吴晓东-压裂水平井产能预测.ppt

H
Khristianovich、
Geertsma、Deklerk
L(t)
Daneshy
2 假设条件
(1)岩石为均质各向同性。
(2)岩石变形服从线弹性应力应变关系。 (3)流体在缝内作一维层流流动, 缝高方向
裂缝呈矩形。 (4)缝中X方向压降由摩阻产生, 不考虑动
能和势能影响。 (5)裂缝高度和施工排量恒定。
清孔液、前垫液、预前置液）
对压裂液的性能要求
(1) 与地层岩石和地下流体的配伍性； (2) 有效地悬浮和输送支撑剂到裂缝深部； (3) 滤失少 ； (4) 低摩阻 ； (5) 低残渣、易返排 ； (6) 热稳定性和抗剪切稳定性 。
压裂液对储层的伤害
✓压裂液在地层中滞留产生液堵 ✓地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生
浮 力阻 颗粒 力 重力
概念
— 自由沉降 — 干扰沉降
受力分析
— 固体颗粒的重力 — 流体对固体颗粒的浮力 — 颗粒的运动阻力
浮 力阻 颗粒 力 重力
重力 浮力 阻力
Fg
6
d
3 P
P
g
Fb
6
d
3 P
f
g
Fd
CD
1 2
f
U
2 P
A
CD
8
f
d
P2U
2 P
F=Fg-Fb 当F＝Fd时
UP
[ 4d p (P f 3CD f
— 颗粒的表面是粗糙的； — 颗粒的形状是不对称的 不规则颗粒的沉降速度小于球形颗粒的沉降速度
支撑剂在幂律液体中的沉降
用视粘度a代替
a KD n1
UP
d
2 P
(
P

21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
水平井分段压裂裂缝优化研究 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
谢谢！

目前平均单井生产情况
日液 日油 含水 (t/d) (t/d) (%)
36.9 4.5 87.8 30.9 4.5 85.3 126.2 16.3 87.1 77.7 9.4 87.9 34.8 3.2 90.8 57.0 12.7 77.7 59.9 12.6 79.0 18.5 7.7 58.4 88.1 12.1 86.3
胜利油田水平井现状
水平井与同期调整井或周围直井相比
1.5-2倍 2-5倍
30-60%
2-3倍
水
直 井
平 井
钻井费用
水 平 直井
井
日产油高
直 井
水 平 井
含水降低
1万吨
水 平
直井
井
增加可采储量
水平井具有单井产量高、回收投资快、提高采收率、
改善开发效果的明显优势。
16
胜利油田水平井现状
胜利油区水平井
第1个转移
边底水断块油藏
稠 油
常 规
裂缝性油藏
油 藏
油 藏
整装高含水油藏
薄层、薄互层油藏
7
胜利油田水平井现状 第2个转移
水
水
先后在营93、永8、辛154、
平
平
王 上进54行3老等了1油水7个平田产井能挖部建署潜设。区块
井
井
单
整
井 设 计
体 部 署
先后在纯56块、桩1块、永
1的2老块新油、田临区中2块产实等施能1了4个水建高平设含井水整
数模结果：水平段长度和原油粘度不变时，随着油层厚度 在一定范围内增加，吞吐效果好（供油体积增加，储热能力 增强，热利用率高）；但当油层增加到一定厚度（20m）时， 再增加厚度对改善吞吐效果的影响变小。

考虑启 动压力 梯 度 的影 响 。对 于低 渗 透 油 藏 ， 在计 算 压裂 水平井 产 能 时 ， 不 考 虑启 动 压 力 梯度 往 往 造
成计算 的 结 果 不 理 想 。 因此 ， 在 前 人 研 究 的基 础 上， 建 立 了考 虑启 动压 力 梯 度 的压 裂 水 平井 的产 能
预测公 式 。
渗 透油藏 压 裂 水 平 井 产 能 对 水 平 井 优 化 设 计 具 有
重 要 的指导 意义 ¨ 。 在 国 内外 学 者 对 压 裂 水 平 井 的稳 态 产 能 研 究
１ 低渗透油藏压裂水平井的稳态 产能
计算模 型
在水 平井进 行水 力 压 裂 时 ， 得 到 的裂 缝有 三 种 形态 ： 垂直 裂缝 ， 纵 向裂缝 ， 水平 裂 缝 。现 主要 研 究 的是 最常 见 的也 是 效 果 最 好 的垂 直 裂 缝 下 的水 平
端部 的压力 （ ＭＰ ａ ） ； Ｐ 为 裂缝 内部线 性 流 和径 向流
交界处 的压力 （ ＭＰ ａ ） 。 裂缝 中生产 压差 计算 式（ ７ ） 中需要 确定 裂缝 端 部 压力 与 井 底流 薹 ｋ ｓ Ｌ ｗ ￣ ｉ ｌ ， （ × ｌ ０ ‘ ’ ｍ ） ． 为 水 平 渗 透 率 １ ． ２
第 ｌ ３卷
第 ３期
２ ０ １ ３年 １ 月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ． １ ３ Ｎｏ ． ３ Ｊ ａ ｎ ．２ ０ｌ ３
１ ６ ７ １ — １ ８１ ５（ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ５ ８ ４ — ０ ４
Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ

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第一部分 压裂压力分析
一、闭合压力确定方法 二、泵注期间的压力分析 三、压裂压力递减分析 四、微裂缝储层滤失问题
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一、闭合压力（Pc）确定方法
定义： 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）
理想的情况下（地层均质），pc= σmin（最小 就地主应力）
SV : 上覆应力，Pa Shi : 初始水平应力，Pa
: 毕奥特常数
pi : 地层内孔隙压力, Pa
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二、泵注期间的压力分析
压
破裂
加砂
力
F 前置液
携砂液
停泵 裂缝闭合
a b
排量不变，提高砂比，压力升高 E 反映了正常的裂缝延伸
a—致密岩石 b—微缝高渗岩石
管内摩阻
裂缝延伸压力（静）
1、施工压力与时间的关系
三个方程： ➢ 裂缝宽度方程 ➢ 裂缝内压力方程 ➢ 连续性方程 三维模型多一个方程： 缝高方程
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裂缝宽度方程
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压力方程
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：
n
dp dx
K w 12 n
q i
h f
牛顿液(n 1, K ,压裂液粘度) :
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Cater模型假设
(1)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 (3)裂缝内某点的滤失速度取决于该点接触液体的时间：
v(x,t)
C (x,t) t
t (x)
(4)裂缝内各点压力相同，且等于井底延伸压力
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水平井产能计算及复杂井型 介绍
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。

5 – 支撑剂在缝中向更远处前进， 随着压裂液继续向渗透性地层的 滤失 ，可到达水力裂缝的端部。
6 –停止泵注压裂液/携砂液，缝 内压裂液继续向渗透性地层滤失 。
7 – 裂缝闭合在支撑剂上，在地层 留下一条导流通道。
1 2
3
地面泵压 5
4
6
排量 砂比
理想的地面施工压力变化示意图
1 –开始泵注压裂液，地层破裂 2 – 裂缝随压裂液的泵注而延伸
18
Mfrac可实现多层压裂裂缝三维几何尺寸、并实现多裂缝的可视
化的显示和复杂裂缝的模拟。
19
Gohfer基于离散方法论、采用全三维模型、考虑各种复杂的地层因素，能
模拟非对称裂缝、复杂裂缝形状。
20
5、实施水力压裂基本条件
施工设备与管柱
基
施工工艺
本
施工参数
条
件
施工材料
配套措施
满足特定施工工艺条件下的地 层改造需要。
胜利油田压裂技术应用现 状
2013.11
1
提纲
一、压裂技术发展概况 二、大型压裂技术 三、机械分层压裂技术 四、非常规储层压裂技术
一、压裂技术发展概况
1、水力压裂的定义 2、水力裂缝延伸过程及关联的物理机理 3、水力压裂工艺技术分类 4、水力压裂设计方法 5、实施水力压裂的基本条件 6、水力压裂技术系列
3 – 支撑剂以悬浮状态进入水力裂缝
4 – 支撑剂随着泵注的继续向更远处
运移
5 –支撑剂在缝中向更远处前进，
7
随着压裂液继续向渗透性地层的滤
失 ，可到达水力裂缝的端部。
6 –停止泵注压裂液/携砂液，缝 内压裂液继续向渗透性地层滤失 。
7 –裂缝闭合在支撑剂上，在地层 留下一条导流通道。

磨损前 磨损后
新管柱
研制Y344-115封隔器，中心管优选耐磨材质，改进了工具连 接部位结构，采用橡胶垫充填间隙，满足了施工要求。
3、发展了水平井限流压裂诊断和评估技术
完善摩阻分析法，提高压 水平井压裂节点压力分析示意图 开炮眼数判断的可靠性
水平井限流压裂过程 中的摩阻与直井相比增加 了套管沿程损失，在以往 的诊断中被忽略，使得计 算的炮眼摩阻大于实际， 导致计算的压开孔数不准。
胶筒外径 (mm) 104
胶筒油浸试验(70℃柴油中浸泡1小时 )
疲劳 40MPa×5min×5次
承压后外径 (mm)
下109
最大变形 ％
4.80
结果 合格
备注 50MPa未爆
现场试验情况及效果
截至目前，应用机械分段压裂工艺成功压裂10 口井45个层段，并均获成功。
✓一趟管柱最多压裂3段，最大射孔井段10m，每 段最多孔数100孔 ✓最大卡距33m ✓单井及单趟管柱最大加砂量90m3、45m3 ✓最高施工压力53.9MPa
水平井压裂工艺技术
第一部分 大庆油田水平井总体情况
第二部分 大庆油田水平井井下作业配套 技术
第三部分 目前存在的问题及下步攻关重 点
大庆油田水平井总体情况
52口 38口
44口 ✓单井日产液17.4t
✓日产油15.2t ✓累计产油20.8万吨 ✓南1-2-平25井日产百吨
1991-2005年 2006年 目前投产井数
✓水平井限流法压裂技术不断完善 ✓双卡分段压裂取得突破性进展 ✓水平井连续油管酸化和分段酸化技术日趋成熟 ✓水平井解卡、打捞工艺不断进步
✓ 针对大庆外围油田储层物性差、井筒轨迹复杂等增
产改造的难题，初步形成了压裂优化设计、高压耐 磨管柱、测试压裂分析等配套技术