压裂压力诊断.ppt

1 引言2 水力压裂基本理论3 泵注期间的压力分析4 裂缝闭合期的分析5 裂缝闭合后的压力解释6 压力的数值模拟7 复杂的测试试验次序 使用压力诊断的压裂评估 1引言 压裂递减分析的意义 压裂设计需要真实的储层和压裂液资料 压裂设计的有效性也决定于所需数据的质量 压裂图示技术 如放射性示踪剂 地面和井底斜仪和各种电磁测量等用于推断裂缝几何尺寸 提供资料有限 裂缝方位 高度 整个压裂施工结束后才可用 复杂的微地震测量已被发展应用于推断裂缝的几何尺寸 观察范围有限 仪器昂贵 压裂施工或压裂后的压力分析 记录的井筒压力为裂缝诊断提供了一种便宜的方法 定量描述了裂缝的延伸 也为主压裂参数的估算提供依据 压裂施工中井底压力变化曲线 3h 18h 测试压裂或小型压裂是在正式压裂前不加支撑剂的条件下 模拟正式压裂来实现的 图中显示了压力动态的测量顺序 压裂过程的增长 闭合和闭合后期的压裂压力为压裂设计提供了相关的补充资料 主要内容概要 水力压裂的基本理论 控制水力压裂的三个基本方程物质平衡 压裂液流动 岩石弹性应变 泵注期间的压力分析 净压力与时间的双对数曲线确定裂缝的几何特征 双对数导数图用于判断复杂的裂缝和支撑剂的影响 裂缝闭合期的分析 与时间的特殊函数的压降曲线 G曲线 估算液体效率和滤失系数 G函数分析的原理及应用 非理想压力动态分析的校正 裂缝闭合后 由于液体滤失引起的油藏内动态压力反应 且表现为线性流或一长时间的径向流特征 复杂的测试程序 每一阶段所得压力资料的综合处理 闭合压力 Pc 定义 已有裂缝闭合时的液体压力 理想的情况下 地层均质 pc等于储层中最小就地主应力 min 即 在整个裂缝高度上出储层的最小应力在大小和方向都没任何改变时 pc min 由于储层岩性的变化 天然裂缝等使得 min变为就地的方向性的量 此时 pc取决于裂缝几何形状和方向 pc由整个裂缝高度上 min平均值确定 进行小型压裂测试 可间接估算裂缝的闭合压力 闭合压力 Pc 的评估 min 在整个产层段内的大小及方向通常变化较大Pc 在整个层段中较为平均 评估局部应力需要形成较小的裂缝 液体的泵速和排量相对较低 确定Pc则要求在整个产层厚度上形成水力裂缝 则液体的泵速和排量相对较高 形成的裂缝较小 则净压力亦较小 关井压力通常作为一阶应力近似值 确定Pc的净压力较高时 此时的关井压力 ISIP 的差异较大 必须采用一定方法进行评估 Pc的评估 阶梯注入测试 阶梯注入测试 各阶段持续时间相等 1 2min 排量改变 维持恒定且进行压力记录 注液增量大致相同 如还继续进行回流测试 则注入的最后一个阶段的持续时间应较长 5 10min 以确保形成足够尺寸的裂缝注入速率要求 具有低于基质破裂的排量数据和高于裂缝延伸压力的数据 一般 1 10bbl min 0 159 1 59m3 min 阶梯注入测试的压力与注入速率分析 基质注入压力 斜率较大 裂缝延伸压力 较平缓 一般地 裂缝延伸压力比Pc约高50 200psi C 点C 基质注入压力直线外推到注入速率为0的点 测试前的井底压力 如此前无大量液体注入 则为储层压力 室内测试验证了方法的可靠性 Rutqvist 1996 即使没有出现倾斜度较大的表示基质注入压力的直线 在交绘图上较平缓的裂缝延伸压力直线在Y轴上的截距 也近似代表了Pc Pc的评估 关井递减曲线测试 校正Pc 关井递减曲线 时间平方根图 G曲线 导数 斜率变化点 两条曲线的斜率发生变化点 闭合压力值导数曲线 放大斜度的变化并增强对斜率变化点的识别说明 平方根曲线或G曲线 可能没有明显的斜率变化 或显示多重斜度变化 Pc的评估 关井递减曲线测试 可能出现斜率变化的情况 裂缝高度从边界收缩 裂缝延伸与收缩之间的过度 裂缝闭合 闭合后 聚合物滤饼固结而且裂缝呈不规则形状 储层流体呈线性流动 储层流体呈径向流动结论 关井测试通常不能真实反应Pc 不应作为测定Pc的主要方法经验表明 造壁性不足以控制滤失的液体 平方根曲线可以提供较好的闭合显示造壁性液体 G曲线可给出较好的显示 Pc的评估 回流测试 在阶梯注入测试 最后注入阶段延长时间 后 以最后注入速率的1 6 1 4的恒定速率回流一段时间关键 压力下降期间 保持稳定的回流速度 裂缝闭合 闭合后 两直线交点 测定Pc的首选方法 阶梯注入测试与回流测试的结合 Pc分析方法的建议 Talley 1999 除非使用关井阀 否则储层压力应等于或大于井筒静水柱压力 以确保闭合后分析满足无流动假设 对于气井 宜开采前进行测试 以可能减少压降期间井筒中气体膨胀的影响 闭合后分析是具有非唯一性的反演问题 闭合后分析可由估算的储层压力 闭合时间 初滤失量得以改进 储层压力的估算方法 a 液体注入前的测得的稳定井底压力b 液体注入超压储层前测得的稳定地面压力c 欠压储层 由地面压力和静水柱估算 静水柱压力可由精确测量完全注入井筒内的液体得出d 依据油田建立的精确储层压力梯度 Pc分析方法的建议 Talley 1999 在深井或高温储层中 由于在关井静水压力下降期间 随着压力下降和温度升高 井筒内液体会膨胀 需安装井下仪表 对于空井筒而言 应安装井下关井设备 以尽量减少由于液体膨胀而破坏无流动的假设条件 用储层参数的估算值和液体滤失特性设计小型压降测试 就必须满足一定的泵速标准 以在适当时间内形成径向流 考虑到压力数据受裂缝表面和滤饼持续固化 挤压 的影响 固化持续时间约是注液时间和闭合时间之和 小型压降测试的关井时间至少为总闭合时间的4 5倍 2水力压裂的基本理论 2 1裂缝中流体流动2 2物质平衡或质量守恒2 3岩石弹性应变 2 1裂缝中流体流动 裂缝 一条宽度沿长度和高度而变化的通道缝内压力梯度取决于压裂液的流变性 液体流速 缝宽 沿缝长的压力梯度 隐含的假设 未考虑沿缝高方向上缝宽的变化 2 2物质平衡或质量守恒 水基或油基压裂液 液体体积变化相对裂缝弹性应变很小忽略液体的压缩性 使用体积平衡代替质量守恒 例外 泡沫压裂液 酸压中CO2产生 2 2物质平衡或质量守恒 压裂液效率 Vprop 泵入的支撑剂砂堆体积 tc 裂缝闭合时间 2 3岩石弹性应变 平面应变模量 2 3 1液体压力的校正 应变方程中假设缝中压力为常数 实际缝中存在压力梯度 故需校正 缝中平均净压力 pf与井筒净压力pnet之比 取决于液体粘度 裂缝端部区域的压降 注入期间的净压力系数 a 从井筒到裂缝端由于热效应和剪切梯度造成的流体粘度的减少程度定常粘度剖面 a 0线性变化的剖面 a 1 即相对于裂缝顶端的0粘度 径向模型 流体从有限的射孔段进入 由于泵入流速高由此产生高的压力梯度 p 1 裂缝闭合阶段的净压力系数 停泵前后的压力和排量 Nolte 1986 PKN数值模拟 停泵后缝中流体流动直到裂缝闭合才结束 停泵后的流动会造成停泵期间裂缝的进一步延伸 液体效率高时更为明显 2 3 2裂缝柔度 裂缝柔度Cf 描述了对可压缩性流体系统中 固体物质在外部负荷条件下的应变 3泵注期间的压力分析 3 1极限液体效率3 2由压力解释裂缝几何尺寸3 3控制裂缝高度延伸期的诊断3 4泵注压降的导数分析3 5非理想裂缝延伸的诊断3 6地层压力能3 7脱砂后的压力动态3 8由双对数曲线斜率进行裂缝判断 n 0 5 3 9近井筒效应 3泵注期间的压力分析 净压力方程 增加裂缝的穿透距离L或R 对于PKN模型pnet增加 但对KGD模型和径向模型pnet减少 3泵注期间的压力分析 缝宽方程 t 下降时间 Nolte 1991 3 1极限液体效率 典型的压裂液n 0 4 1 裂缝增长快慢的比较 3 1极限液体效率 在双对数坐标中净压力与时间关系为一直线 其斜率等于各自的指数 对于PKN为正值 对KGD和径向情况为负值对于通常所用压裂液 n 0 5 PKN情况的斜率都小于1 4 且随液体效率下降而下降 Pnet t双对数斜率的应用 径向裂缝延伸例子 9 4 4 2 已知 n 0 4双对数坐标系下净压力力的斜率为 0 11裂缝延伸模型 由压裂液效率极限关系式的理论分析斜率 3 2由压力解释裂缝几何尺寸 泵注中裂缝的几何形状 第一阶段 无论是径向 还是椭圆形模型 净压力随着连续的泵入会降低 斜率为 1 8 1 4 压力下降反映为随着阻力下降 裂缝优先增长 且随着裂缝的扩张裂缝进入非限制区域 阶段1可能发生在相对较小的层或施工层厚很大时裂缝起裂的短时间内 3 2由压力解释裂缝几何尺寸 第二阶段 当产层上下隔层的地应力大于产层的应力时 在第一阶段后裂缝的高度被限制 裂缝再按圆形扩展 裂缝长度延伸严重 随着缝长大于缝高会造成压力上升 双对数下的斜率1 8 1 4第三阶段 裂缝在限制区域内延伸产生条件 压裂净压力小于隔层应力差的一半 较低应力的遮挡层 在双对数坐标下斜率为正的特征表明了裂缝高度受限 特例 如果不存在隔层 0 裂缝高度会一直沿着不存在遮挡的方向 基本上径向延伸 表现出连续的压力下降 阶段1 3 2由压力解释裂缝几何尺寸 3 2由压力解释裂缝几何尺寸 在初始裂缝增长中 净压力下降表明裂缝在水平或垂直面内快速展开 在初期裂缝延伸后 净压力在双对数下以较小斜率 1 8 1 4 增加 表明垂直裂缝相对于限制的裂缝高度增长 主要在长度方向延伸 在这一时期过后 如果排量降低压力增加 裂缝就可能延伸到隔层 在裂缝高度增长期中 净压力主要由油藏和穿透层的应力差值控制 此时的压力动态可用于估算应力差值 3 3控制裂缝高度延伸期的诊断 裂缝高度延伸至高应力隔层时的压力增长在裂缝延伸至隔层前就出现了 因此裂缝延伸至高应力遮挡层在阶段1就不能出现压力下降的特征 较高应力的遮挡层通常只有有限的扩展 裂缝延伸穿过遮挡层最终会成为不可限制的缝高延伸 从而产生不利的压裂效果 控制缝高增长的主要参数 储层与隔层的应力差 遮挡层的厚度 理想情况下裂缝高度延伸的净压力和柔度 上 下遮挡层具有相同的应力差相等 且无限扩展 控制缝高增长决定于 pne 对比率为0 4 可忽略缝高延伸发生 对比率为0 65 总缝高是初始缝高hi的两倍 且每一遮挡层至少是产层厚度的一半以上 以确保连续控制缝高的增长 对比率为0 8 遮挡厚度至少等于油藏厚度 Hf hi hi 3 4泵注压降的导数分析 斜率b 决定于裂缝几何形状和液体流变性及效率 对于压裂施工期间的压力数据 b由裂缝开启时间和闭合压力决定 由压力导数估算闭合压力 由注入压力通过选择一值能使净压力与压力导数平行来推出闭合压力 3 4泵注压降的导数分析 压力导数对压力变化的敏感度提高了 用于量化缝高延伸至高应力遮挡层的程度 并实现端部脱砂的早期发现 整个压力数据无显著的变化 压力导数在50min时快速增加25min的压力导数增加 由于支撑剂加入粘度增加 泵注压力分析实例 控制缝高延伸例子 控制缝高测试试验分析 测试阶段持续12min 接着关井40min 由于地层渗透率高 250mD 关井较短时间接近油藏压力 8100psi 闭合压力由测试压裂的阶梯排量测试可得 8910psi n 0 44 初始压力下降 KGD或径向裂缝模型延伸特征初始双对数斜率 0 18 介于KGD与径向模型边界值之间的情形双对数0 16的斜率 PKN模型 在低的液体效率下延伸泵注最后3 5min排量下降而压力上升 裂缝延伸至高应力的泥岩遮挡层中 测试施工中的双对数净压力和压力导数分析 3 5非理想裂缝延伸的诊断 3 5 1无限制的缝高延伸 缝高快速增长穿过一遮挡层 裂缝延伸的a b阶段类似前面的第二 三阶段 当裂缝延伸至低应力区后b段结束C段 缝高没受限增长阶段 压力曲线 压力导数 非限制缝高增长的油田实例 在泵注约150min后 裂缝高度延伸至低应力砂岩层以上 且伴随着压裂压力稳定下降 3 5 2水平缝的形成 压力梯度大于上覆压力梯度 岩石应力状态 中 较深油层 水平应力小于上覆应力 垂向应力 当井底应力小于上覆应力时 裂缝仅在垂直剖面内延伸 当井底施工压力超过上覆或垂向应力时 垂直裂缝也可能包含一水平部分 所谓T型裂缝 条件 深度较浅 伤害减出了一些上覆重量 降低了垂向应力 大地构造使得水平应力增加 就地低的剪切应力强度使得应力释放 水平应力增加 T型裂缝的压力动态 T型裂缝的水平部分剖面发生于压裂压力几乎为常数且近似等于上覆应力时 浅煤层浅灰岩层层状砂岩夹层 测试施工中T型裂缝的压力动态 2971 84m 双对数净压力曲线正斜率持续约75min 表明裂缝延伸受限 接着压力稳定在10145psi 约为上覆垂向应力值 T型裂缝水平部分延伸 3 5 3天然裂缝的开启 液体滤失增加 图 天然裂隙张开时的压力和宽度 f 天然裂隙中的主应力 a 液体压力比 f小 天然裂缝的传导率有一相对较小的增加 继续增加液体压力 使得天然裂缝有效应力降低b 液体压力超过 f 天然裂缝有效应力变为负值 张应力 机械地张开 c 超过临界值后 天然裂缝导流呈数量级增加 液体滤失增加 造成压裂中砂浆的大量脱水和早期脱砂 Nolte Simth 1981 给出的裂隙张开临界压力公式 水平应力差较低时 地层中裂隙张开是可能的 裂隙中渗透率的改变源于应力和压力的改变 Walsh 1987 天然裂缝系统压力敏感性滤失 Mesaverde 常规孔隙空间的滤失正比于净压力的平方根常规孔隙空间 压力敏感1 0 1 4裂隙滤失达到传统滤失的3倍 CL fissure CL 3 6地层压力能 对于PKN模型 由于缝高受限引起的正压力增加后 因以下三种情况之一 而出现定常压力动态 接近遮挡层的应力 引起缝高显著增长至低应力层 超过上覆地层应力 形成T型裂缝 超过了使天然裂缝张开的主应力以上三者均会产生大量液体滤失 带来施工隐患 应对由地层压力能限制的压裂施工进行修正 3 6 1压裂施工后期接近压力能 出现任何一种导致压力定常的复杂机理时 对于加砂压裂施工 推荐方法是压裂压力保持在地层压力能以下 减少施工规模 泵注排量或压裂液粘度 以n 0 5为例 粘度 流变系数 降低2倍 pnet降低22 Q降低2倍 pnet降低11 降粘引起的问题 滤失增加 需调整破胶剂和支撑剂程序 液体在储层温度和近井效应下的降解 通过降低粘度控制缝高增长 Nolte 1982 a非限制缝高增长 b控制缝高增长 b 连续降低液体粘度 确保了压力低于地层压能初始的高粘度 克服早期阶段液体长时间暴露于储层温度下降解 3 6 2压裂施工后期中间接近压力能 在加砂压裂中 控制总的滤失量能明显延缓甚至阻止天然缝的张开控制天然裂缝中滤失的措施 在整个注前置液过程中加入小粒径的添加剂 300目颗粒 这样含砂液体滤失进入天然裂缝 提高天然裂缝中液体压力 从一开始就降低滤失 在加入支撑剂前 使用大固体颗粒的添加剂 100目 在张开的缝中桥塞或阻碍缝的张开 由此控制滤失速度的增加 使用100目砂控制向天然裂隙的加速滤失 Warpinski 1990 使用100目砂后 净压力超过先前的净压力能1000psi 使用大小不同的颗粒来控制缝高 Nolte 1988 测试压裂 注液20min 压力下降 缝高失控使用支撑剂混合物后 缝高延伸得到控制 净压力较高 固体添加剂的正确设计 Elbel 1984 给出了在前置液中以不正确的程序加入大颗粒添加剂 100目砂 的例子 颗粒基添加剂不应与支撑剂段一块加入 混合后会降低支撑剂总体渗透率 一般颗粒添加剂使用较小浓度就足以减缓前述的复杂机理 缝高失控 天然裂缝滤失 使用颗粒添加剂由于它们能有效地支撑天然裂缝 增加天然裂缝渗透率 对天然裂缝地层是有益的 3 6 3施工早期阶段压力能的处理 在压裂施工早期阶段接近地层压力能 对有效增产是最为不利的策略 改变储层的应力状态 Rhett 1991 应力分析表明 储层孔隙压力的改变会使水平应力改变达到孔隙压力改变的46 80 压裂施工前的长时间生产很可能会使应力变小推荐方法 开始生产一段时间 并实施一较小的压裂 3 7脱砂后的压力动态 脱砂 在低渗地层中增加缝长为主要目标时不期望地发生 在高渗透地层中为增加产量而有意设计 缝中平均净压力与井筒净压力之比 泵注结束时为 p 低渗透长缝 高渗透短缝 高液体效率 TSO后斜率为1 低液体效率 TSO段的斜率为 1 7 TSO压力动态实例 非期望的 3 8由双对数曲线斜率进行裂缝判断 n 0 5 3 8由双对数曲线斜率进行裂缝判断 n 0 5 3 9近井筒效应 注入流体在进入主体裂缝前经历了压力损失 这使得井底测量压力值不能真实反应裂缝动态 使注入压力解释复杂化近井筒压力损失原因 射孔孔眼不足 射孔作业不当 孔眼清洁差 堵塞 地层未有效破裂 近井裂缝扭曲或从孔眼到主裂缝存在弯曲通道 射孔相位不当 孔眼摩阻的压力动态 支撑剂泵入后 孔眼直径加大 泵注排量为常数时 射孔孔眼摩阻由测试压裂期间和正式施工期间的前置液施工压力以常数增加来描述 净压力明显偏高而双对数斜率下降表明描述孔眼摩阻的净压力曲线不正确 由岩石和套管环空造成的尖点 如果孔眼方位与裂缝面夹角很大 10o Elbel 1991 裂缝不会从孔眼起裂 而是通过贯通套管外窄小的环空与裂缝沟通 由于裂缝净压力使井筒变形 泊松效应 流体要通过该变形的尖点流入裂缝 小环空中的压力必须高于缝中压力 引起施工压力升高 降排量测试方法 诊断裂缝进入摩阻 ChrisWright 降排量测试目的 区分和量化近井筒内的裂缝扭曲 量化射孔有效性 估算吸液孔眼数测试方法 测量地面压力和砂浆速率的取样间隔为1 3S 在压裂注入或测试施工之后 以每步按1 5 1 3的全速率逐渐降低泵注速率直至降为0 每一步要保持速率大约15 20S到压力稳定 确定每次泵注速率变化时井底压力的变化 采用两曲线拟合方法确定与孔眼摩阻和近井筒摩阻或扭曲的两个系数 严重的近井筒裂缝扭曲实例 第二次注入KCI后的降排量测试表明 近井筒扭曲极高 1900psi 当支撑剂到达井底后 裂缝扭曲较少 从而增加排量 解决办法 天然裂缝储层中 近井扭曲严重时 在注前置液的阶段的支撑剂段被设计尽可能早 孔眼的有效性差 前置液量过多 第一次泵入KCl后进行降排量测试表明近井筒损失占优在泵注速率为18bbl min时 孔眼摩阻4500psi 等价于60个孔中仅有4个孔是张开的 4裂缝闭合期的分析 4 1基本的压降分析 假设条件 液体滤失系数建立在Carter暴露时间的平方根公式基础上 且具有与压力无关的定常滤失系数特征 裂缝面积随时间的变化由泵注中幂律面积方程所描述 在裂缝闭合过程中 裂缝面积和柔度是常数 压裂液不可压缩 地层闭合压力为常数 4 1基本的压降分析 4 1基本的压降分析 Castilo 1987 裂缝闭合后压差变化依赖于G函数 并具有负斜率 关井时的净压力 4 1基本的压降分析 PKN的CL可单独求解 而KGD和径向模型要先确定L R 4 2非理想条件的压降分析 4 2 1在停泵期间裂缝几何尺寸变化 在停泵期间由于液体压力的降低 裂缝长度和高度都会变化 改变直线G图的特征 PKN模型下的裂缝几何尺寸变化 4 2 1停泵期间裂缝几何尺寸变化 裂缝穿透的改变 停泵初期裂缝延伸 面积增加 滤失加大 G图斜率变陡 随后裂缝收缩 滤失降低 斜率减小 曲线变平缓净压力降为关井时净压的3 4时 裂缝约收缩至停泵时的状态 取3 4关井净压力 Pnet si 点斜率进行分析 消除停泵期间裂缝穿透的变化 4 2 1停泵期间裂缝几何模型变化 裂缝高度的收缩 泵注期间 高度增长 初始停泵期间 高度收缩 裂缝柔度下降 斜率增加 曲线变陡 点比斜率大 当井筒净压力约等于0 4倍应力差时 整个裂缝高度从遮挡层发生收缩 4 2 1停泵期间裂缝几何模型变化 裂缝高度的收缩 研究表明 当缝高延伸发生时 3 4点处的斜率会低估液体滤失值 Nolte 1991 由数值模拟和停泵中的物质平衡方程获得了斜率的校正方程 4 2 2变化的液体滤失效率 储层控制的滤失 由储层控制的滤失G图斜率的校正系数Kc 压裂高粘油层或低渗 高含水饱和度的储层 4 2 2变化的液体滤失效率 压裂液滤饼控制的滤失 滤饼控制的滤失更能代表高渗透储层中压裂液侵入储层 如粘弹性表面活性剂或交联聚合物 的特征 这种液体滤失的机理决定于裂缝和油藏降压力差的平方根 校正3 4斜率的分析方程 4 3一般的压降分析方法 校正裂缝闭合后的收缩或压力有关的滤失补偿3 4点的斜率后 进行压降分析的步骤 对所有的几何模型 找出pnet pnet si 3 4 m3 4 的斜率 确定裂缝闭合时G曲线斜率mGc 并进行修正获得正确的斜率mG 根据裂缝几何模型 选择p 4 3一般的压降分析方法 Gc被校正为包括G图上非理想条件下 由闭合时G的校正值所定义的作用 计算液体效率 由p 计算CL 4 4G函数导数分析 R D Barree 1996 裂缝高度收缩 压力与G函数的曲线在缝高收缩中表现的不同的下降弯曲 这种特性在导致dp dG曲线和叠加Gdp dG曲线呈量级增加 dp dG和Gdp dG值的连续增加表明 在闭合过程中 缝高收缩是连续的 在停泵期间裂缝未完全闭合 4 4G函数导数分析 R D Barree 1996 裂隙控制的滤失 导数变为常数指出与压力有关的滤失的结束导数为常数 叠加曲线线性 斜率为常数 滤失系数为常数 裂隙控制的滤失系数 G函数值约为0 75主裂缝闭合发生在G函数值约为2 3 裂隙闭合 主裂缝闭合 4 5压降分析实例 4 5 1PKN型裂缝压降分析实例 液体流变指数n 0 44 粘度剖面参数a 0 定常粘度 基本参数计算由于整个初始裂缝高度上均有滤失 则滤失高度与初始缝高的比值rp为1 裂缝闭合压力pc由降排量测试和导数分析 确定为pc 8910psi 无量纲闭合时间 4 5 1PKN型裂缝压降分析实例 瞬时关井压力 4 5 2径向裂缝压降分析实例 3 4点 4 5 2径向裂缝压降分析实例 由于是径向裂缝 建议不对3 4斜率进行缝高增长的修正 最后确定 5裂缝闭合后的压力解释 裂缝闭合后的压力反应了油藏压裂动态 与控制裂缝延伸的力学性质无关 其特征完全由液体滤失对储层干扰的反应来确定 裂缝闭合期间 地层开始表现为地层线性流 简称线性流 其后是传导特性 最后是长时间的拟径向流 简称径向流 在裂缝长度方向的 各个位置的滤失速度不相等 实际的滤失流动特征可由在比实际物理缝长 L 小的长度范围 xfa 的均匀滤失流动来反应 xfa 视裂缝半长L 裂缝的实际半长或物理半长 5 1裂缝闭合后的流体流动 在时刻ta 当裂缝延伸至a点时 液体滤失动态可解释为一强度与液体滤失速度相等的注入点源对储层的干扰 在当裂缝保持开启的时间段 液体继续滤失 在tr时刻裂缝闭合后 滤失就结束 5 1裂缝闭合后的流体流动 闭合后的油藏动态反应了注入源沿缝长的分布和一时间间隔的液体滤失的叠加由干扰产生的压力取决于储层的扩散系数 K Ct 和裂缝的延伸速率 L2 t 定义无量纲时间T 油藏模拟结果 低的无量纲时间T 压力干扰在近井筒传播小距离后进入储层 它们一般以垂直于先前裂缝面传播 表现为一维或线性流 5 1裂缝闭合后的流体流动 由储层动态反应定性描述的结论 在大部分的测试施工中 液体注入测试计算裂缝扩展效率时获得一低的无量纲时间 因此显示为闭合后所定义的线性流或径向流 线性流期间的压力分布反应了泵注的裂缝几何尺寸已到达 可分析评估裂缝的长度 相关的初滤失也会影响线性流 可由这已时期的压力导数加以区分 低效率的液体注入不具线性流特征 径向流与滤失特性无关 可用于估算储层传导率 5 2线性 过渡和径向流压力动态 裂缝闭合的无量纲时间T 0 001线性流 T5双对数斜率为1 斜率 0 5 求裂缝长度 5 2线性 过渡和径向流压力动态 径向流较晚出现的问题 在低渗储层中 如果有效裂缝延伸较大时 TP很小 需较长闭合时期到达径向流在前面图中 理论上 在获得径向流之前需要的关井时间长达5000倍的泵注时间 5 0 001 从工程角度 井筒误差10 过渡期可能会由于线性流和径向流期的延长会缩短 在能够接受的精度范围内在通常的油田条件下获得线性流或径向流分析的可能性 5 3闭合前后的综合分析 闭合前后压力分析的补充作用为经济优化压裂设计提供了大量合适的裂缝参数 5 4闭合后的物理和数学描述 裂缝与储层总压分为三部分 滤饼区域的压力变化和裂缝闭合后短时间内滤失消失 随后的井底压力p t 反应了储层对有关延伸和闭合期间压力变化和液体滤失分布动态 5 4闭合后的物理和数学描述 5 4 1视裂缝长度 5 4闭合后的物理和数学描述 5 4 2线性流 t 自裂缝起裂开始的时间 5 4闭合后的物理和数学描述 5 4 3径向流 5 4闭合后的物理和数学描述 5 4 4初滤失的影响 5 4 4初滤失的影响 初滤失的作用 1 在闭合前后期储层压力的增加 2 视长度的增加和拐点时间的延迟 3 从线性流期间预期的压力动态 可持续约3tc的停泵期 无初滤失 有初滤失 有初滤失拐点 FL t tc 时间函数 5 5闭合后诊断的理论框架 综前所述 5 5 1线性流 改写含初滤失的线性流方程 5 5闭合后诊断的理论框架 5 5 2径向流 此图是建立在基础之上的 与压力分析图一样 也分别为线性流和径向流提供了1 2斜率和单位斜率 5 5闭合后诊断的理论框架 5 5 3初滤失 5 5闭合后诊断的理论框架 5 5 4裂缝长度 裂缝长度由线性流与径向流期间渐近线双对数斜率的交点 形成的拐点 的无量纲时间获得 5 5闭合后诊断的理论框架 5 5 4裂缝长度 5 5 5闭合前后分析的验证 对比由压降分析所得的裂缝长度和由储层观察所得的缝长 5 6闭合后分析步骤 背景资料 储层压力 油藏流体压缩系数 粘度 流动阶段的区分线性流 压差曲线与导数曲线 斜率均为1 2 两曲线平行径向流 两曲线近似 双对数上斜率为1 线性流分析 与压降分析对比确认 5 7闭合后分析实例 背景资料 由测量的稳定井底压力估算储层压力为3726psiCt 8 10 5psi 1uo 4mPa s 径向流的区分 闭