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石油工程中的压裂施工曲线特征分析及应用
作者：罗小军
来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第10期
【摘要】为进一步了解压裂施工曲线在石油工程中的应用，根据压裂施工的主要工序，深入石油生产一线，通过研究现场大量压裂施工曲线特征，总结出压裂施工在石油作业中的作用，为判定施工质量、分析施工效果提供依据，以防止紧急状况的发生。
【关键词】压裂施工曲线 特征 分析 石油作业 作用
1 压裂施工的介绍及压裂施工曲线的构成
1.1 压裂的工作原理
压裂可以使油气层形成裂缝进而增加油气的渗流力量，提高油气产量。其压裂的具体方法是在压裂车组上配备了施工监测系统，对每一口井的压力、排量、砂浓度都可以自动监测，利用地面高压泵组将高粘液体注入井中，注入井中的压力要大大超过地层吸收能力，这样才能在井底造成高压，当此压力大于井壁处的地层闭合应力和岩石抗张强度时，地层破裂，形成裂缝，将带有支撑剂的液体注入地层裂缝中，裂缝向前延伸，关闭后裂缝闭合在支撑剂上，从而在地层内形成了一条具有一定长度、高度、宽度的高导流能力的填砂裂缝。砂裂油气流进筒内，这样形成的裂缝导流能力比地层的孔隙通道导流能力大的多，地油气渗流阻力大为降低，油被抽出，提高了油气产量。
1.2 压裂施工过程的具体介绍
压裂具体分7步进行。第一步：循环。压裂车在未通过井口时，压裂液由液罐车达到压裂车上，之后再返回液罐车，在地面管线系统进行单独循环，循环路线：液罐车—混砂车——压裂车—高压管汇—供液罐。目的检查压裂车的上水情况、供液罐供水情况以及管线连接情况，循环时要逐车逐档进行。
第二步：试压。关掉井口总闸，对地面高压管线试压，对高压管线、井口、连接丝扣等憋压35—40Mpa，保持二三分钟，不漏即为合格，目的是检查井口和高压管线系统连接部位的受压情况。
２０１５年０７月 江汉石油职工大学学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｊｉａｎｇｈａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｔａｆｆ ａｎｄ Ｗｏｒｋｅｒｓ 第２８卷第４期
压裂曲线特征分析及应用
刘 斌
（中国石化江汉油田分公司石油工程技术研究院采气工艺研究所，湖北武汉４３００３５）
［摘要］压裂施工曲线是泵注压力、施工排量、砂浓度曲线实时组合。利用压裂施工曲线中曲线特征就可以对施工 情况、地层情况和裂缝特征做出判断，及时调整下部施工措施，以保证施工安全顺利进行。利用压裂曲线特征分析指 导Ｘ井第八段压裂施工，适用有效。 ［关键词］ 压裂曲线；曲线特征；裂缝特征现场应用 ［中图分类号］ＴＥ３５７．１［文献标识码］Ａ［文章编号］１００９－－３０１Ｘ（２０１５）０４－－００１６－－０３
压裂施工曲线图通常由三条曲线组成，以时间为横
坐标，泵注压力、施工排量、砂浓度曲线为纵坐标曲线。
三条曲线的核心是压力曲线，它是施工过程中地下情况
的直接反映。结合可控制的排量和砂比曲线，根据压裂
施工曲线中曲线特征就可以对施工情况、地层情况和裂
缝特征做出判断，为下步措施提供指导依据，保证施工安
全顺利进行。
１压裂曲线特征
１．１曲线关键点一破裂压力和停泵压力
１）破裂压力。破裂压力是地层破裂，裂缝开启的压力。
通过破裂压力可以大致判断地层的塑脆性，然后评估地
层的可压性。在压裂施工曲线中，脆性地层有明显破裂
显示，判断地层破裂相对容易。对于塑性地层或者裂缝
发育地层，判断地层破裂相对较为困难。总体来说，地层
是否压开在曲线上有以下表征：①明显破裂显示：乱排量
上升，泵压迅速下降；ｂ．排量上升，泵压不变；ｃ排量不
变，泵压上升到一定值后迅速下降。②无明显破裂显示：
泵压随排量的增加而增加。无明显破裂显示可能与地层
的原生裂缝有关，从理论上讲，一次破裂产生一条裂缝，
多次破裂可能显示多条裂缝。无明显破裂显示，并不是
２００８年 第２卷・第１期 天然气技术 Ｎａｕｒａｌ Ｇａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．２．ＮＯ．１ Ｆｅｂ．２００８ 文章编号：１６７３～９０３５（２００８）０１—００２３—０６ 须家河低渗砂岩气藏压裂施工曲线特征及压后评估分析 张智勇 胥云 赵俊生２ 周书国ｚ 蒋建方 田助红 胡利平ｚ （１．中国石油勘探开发研究院廊坊分院２．中国石油西南油气田分公司川中油气矿） 摘要压裂施工曲线可以反映储层的渗透性、滤失性、地应力特性、裂缝破裂和延伸特性等多方面的信息。 文章以四川川中须家河组的两口典型井——潼南３井和营２３井为例，通过压降曲线、Ｇ函数、 净压力、裂缝形态 及支撑剖面的分析，对须家河低渗砂岩气藏压裂施工曲线特征及压后效果进行了分析和评估，深化了对须家河低 渗砂岩气藏的认识。 关键词须家河低渗砂岩气藏压裂施工曲线评估分析压降分析Ｇ函数净压力 四川须家河储层在整个川渝地区分布广泛，是 中国石油西南油气田分公司未来数年的天然气战略 接替区块。能否建立适合须家河储层的增产改造技 术和液体体系，提高单井产量和延长增产有效期， 将直接影响须家河低渗砂岩气藏的勘探开发进程。 压裂施工曲线可以反映出储层的渗透性、滤失性、 地应力特性、裂缝破裂和延伸特性等多方面信息， 通过对该曲线特征及压后评估进行分析，可以深化 对储层的认识，这对完善压裂改造技术和提高压裂 改造效果具有指导意义。 一、储层基本概况 须家河组为河流三角洲一湖泊沉积体系，主要 发育三角洲前缘亚相，最有利的沉积微相是水下分 流河道和河口坝，纵向发育须二、须四、须六储层。 储层岩石类型以长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩为主； 储层类型以孔隙型为主，裂缝总体发育程度低；储 层喉道细小，中值半径为０．２３～０．２８ ｍ；根据取芯 物性统计，须家河组储层孔隙度为４％～８％，平均 达７．４２％；渗透率为（Ｏ．１～０．５）×１０４ ｍ ，平均达 ０．２９ Ｘ １０≈ ｍ ；含水饱和度为５５％～８０％，平均达 ６５．９２％。总体上，须家河储层为低孔、低渗、高含 水饱和度、裂缝发育程度较低的孔隙性砂岩储层。 二、储层改造技术难点及对策 １．储层低孔低渗，敏感性强 潼南３井、营２３井的压裂改造层段为须二段， 储层岩性为灰白色、浅灰白色细一中粒砂岩，孔隙 度为８．２％～８．８％，有效渗透率为（Ｏ．０３～０．０４）× ｌＯ。 ｍ ，岩芯无裂缝和明显的洞，具有低孔低渗特 征，因此压裂优化设计的目 际以追求长缝为主。须 二段储层中敏感矿物蒙脱石、伊利石占粘土矿物的 ６０％～９０％，普遍具有速敏、酸敏、水敏性，需要优 化压裂液体系，优选能防止储层水敏和水锁伤害、 摩阻低、伤害低的甲醇压裂液体系。 ２．储层地应力高，闭合应力大 根据须家河储层以往压裂井的资料分析，施工 压力多在５０ ＭＰａ以上，部分井超过６０ ＭＰａ，破裂压 力梯度为（Ｏ．０２４～０．０４８）ＭＰａ／ｍ，闭合应力梯度 为（Ｏ．０２１～Ｏ．０３４）ＭＰａ／ｍ。储层具有地应力、闭合 应力大的特点，需要采用多级支撑剂段塞技术降低 孔眼摩阻和裂缝弯曲摩阻，从而降低施工压力和风 险；有效延迟交联，降低井筒摩阻和施工压力；优 选高强度的支撑剂，降低高闭合应力下支撑剂的破 碎。 ３．储层塑性特征显著 岩石力学实验数据表明，须家河储层岩芯泊松 比为Ｏ．１８ Ｏ．２６，杨氏模量为１５ ０００～３３ ４００ ＭＰａ， 岩性差异变化范围较大。其岩石应力应变曲线表明 储层塑性特征显著，同时储层中粘土矿物含量较高， 作者简介： ，１９７６ ，Ｉ： 帅；１９９８ 毕业 『‘ １汕 院百汕『 程々业，脱从ｒｊ１＝油 减增产改造ｉ．作．．地址 （０６５００７）河北省Ｊｆｊ 坊ｆｆ 万 ４４ ‘ ｆＵ ：（ｏ１ｏ）６９２１ ３１９３ ｌ …ａｉｌ：ｌ ｚ ，＠ｌ６３ Ｊｆｆｆ
压裂施工动态曲线及特征分析
为进一步了解压裂施工特点及施工曲线的意义，根据压裂施工过程的主要工序，并结合合水油田压裂措施井大量施工曲线，经分析比较和认真筛选，重点列举和叙述了置前置液和携砂液阶段的压裂曲线类型特征，尤其是加砂过程泵压、排量随时间变化的形态描述，为今后现场作业及时了解和分析施工动态、合理调整施工参数、优质安全完成压裂施工具有一定的实际参考作用。
标签：压裂；施工曲线；类型；特征分析
压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施，也是提高低渗透油气藏采收率的一个重要手段。压裂施工曲线是压裂时地面所得到的最实时、最直接的压裂施工情况的真实反映。了解压裂施工过程并掌握施工曲线特征，对作业施工实时监控、合理调整施工参数、分析评估增产效果及现场监督与验收等具有重要意义。
1 压裂施工动态曲线形态特征及分析
压裂施工的施工泵压、排量、混砂比、套压随施工时间的变化曲线组成压裂施工动态变化曲线。施工曲线中，压力曲线是核心，它直接反映了施工过程中的地下真实情况，结合其他可控制的施工排量和混砂比（砂浓度）曲线，可以对施工情况、地层情况和裂缝特征作出实时判断，若出现异常情况，应及时调整施工参数并采取合理措施，安全优质的完成压裂施工。
1.1 地层破裂曲线特征
根据泵压与排量变化，在压裂施工曲线上有3种情况可以判断地层形成裂缝：
①开始压力上升，排量随之上升，然后泵压迅速下降而排量继续上升（图1）。
②开始压力上升，排量随之上升，然后泵压迅速下降而排量保持不变（图2）。
③排量不变，泵压上升到一定高度后迅速下降（图3）。前两种情况，当泵压与排量状态发生改变时所对应的泵压值即被认为是地层的地面破裂压力，第三种情况，泵压变化的拐点即是破裂压力。经统计在合水地区后两者比例占到90%以上。
1.2 加砂施工过程中曲线特征
加砂过程是压裂成败的关键，该过程由于受各种因素及不同的工艺要求影响，实施当中曲线形态变化多异。通过收集大量现场施工曲线，并参考相关文献，分析归纳加砂曲线特征大致分为以下六类。
