水力压裂效果评价技术.ppt

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1、水力压裂效果评价技术水力压裂效果评价技术2008年年9月月 西南石油学院西南石油学院0 0 概概 述述水力压裂效果评价的意义水力压裂效果评价的意义效果评价效果评价(3(3个方面个方面)：实际的裂缝状况？实际的裂缝状况？几何尺寸、导流能力、有关参数。几何尺寸、导流能力、有关参数。压后产量情况？压后产量情况？经济效益？经济效益？0 0 引引 言言水力压裂效果评价的意义水力压裂效果评价的意义评价的意义评价的意义(3(3个方面个方面)：主压裂前（小型压裂）：主压裂前（小型压裂）：获取参数、用以指导获取参数、用以指导主压裂设计主压裂设计施工结束后：施工结束后：确定裂缝的几何尺寸，便于与设确定裂缝的几何尺

2、寸，便于与设计对比，同时为预测压后产量提供输入参数计对比，同时为预测压后产量提供输入参数 产量评价：产量评价：计算经济指标、优化压裂规模计算经济指标、优化压裂规模0 0 引引 言言水力压裂效果评价的意义水力压裂效果评价的意义 评评价价的的结结果果可可以以验验证证或或修修正正水水力力压压裂裂中中使使用用的的模模型型、选选择择压压裂裂液液、确确定定加加砂砂量量、加加砂砂程程序序、采采用用的的工工艺艺以以及及开开发发方方案案等等，进进而而降降低低压压裂裂成成本本和和提提高高油油气气采采收收率率，达达到到合合理理高高效开发油气田的目的。效开发油气田的目的。水力压裂效果评价内容水力压裂效果评价内容依赖于

3、所采取的模型和方法，主要评价以下参数：依赖于所采取的模型和方法，主要评价以下参数：裂缝的长、宽、高裂缝的长、宽、高裂缝的导流能力（短期、长期）裂缝的导流能力（短期、长期）压裂液的滤失系数压裂液的滤失系数预测产量预测产量计算压裂收益计算压裂收益水力压裂效果评价的手段水力压裂效果评价的手段v关于裂缝几何尺寸（水力裂缝参数）关于裂缝几何尺寸（水力裂缝参数）直接测量的裂缝绘图技术直接测量的裂缝绘图技术 如：裂缝高度的测试如：裂缝高度的测试 间接测量分析间接测量分析 包括：压裂压力分析、压裂试井分析、压后包括：压裂压力分析、压裂试井分析、压后产量历史拟合产量历史拟合 温度测井温度测井 压压裂裂施施工工期

4、期间间，压压裂裂液液使使地地层层冷冷却却，由由压压前前和和压压后后的的井井温温剖剖面面对对比比，确确定压裂裂缝的高度。定压裂裂缝的高度。压前和压前和压后的井温测量压后的井温测量 伽玛射线测试伽玛射线测试 监测压裂液和支撑剂中监测压裂液和支撑剂中的放射性示踪剂，确定的放射性示踪剂，确定压裂施工期间压裂液和压裂施工期间压裂液和支撑剂所到达的区域。支撑剂所到达的区域。使用不同的放射性同位使用不同的放射性同位素可以确定不同的施工素可以确定不同的施工阶段。阶段。要求：要求：放射性同位素应不放射性同位素应不发生自然扩散。发生自然扩散。伽玛射线测井与温度测伽玛射线测井与温度测井对比井对比(Dobkins,1

5、981)井下闭路电视井下闭路电视(Simith,1982)(Simith,1982)测试结果清楚地显示出留在井筒处的裂缝面。测试结果清楚地显示出留在井筒处的裂缝面。井井筒筒内内含含有有透透光光的的液液体体，可可以以通通过过观观察察裂裂缝缝的的张张开与闭合，确定井筒处裂缝的高度。开与闭合，确定井筒处裂缝的高度。对井筒处的裂缝高度提供真实的评估。对井筒处的裂缝高度提供真实的评估。井下三维地震井下三维地震 使使用用地地下下声声波波遥遥测测技技术术，利利用用震震源源的的压压缩缩波波和和剪剪切切波波先先后后到到达达的的时时间间差差，确确定定震震源源到到各各检波器之间的距离。检波器之间的距离。利利用用井井

6、下下三三维维的的地地震震声声波波和和震震动动记记录录，可可确确定定裂裂缝缝方方位位，以以及及在在目目标标层层上上、下下邻邻近近层层内内的裂缝延伸状况。的裂缝延伸状况。诊断方法诊断方法主要局限性主要局限性远远离离裂裂缝缝直直接成像技术接成像技术测斜仪裂缝成像测斜仪裂缝成像不能提供有效支撑裂缝的长度，并且不能提供有效支撑裂缝的长度，并且分辨率随距压裂井距离的增大而减小分辨率随距压裂井距离的增大而减小微地震裂缝成像微地震裂缝成像直接近井裂直接近井裂缝诊断技术缝诊断技术放射性示踪放射性示踪仅仅能能识识别别井井眼眼中中是是否否进进行行过过压压裂裂，不不能能提提供供距距井井眼眼约约1米以外的裂缝信息米以外

7、的裂缝信息温度测井温度测井生产测井生产测井井眼成像测井井眼成像测井井下电视井下电视井径测井井径测井间接压裂间接压裂诊断技术诊断技术净压裂缝分析净压裂缝分析结果取决于模型假设和油藏描述结果取决于模型假设和油藏描述主要讲解的内容主要讲解的内容单井压裂：单井压裂：压裂压力分析压裂压力分析 压裂试井分析压裂试井分析 压裂井产能分析压裂井产能分析井组压裂：井组压裂：油藏整体压裂模拟与评价油藏整体压裂模拟与评价第一部分第一部分 压压裂裂压力分析压力分析分析的数据：分析的数据：施工施工(泵注期间泵注期间)或停泵后井底或井或停泵后井底或井口压力与时间的变化关系曲线口压力与时间的变化关系曲线基本思想：基本思想：

8、裂缝起裂和延伸等均与施工压力有关裂缝起裂和延伸等均与施工压力有关 净压力：净压力：井底压力与闭合压力之差井底压力与闭合压力之差 一、闭合压力确定方法一、闭合压力确定方法 二、泵注期间的压力分析二、泵注期间的压力分析 三、压裂压力递减分析三、压裂压力递减分析 四、微裂缝储层滤失问题四、微裂缝储层滤失问题 第一部分第一部分 压压裂裂压力分析压力分析 使已存在的裂缝张开的最小缝内压力使已存在的裂缝张开的最小缝内压力 （已有裂缝闭合时的流体压力）（已有裂缝闭合时的流体压力）理想的情况下（地层均质）理想的情况下（地层均质），pc=min（最小就地最小就地主应力）主应力）即：在整个裂缝高度上出储层的最小应

9、力在大小即：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，和方向都没任何改变时，pc=min一、闭合压力（一、闭合压力（P Pc c）确定方法确定方法定义：定义：实际：实际：由由于于储储层层岩岩性性的的变变化化、天天然然裂裂缝缝等等使使得得min在整个产层段内的大小及方向通常变化较大在整个产层段内的大小及方向通常变化较大 pc 由由整整个个裂裂缝缝高高度度上上min平平均均值值确确定定，此时，此时，pc取决于裂缝几何形状和方向取决于裂缝几何形状和方向 地地应应力力是是局局部部参参数数、闭闭合合压压力力是是裂裂缝缝(无无支支撑撑剂条件下剂条件下)自由闭合的整体特性参数。自由闭合的整

10、体特性参数。一、闭合压力（一、闭合压力（P Pc c）确定方法确定方法一、闭合压力（一、闭合压力（P Pc c）确定方法确定方法1 1、矿场测试、矿场测试2 2、理论计算、理论计算 评估局部应力需要形成较小的裂缝（注入排量评估局部应力需要形成较小的裂缝（注入排量相对较低）；相对较低）；确定确定P Pc c则则要求在整个产层厚度上形成水力裂缝，要求在整个产层厚度上形成水力裂缝，则排量相对较高则排量相对较高 形成的裂缝较小时，则净压力亦较小，井底关形成的裂缝较小时，则净压力亦较小，井底关井压力即为主应力或闭合压力；井压力即为主应力或闭合压力；如果净压力较高时，关井压力差异较大，必须进如果净压力较高

11、时，关井压力差异较大，必须进行分析计算行分析计算P Pc c1 1、P Pc c 矿矿 场场 测测 试试阶梯注入测试阶梯注入测试阶梯注入测试阶梯注入测试：各阶段持续时间相等：各阶段持续时间相等(12min，排量改排量改变、维持恒定且进行压力记录变、维持恒定且进行压力记录)，注液增量大致相同。，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续时间应较长(510min)以以确保形成一定尺寸的裂缝。确保形成一定尺寸的裂缝。阶梯注入测试的压力与注入速率分析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

12、缓一般地，裂缝延伸压力比一般地，裂缝延伸压力比Pc高高50200psi (1psi7kPa)C点C：测试前的井底压力；如此前无大量液体注入，则为储层压力Rutqvist室内测试验证了该方法的可靠性室内测试验证了该方法的可靠性(1996)即使未出现斜率较大的基质注入压力直线，裂缝延即使未出现斜率较大的基质注入压力直线，裂缝延伸压力直线在伸压力直线在Y轴上的截距，也近似代表了轴上的截距，也近似代表了 Pc。回回 流流 测测 试试 在阶梯注入测试后，以最后注入速率的在阶梯注入测试后，以最后注入速率的 1/61/4 的的恒定速率回流一段时间恒定速率回流一段时间关键：关键：压力下降期间，保持稳定的回流速

13、度压力下降期间，保持稳定的回流速度裂缝闭合裂缝闭合闭合后闭合后 两直两直线交点线交点测定测定Pc的首选方法的首选方法：阶梯注入测试与回流测试的结合：阶梯注入测试与回流测试的结合回流测试曲线：（时间平方根图）回流测试曲线：（时间平方根图）G曲线：曲线：导数斜率变化点斜率变化点两条曲线的斜率发生变化点：闭合压力值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：说明：平方根曲线或平方根曲线或G曲线，可能没有明显的斜率变化，曲线，可能没有明显的斜率变化，或显示多重斜度变化或显示多重斜度变化小型压裂（测试压裂小型压

14、裂（测试压裂）确定确定Pc 通通过过小小型型压压裂裂施施工工，测测试试停停泵泵后后的的压压降降曲曲线线，绘绘制制压压力力随随时时间间的的平平方方根根曲曲线线，也也可可确定确定PcPc。由由于于小小型型压压裂裂形形成成的的裂裂缝缝比比阶阶梯梯注注入入/返返排排法法形形成成的的裂裂缝缝更更长长更更宽宽，得得到到的的P Pc c的的精精度度不不太高。太高。Pc测试建议测试建议(Talley,1999)对于气井，宜在开采前进行测试，以尽可能减少井对于气井，宜在开采前进行测试，以尽可能减少井筒中气体膨胀对压降数据的影响；筒中气体膨胀对压降数据的影响；对于深井或高温储层中，随着压力下降和温度升高，对于深井

15、或高温储层中，随着压力下降和温度升高，井筒内液体会膨胀（井筒存储效应），尽量需安装井井筒内液体会膨胀（井筒存储效应），尽量需安装井下仪表进行测试。下仪表进行测试。考虑到压力数据受裂缝表面和滤饼持续固化（挤压）考虑到压力数据受裂缝表面和滤饼持续固化（挤压）的影响，小型压降测试的关井时间至少为总闭合时间的影响，小型压降测试的关井时间至少为总闭合时间的的4 45 5倍。倍。为判断闭合压力的准确性和客观性，可预先估算为判断闭合压力的准确性和客观性，可预先估算出地层压力。出地层压力。地层压力的估算方法：地层压力的估算方法：a.a.测得的稳定井底压力测得的稳定井底压力 b.b.测得的稳定地面压力测得的稳定

16、地面压力 c.c.依据油田建立的精确地层压力梯度依据油田建立的精确地层压力梯度2 2、P Pc c 的的理论计算理论计算二、泵注期间的压力分析二、泵注期间的压力分析 压裂施工压力曲线图 PF破裂压力 PE 延伸压力 PS 地层压力压力时间排量不变，提高砂比，压力升高反映了正常的裂缝延伸裂缝闭合压力（静）裂缝延伸压力（静）净裂缝延伸压力管内摩阻地层压力（静）破裂前置液携砂液裂缝闭合加砂停泵baa致密岩石b微缝高渗岩石FECS二、泵注期间的压力分析二、泵注期间的压力分析1 1、施工压力与时间的关系、施工压力与时间的关系2 2、典型施工压力分析、典型施工压力分析3 3、由施工压力确定裂缝几何参数、由

17、施工压力确定裂缝几何参数 二维裂缝模型简介二维裂缝模型简介 CaterCater模型模型 (1)在缝长和缝高方向，缝宽度相等且不随时间变化在缝长和缝高方向，缝宽度相等且不随时间变化 (2)压裂液从裂缝壁面线性地渗入地层压裂液从裂缝壁面线性地渗入地层 (3)裂缝内某点的滤失速度取决于该点接触液体的时间：裂缝内某点的滤失速度取决于该点接触液体的时间：(4)裂缝内各点压力相同，且等于井底延伸压力裂缝内各点压力相同，且等于井底延伸压力CaterCater模型假设模型假设KGDKGD模型模型KGD二维裂缝延伸模型PKNPKN模型模型KGD KGD 与与 PKN PKN 模型的比较模型的比较(1)(1)裂

18、缝形状：裂缝形状：KGD:KGD:垂直剖面为矩形垂直剖面为矩形;PKN:;PKN:垂直剖面为椭圆形垂直剖面为椭圆形(2)(2)净压力变化：净压力变化：KGD:KGD:随时间降低随时间降低;PKN:;PKN:随时间增加随时间增加(3)(3)适用范围：适用范围：KGD:KGD:浅层或块状厚油气层浅层或块状厚油气层;PKN:;PKN:目的层较薄且目的层较薄且上下有致密页岩、泥岩等作为遮挡层或油层较深、层间的上下有致密页岩、泥岩等作为遮挡层或油层较深、层间的摩擦力较大不易产生滑动的情况摩擦力较大不易产生滑动的情况实际观察表明：实际观察表明：KGD:KGD:长高比较小长高比较小 PKN:PKN:长高比较

19、大。长高比较大。1 1、施工压力与时间的关系、施工压力与时间的关系 三个方程：三个方程：裂缝宽度方程裂缝宽度方程 裂缝内压力方程裂缝内压力方程 连续性方程连续性方程三维模型多一个方程：三维模型多一个方程：缝高方程缝高方程 裂缝宽度方程裂缝宽度方程缝内压力梯度取决于压裂液的流变性、液体流速、缝宽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：沿缝长的压力梯度：压压 力力 方方 程程连续性方程连续性方程 (质量守恒质量守恒)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略液体的压缩性

20、，使用体积平衡代替质量守恒 （例外：泡沫压裂液、酸压中（例外：泡沫压裂液、酸压中COCO2 2产生）产生）滤失Vlp存储VfpVLS关井期间液体滤失Vf裂缝体积Vprop泵入的支撑剂砂堆体积泵注结束Vi=Vfp+Vlp滤失Vlp存储Vfp泵入体积Vi=qitpVfpw,hf,L压裂液效率：压裂液效率：=Vfp/Vi由上述方程可得到，施工过程中净压力方程：由上述方程可得到，施工过程中净压力方程：PKNPKN：LL则则 p pnetnet、KGD:LKGD:L则则 p pnetnet 径向模型：径向模型：RR则则 p pnetnet极限压裂液效率下的净压力极限压裂液效率下的净压力:极限压裂液效率下

21、的净压力极限压裂液效率下的净压力:在在双双对数坐标中净压力与时间关系为一直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：对于线，其斜率等于各自的指数：对于PKNPKN为正值，为正值，对对KGDKGD和径向情况为负值和径向情况为负值 对于通常所用压裂液对于通常所用压裂液(n=0.5)(n=0.5)，PKNPKN情况的情况的斜率都小于斜率都小于1/41/4，且随液体效率下降而下降，且随液体效率下降而下降 P Pnetnet t 双对数斜双对数斜率的应用率的应用(判断裂缝延伸模型判断裂缝延伸模型)已知：已知：n=0.4 双双对数坐标系下净压力的斜率为对数坐标系下净压力的斜率为-0.11问

22、：属于哪类裂缝延伸模型？问：属于哪类裂缝延伸模型？由由压裂液效率极限关系式的理论分析斜率压裂液效率极限关系式的理论分析斜率裂缝模型裂缝模型01PKN0.1790.263KGD-0.143-0.167径向径向-0.107-0.1672 2、典型的施工压力分析、典型的施工压力分析lg plg t：较小的正斜率：较小的正斜率(0.125(0.1250.2)，与，与PKNPKN模型一致，模型一致，裂缝正常延伸，表明裂缝在高度方向受阻。裂缝正常延伸，表明裂缝在高度方向受阻。：斜率：斜率 1 1，裂缝端部受阻，缝内砂堵或端部脱砂。，裂缝端部受阻，缝内砂堵或端部脱砂。2 2、典型的施工压力分析、典型的施工压

23、力分析lg plg t：斜率：斜率 0 0，缝高增加、压开多条裂缝、或遭遇大，缝高增加、压开多条裂缝、或遭遇大规模裂缝体系。规模裂缝体系。2 2、典型的施工压力分析、典型的施工压力分析lg plg t：压力不变，意义不明确。可能：注入与滤失平衡、：压力不变，意义不明确。可能：注入与滤失平衡、裂缝几乎不延伸。若后面压力下降，则可能是缝高增裂缝几乎不延伸。若后面压力下降，则可能是缝高增加；若后面压力升高，则可能是二次缝隙使滤失增大。加；若后面压力升高，则可能是二次缝隙使滤失增大。泵注压降的导数分析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，用于量化缝高延伸压力导数对压力变化的敏感度提高了

24、，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，压力导数在整个压力数据无显著的变化，压力导数在50min时快速增加时快速增加(25min时的压力导数增加，由于支撑剂加入粘度增加时的压力导数增加，由于支撑剂加入粘度增加)3 3、由施工压力确定裂缝几何参数、由施工压力确定裂缝几何参数基本思想：基本思想：二维模型：二维模型：缝长、缝宽、连续性方程联立，调整参缝长、缝宽、连续性方程联立，调整参数使计算压力与实际施工压力较为接近。数使计算压力与实际施工压力较为接近。三维模型：拟合计算时间较长，压力拟合三维模型：拟合计

25、算时间较长，压力拟合确定参数（确定参数（PTPT软件）。软件）。拟合原理拟合原理拟合原理拟合原理 实测压力数据实测压力数据 拟合递减数据拟合递减数据 根据设定参数，计算机自动求解一系列在不同裂缝几何尺寸以及相关参数下获取的拟合曲线，并对比实测压降数据与所有的拟合曲线的误差平方和，误差函数最小的拟合曲线即是最佳的拟合效果：拟合目标拟合目标拟合目标拟合目标函数函数函数函数三、压裂压力递减分析三、压裂压力递减分析G G函数分析方法（图版拟合或曲线拟合）函数分析方法（图版拟合或曲线拟合）无因次参数：无因次参数：G函数图版函数图版三、压裂压力递减分析三、压裂压力递减分析分析步骤：分析步骤：根据矿场压裂数

26、据，作根据矿场压裂数据，作图版拟合确定拟合压力图版拟合确定拟合压力 P P*计算相关参数计算相关参数 压裂液滤失系数压裂液滤失系数 、裂缝闭合时间、裂缝闭合时间 、裂、裂缝最大宽度和平均宽度缝最大宽度和平均宽度 、停泵时裂缝长度、停泵时裂缝长度 、压裂液效率、压裂液效率 四、微裂缝储层滤失问题四、微裂缝储层滤失问题 第二部分第二部分 垂直裂缝试井分析垂直裂缝试井分析 通过一定的测试工艺和测试手段测试通过一定的测试工艺和测试手段测试产量、压力、温度等数据产量、压力、温度等数据。再由一定的数学模型来解释裂缝参数。再由一定的数学模型来解释裂缝参数。试井分析的实质是反问题，解不唯一试井分析的实质是反问

27、题，解不唯一第二部分第二部分 垂直裂缝试井分析垂直裂缝试井分析 一、压后流体流动方式一、压后流体流动方式 二、试井分析步骤二、试井分析步骤 三、分析实例三、分析实例 一、压后流体流动方式一、压后流体流动方式1 1、以井筒存储为主的流动、以井筒存储为主的流动2 2、裂缝线性流动、裂缝线性流动3 3、双线性流、双线性流4 4、地层线性流、地层线性流5 5、拟径向流、拟径向流 有限导流垂直裂缝模型xfxfw井裂缝基本假定:（1）、只压开一条裂缝，与井筒对称，半长为、只压开一条裂缝，与井筒对称，半长为Xf；（2）裂缝具有一定的渗透率，沿着裂缝存在压降；裂缝具有一定的渗透率，沿着裂缝存在压降；（3）裂缝

28、的宽度为裂缝的宽度为W；（4）裂缝渗透率裂缝渗透率Kf比油层渗透率比油层渗透率K大得多。大得多。几个重要的无因次参数几个重要的无因次参数：无因次时间无因次时间：无因次压力：无因次压力：无因次导流能力：无因次导流能力：曲线特征，特种识别曲线曲线特征，特种识别曲线 由于井筒内含有可压缩液体，关井初期的可引由于井筒内含有可压缩液体，关井初期的可引起明显的井筒存储效应；起明显的井筒存储效应；井筒存储效应持续时间的长短，主要取决从井井筒存储效应持续时间的长短，主要取决从井筒体积和井筒内流体的压缩性。筒体积和井筒内流体的压缩性。井底关井可明显减小井筒效应。井底关井可明显减小井筒效应。1、以井筒存储为主的流

29、动（以井筒存储为主的流动（关井早期关井早期 ）lg plg t m=1双对数曲线特征双对数曲线特征(诊断曲线诊断曲线)1、以井筒存储为主的流动以井筒存储为主的流动 2、裂缝线性流动裂缝线性流动产生条件产生条件：井筒存储效应很小：井筒存储效应很小 裂缝线性流的时间很短，在不能忽略井筒存储的裂缝线性流的时间很短，在不能忽略井筒存储的情况下，通常被掩盖，情况下，通常被掩盖，因此很难进行这种不稳定特性因此很难进行这种不稳定特性的分析的分析 2、裂缝线性流动裂缝线性流动Lg plg t m=1/2诊断曲线诊断曲线3 3、双线性流、双线性流 存在两个线性流动结构，裂缝中的流动主要取决于存在两个线性流动结构

30、，裂缝中的流动主要取决于导流能力，常用双线性流阶段来确定导流能力。导流能力，常用双线性流阶段来确定导流能力。裂缝和地层的双线性流裂缝和地层的双线性流3 3、双线性流、双线性流曲线特征：曲线特征：1.61.6：曲线尾部上翘：曲线尾部上翘 1.60 0：近井带的导流能力伤害：近井带的导流能力伤害 00：近井带导流能力增强：近井带导流能力增强 曲线斜率：曲线斜率：计算裂缝导流能力，与缝长无关计算裂缝导流能力，与缝长无关 3、双线性流双线性流双双线性流结束时间：线性流结束时间：适用条件：适用条件：22：裂缝高度与产层净厚之比：裂缝高度与产层净厚之比 4、地层线性流地层线性流 无量纲缝导流能力超过接近无

31、量纲缝导流能力超过接近8080，裂缝内引起的压裂缝内引起的压力损失可忽略。力损失可忽略。曲线特性：曲线特性：有限导流垂直裂缝面的地层线性流有限导流垂直裂缝面的地层线性流4 4、地层线性流、地层线性流曲线的起点与终点：曲线的起点与终点：曲线特征曲线特征：压力与压力导数偏差为：压力与压力导数偏差为lg2lg2 在双在双对数坐标上地层线性流的压力和压力导数对数坐标上地层线性流的压力和压力导数 4 4、地层线性流地层线性流由由压力或压力导数与时间的曲线斜率：压力或压力导数与时间的曲线斜率：确定裂缝长度确定裂缝长度地层线性流的直角坐标地层线性流的直角坐标5 5、拟径向流、拟径向流线性流动结束后，则进入拟

32、径向流动阶段。线性流动结束后，则进入拟径向流动阶段。5、拟、拟径向流径向流 流动特性流动特性：在无限边界拟径向流作用期间，裂缝内：在无限边界拟径向流作用期间，裂缝内的流量稳定，压裂裂缝的作用相当于未压裂井的有的流量稳定，压裂裂缝的作用相当于未压裂井的有效井径扩大，径向流表皮系数是效井径扩大，径向流表皮系数是 的函数。的函数。无无量纲时间：量纲时间：有效井筒半径有效井筒半径 5、拟、拟径向流径向流无无因次时间因次时间近似为近似为3时，开始出现时，开始出现拟径向流出现时间：拟径向流出现时间：(为无因次导流能力的函数为无因次导流能力的函数)全面的拟径向流全面的拟径向流井筒存储井筒存储压力、压力导数双

33、对数斜率为压力、压力导数双对数斜率为1，两曲线重合，两曲线重合裂缝存储裂缝存储p t双对数曲线斜率为双对数曲线斜率为1/2,pt1/2直角直角坐标曲线过原点，坐标曲线过原点，一般难以出现一般难以出现双双线性流线性流压力、压力导数双对数斜率为压力、压力导数双对数斜率为1/4两曲线平行，两曲线平行，间隔间隔log(4)，确定导流能力，不能确定缝长确定导流能力，不能确定缝长地层线性地层线性流流 高导流能力时出现，压力、压力导数双对数高导流能力时出现，压力、压力导数双对数斜率为斜率为1/2两曲线平行，间隔两曲线平行，间隔log(2)拟拟径向流径向流一般出现在曲线的尾部，导数曲线为一水平的一般出现在曲线

34、的尾部，导数曲线为一水平的直线（无量纲导数等于直线（无量纲导数等于0.5）确定地层渗透率，裂缝引起的视表皮系数确定地层渗透率，裂缝引起的视表皮系数各阶段流动特征小结各阶段流动特征小结(1)(1)压力和压力导数反映的双对数诊断分析压力和压力导数反映的双对数诊断分析(2)(2)采用特殊的直角坐标进行流动范围采用特殊的直角坐标进行流动范围(流动阶段流动阶段)的分析的分析和验证和验证(3)(3)使用确定的（分析前已知的）和解释的储层及裂缝参使用确定的（分析前已知的）和解释的储层及裂缝参数模拟整个压力不稳定历史数模拟整个压力不稳定历史(4)(4)结合流动范围的分解，检查确认所得到的参数评估结合流动范围的

35、分解，检查确认所得到的参数评估 二、试井分析步骤二、试井分析步骤 三、三、试井分析实例试井分析实例 已已知知：h,Sh,So o,S,Sw w,p,pw,w,B Bo o,C,Ct t ,r rw w,(h,(hf f=h)=h)地地层层均均质质且且各向同性各向同性 地层渗透率地层渗透率地层渗透率地层渗透率 K K K K未知未知未知未知 井井A A：铝土矿为支撑剂铝土矿为支撑剂 井井B B：常规压裂砂作支撑剂常规压裂砂作支撑剂 两两口口井井的的压压裂裂液液量量相相等等，先先定定产产100bbl/100bbl/天天生生产产两两个个月月,使使压压裂裂液液有有效效返返排排，然然后后关关井井两两个个

36、月月，监监测测压压力力恢复数据恢复数据 (1)(1)例井例井A A（高导流能力井）高导流能力井）双对数曲线特征诊断双对数曲线特征诊断斜率斜率 1/2：地层线性流地层线性流水平直线：水平直线：拟径向流拟径向流计算点计算点选取与选取与 1/2 斜率导数特性相符的数据，由地层线性流公式计算斜率导数特性相符的数据，由地层线性流公式计算：直角坐标进行流动阶段的验证直角坐标进行流动阶段的验证 拟合的线性流曲线与验证的线性流数据点重合，选拟合的线性流曲线与验证的线性流数据点重合，选择的流动阶段可靠，则：择的流动阶段可靠，则：将将计算得到的计算得到的 和已知参数代入地层线性和已知参数代入地层线性流的流的p t

37、1/2方程得：方程得：有限导流能力曲线拟合有限导流能力曲线拟合 (例：例：Cino-LeyCino-Ley曲线曲线)曲线拟合值：曲线拟合值：则则:典型曲线拟合与诊断绘图分析结果典型曲线拟合与诊断绘图分析结果 7607mD.ft7607mD.ft2 2 符合较好符合较好半对数曲线分析（半对数曲线分析（HornerHorner法）法）半对数直线斜率半对数直线斜率:1880:1880 确定确定p p1h1h(半对数直线上半对数直线上t=1ht=1h时的延伸压力时的延伸压力)：6023psia6023psia HornerHorner方程计算：方程计算：有效渗透率有效渗透率 K Ko o=0.458m

38、D =0.458mD 视径向稳态表皮系数：视径向稳态表皮系数：-5.02-5.02由于出现了拟径向流，半对数分析有效由于出现了拟径向流，半对数分析有效拟径向流分析拟径向流分析 （确定渗透率和表皮系数）（确定渗透率和表皮系数）渗透率渗透率K K的的计算计算：选取径向流压力导数曲线上任一点：选取径向流压力导数曲线上任一点(水平水平直线，与横坐标无关直线，与横坐标无关)视径向流稳态表皮系数计算视径向流稳态表皮系数计算：选取双对数压力曲线最后的：选取双对数压力曲线最后的压力点压力点(720h,3222.4psia):(720h,3222.4psia):S=-5.21S=-5.21计算计算 K K 的选

39、点的选点计算计算S S的的选点选点图12.34 例井例井A A 分析结果小结分析结果小结双双对数诊断对数诊断地层线性流、拟径向流判断地层线性流、拟径向流判断 kxf2=7607直角坐标曲线直角坐标曲线用用kxf2=7607计算的计算的p t1/2与实测一致与实测一致Cinco_Ley曲线拟合曲线拟合K=0.442,Xf=130,Kfw=10000,kxf2=7470Horner半对数分析半对数分析K=0.458,S=-5.02拟拟径向流径向流K=0.4,S=-5.21 结论：结论：Ko0.45mD，Xf=130ft，Kfw=10000mD.ft计算计算:CfD=171,地层线性流开始和结束时间

40、分别为：地层线性流开始和结束时间分别为：0.72h，3.14h 与绘图诊断中展示的不稳定特性相符与绘图诊断中展示的不稳定特性相符(2)(2)例井例井B B（中等中等导流能力井）导流能力井）双对数曲线特征诊断双对数曲线特征诊断斜率斜率 1/4：双线性流双线性流水平直线：水平直线：拟径向流拟径向流计算点计算点选取与选取与 1/4 斜率导数特性相符的数据，由双线性流公式计算斜率导数特性相符的数据，由双线性流公式计算：不稳不稳定流定流直角坐标进行流动阶段的验证直角坐标进行流动阶段的验证 拟合的线性流曲线与选取的斜率拟合的线性流曲线与选取的斜率 1/4 1/4 的流动阶段的的流动阶段的实测数据拟合较好。

41、实测数据拟合较好。将将计算的计算的 和已知参数代入地层线和已知参数代入地层线性流的性流的p t1/4方程得：方程得：有限导流能力曲线拟合有限导流能力曲线拟合 (例：例：Cino-LeyCino-Ley曲线曲线)曲线拟合值：曲线拟合值：则则:与诊断绘图分析结果与诊断绘图分析结果:1.0310:1.03106 6mDmD3 3.ft.ft2 2 符合较好符合较好计算双线性流的结束时间：计算双线性流的结束时间：0.0181h 实际诊断绘图上拟合上的点均实际诊断绘图上拟合上的点均 0.018h 半对数曲线分析（半对数曲线分析（HornerHorner法）法）半对数直线斜率半对数直线斜率:1870:18

42、70 确定确定p p1h1h(半对数直线上半对数直线上t=1ht=1h时的延伸压力时的延伸压力)：6019psia6019psia HornerHorner方程计算：方程计算：有效渗透率有效渗透率 K Ko o=0.461mD =0.461mD 视径向稳态表皮系数：视径向稳态表皮系数：-4.98-4.98由于出现了拟径向流，半对数分析有效由于出现了拟径向流，半对数分析有效拟径向流分析拟径向流分析 （确定渗透率和表皮系数）（确定渗透率和表皮系数）渗透率渗透率K K的的计算计算：选取径向流压力导数曲线的点，这里取：选取径向流压力导数曲线的点，这里取不稳定不稳定视径向流稳态表皮系数计算视径向流稳态表

43、皮系数计算：选取双对数压力曲线最后的：选取双对数压力曲线最后的压力点压力点(720h,3274psia):(720h,3274psia):S=-5.05S=-5.05计算计算 K K 的选点的选点计算计算S S的的选点选点图12.38第三部分第三部分 压裂井产能分析压裂井产能分析 一、典型曲线图版法一、典型曲线图版法 二、稳定产量解析计算二、稳定产量解析计算 三、影响压裂井产量的因素分析三、影响压裂井产量的因素分析 四、数值模拟方法四、数值模拟方法 五、压裂经济评价五、压裂经济评价 一、典型曲线图版法一、典型曲线图版法 增产倍比：指相同生产条件下压裂后与压裂前的日产水平之比。(J/J0)经典法

44、 近似解析法 1 Prats方法PratsPrats方法的假设条件：方法的假设条件：稳态流动（定产量生产、外边界定压）稳态流动（定产量生产、外边界定压）圆形泄流面积圆形泄流面积 不可压缩流体不可压缩流体 无限大裂缝导流能力无限大裂缝导流能力 支撑缝高等于产层厚度支撑缝高等于产层厚度2 McGuire&Sikora图版a.对低渗透储层（k110-3m2）,很容易得到较高的裂缝导流能力比值（大于0.4），欲提高压裂效果，应以增加裂缝长度为主。d.无伤害油井最大增产比为13.6倍。c.对一定缝长，存在一个最佳裂缝导流能力，超过该值而增加导流能力的效果甚微，例如对Lf/Le=0.5，当导流能力比值为0

45、.5时，增加裂缝导流力基本上不能增加增产比Jf/J0。b.高渗透地层，不容易获得较高的裂缝导流能力比值，提高裂缝导流能力是提高压裂效果的主要途径，不能片面追求压裂规模而增加缝长。3Raymond&Binder 公式污染井增产倍数计算：污染井增产倍数计算：在在Lf/Re0.5 时，该式计算结果较准确。时，该式计算结果较准确。二、稳定产量解析计算二、稳定产量解析计算(1)(1)蒋廷学方法蒋廷学方法(以压裂气井为例以压裂气井为例)稳态产能研究稳态产能研究 (1)气井压裂后形成对称分布于气井两侧的垂直裂缝；气井压裂后形成对称分布于气井两侧的垂直裂缝；(2)裂缝剖面为矩形，高度恒定，并等于油层厚度；裂缝

46、剖面为矩形，高度恒定，并等于油层厚度；(3)裂缝宽度相对于气藏的供给半径非常小，在进行保角裂缝宽度相对于气藏的供给半径非常小，在进行保角变换时可忽略不记；变换时可忽略不记；(4)气藏及裂缝内均为单相流动，且气藏中气体的流动气藏及裂缝内均为单相流动，且气藏中气体的流动 符合达西线性定律，而裂缝中的气体流动符合符合达西线性定律，而裂缝中的气体流动符合Forchhermer非达西流动方程；非达西流动方程；假设条件压裂井井口标准状况下的体积流量公式：压裂井井口标准状况下的体积流量公式：非达西流修正系数非达西流修正系数 式中式中式中式中 稳定产能研究稳定产能研究 (2)(2)杨正明方法杨正明方法线性流区

47、域线性流区域径向流径向流径向流径向流(2)(2)杨正明方法杨正明方法(3)(3)稳定产量计算的问题稳定产量计算的问题稳定？稳定？产量随时间变化产量随时间变化单相？单相？很多油田含水很多油田含水80%80%以上，有水气藏以上，有水气藏导流能力变化？导流能力变化？裂缝污染？裂缝污染？地层非均质性？地层非均质性？给予不同假设条件，计算结果的差异较大，给予不同假设条件，计算结果的差异较大，两种方法的对比性差。两种方法的对比性差。应谨慎使用上述公式计算井的稳定产量。应谨慎使用上述公式计算井的稳定产量。三、影响压裂井产量的因素分析三、影响压裂井产量的因素分析 最重要的是：地质条件（含油性、油层厚度、地最重

48、要的是：地质条件（含油性、油层厚度、地层渗透率、地层能量层渗透率、地层能量）水力压裂是油气井增产的有效手段，但必须有一水力压裂是油气井增产的有效手段，但必须有一定油气储量作支撑，所谓定油气储量作支撑，所谓“巧妇难为无米之炊巧妇难为无米之炊”。这里主要指除缝长、导流能力外的压裂相关参数。这里主要指除缝长、导流能力外的压裂相关参数。三、影响压裂井产量的因素分析三、影响压裂井产量的因素分析1 1、非达西渗流、非达西渗流2 2、多相流动、多相流动3 3、裂缝伤害、裂缝伤害 4 4、地层非均质性、地层非均质性5 5、长期导流能力、长期导流能力6 6、应力敏感、应力敏感7 7、启动压力梯度、启动压力梯度1

49、 1、非达西渗流、非达西渗流 地层流体在孔隙介质中高速流动时，地层流体在孔隙介质中高速流动时，由于较短由于较短时间内的加速或减速形成滑脱效应而产生压力损失时间内的加速或减速形成滑脱效应而产生压力损失，出现紊流出现紊流(惯性流惯性流)现象，这种压力损失通常不服从达现象，这种压力损失通常不服从达西定律西定律 非达西流主要针对气井渗流分析，对于高产油非达西流主要针对气井渗流分析，对于高产油井也有一定影响井也有一定影响 水力裂缝中的非达西效应比储层中的非达西效水力裂缝中的非达西效应比储层中的非达西效应更明显。应更明显。非达西系数对气产量的影响非达西系数对累计气产量的影响 非达西系数越小，非达西效应越强

50、，气的非达西系数越小，非达西效应越强，气的产量越低。产量越低。2 2、多相流动多相流动 (气水、油水气水、油水)图 各种含水饱和度的产量递减曲线图 各种含水饱和度的累计产量 同一裂缝长度下，累计气产量随含水饱和同一裂缝长度下，累计气产量随含水饱和度的增加而减小。度的增加而减小。图 含水饱和度对累计产量的影响 累计气产量随含水饱和度的增加几乎累计气产量随含水饱和度的增加几乎线性下降。线性下降。图 各种含水饱和度的产水率产水率随含水饱和度的增加而增加产水率随含水饱和度的增加而增加。低渗透气层内由于流体滤失引起水堵低渗透气层内由于流体滤失引起水堵（即相对渗透率的影响）可导致压裂井的产量（即相对渗透率