油藏工程课件第6章

说明周向应力相等，与无关
当 x > y
()0,180= ()min
对称双翼裂缝
()90，270= ()max
分析
• 随r增加， 迅速降低(平方次)
• 应力集中(周向应力在井壁处最大,这是破裂压力大于 延伸压力的根本原因.) • PF > PE
（2）向井筒注液产生的应力分布 弹性力学拉梅公式(拉应力为负)
x、y—x方向和y方向上应力，Pa；
r、—径向和周向（切向）应力，Pa； ，r— 任意径向与x轴的极角和极径，m； r—计算点剪切应力，Pa。
当r =rw，＝0及180时，＝ 3y－ x 当r =rw，＝90及270时，＝ 3x－ y
当 x = y ＝ 2y=2 x

w p
h
2xf
解除井底附近污染。
发展阶段
(1)一般性的单井增产、增注措施
(2)大型压裂工艺技术的发展和应用 (3)优化压裂设计技术的发展和应用
(4)低渗油藏整体压裂开发技术的研究和应用
(5)中高渗油藏端部脱砂压裂技术研究和应用
(6)复杂油气藏的改造技术研究和应用
第六章 水力压裂 （Hydraulic Fracturing)
井壁最终应力分布
• 根据最小主应力原理 —当z最小时，形成水平裂缝; — 当Y或x最小时，形成垂直裂缝。
z x y y z x x y z
2 水力压裂造缝条件
(1) 形成垂直缝
岩石破坏条件

－压为正，拉为负
大张应力原则）
h t
－最大有效周向应力大于水平方向抗拉强度（最
1 井壁最终应力分布
y
y
x
rw r
r x
（1）井筒处应力分布

二、高能气体压裂(High Energy Gas Fracturing) 1.增产（注）机理 造缝作用 热力作用 物理化学作用
增产（注）措施——压裂
二、高能气体压裂(High Energy Gas Fracturing)
1.增产（注）机理
1）造缝作用
井筒附近地层产生多条、多方位随机的径向裂 缝，在地层岩石应力作用下产生剪切错位，使缝 面凹凸处相错，同时裂缝面处岩石产生少量碎屑 也能支撑裂缝，改善了地层的渗流能力。
增产（注）措施——压裂
一、水力压裂（Hydraulic Fracturing）
5.压裂液
2）压裂液的性能要求 滤失少；悬砂能力强；摩阻低；稳定性好
（热稳定性和抗机械剪切）；配伍性好；低 残渣；易返排；货源广、便于配制、价格便 宜
增产（注）措施——压裂
一、水力压裂（Hydraulic Fracturing） 5.压裂液
增产（注）措施——酸化
1.酸化的分类
按作用原理分:解堵酸化和深穿透酸化
按施工压力分:基质酸化和压裂酸化
按施工所用酸液体系分:常规酸化、降 阻酸酸化、胶凝酸酸化、胶联酸酸化、泡 沫酸酸化和乳化酸酸化
增产（注）措施盐酸，有时也用醋酸、 甲酸、混合酸和氨基磺酸等，为了满足酸化缓速、提高 酸处理效果的需要，有时还采用胶化酸、乳化酸和泡沫 酸等。
增产（注）措施——压裂
一、水力压裂（Hydraulic Fracturing） 4. 地应力状态对造缝的影响
增产（注）措施——压裂
一、水力压裂（Hydraulic Fracturing）
5.压裂液
影响压裂施工的各种因素中，压裂液的性 能是其中的主要因素之一。 1）压裂液的任务
压裂液是一个总称，根据其在施工过程中 不同阶段的任务不同，可分为前置液、携砂 液和顶替液三种。

H min
Cr 1 Cb
Cr－基质岩石骨架压缩系数；
Cb－岩石体积压缩系数；
ξ－水平应力构造系数，由实验测定。
(二)井壁上的应力 1.井筒对地应力及其分布的影响
圆孔周向应力：
x y
2 a2 x y 1 2 r 2 3a 4 1 4 cos 2 r
炸药在井筒内的爆轰和爆燃使井筒附近产生多条裂缝。 常用炸药有黑索金、奥克托金等。
爆炸压裂技术特点
爆炸造成的压缩应力波使井周岩石发生塑性变形，
形成的残余应力场使得爆炸初期形成的大量裂缝重
新闭合，或被爆炸残余物堵塞。 井内爆炸易损坏井筒； 所用硝化甘油类药剂过于敏感是爆炸压裂失败的原因 之一。
高能气体压裂
当井壁上存在的周向应力达到井壁岩石的水平方向的抗拉强 度时，岩石将在垂直于水平应力的方向上产生脆性破裂，即 在与周向应力相垂直的方向上产生垂直裂缝。
s q ³ s th
岩石为各向同性材料，破裂时的裂缝方 向总是垂直于最小主应力轴。
z x y
当产生裂缝时，井筒内注入流体的压力即为地层的破裂压 力： 3 h
①利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能 力的排量注入井中，在井底憋起高压；②当此压力大于井壁 附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近地层产生 裂缝；③继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填 以支撑剂，④关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近 地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝。
Pi
即由于井筒内压而导致的周向应力与内压大小相等， 方向相反。
3.压裂液径向渗入地层所引的井壁应力
由于注入井中的高压液体在地层破裂前，渗入井筒 周围地层中，形成了另外一个应力区，它的作用是增大 了井壁周围岩石中的应力。增加的周向应力值为：

《油藏工程原理》讲义
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（2）油藏储量级别(续) 控制地质储量
指在某一圈闭内预探井发现工业油（气）流后，以建立 探明储量为目的，在评价钻探过程中钻了少数评价井后所 计算的储量。 控制储量可作为进一步评价钻探、编制中期和长期开
发规划的依据。
《油藏工程原理》讲义
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（2）油藏储量级别(续)
探明地质储量
《油藏工程原理》讲义
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绪论
孔隙度: 描述岩层储存油气的能力 水平方向渗透率: 描述油藏中流体的水平方向的 流动能力 垂直方向渗透率: 评价重力作用的影响和层间流 动能力 岩性分析: 提供岩石来源、纹理、结构的描述 残余相饱和度: 估计采收率 水的矿化度(Water Salinity): 矫正电测井，确定 钻井液侵入程度 岩芯伽玛测试: 矫正井下伽玛射线测井 岩石颗粒密度: 矫正密度测井 岩芯拍照: 提供岩心的永久存档
其中：
A h h A
j j
j
Aj h j
Aj h j
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中石油石油地质储量容积法
容积容积法计算石油地质储量公式： N＝100·A·h·(1—Swi)ρ o/Boi 式中：N—石油地质储量，104t； A—含油面积，km2 h—平均有效厚度，m； φ —平均有效孔隙度，f； Swi—平均油层原始含水饱和度，f； ρ o—平均地面原油密度，g/cm3 ； Boi— 平均原始原油体积系数 Rm3/Sm3。
ho h WOC
含油面积Ao:
充满程度β ：
Ao
Vc Ao h (1 swc )
油藏容积
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Vc Ao 0 1 Vct At
若 ＝ 1，表明圈闭已经充满，同时也表明更多的油 > 0，表明圈闭中聚集了油气，同时也表明油气从