裂缝转向对低渗地层水平井压裂的影响
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和施 工参数 对水 力裂 缝扩 展 的影 响 ，以期 达 到更好地 指 导压裂 施工 的 目的 。
１ 压 裂现 状 分 析
通过对 长庆 油 田水平 井压裂 施 工资料 不完 全统 计 ，可 以发 现 总体 上 呈 现 出大 排 量 、高泵 压 等 特点 。 气井 平均施 工泵 压 ５ ． ＭＰ ，最高 可达 ６ ． ＭＰ 。随着 井深 和砂 浓 度增 加 ，管 柱 和 孔 眼摩 阻及 喷 砂孔 ０９ ａ ４４ ａ 节流效 应等 因素 的影 响加 剧 ，在 深井 超深 井压 裂施 工设计 中必 须考 虑这 一要 素 。其他施 工参 数统计 数据
水力压裂施工 ；水 平 井压 裂 ；裂 缝 转 向 ； 曲率 半 径 关 ［ 图分 类 号 ］ Ｔ ３ ７ 中 Ｅ ５ ［ 献 标 识 码 ］ Ａ 文 ［ 章 编 号 ］ １ ０ ９ ５ （０ ２ ３ １９— ４ 文 ０ ０— ７ ２ ２ １ ｌＯ ～０ ４ ０
见 表 １ 。
对 于低 渗透 油藏 ，即使 采用 水平 井开发 ， 自然产 能也 有 限 ，均 需通 过压 裂增产 措施 改造储 层 ，才 能
获 得经 济开 发价 值 。对 比数 口苏 里格 气 田水 平井 和邻 井 （ 直井 ） 的产量 ，可 以看 到有 的水平井 压 裂后测
试 产量 超过 １ ０ ０ ｍ。 ｄ ０ ×１ ／ ，平均 产量是 邻井 的 ３ 倍 ，甚 至更 高 ，增产 效果 明显 。 ～５
如果 忽略 裂缝 弯 曲的影 响 ，将 导致 缝 内 的净 压 力 估算 错 误 ，使 得 通 过 历 史 拟合 得 到 的 裂缝 几 何 形 状错
误。
近井 筒应力 分 布是裂 缝转 向最 主要 的影 响 因素 。同时 ，由于地 层物 性差 异可 对直井 、斜 井 中水力 裂
缝 的扩展 产生不 同程 度 的影 响 ，因此有理 由相 信 ，在水 平井 条件 下 ，低 渗地 层物 性差异 可 能对水 平井水
缝通 道 的现象 。水力 裂缝 起裂 之后 ，发 生弯 曲并转 向，最后进 入 最优裂 缝 面 。裂 缝 的弯 曲造成近 井简摩
阻 的显著 增加 ，这会 导致 支撑 剂桥 塞和脱 砂 ，引起 地面 压力 过高 ，压裂 施工 可能 因此 而被 迫停止 。当裂 缝发 生转 向时 ，由于缝 内的支撑 剂 浓度 比原来 设计 的低 ，从 而使 压 裂作 业 失 败 ，甚 至 会 造 成油 井停 产 。
油 田水 平 井 压 裂 施 工 的 部 分 资 料 ，分 析 了 长 庆 油 田水 平 井 压 裂 的 特 点 。结 合 二 维 裂 缝 的 平 面 应 变 模 型 ，
建 立 了裂 缝 转 向的 曲率 半 径 与地 层 物 性 参 数和 压 裂 施 工 参 数 的 关 系 ， 并 针 对 性 地 分 析 了不 同 参 数 对 于 裂 缝 曲率 半 径 的 影 响 。 结 果表 明 ， 水平 应 力 差 对 裂缝 的 转 向 距 离 有 决 定 性 的 影 响 ，压 裂 施 工 排 量 对 水 力 裂 缝 高 度 的 增 长 贡 献 显 著 ，控 制 排 量 、 延 长 注 液 时 间 能 有 效 增 加 裂 缝 长 度 结 论 对 于 压 裂 参 数 优 化 设 计 和
力裂 缝扩 展起着 不 可忽 略的影 响 ，而 国内外 在这方 面研 究 的力 度 还很不 足 。因此 有必要 研究 低渗 地层 物 性差 异对 水平井 水力 裂缝 扩展 的影 响 。
以下 主要在 对长 庆油 田低渗 地 层水平 井分 段压 裂现 状统计 分 析的基 础上 ，针 对性地 研究 了物 性差 异
国外 学者 Ｃ ｅｒ 早提 出 了水 力 裂 缝 转 向 的概 念 ，最 近 的 研 究［ 证 实 了水 力 裂 缝转 向作 为 一 种 ｌ ｙ最 ａ １ ｑ］ 重要 的现 象 ，影 响着 水力 压裂 的施 工 。水 力裂 缝转 向是 指连 接井筒 和远 离井 筒 的主裂缝 体形 成弯 曲 的裂
究工作。
石油天然气学报 ＊ 油气田开发工程
２１ 年 ３ ０２ 月
表 １ 水 平 井 压 裂 主 要 施 工 参数
水 平井压 裂施 工工 艺复杂 、费用较 高 、施 工周 期长 ，然 而长庆 油 田大部分 水平 井经压 裂 改造后显 示 出 了巨大 的优 越性 ，取 得 了 良好 的经济 效益 。但是 部分水 平井 压裂 改造效 果不 明显 ，这些 水平 井经 历 了 复杂 的改造 ，而 同直井 相 比 ，产量 并没 有多少 优势 可言 。当前 长庆 油 田水 平井 很 多 采用 水 力 喷砂 射 孔 、 射流 加砂方 式进行 改造 ，这 种压 裂方式 常会 出现压 力异 常现象 。在 姬塬 油 田马家 山一带 ，这 种情况 出现 的频率 较高 。
［ 收稿日期］２ １ —１ 一 ６ ０ １ ２ ｏ ［ 基金项目］国家自然科学基金项 目 （ １ ７ １ １ 。 ５ ０ ４ ７ ） ［ 作者简介］纪宏博 （ ９ １ ） １ ７ 一 ，男 ，１ ９ 年 石油大学 （ ９４ 华东）毕业 ，博士 （ ，高级工程师 ，现 主要从 事油气井岩石力学 方面的研 后）
石 油 天然 气 学 报
２１ 年 ３ ０２ 月 第 ３ 卷 第３ ４ 期
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｌ ｎ ｓ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ Ｍａ ． ０ ２ Ｖｏ． ４ Ｎｏ ３ ｏ ｒ ａ ｆＯｉ ａ ｄ Ｇａ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｒ２ １ １３ ．
裂 缝 转 向对 低 渗 地 层 水 平 井压 裂 的影 响
纪 宏 博 ，席仲 琛 ，陈 勉 ，张 保 卫 （ 中国石油大学 （ 北京） 石油工 院， 程学 北京 １２４） ２９ ０
张旭东 （ 自 化 股 限 司 油 程技 研 院， 京１０ ３ 中 石油 工 份有 公 石 工 术 究 北 ０ ） ０８
［ 要 ］ 水 力 裂 缝 转 向作 为 压 裂 过 程 中 的一 种 重 要 现 象 ，可 造 成 近 井 筒 裂 缝 的 弯 曲， 对 于 裂 缝 中支 撑 剂 的 摘 传 输 和 流 体 的 流 动 规律 具 有 很 大 影 响 ，可 最 终 影 响 水 力 压 裂 的 成 败 和 人 工 裂 缝 的导 流 能 力 。 统 计 了长 庆
１ 压 裂现 状 分 析
通过对 长庆 油 田水平 井压裂 施 工资料 不完 全统 计 ，可 以发 现 总体 上 呈 现 出大 排 量 、高泵 压 等 特点 。 气井 平均施 工泵 压 ５ ． ＭＰ ，最高 可达 ６ ． ＭＰ 。随着 井深 和砂 浓 度增 加 ，管 柱 和 孔 眼摩 阻及 喷 砂孔 ０９ ａ ４４ ａ 节流效 应等 因素 的影 响加 剧 ，在 深井 超深 井压 裂施 工设计 中必 须考 虑这 一要 素 。其他施 工参 数统计 数据
水力压裂施工 ；水 平 井压 裂 ；裂 缝 转 向 ； 曲率 半 径 关 ［ 图分 类 号 ］ Ｔ ３ ７ 中 Ｅ ５ ［ 献 标 识 码 ］ Ａ 文 ［ 章 编 号 ］ １ ０ ９ ５ （０ ２ ３ １９— ４ 文 ０ ０— ７ ２ ２ １ ｌＯ ～０ ４ ０
见 表 １ 。
对 于低 渗透 油藏 ，即使 采用 水平 井开发 ， 自然产 能也 有 限 ，均 需通 过压 裂增产 措施 改造储 层 ，才 能
获 得经 济开 发价 值 。对 比数 口苏 里格 气 田水 平井 和邻 井 （ 直井 ） 的产量 ，可 以看 到有 的水平井 压 裂后测
试 产量 超过 １ ０ ０ ｍ。 ｄ ０ ×１ ／ ，平均 产量是 邻井 的 ３ 倍 ，甚 至更 高 ，增产 效果 明显 。 ～５
如果 忽略 裂缝 弯 曲的影 响 ，将 导致 缝 内 的净 压 力 估算 错 误 ，使 得 通 过 历 史 拟合 得 到 的 裂缝 几 何 形 状错
误。
近井 筒应力 分 布是裂 缝转 向最 主要 的影 响 因素 。同时 ，由于地 层物 性差 异可 对直井 、斜 井 中水力 裂
缝 的扩展 产生不 同程 度 的影 响 ，因此有理 由相 信 ，在水 平井 条件 下 ，低 渗地 层物 性差异 可 能对水 平井水
缝通 道 的现象 。水力 裂缝 起裂 之后 ，发 生弯 曲并转 向，最后进 入 最优裂 缝 面 。裂 缝 的弯 曲造成近 井简摩
阻 的显著 增加 ，这会 导致 支撑 剂桥 塞和脱 砂 ，引起 地面 压力 过高 ，压裂 施工 可能 因此 而被 迫停止 。当裂 缝发 生转 向时 ，由于缝 内的支撑 剂 浓度 比原来 设计 的低 ，从 而使 压 裂作 业 失 败 ，甚 至 会 造 成油 井停 产 。
油 田水 平 井 压 裂 施 工 的 部 分 资 料 ，分 析 了 长 庆 油 田水 平 井 压 裂 的 特 点 。结 合 二 维 裂 缝 的 平 面 应 变 模 型 ，
建 立 了裂 缝 转 向的 曲率 半 径 与地 层 物 性 参 数和 压 裂 施 工 参 数 的 关 系 ， 并 针 对 性 地 分 析 了不 同 参 数 对 于 裂 缝 曲率 半 径 的 影 响 。 结 果表 明 ， 水平 应 力 差 对 裂缝 的 转 向 距 离 有 决 定 性 的 影 响 ，压 裂 施 工 排 量 对 水 力 裂 缝 高 度 的 增 长 贡 献 显 著 ，控 制 排 量 、 延 长 注 液 时 间 能 有 效 增 加 裂 缝 长 度 结 论 对 于 压 裂 参 数 优 化 设 计 和
力裂 缝扩 展起着 不 可忽 略的影 响 ，而 国内外 在这方 面研 究 的力 度 还很不 足 。因此 有必要 研究 低渗 地层 物 性差 异对 水平井 水力 裂缝 扩展 的影 响 。
以下 主要在 对长 庆油 田低渗 地 层水平 井分 段压 裂现 状统计 分 析的基 础上 ，针 对性地 研究 了物 性差 异
国外 学者 Ｃ ｅｒ 早提 出 了水 力 裂 缝 转 向 的概 念 ，最 近 的 研 究［ 证 实 了水 力 裂 缝转 向作 为 一 种 ｌ ｙ最 ａ １ ｑ］ 重要 的现 象 ，影 响着 水力 压裂 的施 工 。水 力裂 缝转 向是 指连 接井筒 和远 离井 筒 的主裂缝 体形 成弯 曲 的裂
究工作。
石油天然气学报 ＊ 油气田开发工程
２１ 年 ３ ０２ 月
表 １ 水 平 井 压 裂 主 要 施 工 参数
水 平井压 裂施 工工 艺复杂 、费用较 高 、施 工周 期长 ，然 而长庆 油 田大部分 水平 井经压 裂 改造后显 示 出 了巨大 的优 越性 ，取 得 了 良好 的经济 效益 。但是 部分水 平井 压裂 改造效 果不 明显 ，这些 水平 井经 历 了 复杂 的改造 ，而 同直井 相 比 ，产量 并没 有多少 优势 可言 。当前 长庆 油 田水 平井 很 多 采用 水 力 喷砂 射 孔 、 射流 加砂方 式进行 改造 ，这 种压 裂方式 常会 出现压 力异 常现象 。在 姬塬 油 田马家 山一带 ，这 种情况 出现 的频率 较高 。
［ 收稿日期］２ １ —１ 一 ６ ０ １ ２ ｏ ［ 基金项目］国家自然科学基金项 目 （ １ ７ １ １ 。 ５ ０ ４ ７ ） ［ 作者简介］纪宏博 （ ９ １ ） １ ７ 一 ，男 ，１ ９ 年 石油大学 （ ９４ 华东）毕业 ，博士 （ ，高级工程师 ，现 主要从 事油气井岩石力学 方面的研 后）
石 油 天然 气 学 报
２１ 年 ３ ０２ 月 第 ３ 卷 第３ ４ 期
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｌ ｎ ｓ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ Ｍａ ． ０ ２ Ｖｏ． ４ Ｎｏ ３ ｏ ｒ ａ ｆＯｉ ａ ｄ Ｇａ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｒ２ １ １３ ．
裂 缝 转 向对 低 渗 地 层 水 平 井压 裂 的影 响
纪 宏 博 ，席仲 琛 ，陈 勉 ，张 保 卫 （ 中国石油大学 （ 北京） 石油工 院， 程学 北京 １２４） ２９ ０
张旭东 （ 自 化 股 限 司 油 程技 研 院， 京１０ ３ 中 石油 工 份有 公 石 工 术 究 北 ０ ） ０８
［ 要 ］ 水 力 裂 缝 转 向作 为 压 裂 过 程 中 的一 种 重 要 现 象 ，可 造 成 近 井 筒 裂 缝 的 弯 曲， 对 于 裂 缝 中支 撑 剂 的 摘 传 输 和 流 体 的 流 动 规律 具 有 很 大 影 响 ，可 最 终 影 响 水 力 压 裂 的 成 败 和 人 工 裂 缝 的导 流 能 力 。 统 计 了长 庆
