水力压裂净压力拟合分析解释技术

水力压裂净压力拟合分析解释技术研究与应用 一、 前言 二、净压力与净压力拟合 三、水力压裂净压力拟合方法研究 四、现场应用分析 五、结论 目 录 一、前 言 随着水力压裂技术的发展 ， 水力压裂施工中或停泵后的净压力拟合分析技术引起了广泛关注 。 因为这种技术提供了一种认识 、 评价水力压裂裂缝延伸扩展动态及几何形态的一种经济 、 简便方法 ， 它不仅可以获取重要的地层参数和压裂参数 ， 而且可以帮助提高压裂施工成功率和有效率 。 早在 20世纪 80年代 ， 以 国 )为代表的研究人员就开始着手研究如何通过获得的压裂施工压力或停泵后的压力降落来认识 、 分析压裂裂缝几何形态及地层参数 ，并分析压裂施工中压力变化以帮助提高压裂施工成功率和有效率 。 限于当时技术水平 ， 他们主要基于二维裂缝模拟模型进行分析 ， 并采用压力与时间的双对数曲线进行分析 。 延伸类型 双对数斜率 解释结果 a b 径向型裂缝延伸 1/6 1/4 在 基础上下降 控制缝高延伸 应力敏感裂隙 0 高度延伸通过尖点 缝隙扩张 1 裂缝高度受限扩张 在 段后变为负值 缝高延伸失控 20世纪 90年代以来 ， 美国的学者开始研究如何通过拟合现场施工监测的净压力与软件理论模型计算的净压力来分析评价压裂施工参数 ， 从而提高压裂施工成功率 。 本文介绍了一种基于三维裂缝延伸模拟模型的水力压裂净压力拟合分析解释技术 ， 提出了净压力拟合分析解释的一般步骤及理论方法 ， 研究了现场监测净压力的计算方法 ，并介绍了其在现场施工中的应用情况 ， 现场应用表明该技术可以帮助认识地层参数和压裂参数 ，可以帮助提高压裂施工成功率和有效率 。 二、净压力与净压力拟合 净压力是指水力裂缝内流体流动压力与地层闭合压力的差值 。 净压力拟合是指将水力压裂施工时监测到的井底缝口净压力与设计软件模拟计算的缝口净压力进行拟合 ， 通过拟合这两个压力 ， 可以知道压裂施工中地下裂缝延伸状态和评价压裂施工效果 。 三、水力压裂净压力拟合方法研究 1、水力压裂净压力拟合一般步骤 预压裂设计 进行注入 /压降测试确定地层闭合压力和滤失系数 进行阶梯降排量测试确定孔眼摩阻和裂缝近井筒摩阻 确定观测净压力 进行观测净压力与模型计算净压力拟合 拟合结果满意情况？ 修正压裂设计 进行正式压裂施工 进行正式压裂施工后拟合评价 是 否 2、 净压力拟合配套测试技术 (1)、注入 /压降测试技术 确定地层闭合压力、滤失系数、压裂液效率等参数 井底压力和排量 注入时间 注入 /压降测试过程示意图 井底压力 闭合压力 分析过程 时间平方根 注入 /压降测试分析过程示意图 (2)阶梯降排量测试技术 确定孔眼摩阻、近井筒摩阻和裂缝入口摩阻 阶梯降排量测试过程示意图 施工时间 井底压力和排量 排量 摩阻 阶梯降排量测试分析过程示意图 2r e fp r e f 22123 p r e fp r e 1)孔眼摩阻计算 2)近井筒摩阻计算 w bn w b 3)裂缝入口摩阻计算 n w bp r e fe n tr y 3、监测净压力计算 套管 油管 地面施工参数 (压力 、 排量 、 砂比 ) 监测净压力 =f(施工压力 ， 管柱摩阻 ， 孔眼摩阻 ， 近井筒摩阻等 ) 计算净压力 =f(施工参数 ， 地层岩石力学参数 、 地层渗透率 ， 压裂液参数 ， 支撑剂参数等 ) 现场监测井底压力时 ， 净压力的计算方法如下 当油管 (或环空 )施工时 ， 现场监测环空 (或油管 )的地面压力时 ， 净压力的计算方法如下 现场监测地面泵压时 ， 净压力的计算方法如下 e nt r s e r v e t ce n t r u r fa c eo b s e r v e dn e t ce n t r b s e r v e dn e t 4、 计算净压力 计算净压力与施工排量 、 地层岩石力学参数 、 油层参数 、 压裂液参数 、 支撑剂参数等有关 ， 只有使用软件才能计算出来 。 ),( e t 四、现场应用分析 层位 层号 井 段 m 厚度 m 孔隙度 % 渗透率 10油饱和度 % 泥质含量 % 自然伽马 释结果 20 0 油层 1井是黄骅坳陷柳赞构造带柳北断鼻高部位的一口开发井，油井完钻日期为 2003年 6月 8日，最大井斜 层套管外径为 钢级为 厚为 井质量合格， 1井小型压裂施工曲线图 1井阶梯降排量测试过程压力与排量随时间的变化曲线图 1井射孔摩阻、近井筒摩阻、裂缝入口摩阻随排量变化曲线图 1井小型压裂净压力拟合曲线图 项 目 数 值 地层闭合压力 (合压力梯度 (m) 合时间 (裂梯度 (m) 缝入口摩阻 (眼摩阻 (井筒摩阻 (柱摩阻 (26 施工总摩阻 (失系数 ( 10130 1井小型压裂解释结果表 阶段 修改前 修改后 液量 工排量 m3/比 % 砂量 量 工排量 m3/比 % 砂量 置液 110 / 30 / 支撑剂段塞 / / / / 20 置液 / / / / 50 / 携砂液 40 0 砂液 35 7 5 7 砂液 5 6 0 6 砂液 30 6 0 6 砂液 25 5 0 5 砂液 10 2 2 替液 / / 合计 / / 130 1井修改前后泵注程序表 1井主压裂施工曲线图 由拟合得到施工结束时裂缝的几何形态参数 ， 裂缝支撑缝长为 181m， 裂缝支撑缝高为 52m， 裂缝平均支撑浓度为 裂缝最大导流能力为 1井主压裂施工净压力拟合曲线图 五、结 论 1、 对水力压裂施工压力进行净压力拟合是目前国内外认识和评价地层参数与压裂参数的一种经济有效的方法 ， 它可以帮助提高施工成功率和有效率 。 2、 注入 /压降测试和阶梯降排量测试是帮助进行净压力拟合