壓裂施工動(dòng)態(tài)曲線與特征分析

1、WORD格式壓裂施工動(dòng)態(tài)曲線及特征分析壓裂是油氣井增產(chǎn)、注水井增注的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，其基本方法是利用地而高壓泵組將高粘液體以大大超過(guò)地層吸收能力的排量注入井中，隨即在井底蹩起高壓，當(dāng)此壓力大 于井壁附近的地應(yīng)力和地層巖石抗張強(qiáng)度時(shí)，在井底附近地層裂縫內(nèi)繼續(xù)注入帶有支撐劑的 攜砂液，裂縫向前延仲并填以支撐劑，關(guān)井后裂縫閉合在支撐劑上，從而在地層內(nèi)形成一條 只有一定長(zhǎng)度、寬度和高度的高導(dǎo)流能力的填砂裂縫供油氣流進(jìn)筒內(nèi)，由于裂縫導(dǎo)流能力比 地層的孔隙通道導(dǎo)流能力大得多，相應(yīng)地油氣滲流阻力大為降低，達(dá)到增產(chǎn)冃的。壓裂施工過(guò)程的主要步驟1. 循環(huán)：每臺(tái)壓裂車(chē)在地而管線系統(tǒng)單獨(dú)循環(huán)（不通過(guò)井口），即從供

2、液罐一混砂車(chē)、 壓裂車(chē)一高壓管匯一供液罐組成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。目的是了解供液罐供水情況和每臺(tái)壓裂車(chē)的上水情況。2. 試壓：地而高壓管匯試壓，目的是檢查井口（總閘門(mén)以上部位）及高壓管線系統(tǒng)連接部位受壓情況，以保證正常施工。專業(yè)資料整理3. 試擠：用12臺(tái)壓裂車(chē)小排量向地層擠入液體，了解井下管柱是否暢通和地層的吸收能力。4.壓裂：在試擠的基礎(chǔ)上，證明地層有一定的吸收能力后，繼續(xù)提高排量，在井底產(chǎn)生足夠的壓力，迫使地層形成裂縫。5.加砂：地層已形成裂縫后，用壓裂液攜帶一定數(shù)量的砂子（支撐劑）沿著形成的裂縫向地層注入。6.替擠：預(yù)定的攜砂液注完后，泵入不帶砂子的壓裂液（或其它液體），將井筒內(nèi)的攜砂液全部替

3、入地層裂縫內(nèi)。7.求產(chǎn)：利用原壓裂液施工管柱或更換壓裂施工管柱進(jìn)行壓裂液返排，并求得穩(wěn)定的地層產(chǎn)量后投入開(kāi)發(fā)。上述的試擠、壓裂、加砂、替擠是壓裂施工中的4個(gè)主要步驟，其間的施工泵壓、排量、混砂比、套壓隨施工時(shí)間的變化曲線組成壓裂施工動(dòng)態(tài)變化曲線。壓裂施工動(dòng)態(tài)曲線分析1. 試擠一壓裂過(guò)程中兩種曲線類型試擠、壓裂是整個(gè)過(guò)程中短時(shí)間內(nèi)的兩個(gè)連續(xù)步驟，約占整個(gè)施工時(shí)間的1/5,往往把試擠、壓裂兩個(gè)過(guò)程的施工曲線統(tǒng)稱為試擠曲線。(1)試擠曲線類型 有破裂顯示型：指地層有明顯壓開(kāi)顯示。往往有三種情況可以判定地層是否壓開(kāi)：第一, 泵壓迅速下降，排量上升；第二，泵壓不變，排量上升；第三，排量不變，泵壓上升到一

4、定高 度后迅速下降。 無(wú)破裂顯示：指地層無(wú)明顯的壓開(kāi)顯示。泵壓隨著排量的增加而增加。(2)試擠曲線認(rèn)識(shí)分析試擠曲線的類型與壓裂液性質(zhì)關(guān)系不大。統(tǒng)計(jì)結(jié)果說(shuō)明，用不同性質(zhì)的壓裂液，其試擠曲線類型所占比例基本接近，由此可以說(shuō)“試擠”曲線類型與壓裂液性質(zhì)關(guān)系不大。從理論上 講，一次破裂顯示產(chǎn)生一條裂縫，多次破裂可能顯示多條裂縫。無(wú)明顯破裂顯示可能與地層的原生裂縫有關(guān)。無(wú)明顯破裂顯示，并不等于地層沒(méi)有形成裂縫，而只能說(shuō)明地層產(chǎn)生裂縫時(shí)所引起的泵壓或排量變化在地而反映不明顯。在現(xiàn)場(chǎng)施丄時(shí)盡管無(wú)明顯破裂顯示，只要判斷地層確定擠壓開(kāi)了，同樣 可以將支撐劑（砂子）加入地層中。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析無(wú)明顯破裂顯示的層往往是：

5、地層位于 斷層附近、地層微裂縫發(fā)育、地層處于構(gòu)造軸部、重復(fù)措施層、高含水地層。2. 加砂施工過(guò)程中曲線類型（1）加砂施工過(guò)程中曲線類型、特點(diǎn)下降型：其特點(diǎn)是當(dāng)注入排量穩(wěn)定，隨壓開(kāi)裂縫的延伸和擴(kuò)展，混砂比逐漸加大，泵壓連續(xù)下降。下降穩(wěn)定性：其特點(diǎn)為注入排量相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，隨著裂縫延伸和擴(kuò)展，混砂比逐步增加,泵壓連續(xù)下降,但下降至一定程度后處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)間。上述兩種曲線基本上屬于同一種類型，目前,大多數(shù)壓裂施工加砂曲線均屬此兩種曲線類型。波動(dòng)型:特點(diǎn)為注入液體排量穩(wěn)定，混砂比基本穩(wěn)定，隨著裂縫的延伸和擴(kuò)展，泵壓波動(dòng)起伏。目前現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)此類曲線類型約占20%左右。上升型：其曲線特點(diǎn)為注入液體排量穩(wěn)定

6、，混砂穩(wěn)定或提高，泵壓連續(xù)上升，此類曲線類型約占10%0穩(wěn)定型：其特點(diǎn)為注入液體的排量穩(wěn)定,混砂比穩(wěn)定或提高，泵壓基本不變，此類曲線類型約占5%10%。(2)加砂曲線形態(tài)認(rèn)識(shí)分析加砂曲線的形態(tài)與壓裂液的性質(zhì)有關(guān)：壓裂液性質(zhì)好壞，其攜砂能力、摩阻等有很大差別，實(shí)踐證實(shí)在其他條件相同時(shí)，高粘度水基壓裂液(u>1000mPas)比低粘度水基壓裂液(U <50mPa s)造成的裂縫寬度和長(zhǎng)度要大35倍。因此高粘度凝膠水基壓裂液能產(chǎn)生長(zhǎng)而寬的裂縫，攜 砂液容易在裂縫中運(yùn)動(dòng)，往往高粘度壓裂液的加砂曲線形態(tài)多為下降型和下降穩(wěn)定型；低 粘度壓裂液的加砂曲線形態(tài)有下降型、下降穩(wěn)定型和波動(dòng)型，部分還為

7、上升型。加砂曲線形態(tài)與地層地質(zhì)性質(zhì)有關(guān)：地層物性較好，且均質(zhì)，其曲線多為下降型，地層物性變化大，滲透率變化時(shí)好時(shí)差，攜砂液在裂縫中形成時(shí)通時(shí) 阻，致使泵壓上、下波動(dòng)，曲線多為波動(dòng)型。 加砂曲線特點(diǎn)剖析裂縫中液體流動(dòng)的連續(xù)方程式為(1)A +dv裂縫的體積V 二 LWH由于裂縫在延伸過(guò)程中的縫寬與縫內(nèi)壓力的變化基本是一致的，即C二W/P,因此V二LPCH(2)式中各參數(shù)都是沿縫長(zhǎng)的平均值,2)式代入(1)式，并表示之為t不增量，得Q二入 +LPCH (L/L+P/P+C/C+H/H) /式中：Q流入裂縫的體積流量;入液體的體積漏失速度;、AL縫長(zhǎng)及其增量;縫內(nèi)壓力及其增量;、AC縫寬與壓力參數(shù)比

8、例系數(shù)及其增卓 里；、AH縫高及其增量。由方程式作加砂曲線特點(diǎn)原因剖析:下降、下降穩(wěn)定型：在P-t雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，曲線斜率為負(fù)值，當(dāng)壓力有明顯降低時(shí),在等式中可以看出AC. AH. X必有明顯提高。液體濾失量X可能由于裂縫穿過(guò)微隙而 有所增加，但不能使注入壓力有較大的降低；若縫長(zhǎng)L有較大延伸，與壓力較大降低不相容;在壓力降低的情況下，一致性參數(shù)C增加沒(méi)有多少物理意義。因此，造成此類曲線特點(diǎn)的主要 原因可能是裂縫縫高H的增加。波動(dòng)型：主要受地層物性特征影響，同一地層物性的嚴(yán)重非均質(zhì)性是造成此類曲線特點(diǎn)的主要原因。上升型：現(xiàn)場(chǎng)施工中“上升型”加砂曲線一般有兩種形態(tài)。第一種是在P-t雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中，

9、曲線斜率在 0J250.20之間，即上升速度非常緩慢，說(shuō)明裂縫在一定的條件下緩慢延伸，分析主要 是巖性致密，造成加砂量及注入液體排量不大；第二種是在P-t雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，曲線斜率接近1, 即壓力正比例丁時(shí)間，也就是壓力的增量比例于注入液體體積的增量，分析主要是攜砂液在縫內(nèi)存在嚴(yán)重的堵塞，也就是縫中砂卡造成。穩(wěn)定型：此類加砂曲線形態(tài)目前還很難明確說(shuō)明其物理意義。因?yàn)閺?3)式中分析，壓力的升高率P很小，若認(rèn)為是縫長(zhǎng)!.有較大的增加造成，但與井底壓力應(yīng)隨縫長(zhǎng)的增加而 增加的原則相違背；多數(shù)情況下縫高H增加將岀現(xiàn)壓力的降低；而一致性參數(shù)C的增加, 將使縫寬增加，在比較長(zhǎng)的壓力不變的時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)縫寬的增

10、加，除了層而間的滑動(dòng)外，也 是不可能的。因此，造成此類曲線形態(tài)的主要原因就只有可能是濾失量X的增加，往往是又 有新縫壓開(kāi)或天然縫隙張開(kāi)，增加了濾失量，使不斷注入的液體被濾失所平衡，則壓力維持 常數(shù)，縫長(zhǎng)得不到延伸。3. 替擠曲線特點(diǎn)替擠施工曲線沒(méi)有特殊性，只是由于井筒內(nèi)攜砂液被不含有砂粒的頂替液所替換，從而使液柱回壓降 低，地而泵壓約高于最后加砂曲線的泵壓值。壓裂施工動(dòng)態(tài)曲線的作用1. 壓裂施工動(dòng)態(tài)曲線目前一般是儀器車(chē)自動(dòng)監(jiān)測(cè)記錄的它可隨時(shí)修改必要的施工參數(shù)，以保證整個(gè)施工的順利、安全。在整個(gè)壓裂加砂過(guò)程中, 最令人擔(dān)心的是出現(xiàn)兩種曲線類型，即上升型（指壓力曲線突然上升）、穩(wěn)定型（指等壓區(qū) 段

11、過(guò)長(zhǎng)）。壓力曲線突然上升說(shuō)明可能層內(nèi)存在嚴(yán)重堵塞，也可能是壓裂液質(zhì)量問(wèn)題造成井 筒內(nèi)沉砂堵塞；壓力曲線等壓區(qū)段的出現(xiàn)，說(shuō)明裂縫延伸速度將減慢，很可能隨之而來(lái)的是砂卡后果，因此稱此壓力為“臨界 壓力” O當(dāng)施工壓力達(dá)到臨界壓力時(shí)，應(yīng)及時(shí)降低井底處理壓力，使低于臨界壓力或使 臨界壓力出現(xiàn)在快要結(jié)束施工的時(shí)刻，降低排量，減小粘度，暫停加砂，打緩沖液等方 法可以使壓力降低，但要注意不影響填砂縫長(zhǎng)。2. 壓裂施工曲線可以間接預(yù)測(cè)壓裂效果 試擠有多破裂顯示，表明可能地層被解堵或壓開(kāi)多條裂縫，這樣大大改善了地層滲透性，降低了油氣滲流阻力，地層產(chǎn)量會(huì)增加。 在同樣壓裂液和同樣排量下，加砂時(shí)壓力下降幅度大，表明地層裂縫形成好，攜砂液在裂縫中運(yùn)動(dòng)阻力小，往往地層改造后產(chǎn)液能力好，增產(chǎn)幅度大。 替擠時(shí)地下壓差越大越好，這表明經(jīng)過(guò)壓裂后地層吸收能力顯著增加，滲透能力大為改善，增產(chǎn)效果也會(huì)明顯。3. 壓裂施工曲線可幫助判斷高含水層是否壓開(kāi)對(duì)于一些沒(méi)有分層測(cè)試的井和高含水層不清的井，可以根據(jù)高含水層無(wú)明顯破裂顯示的特點(diǎn)，判斷壓開(kāi)層段含水情況。結(jié)論1.試擠動(dòng)態(tài)曲線分為有破裂顯示、