采油工程第三次大作业-压裂第一题

1、采油工程第三次课堂考核增产部分第一题组员：答辩人：目录CONTENTS123题目介绍和分析KGD模型求解裂缝几何尺寸卡特模型与PKN模型的应用4总结与思考题目介绍题目介绍胜利油田某生产井井深度为1684m1702m，孔隙度为18.06%，渗透率为9.25*10-3m，杨氏模量为22000MPa，泊松比0.22，对该井进行压裂，压裂液的综合滤失系数为 ，压裂液排量为3.5m/min，压裂时间为40min。要求：1、利用卡特等裂缝模型设计裂缝几何尺寸（缝长、缝宽）2、通过计算，分析不同的施工排量、压裂时间对缝宽、缝 长的影响规律。44.50 10/minm问题分析问题分析（1）对裂缝形态的思考。要

2、压开油层,作用在井壁上的力必须大于油层压力与油层抗张强度之和。根据刘泽凯、王世顺的研究，胜利各油田的破裂梯度与深度之乘积远远小于上覆地层压力。因此 ,压裂时作用于井壁上的破裂压力不足以将油层抬起形成水平裂缝 ,只能形成垂直裂缝。因此假设该井压裂形成垂直缝，且压开整个油层，即裂缝高度为1702-1684=18m。问题分析问题分析（2）对缝宽、缝长的优选。根据题目数据，判断该井控制区域为低孔低渗油层，应用麦克奎尔-西克拉垂直裂缝增产倍数曲线可知，增加裂缝长度长度比增加裂缝导流能力对增产更有利。因此，压裂设计的优选原则是选取造长缝、低导流能力的方案。设计采用二维模型，即假设缝高为常数，流体仅沿缝长方

3、向流动。根据根据KGDKGD模型，求解裂缝几何尺寸模型，求解裂缝几何尺寸根据根据KGDKGD模型，求解裂缝几何尺寸模型，求解裂缝几何尺寸根据根据KGDKGD模型，求解裂缝几何尺寸模型，求解裂缝几何尺寸假设采用瓜尔胶压裂液，其粘度为285mPas，根据吉尔兹玛方程求解得： 裂缝的缝口宽度 裂缝的单翼缝长利用MATLAB计算不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据。17.6mm217.5Lm不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据据流量 时间 202530354045502.0 87.9 98.2 107.6 116.2 124.3 131.8 138.

4、9 2.5 109.8 122.8 134.5 145.3 155.3 164.8 173.7 3.0 131.8 147.4 161.4 174.4 186.4 197.7 208.4 3.5 153.8 171.9 188.3 203.4 217.5 230.7 243.1 4.0 175.7 196.5 215.2 232.5 248.5 263.6 277.9 4.5 197.7 221.0 242.1 261.5 279.6 296.6 312.6 5.0 219.7 245.6 269.1 290.6 310.7 329.5 347.3 单翼缝长（单翼缝长（m）与施工排量、压裂时间

5、数据表）与施工排量、压裂时间数据表不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据据流量 时间202530354045502.0 9.7 10.3 10.8 11.2 11.6 11.9 12.3 2.5 11.5 12.2 12.7 13.2 13.7 14.1 14.5 3.0 13.2 14.0 14.6 15.2 15.7 16.2 16.6 3.5 14.8 15.7 16.4 17.0 17.6 18.2 18.6 4.0 16.4 17.3 18.1 18.8 19.5 20.1 20.6 4.5 17.9 18.9 19.8 20.6 21.3

6、 21.9 22.5 5.0 19.4 20.5 21.4 22.3 23.0 23.7 24.4 缝口宽度（缝口宽度（mm）与施工排量、压裂时间数据表）与施工排量、压裂时间数据表不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据据50.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0202530354045505560单翼缝长单翼缝长/m压裂时间压裂时间/min单翼缝长与排量、压裂时间曲线单翼缝长与排量、压裂时间曲线Q=2.0m/minQ=2.5m/minQ=3.0m/minQ=3.5m/minQ=4.0m/minQ=4.5m/minQ=5.0m

7、/min不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据据8.010.012.014.016.018.020.022.024.026.02030405060缝口宽度缝口宽度/mm压裂时间压裂时间/min缝口宽度与排量、压裂时间曲线缝口宽度与排量、压裂时间曲线Q=2.0m/minQ=2.5m/minQ=3.0m/minQ=3.5m/minQ=4.0m/minQ=4.5m/minQ=5.0m/min不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据据不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据据

8、根据KGD模型设计数据可知， 裂缝的缝口宽度 裂缝的单翼缝长结果并不十分理想，因为对于低孔低渗油层，增加裂缝长度长度比增加裂缝导流能力对增产更有利。考虑利用卡特模型与PKN模型对裂缝几何尺寸进行重新设计17.6mm217.5Lm卡特模型与卡特模型与PKNPKN模型的应用模型的应用2ALH卡特模型与卡特模型与PKNPKN模型的应用模型的应用利用PKN模型可得到缝宽公式：其中Q取地面总排量时，=1.26裂缝平均宽度：将PKN缝宽公式与卡特面积公式联立，通过迭代求解缝宽和缝长。124( )1(1)2 ()60 xQ LEmax4卡特模型与卡特模型与PKNPKN模型的应用模型的应用利用MATLAB实现

9、算法，得到： 裂缝的平均宽度 裂缝的单翼缝长考虑不同施工排量、压裂时间对几何参数的影响，利用程序实现，计算结果列出。7.3mm251.4Lm卡特模型与卡特模型与PKNPKN模型的应用模型的应用3.04.05.06.07.08.09.010.0202530354045505560平均缝宽平均缝宽/mm压裂时间压裂时间/min平均缝宽与排量、压裂时间曲线平均缝宽与排量、压裂时间曲线Q=2.0m/minQ=2.5m/minQ=3.0m/minQ=3.5m/minQ=4.0m/minQ=4.5m/minQ=5.0m/min卡特模型与卡特模型与PKNPKN模型的应用模型的应用90.0140.0190.0

10、240.0290.0340.0390.0202530354045505560单翼缝长单翼缝长/mm压裂时间压裂时间/min单翼缝长与排量、压裂时间曲线单翼缝长与排量、压裂时间曲线Q=2.0m/minQ=2.5m/minQ=3.0m/minQ=3.5m/minQ=4.0m/minQ=4.5m/minQ=5.0m/min卡特模型与卡特模型与PKNPKN模型的应用模型的应用总结与反思总结与反思综合考量两种方案，明显第二种方案更适合本井的施工，即增大缝长为主，增加导流能力为辅；缝宽过大必然导致成本的增加，同时对施工设备提出更高的要求；同时，注意到三维图的等值线，排量与压裂时间几乎呈现相同的影响，两者对于几何尺寸的增大都正相关，而且影响程度相近，从设备的角度而言，对于一定的几何尺寸有更多的组合选择。也应该注意到本题对压裂液、支撑剂的物性参数多采用假