压裂测试施工压力资料分析ppt课件

1、水力压裂过程的监测水力压裂过程的监测 施工监测施工监测 压力动摇监测压力动摇监测 水力裂痕参数监测水力裂痕参数监测 施工监测施工监测n注入排量监测注入排量监测n涡轮番量计涡轮番量计 n计数泵计数泵 n从压裂液罐内计量泵入液体的体积从压裂液罐内计量泵入液体的体积和泵人时间和泵人时间 施工监测施工监测n加砂量加砂量 n 加砂量的丈量同样是困难的任务，加砂量的丈量同样是困难的任务，整整n个施工过程中丈量误差很小也能够导致个施工过程中丈量误差很小也能够导致施施n工结论本质上的差别。加砂量可用几种工结论本质上的差别。加砂量可用几种方方n法进展验证，一切的方法应相互配合运法进展验证，一切的方法应相互配合运

2、用用n以使误差最小。以使误差最小。 施工监测施工监测n支撑剂用量支撑剂用量 n 监测支撑剂用量的最可靠方法就是监测支撑剂用量的最可靠方法就是计计n量支撑剂储罐，在压裂施工期间，应按量支撑剂储罐，在压裂施工期间，应按预预n先设计的加砂程序表，确定各个不同施先设计的加砂程序表，确定各个不同施工工n阶段用完一罐支撑剂的时间，其差值会阶段用完一罐支撑剂的时间，其差值会经经n常出现，可在不影响施工设计的情况下常出现，可在不影响施工设计的情况下得得n到校正。到校正。 压力动摇监测压力动摇监测 在压裂施工期间，进展估算时最关键的问题之一是施工压力的动摇。为了有效地采取补救措施，必需正确地找出压力变化的缘由。

3、有四种引起压力动摇的缘由，即力学问题、胶体性能变化、支撑剂浓度的改动和地层呼应。 压力动摇监测压力动摇监测n力学问题引起的压力动摇n 引起施工压力异常高的最通常的力学问题是n压裂流体经过射孔孔眼时遭到限制，当流体经过n孔眼时要产生压力降落。当某些孔眼不能流过流n体时，那么其他的每个孔眼的流量就会添加，因此n呵斥更高的压力降落，这会导致地面的施工压力n比预料的要高，还能够会不得不改动施工程序。 压力动摇监测压力动摇监测n胶体性能变化引起的压力动摇n 当压力升高或降低时，很难确定是由于地层n的裂痕性能所引起的还是由于胶液的性能所引起，n关键要素是发生压力变化的时间如以下图，如n果这段时间与液体经过

4、油管或套管所需求的时间n相致，那么它能够反映了施工液体性能的变化，n其它的压力变化通常是和裂痕几何和动态特性的n改动有关。 压力动摇监测压力动摇监测压力动摇监测压力动摇监测n支撑剂浓度的改动引起的压力动摇n 由于难以使支撑剂浓度坚持稳定，就会由于n静水柱压力的升高或降低而引起压力动摇。聚合n物胶液浓度的变化也会引起压力的变化。聚n合物混合不均匀，会在压裂液储罐内构成不同浓n度的分层、这样，有时会呵斥在一罐液体将要用n完时引起压力升高，而在开场运用另一满罐液体n时引起压力降低。均匀的混合将会减少这种影响。n倒换不同密度的支撑剂将同样影响压力变化。 压力动摇监测压力动摇监测n地层呼应引起的压力动摇

5、n 间隔井筒有一定间隔的地方，会发生n一些其它类型的脱砂，这种压力上升在开n始时是逐渐的，然后，随着裂痕充溢砂子，n上升急剧加快。地面施工压力有明显上升n趋势。 水力裂痕参数监测水力裂痕参数监测 压裂过程中对压裂裂痕的几何形状测量是压裂作业的一项重要任务，为了获得较为准确的裂痕形状，人们采用不同的检测方法进展广泛的比较，同时运用几种不同的方法来提高解释的准确性。 水力裂痕参数监测水力裂痕参数监测n裂痕高度检测裂痕高度检测 n井温丈量方法井温丈量方法n放射性同位素示踪法放射性同位素示踪法 n裂痕方位和宽度检测裂痕方位和宽度检测n压裂实时资料监测技术压裂实时资料监测技术n 实时监控与监测技术是经过

6、在现场实时测实时监控与监测技术是经过在现场实时测定定n压裂液、支撑剂和施工参数，模拟水力裂痕几压裂液、支撑剂和施工参数，模拟水力裂痕几何何n外形变化，随时修正施工方案，以获得最优的外形变化，随时修正施工方案，以获得最优的支支n撑裂痕和最正确的经济效益。撑裂痕和最正确的经济效益。 水力裂痕参数的识别水力裂痕参数的识别 n闭合压力确实定闭合压力确实定n矿场测试法矿场测试法 n实际计算法实际计算法 n施工过程压力分析施工过程压力分析 n裂痕几何模型裂痕几何模型 n水力裂痕几何尺寸的计算方法及选用原那水力裂痕几何尺寸的计算方法及选用原那么么 n施工压力与时间的变化关系施工压力与时间的变化关系 n压裂施

7、工压力的解释压裂施工压力的解释 n增大的压力速率分析增大的压力速率分析 n由施工压力曲线确定裂痕几何参数由施工压力曲线确定裂痕几何参数 闭合压力确实定闭合压力确实定n矿场测试法矿场测试法 n 矿场确定闭合压力最可靠的方法是在加砂矿场确定闭合压力最可靠的方法是在加砂压压n裂施工之前进展阶梯排量注入裂施工之前进展阶梯排量注入/ /返排实验，根本返排实验，根本n原理如以下图所示。首先以阶梯型变化的排量原理如以下图所示。首先以阶梯型变化的排量注入注入n足够量的液体呵斥一条裂痕，紧接着以恒定的足够量的液体呵斥一条裂痕，紧接着以恒定的速速n率返排，返排速率用一个调理阀、油嘴或速率率返排，返排速率用一个调理

8、阀、油嘴或速率调调n节器来控制，假设返排速率控制适宜，那么得节器来控制，假设返排速率控制适宜，那么得到的到的n压力递减曲线在闭合压力处将出现一个从正到压力递减曲线在闭合压力处将出现一个从正到负负n的变化拐点，该点对应的压力即为裂痕闭合压的变化拐点，该点对应的压力即为裂痕闭合压力。力。 闭合压力确实定闭合压力确实定闭合压力确实定闭合压力确实定 矿场确定闭合压力的另一种方法是经过小型压裂(或称压裂测试)施工，测试停泵后的压力降曲线，经过绘制压力随时间的平方根曲线也可以确定闭合压力，如图 闭合压力确实定闭合压力确实定 由于小型压裂构成的裂痕比阶梯注入/返排法构成的裂痕长且宽，因此得到的闭合压力精度不

9、太可靠，但小型压裂运用与正式压裂一样的排量和压裂液，对后续的大型压裂施工具有很好的指点作用。 闭合压力确实定闭合压力确实定n实际计算法实际计算法 n 对闭合压力的计算是基于地下的三对闭合压力的计算是基于地下的三向向n主应力分布和岩石力学参数，主应力分布和岩石力学参数，HagoortHagoort导导出出n地层破裂压力、延伸压力和闭合压力的地层破裂压力、延伸压力和闭合压力的计计n算公式：算公式： 闭合压力确实定闭合压力确实定n破裂压力 n闭合压力 n延伸压力 ApApTihivF22122/12/1ApApihivC21125 . 02AlEppCFPFPFEppp,min施工过程压力分析施工过

10、程压力分析n压裂过程中井底压力变化曲线 施工过程压力分析施工过程压力分析n裂痕几何模型图裂痕几何模型图施工过程压力分析施工过程压力分析n水力裂痕几何尺寸的计算方法及选用原那么水力裂痕几何尺寸的计算方法及选用原那么 n基于垂直平面的平面应变实际的基于垂直平面的平面应变实际的PerkinsPerkins与与KemKem以及后来以及后来NordgrenNordgren改良的裂痕扩展延伸改良的裂痕扩展延伸模型，简称模型，简称PKNPKN模型；模型；n以程度平面应变条件为根底的以程度平面应变条件为根底的ChristianovichChristianovich和和GeertsmaGeertsma以及后来以

11、及后来DaneshyDaneshy的模型，简称的模型，简称KGDKGD模型；模型；n以裂痕径向延伸为根底的以裂痕径向延伸为根底的PennyPenny模型，简称模型，简称PennyPenny模型或径向模型。模型或径向模型。 施工过程压力分析施工过程压力分析n施工压力与时间的变化关系施工压力与时间的变化关系 n 施工压力与时间的变化施工压力与时间的变化关关n系可以运用裂痕内流动方程系可以运用裂痕内流动方程和和nSneddenSnedden缝宽公式及延续性缝宽公式及延续性方方n程来确定，详细如下程来确定，详细如下( (以以PKNPKN模模n型为例型为例) )。 施工过程压力分析施工过程压力分析n根本

12、方程 n裂痕宽度 n裂痕内任一点的平均缝宽 txpEHtxWff,2,maxtxpCtxpEHtxWtxWfnff,2,4,max施工过程压力分析施工过程压力分析n裂痕内流动方程n延续性方程 12162nnffWHqKdxdp ttxAxtCHxqf,2施工过程压力分析施工过程压力分析n定解条件 n初始条件：n边境条件： 00 ,xW0,txW)(tLx tQtq, 0 tQtq21, 0全缝长 半缝长 施工过程压力分析施工过程压力分析n压力与时间的关系式 22112221nnfnnnwtLHqCKtpnnn1222施工过程压力分析施工过程压力分析n施工过程中井底净压力随时间的变化为： 321

13、141:nenPKN ewttp122:nnennKGD1832:nnennPenny施工过程压力分析施工过程压力分析 从井底净压力与时间的比例关系式可以看到，假设把施工压力与时间处理为双对数方式，将得到如图的结果，很显然，利用这种变化趋势可以解释裂痕的延伸方式。 施工过程压力分析施工过程压力分析n压裂施工压力的解释压裂施工压力的解释施工过程压力分析施工过程压力分析n裂痕延伸方式n斜率小的、负的双对数段A，A n此时裂痕以KGD或径向模型方式延伸，裂痕最有能够n构成圆形而不受任何限制，A段表示流体进入地n层被限制在一个点源(射孔段长度较短)；A段流n体入口从线源扩展到整个裂痕段(如压裂段全射开

14、或n裸眼完井)，这种无限制流体入口情况，裂痕延伸的n早期阶段与KGD模型一致，当裂痕延伸到阻挠层时，n垂向延伸受阻，压力变化由下降转为平缓或上升。 施工过程压力分析施工过程压力分析n斜率小的、正的双对数(B，C，D段)n当上下阻挠层限制裂痕径向开展时，裂痕长度将大于n高度，导致井底压力上升，这时类似于PKN模型的裂n缝延伸方式(如情况C)。假设上下层的应力大于压裂n层，由于高应力层的限制，施工压力将继续添加，直n到井底净压力接近于压裂层与较低遮挡层应力差的一n半为止，假设井底净压力继续添加且超越时，很小的压n力添加就会导致明显的裂痕高度添加，最终井底净压n力接近一极限值，如图中D点。 施工过程

15、压力分析施工过程压力分析n典型压裂压力分析 n 在众多的施工压力曲线中，虽然压力变化的方式有所差别，但普通可归纳为四种典型情况，如图。 施工过程压力分析施工过程压力分析 对压裂施工压力的分析，需求了解压裂层段及相邻层的地应力大小分布，以及改造层的物性参数等，在压力曲线分析时，普通对0斜率段的出现比较关注，由于它说明裂痕的延伸速度将下降，随后有能够出现砂堵，所以应采取相应措施。 施工过程压力分析施工过程压力分析n增大的压力速率分析增大的压力速率分析 LHqEMPKNfi212nfiCAqMrfirLHqEMPKN212ffiLHqEMPKN2012施工过程压力分析施工过程压力分析n增大的压力速率

16、分析增大的压力速率分析rfrLLMMmPKN0220rrLLMMmKGDf330rfrrrMMmPenny施工过程压力分析施工过程压力分析 上式阐明压力添加的速率越大，流动受限点那么越接近井简。特别地，对于径向模型，假设流动限制发生在裂痕内，该式会给出一很大的斜率，而假设恒定高度裂痕的一翼在井眼处完全堵塞，对PKN模型m2，对KGD模型m4。这样，双对数斜率接近1阐明在裂痕端部的延伸遭到限制，而斜率大于1阐明流动限制发生在裂痕内部。 施工过程压力分析施工过程压力分析n由施工压力曲线确定裂痕几何参数由施工压力曲线确定裂痕几何参数 n 压裂施工曲线反映了地下裂痕的延压裂施工曲线反映了地下裂痕的延伸伸n方式和几何特征，因此，利用施工曲线方式和几何特征，因此，利用施工曲线可可n以近似确定施工过程中裂痕几何参数的以近似确定施工过程中裂痕几何参数的变变n化。化。 施工过程压力分析施工过程压力分析n井底净压力方程： PennyrqEKKGDtLHqEKPKNHtLqEKtpnnfnnnnnnnnfnnnnnnnnnnnnnwf221312221222122121222122212211322112221222131622施工过程压力分析施工过