采油工程第三次大作业压裂第一题

采油工程第三次大作业压裂第一题目录CONTENTS123题目介绍和分析KGD模型求解裂缝几何尺寸卡特模型与PKN模型的应用4总结与思考第1页/共25页题目介绍

胜利油田某生产井井深度为1684m~1702m，孔隙度为18.06%，渗透率为9.25*10^-3μm²，杨氏模量为22000MPa，泊松比0.22，对该井进行压裂，压裂液的综合滤失系数为

，压裂液排量为3.5m³/min，压裂时间为40min。要求：1、利用卡特等裂缝模型设计裂缝几何尺寸（缝长、缝宽）2、通过计算，分析不同的施工排量、压裂时间对缝宽、缝长的影响规律。第2页/共25页问题分析（1）对裂缝形态的思考。要压开油层,作用在井壁上的力必须大于油层压力与油层抗张强度之和。根据刘泽凯、王世顺的研究，胜利各油田的破裂梯度与深度之乘积远远小于上覆地层压力。因此,压裂时作用于井壁上的破裂压力不足以将油层抬起形成水平裂缝,只能形成垂直裂缝。因此假设该井压裂形成垂直缝，且压开整个油层，即裂缝高度为1702-1684=18m。第3页/共25页问题分析（2）对缝宽、缝长的优选。根据题目数据，判断该井控制区域为低孔低渗油层，应用麦克奎尔--西克拉垂直裂缝增产倍数曲线可知，增加裂缝长度长度比增加裂缝导流能力对增产更有利。因此，压裂设计的优选原则是选取造长缝、低导流能力的方案。设计采用二维模型，即假设缝高为常数，流体仅沿缝长方向流动。第4页/共25页根据KGD模型，求解裂缝几何尺寸

第5页/共25页根据KGD模型，求解裂缝几何尺寸

第6页/共25页根据KGD模型，求解裂缝几何尺寸假设采用瓜尔胶压裂液，其粘度为285mPa·s，根据吉尔兹玛方程求解得：

裂缝的缝口宽度

裂缝的单翼缝长利用MATLAB计算不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据。第7页/共25页不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据流量

时间

202530354045502.087.998.2107.6116.2124.3131.8138.92.5109.8122.8134.5145.3155.3164.8173.73.0131.8147.4161.4174.4186.4197.7208.43.5153.8171.9188.3203.4217.5230.7243.14.0175.7196.5215.2232.5248.5263.6277.94.5197.7221.0242.1261.5279.6296.6312.65.0219.7245.6269.1290.6310.7329.5347.3单翼缝长（m）与施工排量、压裂时间数据表第8页/共25页不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据流量时间202530354045502.09.710.310.811.211.611.912.32.511.512.212.713.213.714.114.53.013.214.014.615.215.716.216.63.514.815.716.417.017.618.218.64.016.417.318.118.819.520.120.64.517.918.919.820.621.321.922.55.019.420.521.422.323.023.724.4缝口宽度（mm）与施工排量、压裂时间数据表第9页/共25页不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据

第10页/共25页不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据第11页/共25页不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据

第12页/共25页不同的施工排量、压裂时间的缝宽、缝长的数据根据KGD模型设计数据可知，

裂缝的缝口宽度

裂缝的单翼缝长结果并不十分理想，因为对于低孔低渗油层，增加裂缝长度长度比增加裂缝导流能力对增产更有利。考虑利用卡特模型与PKN模型对裂缝几何尺寸进行重新设计第13页/共25页卡特模型与PKN模型的应用

第14页/共25页卡特模型与PKN模型的应用利用PKN模型可得到缝宽公式：其中Q取地面总排量时，α=1.26裂缝平均宽度：将PKN缝宽公式与卡特面积公式联立，通过迭代求解缝宽和缝长。第15页/共25页卡特模型与PKN模型的应用利用MATLAB实现算法，得到：裂缝的平均宽度

裂缝的单翼缝长考虑不同施工排量、压裂时间对几何参数的影响，利用程序实现，计算结果列出。第16页/共25页卡特模型与PKN模型的应用第17页/共25页卡特模型与PKN模型的应用第18页/共25页卡特模型与PKN模型的应用第19页/共25页总结与反思综合考量两种方案，明显第二种方案更适合本井的施工，即增大缝长为主，增加导流能力为辅；缝宽过大必然导致成本的增加，同时对施工设备提出更高的要求；同时，注意到三维图的等值线，排量与压裂时间几乎呈现相同的影响，两者对于几何尺寸的增大都正相关，而且影响程度相近，从设备的角度而言，对于一定的几何尺寸有更多的组合选择。也应该注意到本题对压裂液、支撑剂的物性参数多采用假设，而且没有进行严格的主成分分析压裂时间与排量的影响，没有进行增产倍数的核算。第2