖面參數(shù)a=0(定常粘度）①基本參數(shù)計算

由于整個初始裂縫高度上均有濾失，則濾失高度與初始縫高的比值rp為1。②裂縫閉合壓力pc

由降排量測試和導(dǎo)數(shù)分析，確定為pc=8910psi③無量綱閉合時間PKN型裂縫壓降分析實例④⑤

瞬時關(guān)井壓力徑向裂縫壓降分析實例3/4點徑向裂縫壓降分析實例由于是徑向裂縫，建議不對3/4斜率進行縫高增長的修正最后確定5裂縫閉合后的壓力解釋—裂縫閉合后的壓力反應(yīng)了油藏壓裂動態(tài)，與控制裂縫延伸的力學性質(zhì)無關(guān)，其特征完全由液體濾失對儲層干擾的反應(yīng)來確定；

—裂縫閉合期間，地層開始表現(xiàn)為地層線性流(簡稱線性流)，其后是傳導(dǎo)特性，最后是長時間的擬徑向流(簡稱徑向流)—在裂縫長度方向的，各個位置的濾失速度不相等，實際的濾失流動特征可由在比實際物理縫長（L）小的長度范圍（xfa

）的均勻濾失流動來反應(yīng)。

xfa:視裂縫半長L：裂縫的實際半長或物理半長5.1裂縫閉合后的流體流動aLtatptrtc裂縫延伸中巖石對液體濾失的暴露τ—在時刻ta，當裂縫延伸至a點時，液體濾失動態(tài)可解釋為一強度與液體濾失速度相等的注入點源對儲層的干擾；—在當裂縫保持開啟的時間段τ，液體繼續(xù)濾失；—在tr時刻裂縫閉合后，濾失就結(jié)束5.1裂縫閉合后的流體流動

閉合后的油藏動態(tài)反應(yīng)了注入源沿縫長的分布和一時間間隔的液體濾失的疊加由干擾產(chǎn)生的壓力取決于儲層的擴散系數(shù)（K/μφCt）和裂縫的延伸速率(L2/t），定義無量綱時間T油藏模擬結(jié)果:（低的無量綱時間T）壓力干擾在近井筒傳播小距離后進入儲層，它們一般以垂直于先前裂縫面?zhèn)鞑ィ憩F(xiàn)為一維或線性流5.1裂縫閉合后的流體流動由儲層動態(tài)反應(yīng)定性描述的結(jié)論：

①在大部分的測試施工中，液體注入測試計算裂縫擴展效率時獲得一低的無量綱時間，因此顯示為閉合后所定義的線性流或徑向流②線性流期間的壓力分布反應(yīng)了泵注的裂縫幾何尺寸已到達，可分析評估裂縫的長度③相關(guān)的初濾失也會影響線性流，可由這已時期的壓力導(dǎo)數(shù)加以區(qū)分④低效率的液體注入不具線性流特征⑤徑向流與濾失特性無關(guān)，可用于估算儲層傳導(dǎo)率5.2線性、過渡和徑向流壓力動態(tài)裂縫閉合的無量綱時間T=0.001線性流:T<0.005,壓差和導(dǎo)數(shù)斜率0.5徑向流:T>5雙對數(shù)斜率為1斜率:0.5求裂縫長度5.2線性、過渡和徑向流壓力動態(tài)徑向流較晚出現(xiàn)的問題:

在低滲儲層中,如果有效裂縫延伸較大時,TP很小，需較長閉合時期到達徑向流在前面圖中：理論上，在獲得徑向流之前需要的關(guān)井時間長達5000倍的泵注時間（5/0.001）。從工程角度(井筒誤差10%),過渡期可能會由于線性流和徑向流期的延長會縮短。在能夠接受的精度范圍內(nèi)在通常的油田條件下獲得線性流或徑向流分析的可能性。5.3閉合前后的綜合分析

閉合前后壓力分析的補充作用為經(jīng)濟優(yōu)化壓裂設(shè)計提供了大量合適的裂縫參數(shù)5.4閉合后的物理和數(shù)學描述裂縫濾餅區(qū)侵入?yún)^(qū)油層區(qū)PfPwPcPRx

圖濾失流動區(qū)域劃分示意圖裂縫與儲層總壓分為三部分

濾餅區(qū)域的壓力變化和裂縫閉合后短時間內(nèi)濾失消失；隨后的井底壓力p(t)反應(yīng)了儲層對有關(guān)延伸和閉合期間壓力變化和液體濾失分布動態(tài)：5.4閉合后的物理和數(shù)學描述視裂縫長度5.4閉合后的物理和數(shù)學描述線性流t——自裂縫起裂開始的時間5.4閉合后的物理和數(shù)學描述徑向流5.4閉合后的物理和數(shù)學描述初濾失的影響初濾失的影響初濾失的作用(1)在閉合前后期儲層壓力的增加(2)視長度的增加和拐點時間的延遲(3)從線性流期間預(yù)期的壓力動態(tài)，可持續(xù)約3tc的停泵期無初濾失有初濾失有初濾失拐點FL(t/tc)時間函數(shù)5.5閉合后診斷的理論框架（綜前所述）線性流改寫含初濾失的線性流方程5.5閉合后診斷的理論框架徑向流

此圖是