xj压裂优化设计理论及案例ppt课件

1、尊崇的各位指点、专家：尊崇的各位指点、专家： 上午好！上午好！ 欢迎来到四川成都！欢迎来到四川成都！压裂优化设计实际及案例压裂优化设计实际及案例主主 讲：曾凡辉讲：曾凡辉 博士后博士后 ：028-83032442028-83032442 :zengfanhui023024126 :zengfanhui023024126目目 录录一、压裂优化设计实际一、压裂优化设计实际二、压裂设计根底参数二、压裂设计根底参数三、压裂裂痕参数优化三、压裂裂痕参数优化四、压裂施工参数优化四、压裂施工参数优化五、压裂优化设计软件五、压裂优化设计软件六、压裂优化设计实例六、压裂优化设计实例 封锁边境无限大地层中心一口垂

2、直单相油流井稳封锁边境无限大地层中心一口垂直单相油流井稳定消费产量公式：定消费产量公式： 对详细井层，地层条件对详细井层，地层条件( ko, h)( ko, h)、流体性质、流体性质( ( o, o, Bo)Bo)和井特性和井特性( re, rw )( re, rw )曾经确定。提高产量的措施有曾经确定。提高产量的措施有: :注水坚持地层压力注水坚持地层压力; ;人工举升降低井底流动压力人工举升降低井底流动压力; ;对于低浸透储层：水力压裂产生负表皮系数。对于低浸透储层：水力压裂产生负表皮系数。0rwf()1ln2oeowCk h ppqrBSr地层参数：厚度、地应力差、地层压力地层参数：厚度

3、、地应力差、地层压力.压裂资料：压裂液、支撑剂压裂资料：压裂液、支撑剂.施工参数：排量、砂量、压力施工参数：排量、砂量、压力.压裂工艺：限流压裂、分层压裂压裂工艺：限流压裂、分层压裂.压裂设备：泵车压裂设备：泵车( (组组) )、砂车、仪表车、砂车、仪表车.现场实施、质量监控、压后评价现场实施、质量监控、压后评价.水力压裂是利用地面高压泵组将高粘液体以超越地层吸收才干的水力压裂是利用地面高压泵组将高粘液体以超越地层吸收才干的排量注入到井中，在井底附近憋起高压超越井壁附近地应力及岩石抗排量注入到井中，在井底附近憋起高压超越井壁附近地应力及岩石抗张强度的压力后，在地层中构成裂痕。继续注入带有支撑剂

4、的液体，张强度的压力后，在地层中构成裂痕。继续注入带有支撑剂的液体，裂痕在长、宽、高方向上延伸。施工终了后构成具有一定长度的高导裂痕在长、宽、高方向上延伸。施工终了后构成具有一定长度的高导流才干填砂裂痕。流才干填砂裂痕。填砂裂痕具有很高的渗流才干，它能降低油气流入到井底阻力，填砂裂痕具有很高的渗流才干，它能降低油气流入到井底阻力，使油井获得增产。使油井获得增产。1 1、水力压裂的概念、水力压裂的概念(2) (2) 油气井增产、水井增注油气井增产、水井增注 (1) 提高勘探含油气评价，添加可采储量Wattenberg气田安塞特低渗油田 H=1000-1300m，h=12.2m，=12.4%, k

5、air=1-2md, ke0.5md, So=55-57%, pr=8.3-9.8MPa2 2、水力压裂的作用、水力压裂的作用 (5) (5) 其它方面工业排污、废核处置其它方面工业排污、废核处置(3) (3) 调整层间矛盾，改善产油、吸水剖面调整层间矛盾，改善产油、吸水剖面 (4) (4) 提高采收率提高采收率 电模拟和数模阐明；大庆小井距实验证明。电模拟和数模阐明；大庆小井距实验证明。产油剖面0123456135791113层号小层产量,m3/d压裂后(33.9)压裂前(3.8)水井压裂前后吸水剖面变化01020304050602918.0-2921.52892.3-2896.12882.

6、4-2884.42833.4-2835.12814.1-2815.82806.8-2807.5压裂后压裂前2 2、水力压裂的作用、水力压裂的作用3 3、水力压裂增产机理、水力压裂增产机理 (1) 沟通油气储集区，添加单井控制储量连通透镜体和裂痕带、扩展渗流面积 (2) (2) 变径向流动为线性流动变径向流动为线性流动(3) (3) 解除污染解除污染井裂痕井4 4、压裂优化设计概念、压裂优化设计概念 压裂优化设计是在给定的油层地质、开发与工程压裂优化设计是在给定的油层地质、开发与工程条件下，借助油气藏模型、水力裂痕模型与经济模型条件下，借助油气藏模型、水力裂痕模型与经济模型计算软件，反复模拟评价

7、不同支撑缝长与导流才干的计算软件，反复模拟评价不同支撑缝长与导流才干的裂痕所长生的经济效益，从中选出能实现少投入、多裂痕所长生的经济效益，从中选出能实现少投入、多产出的压裂设计即为优化的压裂设计。产出的压裂设计即为优化的压裂设计。问题问题新区块？新区块？否否是是注水开发？注水开发？否否复压？复压？是是l水力裂痕与井网匹配的研讨水力裂痕与井网匹配的研讨l地应力场与分层应力地应力场与分层应力l压裂模拟技术压裂模拟技术l压裂施工工艺压裂施工工艺l压裂资料压裂资料否否是是复压？复压？否否是是l反复压裂选井选层研讨反复压裂选井选层研讨l第一次裂痕失效缘由分析第一次裂痕失效缘由分析l裂痕周围应力场研讨裂痕

8、周围应力场研讨l复压裂痕转向的能够性研讨复压裂痕转向的能够性研讨l不同施工资料对裂痕开场转向不同施工资料对裂痕开场转向l 间隔的影响研讨间隔的影响研讨l施工参数对裂痕开场转向间隔施工参数对裂痕开场转向间隔l 的影响研讨的影响研讨l不同复压裂痕情况下，注采动不同复压裂痕情况下，注采动l 态的预测、经济评价研讨态的预测、经济评价研讨l单井裂痕优化设计单井裂痕优化设计l压裂液优化设计压裂液优化设计l支撑剂的挑选支撑剂的挑选l施工参数优选施工参数优选l测试压裂设计测试压裂设计l施工质量控制施工质量控制l测试压裂解释及原设计的完善测试压裂解释及原设计的完善l水力裂痕评价水力裂痕评价l压裂后增产效果评价及

9、建议压裂后增产效果评价及建议单井压裂优化设计结合单井压裂优化设计结合对注采动态的影响研讨对注采动态的影响研讨对探井对探井5 5、压裂优化设计研讨对象、压裂优化设计研讨对象 既定储层和注采井网下，预测单井不同缝长和导既定储层和注采井网下，预测单井不同缝长和导流才干的压后消费动态；流才干的压后消费动态； 根据储层条件选择压裂资料类型和用量；根据储层条件选择压裂资料类型和用量； 确定泵注方式、施工排量、设备功率等参数；确定泵注方式、施工排量、设备功率等参数； 确定施工泵注程序；确定施工泵注程序； 评价施工方案的经济性，实现少投入、多产出；评价施工方案的经济性，实现少投入、多产出； 设计方案检验开发与

10、增产的要求、现有压裂资设计方案检验开发与增产的要求、现有压裂资料与设备才干、施工平安的要求。料与设备才干、施工平安的要求。6 6、压裂优化设计的义务、压裂优化设计的义务压压裂裂优优化化设设计计理理论论裂痕优化设计模型裂痕优化设计模型资料优化方式资料优化方式施工参数优化方式施工参数优化方式质量控制方式质量控制方式资料搜集；水力裂痕建模资料搜集；水力裂痕建模消费动态预测；经济优化消费动态预测；经济优化压裂液及其添加剂室内评价及优化压裂液及其添加剂室内评价及优化支撑剂室内研讨及其挑选支撑剂室内研讨及其挑选施工排量施工排量施工砂液比施工砂液比施工泵注程序施工泵注程序设备预备情况设备预备情况压裂液室内实

11、验压裂液室内实验支撑剂物理性能实验支撑剂物理性能实验导流才干实验导流才干实验测试压裂技术测试压裂技术设计的完善设计的完善7 7、压裂优化设计的内容、压裂优化设计的内容目目 录录一、压裂优化设计概述一、压裂优化设计概述二、压裂设计根底参数二、压裂设计根底参数三、压裂裂痕参数优化三、压裂裂痕参数优化四、压裂施工参数优化四、压裂施工参数优化五、压裂优化设计软件五、压裂优化设计软件六、压裂优化设计实例六、压裂优化设计实例 一个优化的压裂设计，强调深化对压裂目的层的一个优化的压裂设计，强调深化对压裂目的层的认识，采取准确可靠的设计参数。认识，采取准确可靠的设计参数。 不可控制参数：指无法进展调整的储层特

12、征参数。不可控制参数：指无法进展调整的储层特征参数。包括：包括： 岩矿组成、孔隙度、浸透率；储层流体特性及其岩矿组成、孔隙度、浸透率；储层流体特性及其饱和度；厚度；应力形状；临近遮挡层的厚度及其延饱和度；厚度；应力形状；临近遮挡层的厚度及其延伸范围和应力形状；储层压力和温度。伸范围和应力形状；储层压力和温度。 可控制参数：可以加以调整来进展优化压裂设计可控制参数：可以加以调整来进展优化压裂设计的完井特征参数。包括：的完井特征参数。包括： 井筒套管、油管及井口情况；井下设备；射孔位井筒套管、油管及井口情况；井下设备；射孔位置和射孔数；压裂液和支撑剂；压裂参数、经济参数、置和射孔数；压裂液和支撑剂

13、；压裂参数、经济参数、压裂配备等。压裂配备等。一、压裂设计参数分类一、压裂设计参数分类 在实践压裂过程中，压裂参数可以归纳为油气井参数、油在实践压裂过程中，压裂参数可以归纳为油气井参数、油气层参数、压裂参数和经济参数气层参数、压裂参数和经济参数4 4类。油气井参数决议了压裂类。油气井参数决议了压裂井的施工条件。包括：井的施工条件。包括： 压裂井井别、注采井网类型、布井方位、井距与压裂压裂井井别、注采井网类型、布井方位、井距与压裂目的井在其中的位置；目的井在其中的位置； 井径、井下管柱套管、油管与井口安装的规范、井径、井下管柱套管、油管与井口安装的规范、尺寸与压力定额；尺寸与压力定额； 储层段及

14、其上下固井质量储层段及其上下固井质量; ; 射孔井段的位置、长度、射孔方式、弹型、相位角、射孔井段的位置、长度、射孔方式、弹型、相位角、孔眼尺寸；孔眼尺寸； 井下工具的称号、规范、尺寸、承压与承温定额及其井下工具的称号、规范、尺寸、承压与承温定额及其下入位置。下入位置。 1 1、油气井参数、油气井参数 油气层参数决议了井在压裂前后的消费反映。包括：油气层参数决议了井在压裂前后的消费反映。包括： 储集层有效浸透率、孔隙度、含油气饱和度与有效厚储集层有效浸透率、孔隙度、含油气饱和度与有效厚度等在垂向及平面上的展布；度等在垂向及平面上的展布； 储层目前地层压力与静态地层温度；储层目前地层压力与静态地

15、层温度； 储集层流体性质，包括油、气、水密度、粘度、紧缩储集层流体性质，包括油、气、水密度、粘度、紧缩系数与矿化度等；系数与矿化度等； 储集层岩石力学性质，如弹性模量、泊松比、抗压强储集层岩石力学性质，如弹性模量、泊松比、抗压强度与孔隙弹性常数等；度与孔隙弹性常数等； 储集层上下遮挡层就岩性、厚度地应力的垂向分储集层上下遮挡层就岩性、厚度地应力的垂向分布就地应力剖面及最大、最小程度主应力方位；布就地应力剖面及最大、最小程度主应力方位； 压裂井与周围邻井及对应注水井的试油，开发消费与压裂井与周围邻井及对应注水井的试油，开发消费与消费测试等动态资料等。消费测试等动态资料等。2 2、油层参数、油层参

16、数 压裂参数决议了产生裂痕的几何尺寸、导流才干与泵注参压裂参数决议了产生裂痕的几何尺寸、导流才干与泵注参数等。包括：数等。包括： 裂痕破裂压力、延伸压力、停泵压力、闭合压力与净裂痕破裂压力、延伸压力、停泵压力、闭合压力与净压力等；压力等； 压裂液类型及其在储层就地条件下的流变性、粘温粘压裂液类型及其在储层就地条件下的流变性、粘温粘时特性以及滤失、损伤等特征；时特性以及滤失、损伤等特征； 支撑剂类型、粒径、颗粒密度以及就地条件下的抗压支撑剂类型、粒径、颗粒密度以及就地条件下的抗压强度、导流才干与裂痕浸透率等目的；强度、导流才干与裂痕浸透率等目的； 施工排量、平均砂比以及泵注程序等；施工排量、平均

17、砂比以及泵注程序等； 压裂设备及压力压裂设备及压力- -排量极限；排量极限； 过去本井与周围邻井的压裂实际及其压裂前后的消费过去本井与周围邻井的压裂实际及其压裂前后的消费反映作为本次设计的自创。反映作为本次设计的自创。3 3、压裂参数、压裂参数 压裂经济参数决议了投入与产出的的关系。包括：压裂经济参数决议了投入与产出的的关系。包括： 压裂施工资料压裂液、支撑剂用量及费用；压裂施工资料压裂液、支撑剂用量及费用； 压裂设备及其它辅助作业支出费用；压裂设备及其它辅助作业支出费用； 增产的油气量及同时或每一段时间油气价钱，增产的油气量及同时或每一段时间油气价钱，它们是压裂的收入；它们是压裂的收入； 计

18、算净收益的时间最短投入回收期与净贴现计算净收益的时间最短投入回收期与净贴现值最大的投资纯利润。值最大的投资纯利润。 这些参数在压裂优化设计中均有重要作用，它们是制这些参数在压裂优化设计中均有重要作用，它们是制定压裂优化设计的根底。定压裂优化设计的根底。 4 4、压裂经济参数、压裂经济参数 1 1、储集才干参数、储集才干参数有效孔隙度、含油气饱和度有效孔隙度、含油气饱和度与有效厚度；与有效厚度； 2 2、储集层消费才干参数、储集层消费才干参数有效浸透率、有效厚度、有效浸透率、有效厚度、与储层流体性质、地层压力；与储层流体性质、地层压力； 3 3、水力裂痕几何形状参数、水力裂痕几何形状参数岩石弹性

19、模量、泊松比岩石弹性模量、泊松比与就地应力场、岩石断裂韧性；与就地应力场、岩石断裂韧性； 4 4、压裂设计参数、压裂设计参数地层破裂压力梯度、延伸压地层破裂压力梯度、延伸压力、净压力、闭合压力；力、净压力、闭合压力； 5 5、施工条件参数、施工条件参数射孔、油套管抗压强度；射孔、油套管抗压强度； 6 6、压裂资料参数、压裂资料参数温度、压裂液、支撑剂温度、压裂液、支撑剂 二、压裂设计主要参数作用及采集方法：二、压裂设计主要参数作用及采集方法：20 定义：储集层岩样中本身连通的孔隙体积与岩定义：储集层岩样中本身连通的孔隙体积与岩样体积的比值，记作样体积的比值，记作ee。 作用：作用： 衡量储集层

20、岩石孔隙空间储集油、气流体衡量储集层岩石孔隙空间储集油、气流体才干的一个重要量度；才干的一个重要量度； 检验油气层压裂前后消费动态、评价压裂检验油气层压裂前后消费动态、评价压裂效果的关键；效果的关键；1 1孔隙度孔隙度21采集方法：采集方法： 以岩心测试为根底，借助测井资料予以确以岩心测试为根底，借助测井资料予以确认。两者差值应小于认。两者差值应小于1.0%1.5%1.0%1.5%。国内外对油藏孔隙度的定性评价国内外对油藏孔隙度的定性评价孔隙度，%定性评价分类美国中国05无价值可忽略510不好极差1015中等差1520较好一般2025好良2530优30极优2 2孔隙度孔隙度22 含油气饱和度：

21、在原始形状下，油、气含油气饱和度：在原始形状下，油、气在储集层岩石有效孔隙中的充溢程度，记作在储集层岩石有效孔隙中的充溢程度，记作SoSo或或SgSg。 衡量储集层储存才干的主要参数；衡量储集层储存才干的主要参数； 检验、评价井在压裂前后产量的重要根据；检验、评价井在压裂前后产量的重要根据；采集方法：采集方法： 选取具有代表性的岩心，采用复原法实验选取具有代表性的岩心，采用复原法实验模拟地层环境确定。模拟地层环境确定。 精心设计、仔细标定的测井解释可以获得精心设计、仔细标定的测井解释可以获得具有代表性的含油气饱和度值。具有代表性的含油气饱和度值。2 2含油气饱和度含油气饱和度 油气层有效厚度：

22、在目前经济技术条件下、到达储量油气层有效厚度：在目前经济技术条件下、到达储量起算规范的含油气层系中具有工业产油气才干储层厚度。起算规范的含油气层系中具有工业产油气才干储层厚度。具备三个条件：可动油气；在现有工艺技术条件下可提供具备三个条件：可动油气；在现有工艺技术条件下可提供开发；产量到达工业油气流规范。开发；产量到达工业油气流规范。 有效厚度大小及其在平面上展布是影响射孔位置、压有效厚度大小及其在平面上展布是影响射孔位置、压裂规模、施工排量的重要参数；裂规模、施工排量的重要参数； 压裂选井选层的主要根据。压裂选井选层的主要根据。 3 3有效厚度有效厚度 储层有效厚度与有效孔隙度及含油饱和度的

23、乘积储层有效厚度与有效孔隙度及含油饱和度的乘积hShS定定义为油气藏的储能系数。物理意义是储集层中的纯油厚度，代表了义为油气藏的储能系数。物理意义是储集层中的纯油厚度，代表了储油才干和含油丰度，其值大小可以作为油气藏的综合评价规范。储油才干和含油丰度，其值大小可以作为油气藏的综合评价规范。 获取方法：获取方法： 以岩心分析为根底，单层试油结果为根据以岩心分析为根底，单层试油结果为根据，结合测井解释资料予以确定；，结合测井解释资料予以确定； 利用有效厚度等值图估算压裂层的有效厚利用有效厚度等值图估算压裂层的有效厚度。度。 3 3有效厚度有效厚度 1 1、储集才干参数、储集才干参数有效孔隙度、含油

24、气饱和度有效孔隙度、含油气饱和度与有效厚度；与有效厚度； 2 2、储集层消费才干参数、储集层消费才干参数有效浸透率、储层流体性有效浸透率、储层流体性质、地层压力；质、地层压力； 3 3、水力裂痕几何形状参数、水力裂痕几何形状参数岩石弹性模量、泊松比岩石弹性模量、泊松比与就地应力场、岩石断裂韧性；与就地应力场、岩石断裂韧性； 4 4、压裂设计参数、压裂设计参数地层破裂压力梯度、延伸压地层破裂压力梯度、延伸压力、净压力、闭合压力；力、净压力、闭合压力； 5 5、施工条件参数、施工条件参数射孔、油套管抗压强度；射孔、油套管抗压强度； 6 6、压裂资料参数、压裂资料参数温度、压裂液、支撑剂温度、压裂液

25、、支撑剂 二、压裂设计主要参数作用及采集方法：二、压裂设计主要参数作用及采集方法：1 1浸透率浸透率 绝对浸透率：在一定压差下，岩石允许流体经过的才干。绝对浸透率：在一定压差下，岩石允许流体经过的才干。它是岩石本身性质的一种量度，为一常数；它是岩石本身性质的一种量度，为一常数； 有效浸透率：当多相流体共存和流动时，岩石允许各相有效浸透率：当多相流体共存和流动时，岩石允许各相流体的经过才干；流体的经过才干； 相对浸透率：多相流体共存和流动时，单相流体有效浸相对浸透率：多相流体共存和流动时，单相流体有效浸透率与基准浸透率绝对浸透率、气测浸透率的比值。透率与基准浸透率绝对浸透率、气测浸透率的比值。

26、储层定性评价的目的，划分增产措施类别的根据；储层定性评价的目的，划分增产措施类别的根据； 影响压裂液滤失量的重要要素；影响压裂液滤失量的重要要素； 选择支撑剂类型、尺寸与施工砂比的根据。选择支撑剂类型、尺寸与施工砂比的根据。 压力恢复试井是确定储层有效浸透率最可靠的方法，压力恢复试井是确定储层有效浸透率最可靠的方法，代表了储层的平均浸透率；代表了储层的平均浸透率； 产能试井确定浸透率反映了储层有效浸透率和井壁效应产能试井确定浸透率反映了储层有效浸透率和井壁效应的综协作用。的综协作用。 岩心测试确定；岩心测试确定； 测井曲线求取；测井曲线求取；1 1浸透率浸透率)()/ln(4 .228wfws

27、wePIpphrrBqK 获取方法获取方法 地层水：主要是矿化度、离子成分、水型及地层水：主要是矿化度、离子成分、水型及pHpH值；影值；影响无机沉淀、有机沉淀及水敏损害程度；响无机沉淀、有机沉淀及水敏损害程度； 原油：含蜡量，粘度，胶质、沥青质和硫含量，析蜡原油：含蜡量，粘度，胶质、沥青质和硫含量，析蜡点，凝固点：影响有机沉淀的堵塞情况引起酸渣堵塞损害点，凝固点：影响有机沉淀的堵塞情况引起酸渣堵塞损害及高粘乳状液堵塞损害；及高粘乳状液堵塞损害； 天然气：主要是天然气：主要是H2SH2S和和CO2CO2的含量；的含量； 粘度：为原油内部某一部分相对于另一部分流动时摩粘度：为原油内部某一部分相对

28、于另一部分流动时摩擦阻力的度量。擦阻力的度量。 2 2地层流体物性参数地层流体物性参数 地层流体粘度是确定压力恢复实验获得流动地层流体粘度是确定压力恢复实验获得流动系数系数Kh/Kh/和流动度和流动度K/K/必不可少参数，其必不可少参数，其大小会影响有效浸透率的准确性；大小会影响有效浸透率的准确性； 粘度和紧缩系数影响压裂液滤失系数，影响粘度和紧缩系数影响压裂液滤失系数，影响裂痕几何尺寸；裂痕几何尺寸； 预测压后产量及评价压裂效果的重要参数；预测压后产量及评价压裂效果的重要参数；获取方法：获取方法： PVT PVT实验获取实验获取 相关阅历式计算相关阅历式计算(Standing(Standin

29、g等等) )； 2 2地层流体物性参数地层流体物性参数 地层压力：岩层孔隙空间内的流体压力，又称孔地层压力：岩层孔隙空间内的流体压力，又称孔隙流体压力。隙流体压力。 原始地层压力：油气层在未开采前从探井中原始地层压力：油气层在未开采前从探井中测得的油气层中部压力；测得的油气层中部压力； 目前地层压力：油气藏投入开发后，在某一目前地层压力：油气藏投入开发后，在某一时期内测得的油气层中部压力；时期内测得的油气层中部压力； 静止压力：它是指油气井在关井后，待压力静止压力：它是指油气井在关井后，待压力恢复到稳定形状时所测得的油气层中部压力。恢复到稳定形状时所测得的油气层中部压力。 3 3地层压力地层压

30、力 衡量储集层驱油气入井才干的量度，也衡量储集层驱油气入井才干的量度，也是选井选层与优选压裂液类型的主要根据之一；是选井选层与优选压裂液类型的主要根据之一； 压裂液返排的关键参数；压裂液返排的关键参数；采集方法采集方法 压力恢复试井确定压力恢复试井确定HornerHorner法、法、MDHMDH法等法等 借用邻井、井组、区块或油气藏的目前地层借用邻井、井组、区块或油气藏的目前地层压力值得出的压力梯度，推算压裂井、层的目前地层压力值得出的压力梯度，推算压裂井、层的目前地层压力。压力。 3 3地层压力地层压力 1 1、储集才干参数、储集才干参数有效孔隙度、含油气饱和度与有有效孔隙度、含油气饱和度与

31、有效厚度；效厚度； 2 2、储集层消费才干参数、储集层消费才干参数有效浸透率、与储层流体性质、有效浸透率、与储层流体性质、地层压力；地层压力； 3 3、水力裂痕几何形状参数、水力裂痕几何形状参数岩石弹性模量、泊松比与就岩石弹性模量、泊松比与就地应力场、岩石断裂韧性、盖底层性质、储层展布；地应力场、岩石断裂韧性、盖底层性质、储层展布； 4 4、压裂设计参数、压裂设计参数地层破裂压力梯度、延伸压力、地层破裂压力梯度、延伸压力、净压力、闭合压力；净压力、闭合压力； 5 5、施工条件参数、施工条件参数射孔、油套管抗压强度；射孔、油套管抗压强度； 6 6、压裂资料参数、压裂资料参数温度、压裂液、支撑剂温

32、度、压裂液、支撑剂 二、压裂设计主要参数作用及采集方法：二、压裂设计主要参数作用及采集方法： 泊松比：当岩石受压应力时，在弹性范围内，岩泊松比：当岩石受压应力时，在弹性范围内，岩石的侧向应变与轴向应变的比值；石的侧向应变与轴向应变的比值； 弹性模量：岩石压应力时，负荷添加到一定程度弹性模量：岩石压应力时，负荷添加到一定程度后在弹性范围内，应力与应变曲线的比值。后在弹性范围内，应力与应变曲线的比值。 1 1岩石力学参数岩石力学参数( (泊松比、弹性模量泊松比、弹性模量) ) 弹性模量越大，阐明岩石越致密、压开缝宽窄，且需求弹性模量越大，阐明岩石越致密、压开缝宽窄，且需求的泵压高；的泵压高； 泊松

33、比大小那么关系到裂痕高度在纵向上的扩展程度与泊松比大小那么关系到裂痕高度在纵向上的扩展程度与就地应力剖面的解释；就地应力剖面的解释； 不同岩石的静态弹性性质不同岩石的静态弹性性质岩石种类岩石种类弹性模量，弹性模量，10104 4MPaMPa泊松比泊松比岩石种类岩石种类弹性模量，弹性模量，10104 4MPaMPa泊松比泊松比砂岩砂岩0.5-80.5-80.250.25花岗岩花岗岩2-62-60.250.25页岩页岩1-3.51-3.50.300.30细粒花岗岩细粒花岗岩3-83-80.250.25泥岩泥岩2-52-50.350.35正长岩正长岩6-86-80.250.25石灰岩石灰岩1-81-

34、80.300.30闪长岩闪长岩7-107-100.250.25白云岩白云岩4-8.44-8.40.250.25粗玄岩粗玄岩8-118-110.250.25TssOBHSpppvv)(1min 1 1岩石力学参数岩石力学参数( (泊松比、弹性模量泊松比、弹性模量) ) 获取方法获取方法 实验室岩心实验：单轴或三轴实验获得的岩实验室岩心实验：单轴或三轴实验获得的岩石弹性性质参数泊松比、弹性模量等；石弹性性质参数泊松比、弹性模量等； 运用长源距数字声波测井运用长源距数字声波测井LSDSLSDS的全声波的全声波形计算，动态值；形计算，动态值； 运用阅历公式计算，准静态值。运用阅历公式计算，准静态值。

35、1 1岩石力学参数岩石力学参数( (泊松比、弹性模量泊松比、弹性模量) ) 地应力是由于上覆岩层重力、地壳内部垂直运动地应力是由于上覆岩层重力、地壳内部垂直运动和程度运动及其它要素综协作用引起介质内部单位面和程度运动及其它要素综协作用引起介质内部单位面积上的作用力。地下岩石应力形状通常是三个相互垂积上的作用力。地下岩石应力形状通常是三个相互垂直互不相等的主应力。直互不相等的主应力。xzyyxzxzy2 2储层三向地应力大小和方向储层三向地应力大小和方向 垂向应力的大小决议裂痕形状和方位；垂向应力的大小决议裂痕形状和方位；2 2储层三向地应力大小和方向储层三向地应力大小和方向 z z最小，程度裂

36、痕；最小，程度裂痕； x x z z、 y y0.1。 Np 0.1 Np 0.1时：时： 支撑剂指数不同，最优支撑剂指数不同，最优的无因次裂痕导流才干不同。的无因次裂痕导流才干不同。无因次裂痕导流才干无因次裂痕导流才干CfD无无因因次次采采油油指指数数JDJD1 1准确获取储层浸透率和就地裂痕浸透率准确获取储层浸透率和就地裂痕浸透率 测井浸透率主要反映岩石物理测井浸透率主要反映岩石物理性质，不能直接用于裂痕参数优化。性质，不能直接用于裂痕参数优化。而岩心分析浸透率那么综合反映了而岩心分析浸透率那么综合反映了岩石性质和流体的流动特征。岩石性质和流体的流动特征。 裂痕裂痕参数优化时取测井浸透率的

37、参数优化时取测井浸透率的1/10。 岩心分析和测井解释浸透率结果对比岩心分析和测井解释浸透率结果对比 不同闭合压力下裂痕浸透率不同闭合压力下裂痕浸透率 裂痕浸透率主要取决于储层埋裂痕浸透率主要取决于储层埋藏深度、支撑剂类型以及压裂液残藏深度、支撑剂类型以及压裂液残渣大小等。按照行业规范测试了不渣大小等。按照行业规范测试了不同闭合压力下过破胶液后的支撑裂同闭合压力下过破胶液后的支撑裂痕浸透率。痕浸透率。 优化设计步骤优化设计步骤 以某区块为例：埋藏深度以某区块为例：埋藏深度1643-2m、300m300m井网；石英砂支撑剂、井网；石英砂支撑剂、kf=150Dc，k测测=1020 mD , kd=

38、kf /k最大无因次采油指数与裂痕穿透比关系最大无因次采油指数与裂痕穿透比关系 最优裂痕宽度与最优裂痕穿透比关系最优裂痕宽度与最优裂痕穿透比关系2 2结合开发井网和储层、裂痕浸透率优化裂痕参数结合开发井网和储层、裂痕浸透率优化裂痕参数 支撑剂指数添加，支撑缝长和缝宽变大，压裂后产量越高。支撑剂指数添加，支撑缝长和缝宽变大，压裂后产量越高。 支撑缝长主要思索井网、井距限制，引荐穿透比支撑缝长主要思索井网、井距限制，引荐穿透比85%85%； 支撑缝宽主要思索满足消费需求以及支撑剂粒径、类型，压裂液性能，支撑缝宽主要思索满足消费需求以及支撑剂粒径、类型，压裂液性能，施工设备和程度等要素，引荐延伸油田

39、支撑缝宽施工设备和程度等要素，引荐延伸油田支撑缝宽3mm3mmw10mmw10mm。 优化设计步骤优化设计步骤 1 1当储层浸透率相对较低时当储层浸透率相对较低时kdkd较大，定缝长穿透比较大，定缝长穿透比85%85%优化优化支撑缝宽：支撑缝宽： w 3mm w 3mm时，按照缝宽时，按照缝宽3mm3mm取值；取值； 3mm 3mm w 10 mm w 10 mm，按照优化的实践缝宽取值。，按照优化的实践缝宽取值。 2 2当储层浸透率相对较高时当储层浸透率相对较高时kdkd较小，定裂痕宽度较小，定裂痕宽度10mm10mm优化裂优化裂痕长度。痕长度。 3 3结合支撑剂指数法优化裂痕参数原那么，确

40、定裂痕参数结合支撑剂指数法优化裂痕参数原那么，确定裂痕参数 某采油厂裂痕参数优化结果某采油厂裂痕参数优化结果 优化设计步骤优化设计步骤 根据层位、井网、支撑剂类型和储层浸透率，查表就能根据层位、井网、支撑剂类型和储层浸透率，查表就能获得优化的裂痕参数。获得优化的裂痕参数。 油藏驱动方式是指油藏开采过程中，主要依托哪一油藏驱动方式是指油藏开采过程中，主要依托哪一种能量来驱油，是全部油层任务条件的综合。种能量来驱油，是全部油层任务条件的综合。 一弹性开采裂痕参数优化一弹性开采裂痕参数优化 弹性驱动是指依托油层岩石和流体的弹性膨胀能量弹性驱动是指依托油层岩石和流体的弹性膨胀能量驱油的油藏。特点是该驱

41、动方式下油藏无边水底水或驱油的油藏。特点是该驱动方式下油藏无边水底水或注入水，或有边水而不活泼，油藏压力一直高于饱和注入水，或有边水而不活泼，油藏压力一直高于饱和压力。消费过程中，随着压力降低，地层将不断释放弹压力。消费过程中，随着压力降低，地层将不断释放弹性能量，将油趋向井底。性能量，将油趋向井底。 二整体压裂开发裂痕参数优化二整体压裂开发裂痕参数优化 油藏流体流动主要靠边水或注入水推进，流动的弹油藏流体流动主要靠边水或注入水推进，流动的弹性能不起作用或作用很少，驱动能量主要是边水或底性能不起作用或作用很少，驱动能量主要是边水或底水、注入水。水、注入水。761、整体压裂改造数值模拟研讨-垂直

42、裂痕 根据低浸透油藏的消费特点和人工裂痕渗流特征，根据低浸透油藏的消费特点和人工裂痕渗流特征，建立油藏与裂痕的物理模型和数学模型；建立油藏与裂痕的物理模型和数学模型； 由于人工裂痕与油藏的接触满足压力相等和流量由于人工裂痕与油藏的接触满足压力相等和流量相等，建立裂痕和油藏的内边境条件；相等，建立裂痕和油藏的内边境条件； 经过五点井网和反九点井网单元的简化，由对称经过五点井网和反九点井网单元的简化，由对称性得到油藏计算单元和外边境条件。性得到油藏计算单元和外边境条件。1 1研讨思绪研讨思绪77 裂痕与注采井的关系裂痕与注采井的关系 当裂痕方向上的采油井水淹后，普通是将其改动为注水井，当裂痕方向上

43、的采油井水淹后，普通是将其改动为注水井，开展为沿裂痕方向注水，向裂痕两侧驱油的开采方式。因此，开展为沿裂痕方向注水，向裂痕两侧驱油的开采方式。因此，主要匹配关系可概括为图示的三种情形。主要匹配关系可概括为图示的三种情形。2裂痕与注采井的关系1、整体压裂改造数值模拟研讨-垂直裂痕2、整体压裂改造数值模拟研讨-垂直裂痕3、整体压裂改造数值模拟研讨-垂直裂痕fnifmiwwiwggigooioqqvxvxvxwwiwggigooiosxsxsxt)()(,wgoiwgofiwgoisxtqvx 4 4、整体压裂井产量预测、整体压裂井产量预测0nnfo0nmo0nnfg0nmg0nmw0nnfw(2)

44、(2)内边境条件内边境条件 定井底压力定井底压力Constpwrr 定井产量定井产量ConstQwrr 4 4、整体压裂井产量预测、整体压裂井产量预测目目 录录一、压裂优化设计概述一、压裂优化设计概述二、压裂设计根底参数二、压裂设计根底参数三、压裂裂痕参数优化三、压裂裂痕参数优化四、压裂施工参数优化四、压裂施工参数优化五、压裂优化设计软件五、压裂优化设计软件六、压裂优化设计实例六、压裂优化设计实例 目前运用的设计模型有二维目前运用的设计模型有二维(PKN(PKN、KGD)KGD)，拟三维，拟三维(P3D)(P3D)和真三维模型，其主要差别是裂痕扩展和裂痕和真三维模型，其主要差别是裂痕扩展和裂痕

45、内的流体流动方式不同。内的流体流动方式不同。 二维模型假设裂痕高度是常数，即流体仅沿缝二维模型假设裂痕高度是常数，即流体仅沿缝长方向流动；长方向流动； 拟三维模型假设裂痕内流体仍是一维流动；拟三维模型假设裂痕内流体仍是一维流动；真三维模型假定在缝长、缝高方向均有流动。真三维模型假定在缝长、缝高方向均有流动。1 1概述概述1 1、水力压裂裂痕扩展模型、水力压裂裂痕扩展模型 开展概略开展概略 假设：假设： 地层均质和各向同性；地层均质和各向同性； 裂痕高度是恒定；裂痕高度是恒定； 二维岩石变形；二维岩石变形； 一维流体流动。一维流体流动。 计算裂痕几何尺寸最简一方法，可满足施工规模计算裂痕几何尺寸

46、最简一方法，可满足施工规模小、地层条件较为简单具有高就地应力或很厚隔层的小、地层条件较为简单具有高就地应力或很厚隔层的油藏。油藏。2 2二维裂痕扩展模型二维裂痕扩展模型1 1、水力压裂裂痕扩展模型、水力压裂裂痕扩展模型 开展概略开展概略 20 20世纪世纪5050年代年代-70-70年代开发年代开发; ; 从形状分为三种：平行板；从形状分为三种：平行板；PKNPKN型在纵向和程度方型在纵向和程度方向都是椭圆形；向都是椭圆形；GDKGDK型型( (纵向是矩形，程度方向是椭圆型纵向是矩形，程度方向是椭圆型) )。 2 2二维裂痕扩展模型二维裂痕扩展模型PKNPKN模型模型GDKGDK模型模型1 1

47、、水力压裂裂痕扩展模型、水力压裂裂痕扩展模型 根本方程根本方程 裂痕扩展的宽度方程：岩石变形的平衡方裂痕扩展的宽度方程：岩石变形的平衡方程程 二维模型把裂痕看成是一无限大的平板上有一二维模型把裂痕看成是一无限大的平板上有一狭长裂痕，缝内受有均匀压力狭长裂痕，缝内受有均匀压力Pc, Pc, 裂痕宽度可看作裂痕宽度可看作是椭圆缝的张开位移。是椭圆缝的张开位移。 流体压降方程流体压降方程 Poiseuille Poiseuille给出的幂律型流体在压裂裂痕中的给出的幂律型流体在压裂裂痕中的压降梯度公式。压降梯度公式。2 2二维裂痕扩展模型二维裂痕扩展模型1 1、水力压裂裂痕扩展模型、水力压裂裂痕扩展

48、模型 流体延续性方程 注入压裂液总量等于裂痕体积和滤失体积之和。 裂痕延伸准那么 裂痕在扩展过程中，受周围岩层的断裂韧性KIC的控制。只需当裂痕边缘某一点上的强度因子KI大于岩石断裂韧性KIC，裂痕才会扩展。1 1、水力压裂裂痕扩展模型、水力压裂裂痕扩展模型 选择二维模型的普通原那么选择二维模型的普通原那么 根据井底压力的变化趋势：根据井底压力的变化趋势： 压裂层埋藏深度：浅层选用压裂层埋藏深度：浅层选用GDKGDK，深层选用，深层选用PKNPKN； 压裂层与上下岩层的地应力差：压裂层与上下岩层的地应力差： 上下岩层的地应力大于压裂层且差值大于上下岩层的地应力大于压裂层且差值大于13.8MPa

49、, PKN13.8MPa, PKN和和GDKGDK都适用。都适用。 上下岩层的地应力小于压裂层且差值小于上下岩层的地应力小于压裂层且差值小于13.8MPa,13.8MPa,薄层选薄层选PKNPKN；块状厚层或射孔段长的井选；块状厚层或射孔段长的井选GDKGDK。1 1、水力压裂裂痕扩展模型、水力压裂裂痕扩展模型裂痕延伸模拟根底参数裂痕延伸模拟根底参数不同裂痕延伸模型模拟结果不同裂痕延伸模型模拟结果1 1、水力压裂裂痕扩展模型、水力压裂裂痕扩展模型 3 3三维裂痕扩展模型三维裂痕扩展模型 致密低浸透油气层大型压裂的兴起，开发了致密低浸透油气层大型压裂的兴起，开发了拟三维、全三维模型，主要代表者是

50、拟三维、全三维模型，主要代表者是Nolte & SmithNolte & Smith、Sttari & ClearySttari & Cleary以及以及PalmerPalmer模型。模型。 拟三维是将两个二维压裂模型组合在一同计拟三维是将两个二维压裂模型组合在一同计算裂痕长度和裂痕高度：普通是以二维算裂痕长度和裂痕高度：普通是以二维PKNPKN模型求解模型求解裂痕在长度上的延伸；另一个二维裂痕在长度上的延伸；另一个二维GDKGDK模型求解裂痕模型求解裂痕在高度上的增长。在高度上的增长。1 1、水力压裂裂痕扩展模型、水力压裂裂痕扩展模型 3 3三维裂痕扩展模型三

51、维裂痕扩展模型 全三维压裂模型起始于全三维压裂模型起始于7070年代末，至年代末，至8080年代有年代有了很大的开展，这种模型以弹性的三维模型与二维流体了很大的开展，这种模型以弹性的三维模型与二维流体在缝内的流动的组合推导出来的。主要代表人物是在缝内的流动的组合推导出来的。主要代表人物是Abou Abou 和和 Sayed Sayed19841984年、年、Cleary(1983Cleary(1983年年) )、LamLam与与TouboulTouboul19861986年以及年以及VandammeVandamme和和JeffreyJeffrey19861986年等。年等。 全三维压裂模型可描

52、画具有变弹性性质和滤失特全三维压裂模型可描画具有变弹性性质和滤失特性的多层井段以及由地应力剖面决议的复杂裂痕形状。性的多层井段以及由地应力剖面决议的复杂裂痕形状。1 1、水力压裂裂痕扩展模型、水力压裂裂痕扩展模型 3 3三维裂痕扩展模型三维裂痕扩展模型 全三维压裂模型可以处理：全三维压裂模型可以处理： 确定给定就地条件和注入条件的裂痕几何形状；确定给定就地条件和注入条件的裂痕几何形状； 根据裂痕在三维方向上的扩展，估算支撑剂粒径、根据裂痕在三维方向上的扩展，估算支撑剂粒径、前置液用量和施工总用液量；前置液用量和施工总用液量； 有利于研讨射孔部位的影响；有利于研讨射孔部位的影响； 经过小型压裂压

53、力与模拟压力的比较来诊断就地闭经过小型压裂压力与模拟压力的比较来诊断就地闭合应力。合应力。1 1、水力压裂裂痕扩展模型、水力压裂裂痕扩展模型 3 3三维裂痕扩展模型三维裂痕扩展模型 集总的三维模型集总的三维模型 1986 1986年年ClearyCleary与与CrokettCrokett等在全三维压裂模型根底上提等在全三维压裂模型根底上提出了称之为出了称之为“集总的综合水力压裂模型集总的综合水力压裂模型 具有的特点：具有的特点： 与全三维压裂模型缺乏计算效率相反，这种模型的与全三维压裂模型缺乏计算效率相反，这种模型的计算速度快，到达大于现场实时。计算速度快，到达大于现场实时。 可进展实时模拟

54、与实时分析，使室内的优化压裂设可进展实时模拟与实时分析，使室内的优化压裂设计真正转化为现场的优化压裂施工。计真正转化为现场的优化压裂施工。1 1、水力压裂裂痕扩展模型、水力压裂裂痕扩展模型 3 3三维裂痕扩展模型三维裂痕扩展模型 集总的三维模型集总的三维模型 模型由四部分组成模型由四部分组成: : 在管内压裂流体与含有支撑剂流体的流动；在管内压裂流体与含有支撑剂流体的流动； 水力裂痕的构成与延伸；水力裂痕的构成与延伸； 支撑剂的保送、沉降与裂痕闭合；支撑剂的保送、沉降与裂痕闭合； 在裂痕与地层之间的热量与流体的交换。在裂痕与地层之间的热量与流体的交换。 现场实际证明，集总的综合模型不仅可以实现

55、场实际证明，集总的综合模型不仅可以实时地模拟压裂全过程，而且可以用于压前设计与压时地模拟压裂全过程，而且可以用于压前设计与压后分析评价，使全三维模型真正成为一种适用性强后分析评价，使全三维模型真正成为一种适用性强的工程手段，为证明模型符合实践程度建立了研讨的工程手段，为证明模型符合实践程度建立了研讨方法。方法。1 1、水力压裂裂痕扩展模型、水力压裂裂痕扩展模型2 2、支撑剂运移分布模型、支撑剂运移分布模型1)1)全悬浮型支撑剂设计模型全悬浮型支撑剂设计模型是指压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在是指压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在整个施工过程中没有支撑剂的沉降，停泵后支撑剂充整个施工过

56、程中没有支撑剂的沉降，停泵后支撑剂充溢整个裂痕内，因此携砂液到达的位置就是支撑裂痕溢整个裂痕内，因此携砂液到达的位置就是支撑裂痕的位置。这种压裂液称为全悬浮压裂液。悬浮压裂液的位置。这种压裂液称为全悬浮压裂液。悬浮压裂液适宜于低浸透储层，由于并不需求很高的裂痕导流才适宜于低浸透储层，由于并不需求很高的裂痕导流才干就能获得较好的增产效果。干就能获得较好的增产效果。2)2)沉降型支撑剂分布设计模型沉降型支撑剂分布设计模型由于剪切和温度等降解作用，压裂液在裂痕内由于剪切和温度等降解作用，压裂液在裂痕内的携砂性能并不能到达全悬浮，在裂痕延伸过程中，的携砂性能并不能到达全悬浮，在裂痕延伸过程中，部分支撑

57、剂随携砂液一同向缝端运动，另一部分那部分支撑剂随携砂液一同向缝端运动，另一部分那么能够沉降下来。支撑剂沉降速度、砂堤堆起高度么能够沉降下来。支撑剂沉降速度、砂堤堆起高度等都与裂痕参数等都与裂痕参数( (长、宽、高长、宽、高) )有关。有关。3 3、压裂施工参数优化、压裂施工参数优化 优化压裂设计就是综合分析压裂目的层供应才干优化压裂设计就是综合分析压裂目的层供应才干存储才干：存储才干：hshs；产出才干；产出才干khkh或或kh/kh/；驱油才干：；驱油才干：压前目前地层压力、水力裂痕特征形状、方位及压前目前地层压力、水力裂痕特征形状、方位及其几何尺寸与工程条件优化的泵注施工参数组合、其几何尺

58、寸与工程条件优化的泵注施工参数组合、压裂资料与支撑剂在缝中的铺置及地面、地下的承压压裂资料与支撑剂在缝中的铺置及地面、地下的承压极限等要素，并在数学上把它们结合起来，完成总极限等要素，并在数学上把它们结合起来，完成总的经济评价或扫油效率评价，最终得到一个预期的经济评价或扫油效率评价，最终得到一个预期可以实现最经济有效的压裂设计。可以实现最经济有效的压裂设计。1 1储层评价储层评价思索要素思索要素 储层地质、岩石力学、孔渗饱、油层油水储层地质、岩石力学、孔渗饱、油层油水接触关系、岩层间界面性质与与井筒技术要求。接触关系、岩层间界面性质与与井筒技术要求。油气井低产缘由油气井低产缘由1 1油气层孔隙

59、度较低，或储能系数低，可采能量低，油气层孔隙度较低，或储能系数低，可采能量低，储集层没有足够的物质根底；储集层没有足够的物质根底；2 2油气层低渗、特低渗，或有效厚度薄，地层系数油气层低渗、特低渗，或有效厚度薄，地层系数低；或地下原油粘度高，储集层没有足够的产出才干；低；或地下原油粘度高，储集层没有足够的产出才干；3 3由于钻井、完井、修井等作业过程对地层损伤使由于钻井、完井、修井等作业过程对地层损伤使近井地带呵斥严重的堵塞；近井地带呵斥严重的堵塞；4 4“土豆状透镜体地层，单井控油面积有限，难土豆状透镜体地层，单井控油面积有限，难以获得高产；以获得高产；3 3、压裂施工参数优化、压裂施工参数

60、优化1 1储层评价储层评价胜利压裂作业的必备地质条件：储量和能量，适宜压裂胜利压裂作业的必备地质条件：储量和能量，适宜压裂的油气层：的油气层：(1) (1) 须经压裂才干投产的低渗、特低渗油气层：浸透率须经压裂才干投产的低渗、特低渗油气层：浸透率越低，越要优先压裂，越要加大压裂规模。越低，越要优先压裂，越要加大压裂规模。(2) (2) 有效孔隙度大、含油饱和度高和有效厚度大的油气有效孔隙度大、含油饱和度高和有效厚度大的油气层，普通要求层，普通要求SoSo35%35%、kh0.5kh0.510-3m2.m10-3m2.m。(3) (3) 已证明油气层内储有大量油气，由于近井污染、本已证明油气层内储有大量油气，由于近井污染、本