裂缝净压力实时分析

1、Real-data.ppt10/29/99slide 1实时裂缝净压力分析实时裂缝净压力分析美国尖端技术公司美国尖端技术公司Real-data.ppt10/29/99slide 2实时数据的压裂分析实时数据的压裂分析WellborePayWellborePayPayPredicted net pressureMeasured net pressureNetpressurePump timePump rateNetpressurePump timeMatching measured net pressurewith model net pressureUse predictednet press

2、ureUse measurednet pressure拟合压力历史是必须的，但不能充分的估算裂缝几何尺寸拟合压力历史是必须的，但不能充分的估算裂缝几何尺寸Real-data.ppt10/29/99slide 3实时数据的压裂分析动机实时数据的压裂分析动机 基本点：增加井的产量和通过优化降低作业成本基本点：增加井的产量和通过优化降低作业成本 减少砂堵问题减少砂堵问题 获得获得“适当的适当的”裂缝导流能力和长度裂缝导流能力和长度 控制裂缝的增长控制裂缝的增长特定层的深部穿透特定层的深部穿透避免临层不期望组分的产量避免临层不期望组分的产量Real-data.ppt10/29/99slide 4压裂压

3、力分析压裂压力分析 优点优点 每次压裂压裂作业都采集了分析所需的基本数据每次压裂压裂作业都采集了分析所需的基本数据 相对便宜和快捷的诊断注入技术的应用相对便宜和快捷的诊断注入技术的应用 为裂缝入口问题的现场诊断提供功能强大的分析工具为裂缝入口问题的现场诊断提供功能强大的分析工具 根据观察的裂缝特征可以进行现场优化设计根据观察的裂缝特征可以进行现场优化设计Real-data.ppt10/29/99slide 5压裂压力分析压裂压力分析- 局限局限 裂缝入口摩阻评价裂缝入口摩阻评价 使用地面压力增加了结果的不确定性使用地面压力增加了结果的不确定性 近井筒摩阻级值是变化的近井筒摩阻级值是变化的 净压

4、力历史拟合净压力历史拟合 间接的诊断技术间接的诊断技术- 从净压力和漏失情况来推断裂缝几何形态从净压力和漏失情况来推断裂缝几何形态 方法非唯一方法非唯一 得到结果的应用需要慎重得到结果的应用需要慎重 当结果是综合其它诊断校核过的，该技术特别有用当结果是综合其它诊断校核过的，该技术特别有用 产量数据产量数据&试井分析试井分析 直接压裂诊断直接压裂诊断Real-data.ppt10/29/99slide 6主压裂压力分析主压裂压力分析 压裂入口摩阻的评价压裂入口摩阻的评价射孔摩阻射孔摩阻+ 近井筒摩阻近井筒摩阻压裂施工问题产生的普遍原因压裂施工问题产生的普遍原因 净压力历史拟合净压力历史拟

5、合“校核校核” 模型来观察压裂压力数据模型来观察压裂压力数据结合压裂设计和估测裂缝几何形状来观察裂缝动态结合压裂设计和估测裂缝几何形状来观察裂缝动态Real-data.ppt10/29/99slide 7净压力的定义净压力的定义净压力是裂缝内压力减去裂缝闭合压力净压力是裂缝内压力减去裂缝闭合压力净压力净压力 = 2,500 - 2,000 = 500 psiReal-data.ppt10/29/99slide 8净压力拟合净压力拟合Real-data.ppt10/29/99slide 91234Real-data.ppt10/29/99slide 10模型输入的最低要求模型输入的最低要求 岩石

6、力学特性岩石力学特性 测井数据测井数据重点重点: 扬氏模量和渗透率扬氏模量和渗透率 完井和射孔完井和射孔 施工规模，支撑剂和液体性质施工规模，支撑剂和液体性质 施工数据施工数据应用应用 “锚点锚点”地面压力，砂比和支撑剂浓度的最低取样速率地面压力，砂比和支撑剂浓度的最低取样速率应应3秒一点秒一点Real-data.ppt10/29/99slide 11净压力拟合的要求净压力拟合的要求 从服务公司记录的数据获得地面压力从服务公司记录的数据获得地面压力 从分段输送的液体从分段输送的液体/支撑剂密度获得静液柱压力支撑剂密度获得静液柱压力 从从S/D 测试获得摩阻构成测试获得摩阻构成 从压降分析获得裂

7、缝闭合压力从压降分析获得裂缝闭合压力ppppnet obssurfacehydrostaticfrictionclosure,Real-data.ppt10/29/99slide 12诊断注入的设计和分析诊断注入的设计和分析 诊断注入的目的诊断注入的目的 诊断注入的设计诊断注入的设计 诊断注入的分析诊断注入的分析闭合应力分析闭合应力分析摩阻分析摩阻分析Real-data.ppt10/29/99slide 13“典型的典型的”压裂施工数据压裂施工数据Time (mins) Surface Pressure (psi)Slurry Rate (bpm)Proppant Concentration

8、(ppg) 50.00 58.00 66.00 74.00 82.00 90.00 0 600 1200 1800 2400 3000 0.0 40.0 80.0 120.0 160.0 200.0 0.00 4.00 8.00 12.00 16.00 20.00净压力净压力 ?闭合闭合 ?漏失漏失 ?摩阻摩阻 ?Real-data.ppt10/29/99slide 14Time (mins) Surf Press (psi)Slurry Flow Rate (bpm)CO2 Flow Rate (bpm)Proppant Conc (ppg)Btm Prop Conc (ppg) 0.00

9、16.00 32.00 48.00 64.00 80.00 0 2000 4000 6000 8000 10000 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0砂堵砂堵净压力净压力 ?闭合闭合 ?漏失漏失 ?摩阻摩阻?“典型的典型的”压裂施工数据压裂施工数据Real-data.ppt10/29/99slide 15 Time (mins) Surface Pressure (psi) Slurry Ra

10、te (BPM) Proppant Conc. (PPG) 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 0 800 1600 2400 3200 4000 0.0 40.0 80.0 120.0 160.0 200.0 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00净压力净压力 ?闭合闭合 ?漏失漏失 ?摩阻摩阻 ?“典型的典型的”压裂施工数据压裂施工数据Real-data.ppt10/29/99slide 16 ? 无法提供足够的数据（锚点）来进行实无法提供足够的数据（锚点）来进行实时数据（净压力）的压裂分析时数据（净压力）的压裂分析不能对裂缝维

11、数进行可靠的估计不能对裂缝维数进行可靠的估计 ? 可以提供你需要的任何的裂缝尺寸，因可以提供你需要的任何的裂缝尺寸，因为实时数据（净压力）压裂分析方法没有为实时数据（净压力）压裂分析方法没有限制条件限制条件“典型的典型的”压裂施工数据压裂施工数据Real-data.ppt10/29/99slide 17诊断注入的目的诊断注入的目的 提供实时数据（净压力）分析的锚点提供实时数据（净压力）分析的锚点 获得裂缝中真实净压力的准确值获得裂缝中真实净压力的准确值 支撑剂输送的诊断和修正支撑剂输送的诊断和修正近井筒弯曲度近井筒弯曲度射孔摩阻射孔摩阻压裂液漏失压裂液漏失 基础：基础： 提供裂缝几何形状的精确

12、估计提供裂缝几何形状的精确估计Real-data.ppt10/29/99slide 18建议的诊断注入程序建议的诊断注入程序Real-data.ppt10/29/99slide 19现场压裂诊断现场压裂诊断Real-data.ppt10/29/99slide 20“锚点锚点”: 裂缝闭合压力裂缝闭合压力Real-data.ppt10/29/99slide 21“锚点锚点”: ISIP 的大小的大小Real-data.ppt10/29/99slide 22“锚点锚点”: 摩阻成分摩阻成分Real-data.ppt10/29/99slide 23诊断注入的要求诊断注入的要求 100 到到 200

13、Bbl 的的KCl 水溶液水溶液 除主压裂外除主压裂外100 - 500 Bbl 交联瓜胶交联瓜胶 (可选择的可选择的) 同不进行诊断的压裂施工相比，占用压裂机组同不进行诊断的压裂施工相比，占用压裂机组30min到到3小时的时间。小时的时间。 每隔每隔1秒采集一次压裂施工数据秒采集一次压裂施工数据因此因此, , 诊断注入相对快捷，费用低廉诊断注入相对快捷，费用低廉Real-data.ppt10/29/99slide 24闭合应力测试的重要性闭合应力测试的重要性 提高估算裂缝尺寸可靠性提高估算裂缝尺寸可靠性 获得净压力的准确值获得净压力的准确值 提供闭合应力的大小提供闭合应力的大小 采用实时净压

14、力拟合采用实时净压力拟合 液体效率液体效率 可能的砂堵可能的砂堵 直接与裂缝尺寸相关联直接与裂缝尺寸相关联 小压裂分析仅仅提供一个闭合应力值小压裂分析仅仅提供一个闭合应力值 更多的注入测试来估计临层的闭合应力更多的注入测试来估计临层的闭合应力 支撑剂的正确选择支撑剂的正确选择Real-data.ppt10/29/99slide 25低净压力下裂缝几何形状的实例低净压力下裂缝几何形状的实例30003500400045005000 8200 8040 7880 7720 7560 7400 7240 7080 6920 6760 6600Stress ProfileClosure Stress (

15、psi)PermeabilityLowHigh 8006004002000200400600800Propped Length (ft)Hydraulic Length (ft)Depth (ft)裂缝受限扩展裂缝受限扩展Real-data.ppt10/29/99slide 2630003500400045005000 8200 8040 7880 7720 7560 7400 7240 7080 6920 6760 6600Stress ProfileClosure Stress (psi)PermeabilityLowHigh 8006004002000200400600800Proppe

16、d Length (ft)Hydraulic Length (ft)Depth (ft)径向裂缝径向裂缝高净压力下裂缝几何形状的实例高净压力下裂缝几何形状的实例Real-data.ppt10/29/99slide 27获得裂缝闭合应力的不同方法获得裂缝闭合应力的不同方法压力降落分析压力降落分析 平方根曲线平方根曲线 G-函数分析曲线函数分析曲线 双对数曲线双对数曲线 排量标准化曲线排量标准化曲线 霍纳曲线霍纳曲线 (下限下限) 脉冲技术脉冲技术 返排测试返排测试 阶梯升排量测试阶梯升排量测试 (上限上限) 水力阻抗测试水力阻抗测试 (HIT)Real-data.ppt10/29/99slide

17、 28压降分析压降分析 小压裂后的压力降落阶段存在两种流态：小压裂后的压力降落阶段存在两种流态：线性流线性流; 压力降落取决于压力降落取决于:液体漏失速率液体漏失速率裂缝的柔度裂缝的柔度径向流径向流; 压力降落取决于压力降落取决于:油藏的扩散能力油藏的扩散能力 闭合应力（压力）通过两种流态间的转换来确闭合应力（压力）通过两种流态间的转换来确定定Real-data.ppt10/29/99slide 29从压力降落分析可以得到什么呢？从压力降落分析可以得到什么呢？ 裂缝闭合压力裂缝闭合压力 ( (最小应力最小应力) ) 液体效率液体效率 漏失系数漏失系数, , 油藏渗透率和压力油藏渗透率和压力 估

18、算的裂缝几何形状估算的裂缝几何形状T p + TcBottom hole pressureR a teC lo s u reE ffic ie n c y T im eTcP n e tT pTcIS IPReal-data.ppt10/29/99slide 30压力降落分析压力降落分析 时间方根曲线时间方根曲线Time (min)Measd Btmh Press (psi)Surf Press Csg (psi)Surf Press Csg (psi)Implied Slurry Efficiency (%) 5000 5700 6400 7100 7800 8500 1500 2200 2

19、900 3600 4300 5000 -700 -560 -420 -280 -140 0 0.0 40.0 80.0 120.0 160.0 200.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0BH Closure Pressure: 5423 psiClosure Stress Gradient: 0.658 psi/ftClosure Time: 6.0 minPump Time: 3.0 minImplied Slurry Efficiency: 53.0 %Estimated Net Pressure: 1093 psiReal-data.ppt10/29/99slide 3

20、1压力降落分析压力降落分析G函数曲线函数曲线G Function TimeMeasd Btmh Press (psi)Surf Press Csg (psi)Surf Press Csg (psi)Surf Press Csg (psi)Implied Slurry Efficiency (%) 0.000 0.620 1.240 1.860 2.480 3.100 5000 5700 6400 7100 7800 8500 1500 2200 2900 3600 4300 5000 0.0 160.0 320.0 480.0 640.0 800.0 0 200 400 600 800 100

21、0 0.0 40.0 80.0 120.0 160.0 200.0BH Closure Pressure: 5748 psiClosure Stress Gradient: 0.697 psi/ftClosure Time: 3.5 minPump Time: 3.0 minImplied Slurry Efficiency: 43.1 %Estimated Net Pressure: 767 psiReal-data.ppt10/29/99slide 32压降分析压降分析 双对数双对数压力（压差）曲线压力（压差）曲线Time (min)Delta Pressure (psi)Delta Pr

22、essure (psi)Implied Slurry Efficiency (%) 0.100 1.00010.000100.00 10 100 1000 10000BH Closure Pressure: 5637 psiClosure Stress Gradient: 0.684 psi/ftClosure Time: 4.3 minPump Time: 3.0 minImplied Slurry Efficiency: 46.6 %Estimated Net Pressure: 879 psi阶梯升阶梯升/返排测试返排测试降排量测试降排量测试 开始 小排量 逐步增加直到裂缝延伸 ( 1

23、to 10 BPM) 提供裂缝闭合的上限 确定地层完全压开后终止恒速率返排恒速率返排Real-data.ppt10/29/99slide 34压降分析压降分析 - 没有明显的斜率变化没有明显的斜率变化Unocal Rincon Unit#229e - Dakota formationPressure drop shut-in (min)Pinnacle TechnologiesTime (mins) Surf Pressure (psi) 900 1100 1300 1500 1700 1900 0.0 1.4 2.8 4.2 5.6 7.0闭合 ?闭合 ?Real-data.ppt10/29

24、/99slide 35可能的解决办法可能的解决办法: 使用脉冲技术使用脉冲技术Time (mins) Treating Pressure #1 (psi) Slurry Rate (bpm) 0.00 8.00 16.00 24.00 32.00 40.00 0 600 1200 1800 2400 3000 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0张开闭合闭合闭合Real-data.ppt10/29/99slide 36脉冲技术获得准确的闭合应力脉冲技术获得准确的闭合应力 小型压裂区域的平均闭合应力小型压裂区域的平均闭合应力 (相对离井筒更远区相对离井筒更远区) 简单和便宜

25、的技术简单和便宜的技术: 泵注泵注2次或多次相对先前注入的次或多次相对先前注入的小体积脉冲小体积脉冲 (比如比如 4 bbl 以以 10 BPM) 和和 用现场常规用现场常规设备测量压力降落设备测量压力降落 特别当压降特别当压降vs.时间方根曲线上斜率变化不明显时应时间方根曲线上斜率变化不明显时应该使用该技术该使用该技术 准确到数十准确到数十psiReal-data.ppt10/29/99slide 37脉冲技术的原理脉冲技术的原理 在开启的裂缝中泵注脉冲在开启的裂缝中泵注脉冲 低的抗挠性由于大的裂缝范围低的抗挠性由于大的裂缝范围 与之相对应的压力增长较小与之相对应的压力增长较小 较小的宽度增

26、长较小的宽度增长 压降趋势与泵注前相同压降趋势与泵注前相同 在闭合的裂缝中泵注脉冲在闭合的裂缝中泵注脉冲 高的抗挠性由于小的裂缝半径高的抗挠性由于小的裂缝半径 与之相对应的压力增长较大与之相对应的压力增长较大 裂缝宽度变化较大裂缝宽度变化较大 快的压力降落快的压力降落Real-data.ppt10/29/99slide 38脉冲技术的原理脉冲技术的原理Real-data.ppt10/29/99slide 39降排量测试：可以测量弯曲度降排量测试：可以测量弯曲度 瞬时的排量改变瞬时的排量改变, 比如比如 30, 20, 10 和和 0 BPM 具体的排量并不重要，但是变化要快。具体的排量并不重要

27、，但是变化要快。 采用泵注管线最容易施工采用泵注管线最容易施工 每级排量时间为每级排量时间为20秒，压力平稳即可秒，压力平稳即可 降排量期间裂缝几何形状不应发生改变，总降降排量期间裂缝几何形状不应发生改变，总降排量测试体积要小于测试注入体积排量测试体积要小于测试注入体积 (注注:在降排在降排量测试期间量测试期间pfrac 与与 Q1/4 不成比例不成比例) 利用不同排量摩阻的差异利用不同排量摩阻的差异Real-data.ppt10/29/99slide 40什么是弯曲度什么是弯曲度? 井筒附近的宽度限制井筒附近的宽度限制Real-data.ppt10/29/99slide 41净压裂压力弯曲导

28、致井眼附近的裂缝内大的压力降落弯曲导致井眼附近的裂缝内大的压力降落关井后压力井筒裂缝内的距离裂缝端部近井筒摩阻高低Real-data.ppt10/29/99slide 42裂缝的扩展趋向于垂直最小主应力方向裂缝的扩展趋向于垂直最小主应力方向 但在井筒附近情况并非如此但在井筒附近情况并非如此Real-data.ppt10/29/99slide 43支撑剂段塞支撑剂段塞 标准的标准的 有效性有效性Before proppant slugAfter proppant slugPlugging off multiple hydraulic fracturesmostDominant fracture(

29、s)Notany plugging multiple hydraulic fracturesDominant fracture(s)Plugging off multiple hydraulic fracturesallDominant fracture(s)Too gentleToo aggressiveJust rightReal-data.ppt10/29/99slide 44近井筒摩阻近井筒摩阻 VS. 射孔摩阻射孔摩阻Real-data.ppt10/29/99slide 45近井筒摩阻近井筒摩阻 VS. 射孔摩阻射孔摩阻Time (min)Measd Btmh Press (psi)

30、Surf Press Csg (psi)Btm Slry Rate (bpm) 70.00 71.00 72.00 73.00 74.00 75.00 4000 5000 6000 7000 8000 9000 0 1000 2000 3000 4000 5000 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0Real-data.ppt10/29/99slide 46什么是弯曲度什么是弯曲度 简化的弯曲模型简化的弯曲模型Real-data.ppt10/29/99slide 47降排量测试可以测量弯曲度降排量测试可以测量弯曲度Source: “SPE paper 29989 by C

31、.A. Wright et al. 射孔孔眼摩阻为主射孔孔眼摩阻为主Real-data.ppt10/29/99slide 48 近井筒摩阻为主近井筒摩阻为主降排量测试可以测量弯曲度降排量测试可以测量弯曲度Real-data.ppt10/29/99slide 49施工限压到了但并没有泵入储层施工限压到了但并没有泵入储层高的入口摩阻高的入口摩阻高的射孔摩阻高的射孔摩阻严重的裂缝弯曲度严重的裂缝弯曲度重新射孔重新射孔支撑剂段塞支撑剂段塞初期泵注高粘度液体初期泵注高粘度液体增加瓜胶含量增加瓜胶含量增加排量增加排量改换完井方式改换完井方式Real-data.ppt10/29/99slide 50净压力拟

32、合净压力拟合 用用“观察的观察的”净压力拟合计算的净压力拟合计算的“模型的模型的”净压力净压力 观察的净压力从地面施工和井下压力计压力来获得观察的净压力从地面施工和井下压力计压力来获得 必须通过裂缝闭合压力、摩阻和静水柱压力进行校正必须通过裂缝闭合压力、摩阻和静水柱压力进行校正 运用以下锚点运用以下锚点(下一页下一页)通过改变模型的净压力来拟通过改变模型的净压力来拟合观察的净压力合观察的净压力Real-data.ppt10/29/99slide 51净压力拟合锚点净压力拟合锚点: 裂缝闭合应力、液体漏失和裂缝闭合应力、液体漏失和ISIPReal-data.ppt10/29/99slide 52

33、Time (min)Observed Net (psi)Net Pressure (psi)Slurry Rate (bpm)Prop Conc (ppg)Btm Prop Conc (ppg) 0.0 30.0 60.0 90.0 120.0 150.0 0 500 1000 1500 2000 2500 0 500 1000 1500 2000 2500 0.0 25.0 50.0 75.0 100.0 125.0 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00净压力拟合锚点净压力拟合锚点: 裂缝闭合应

34、力、液体漏失和裂缝闭合应力、液体漏失和ISIPReal-data.ppt10/29/99slide 53净压力历史拟合的关键变量净压力历史拟合的关键变量Fracture radius vs. width:- Net fracturing pressure- Youngs modulusFrac fluid efficiency:- Fluid leakoffWidth profilefrac profilelow net pressure, orhigh Youngs modulushigh net pressure, orlow Youngs modulusfrac fluidleakoff

35、 fluidlow leakoffhigh leakoffFracture length vs. height:- Closure stress profileno closurestress contrastmuch higher closurestress in layerssurrounding pay zoneFracture location:- Initiation / completion- Multiple fracturesshort perforatedintervallong perforatedintervalpartlyindependentfrac multiple

36、scompetingfrac multiplesPropped length vs. width:- Fluid leakoff- Tip screen-outProppantNo tip screen-outlong narrow fractureTip screen-outshort wide fracturefrac fluidReal-data.ppt10/29/99slide 54地层扬氏模量地层扬氏模量 从静态岩芯的测试获得模量从静态岩芯的测试获得模量 (模拟压裂时的条件模拟压裂时的条件) 动态模量是静态模量的动态模量是静态模量的2倍或更多倍或更多 (小心使用小心使用!) 一旦模量

37、确定，在净压力拟合过程中就应该是一个一旦模量确定，在净压力拟合过程中就应该是一个固定参数固定参数 扬氏模量增加导致裂缝宽度减小扬氏模量增加导致裂缝宽度减小 (相同的净压力相同的净压力) 对于简单的径向模型对于简单的径向模型: Lfrac E1/3 (对相同的净压力对相同的净压力) 模拟结果对模量不是非常敏感。模拟结果对模量不是非常敏感。Real-data.ppt10/29/99slide 55裂缝闭合应力差裂缝闭合应力差 闭合应力剖面决定裂缝的形状闭合应力剖面决定裂缝的形状 均一的应力剖面，裂缝为径向裂缝均一的应力剖面，裂缝为径向裂缝 (理论上净压力随泵注时间的降低理论上净压力随泵注时间的降低

38、) 闭合应力阻挡存在的话，高度增长受限闭合应力阻挡存在的话，高度增长受限 (理论上净压力随泵注时间的理论上净压力随泵注时间的增长增长) 阻挡层的有效性取决于阻挡层的有效性取决于 闭合应力差闭合应力差 净压力水平净压力水平 “常规常规” 砂砂-页闭合应力差为页闭合应力差为0.05 - 0.1 psi/ft 如果有明显的压力衰竭如果有明显的压力衰竭 (2/3孔隙压力孔隙压力)，应力差会增加，应力差会增加 如果砂岩和页岩不纯的话比较低如果砂岩和页岩不纯的话比较低Real-data.ppt10/29/99slide 56闭合应力剖面闭合应力剖面 闭合应力闭合应力 min 决定开启裂缝的决定开启裂缝的最

39、小压力最小压力 通常闭合应力随深度增加而增通常闭合应力随深度增加而增加加 闭合应力依岩性而变闭合应力依岩性而变 (页岩通常页岩通常比砂岩高比砂岩高) 仅仅描述井临近区域最小主要仅仅描述井临近区域最小主要应力应力Real-data.ppt10/29/99slide 57枯竭枯竭:有效应力增加有效应力增加;总应力减少总应力减少油藏孔隙油藏孔隙岩石模块岩石模块未开采油藏未开采油藏生产油藏生产油藏有效应力增加有效应力增加总应力减少总应力减少Real-data.ppt10/29/99slide 58众所周知枯竭的许多因素导致应力改变众所周知枯竭的许多因素导致应力改变总应力减少总应力减少:枯竭产层里低的破

40、裂梯枯竭产层里低的破裂梯度度 (重复压裂等重复压裂等)裂缝限制在枯竭层段内裂缝限制在枯竭层段内有效应力增加有效应力增加:油藏受压油藏受压 (地面沉降地面沉降)支撑缝导流能力减少支撑缝导流能力减少油藏孔隙度减少油藏孔隙度减少 (可能还可能还有渗透率有渗透率)油藏损耗导致油藏损耗导致:Real-data.ppt10/29/99slide 59孔隙压力变化改变裂缝方位孔隙压力变化改变裂缝方位source: SPE paper 29625 by Wright et al.ppp hvpX1121Real-data.ppt10/29/99slide 60孔隙压力变化改变裂缝尺寸孔隙压力变化改变裂缝尺寸R

41、eal-data.ppt10/29/99slide 61杠杆作用导致高度增长杠杆作用导致高度增长Real-data.ppt10/29/99slide 62高度增长取决于应力差异和净压力高度增长取决于应力差异和净压力Real-data.ppt10/29/99slide 63平衡裂缝高度平衡裂缝高度 开启裂缝的杠杆作用导致高度（高度）增长开启裂缝的杠杆作用导致高度（高度）增长 如果如果净压力低于闭合应力差也同样如此。净压力低于闭合应力差也同样如此。Real-data.ppt10/29/99slide 64渗透率阻挡层怎样影响裂缝高度增长渗透率阻挡层怎样影响裂缝高度增长极高渗透率阻挡层（极高渗透率阻

42、挡层（10mD地层中的地层中的1D）可以限制裂缝）可以限制裂缝高度增长高度增长Source: T. Quinn, Ph. D. Thesis, MITReal-data.ppt10/29/99slide 65复合层影响降低了裂缝高度增长复合层影响降低了裂缝高度增长Real-data.ppt10/29/99slide 66压裂液漏失的影响压裂液漏失的影响 压裂条件下地层渗透率和产量预测的渗透率差别很大压裂条件下地层渗透率和产量预测的渗透率差别很大 压裂液的相对渗透率压裂液的相对渗透率 天然裂缝的开启天然裂缝的开启 通过初始通过初始KCl注入压力降落拟合净压力中，渗透率通注入压力降落拟合净压力中，

43、渗透率通常是固定的常是固定的 通过测试压裂压力降落确定交联瓜胶的造壁系数通过测试压裂压力降落确定交联瓜胶的造壁系数 压裂施工结束时可表现出与小型压裂是不通的滤失特压裂施工结束时可表现出与小型压裂是不通的滤失特征征. 拟合压后压力降的关键是来获得真实的裂缝尺寸拟合压后压力降的关键是来获得真实的裂缝尺寸Real-data.ppt10/29/99slide 67压裂液漏失压裂液漏失FractureFiltercakeInvaded ZoneReservoir滤失层滤失层裂缝裂缝侵入层侵入层油藏油藏 1/10 英寸英寸0.5 到到 3 英尺英尺距离范围距离范围100s of feetReal-data

44、.ppt10/29/99slide 68液体滤失方程液体滤失方程Ckpvia 0 04691 2./ Cpk Ccrrr 0 03741 2./ CmAw 0 0164.(实验室测定实验室测定)ki = 滤失层渗透率滤失层渗透率, darcies p = ( x + pnet) - p, psi = 地层孔隙度地层孔隙度, 小数小数 a= 滤出液粘度滤出液粘度, cpkr = 油藏液体的渗透率油藏液体的渗透率, mdCt = 总压缩系数总压缩系数, psi -1 r = 地层流体粘度地层流体粘度, cpm= 体积体积vs时间曲线斜率时间曲线斜率A= 用来测量用来测量Cw的中心面积的中心面积侵入

45、区的液体滤失侵入区的液体滤失:未损害层的液体滤失未损害层的液体滤失:滤饼的液体滤失滤饼的液体滤失:Real-data.ppt10/29/99slide 69液体滤失和压裂液效率液体滤失和压裂液效率低的液体效率低的液体效率短裂缝短裂缝高滤失高滤失长裂缝长裂缝高的液体效率高的液体效率低滤失低滤失VpumpedVfrac效率效率 =Real-data.ppt10/29/99slide 70裂缝中支撑剂的作用裂缝中支撑剂的作用 支撑剂可以到达裂缝尖端而架桥支撑剂可以到达裂缝尖端而架桥 产生端部砂堵。产生端部砂堵。在以下情况会发生：在以下情况会发生： 液体漏失比较高液体漏失比较高 裂缝中支撑剂体积比高裂

46、缝中支撑剂体积比高 如果端部砂堵发生，裂缝就只能在宽度上增长如果端部砂堵发生，裂缝就只能在宽度上增长 净压力与体积成线性增长净压力与体积成线性增长 (Noltes 单位斜率单位斜率)Real-data.ppt10/29/99slide 71支撑剂对流高浓度砂浆向下的传输支撑剂对流高浓度砂浆向下的传输Real-data.ppt10/29/99slide 72支撑剂沉降液体中高比重支撑剂颗粒向下运动支撑剂沉降液体中高比重支撑剂颗粒向下运动Real-data.ppt10/29/99slide 73支撑剂对流比沉降快支撑剂对流比沉降快w=裂缝宽度裂缝宽度d=支撑剂直径支撑剂直径比率比率 Vc / Vs

47、 100 - 1000 可能由于可能由于 支撑剂包裹效应而更高支撑剂包裹效应而更高)vvwdcsscpfmaxmin2Real-data.ppt10/29/99slide 74由于支撑剂包裹效应对流比其沉降快由于支撑剂包裹效应对流比其沉降快重砂浆重砂浆轻砂浆或前置液轻砂浆或前置液Source: SPE paper 24825 by M.P. Cleary et al.Real-data.ppt10/29/99slide 75尖端效应尖端效应 岩石非线弹性岩石非线弹性/“端部作用区端部作用区” 大的压缩应力下岩石的非线性特征大的压缩应力下岩石的非线性特征 在两个方向上大的应力作用而其它方向没有限

48、制在两个方向上大的应力作用而其它方向没有限制下岩石会膨胀下岩石会膨胀 端部作用区端部作用区 (裂缝开启裂缝开启) 减慢裂缝增长减慢裂缝增长 裂缝尖端的宽度比预期的小裂缝尖端的宽度比预期的小Real-data.ppt10/29/99slide 76尖端效应尖端效应 增加的裂缝扩展阻力增加的裂缝扩展阻力Real-data.ppt10/29/99slide 77裂缝尖端作用区裂缝尖端作用区 Shlyapobersky实验揭示了裂实验揭示了裂缝作用区缝作用区 作用区的规模是独立的，导致作用区的规模是独立的，导致水力裂缝端部多裂缝产生水力裂缝端部多裂缝产生 导致高净压力扩展裂缝导致高净压力扩展裂缝Rea

49、l-data.ppt10/29/99slide 78尖端效应的结果尖端效应的结果: 增加净压力和裂缝宽度增加净压力和裂缝宽度非线弹性模型线弹性模型pnetLf非线弹性模型线弹性模型wfracLfReal-data.ppt10/29/99slide 79水力压裂时多条裂缝同时扩展的证据水力压裂时多条裂缝同时扩展的证据 连续取芯及开挖试验连续取芯及开挖试验 直接观察的多条裂缝扩展直接观察的多条裂缝扩展 裂缝在井筒平面外扩展裂缝在井筒平面外扩展 观察高的净压裂压力观察高的净压裂压力 此后注入的此后注入的ISIP持续增长持续增长结论结论: 多裂缝是必然，而不是偶然多裂缝是必然，而不是偶然Real-da

50、ta.ppt10/29/99slide 80多条水力压裂裂缝扩展的原因多条水力压裂裂缝扩展的原因LongpreforatedintervalShortpoint sourcepreforatedintervalFracture initiation atmost of the perforationsCompletion-inducedmultiple fracturesFormation-inducedmultiple fracturesReal-data.ppt10/29/99slide 81支撑压裂中的多裂缝串支撑压裂中的多裂缝串NEVADA TEST SITE MINEBACKCour

51、tesy: N.R. Warpinski, Sandia LabsReal-data.ppt10/29/99slide 82M-SITE B SAND INTERSECTING WELLCore PhotoProjected Borehole FMS ImageF11F10F9F8F7F6F5F4F3F2F146754676467746782-1/2 in.Core dia.Courtesy: N.R. WarpinskiReal-data.ppt10/29/99slide 83多条水力裂缝的结果多条水力裂缝的结果: 增加净压力增加净压力Real-data.ppt10/29/99slide 8

52、4多条水力裂缝的结果多条水力裂缝的结果: 减少裂缝尺寸和宽度减少裂缝尺寸和宽度0.010.1110100110100Number of simultaneous propagating fracturesFracture width (in)110100100010000Fracture radius (ft); Net pressure (psi)Minimum width for 20/40 mesh sandMinimum width for 12/20 mesh sandFracture radiusCumulative fracture widthIndividual fractur

53、e widthNet pressure32MnnM92RMRM95MMReal-data.ppt10/29/99slide 85Est. Injectivity ISIPInjection #2 ISIPPad Stepdown ISIPPropped Frac ISIP020040060080010001200140016001800Net Pressure (BH pressure shutin minus closure), psiSTAGE 1: 4620Real-data.ppt10/29/99slide 86慎重使用多裂缝参数来进行模拟慎重使用多裂缝参数来进行模拟 高净压力潜在的原

54、因高净压力潜在的原因:高度受限的裂缝扩展高度受限的裂缝扩展孔隙压力增加导致裂缝闭合应力增长孔隙压力增加导致裂缝闭合应力增长比预期高的扬氏模量比预期高的扬氏模量裂缝尖端效应裂缝尖端效应端部砂堵端部砂堵多条裂缝的同时扩展多条裂缝的同时扩展FracproPT 多裂缝多裂缝 .来探险更深、更黑的世界来探险更深、更黑的世界 F9 油藏参数油藏参数 “多裂缝多裂缝” 屏幕屏幕FracproPT是目前可用的功能强大的压裂工程系统是目前可用的功能强大的压裂工程系统”使用一把锯和锤子，弄坏你的手指远比制作家具容易使用一把锯和锤子，弄坏你的手指远比制作家具容易方法方法: 仔细的和一致的多裂缝使用仔细的和一致的多裂

55、缝使用 (方法论方法论) 表格的使用要合理考虑岩石和完井特性表格的使用要合理考虑岩石和完井特性! 仅仅在泵注过程中改变多裂缝设置仅仅在泵注过程中改变多裂缝设置Real-data.ppt10/29/99slide 88不同射孔方案导致不同的裂缝几何形状不同射孔方案导致不同的裂缝几何形状Real-data.ppt10/29/99slide 89FracproPT中的等效多裂缝中的等效多裂缝Real-data.ppt10/29/99slide 90应用应用 优化压裂施工设计和改进完井设计优化压裂施工设计和改进完井设计 解决裂缝入口摩阻问题解决裂缝入口摩阻问题 使常规化前置体积量达到适应地质变化的要求

56、使常规化前置体积量达到适应地质变化的要求 新区块的压裂设计新区块的压裂设计Real-data.ppt10/29/99slide 91应用实例应用实例 -前置液阶段的前置液阶段的“超压超压”地层地层:天然天然压裂白云岩压裂白云岩 8900 (gas)完井完井: 5-1/2” 压裂套管柱压裂套管柱, 最大压力最大压力6000 psi;70 射孔弹射孔弹 4 SPF, 90 , 0.45” 直径直径;先前酸化先前酸化 70 加仑加仑/英尺英尺 20% HCl 情形情形: 越来越低的吸水能力导致前置液阶段超压越来越低的吸水能力导致前置液阶段超压 诊断诊断: 严重的近井筒裂缝弯曲严重的近井筒裂缝弯曲措施

57、措施: 前置液中早期加入前置液中早期加入1 和和 2 PPG 的支撑剂段塞的支撑剂段塞 ，砂堵多裂缝，砂堵多裂缝Real-data.ppt10/29/99slide 92Time (mins) Surface pressure (psi) , Proppant loading (ppg) Slurry rate (bpm), Bottomhole prop. concentration (ppg) 0.0 30.0 60.0 90.0 120.0 150.0 0 1200 2400 3600 4800 6000 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 0.00 4.00 8

58、.00 12.00 16.00 20.00 0.00 4.00 8.00 16.00 20.001400 psi 减少(1st slug)地面压力限制S/D#2: 300 psi 弯曲增加的最大支撑剂浓度S/D#1: 1700 psi 弯曲; 小的射孔摩阻.泵注末期的零弯曲Real-data.ppt10/29/99slide 93 临井早期前置液压力超高临井早期前置液压力超高 早期泵注的支撑剂柱塞早期泵注的支撑剂柱塞 (1 ppg) 阻止了可能的压力超高阻止了可能的压力超高，减少了弯曲度，减少了弯曲度1400psi。 弯曲度的减少可以让泵注作业远低于地面压力限制的弯曲度的减少可以让泵注作业远低

59、于地面压力限制的6000psi。 根据压力反应，最大支撑剂浓度可以实时增加（从根据压力反应，最大支撑剂浓度可以实时增加（从4到到6ppg）以获得高的裂缝导流能力。）以获得高的裂缝导流能力。 压裂的结果为增产压裂的结果为增产3倍（与酸压相比）达到倍（与酸压相比）达到3 MMSCFDReal-data.ppt10/29/99slide 94应用实例应用实例 裂缝半长的实际估计裂缝半长的实际估计 地层地层:硬砂岩硬砂岩 7600 (gas) 完井完井:5-1/2” 压裂套管压裂套管 ; 40 射孔弹射孔弹 4SPF, 90 相位相位, 0.31” 直径直径 情况情况: 预期的预期的600ft裂缝半长

60、产量让人不敢恭维裂缝半长产量让人不敢恭维 (根据没有实时反馈的根据没有实时反馈的裂缝增长模拟裂缝增长模拟) 诊断诊断:砂砂/页岩应力差异要比估计的低，导致明显的裂缝高度增长和更页岩应力差异要比估计的低，导致明显的裂缝高度增长和更短的裂缝长度短的裂缝长度 (250) 办法办法:运用压裂压力分析来优化压裂设计运用压裂压力分析来优化压裂设计Real-data.ppt10/29/99slide 95运用初始假设的运用初始假设的0.2psi/ft的砂的砂/页岩应力差不能拟合观察的净压力，当砂页岩应力差不能拟合观察的净压力，当砂/页岩应力差页岩应力差异较小时异较小时(0.05-0.1 psi/ft) ，裂缝高度增