優(yōu)選文檔壓裂壓力診斷PPT

壓裂壓力診斷優(yōu)選壓裂壓力診斷1引言●壓裂遞減分析的意義

—

壓裂設(shè)計(jì)需要真實(shí)的儲(chǔ)層和壓裂液資料，壓裂設(shè)計(jì)的有效性也決定于所需數(shù)據(jù)的質(zhì)量

—

壓裂圖示技術(shù)，如放射性示蹤劑、地面和井底斜儀和各種電磁測(cè)量等用于推斷裂縫幾何尺寸；提供資料有限(裂縫方位、高度)，整個(gè)壓裂施工結(jié)束后才可用

—

復(fù)雜的微地震測(cè)量已被發(fā)展應(yīng)用于推斷裂縫的幾何尺寸，觀(guān)察范圍有限、儀器昂貴

—

壓裂施工或壓裂后的壓力分析，記錄的井筒壓力為裂縫診斷提供了一種便宜的方法，定量描述了裂縫的延伸，也為主壓裂參數(shù)的估算提供依據(jù)●壓裂施工中井底壓力變化曲線(xiàn)3h18h

測(cè)試壓裂或小型壓裂是在正式壓裂前不加支撐劑的條件下，模擬正式壓裂來(lái)實(shí)現(xiàn)的，圖中顯示了壓力動(dòng)態(tài)的測(cè)量順序

壓裂過(guò)程的增長(zhǎng)、閉合和閉合后期的壓裂壓力為壓裂設(shè)計(jì)提供了相關(guān)的補(bǔ)充資料●主要內(nèi)容概要

—

水力壓裂的基本理論：控制水力壓裂的三個(gè)基本方程物質(zhì)平衡、壓裂液流動(dòng)、巖石彈性應(yīng)變—

泵注期間的壓力分析：凈壓力與時(shí)間的雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)確定裂縫的幾何特征；雙對(duì)數(shù)導(dǎo)數(shù)圖用于判斷復(fù)雜的裂縫和支撐劑的影響—

裂縫閉合期的分析：與時(shí)間的特殊函數(shù)的壓降曲線(xiàn)(G曲線(xiàn))估算液體效率和濾失系數(shù)，G函數(shù)分析的原理及應(yīng)用、非理想壓力動(dòng)態(tài)分析的校正—

裂縫閉合后：由于液體濾失引起的油藏內(nèi)動(dòng)態(tài)壓力反應(yīng)，且表現(xiàn)為線(xiàn)性流或一長(zhǎng)時(shí)間的徑向流特征—復(fù)雜的測(cè)試程序:每一階段所得壓力資料的綜合處理●閉合壓力（Pc）定義：已有裂縫閉合時(shí)的液體壓力—理想的情況下（地層均質(zhì)），pc等于儲(chǔ)層中最小就地主應(yīng)力σmin;即：在整個(gè)裂縫高度上出儲(chǔ)層的最小應(yīng)力在大小和方向都沒(méi)任何改變時(shí)，pc=σmin—由于儲(chǔ)層巖性的變化、天然裂縫等使得σmin變?yōu)榫偷氐姆较蛐缘牧?；此時(shí)，pc取決于裂縫幾何形狀和方向—pc由整個(gè)裂縫高度上σmin平均值確定—進(jìn)行小型壓裂測(cè)試，可間接估算裂縫的閉合壓力

閉合壓力（Pc）的評(píng)估σmin:在整個(gè)產(chǎn)層段內(nèi)的大小及方向通常變化較大Pc:在整個(gè)層段中較為平均—

評(píng)估局部應(yīng)力需要形成較小的裂縫（液體的泵速和排量相對(duì)較低）；確定Pc則要求在整個(gè)產(chǎn)層厚度上形成水力裂縫，則液體的泵速和排量相對(duì)較高—

形成的裂縫較小，則凈壓力亦較小，關(guān)井壓力通常作為一階應(yīng)力近似值；確定Pc的凈壓力較高時(shí)，此時(shí)的關(guān)井壓力(ISIP)的差異較大，必須采用一定方法進(jìn)行評(píng)估Pc的評(píng)估—

階梯注入測(cè)試階梯注入測(cè)試：各階段持續(xù)時(shí)間相等(1~2min，排量改變、維持恒定且進(jìn)行壓力記錄)，注液增量大致相同

—如還繼續(xù)進(jìn)行回流測(cè)試，則注入的最后一個(gè)階段的持續(xù)時(shí)間應(yīng)較長(zhǎng)(5~10min)以確保形成足夠尺寸的裂縫注入速率要求：具有低于基質(zhì)破裂的排量數(shù)據(jù)和高于裂縫延伸壓力的數(shù)據(jù)，一般：1~10bbl/min(0.159~1.59m3/min)階梯注入測(cè)試的壓力與注入速率分析基質(zhì)注入壓力：斜率較大裂縫延伸壓力：較平緩一般地，裂縫延伸壓力比Pc約高50~200psiC點(diǎn)C：基質(zhì)注入壓力直線(xiàn)外推到注入速率為0的點(diǎn)~測(cè)試前的井底壓力；如此前無(wú)大量液體注入，則為儲(chǔ)層壓力室內(nèi)測(cè)試驗(yàn)證了方法的可靠性(Rutqvist，1996)

即使沒(méi)有出現(xiàn)傾斜度較大的表示基質(zhì)注入壓力的直線(xiàn)，在交繪圖上較平緩的裂縫延伸壓力直線(xiàn)在Y軸上的截距，也近似代表了PcPc的評(píng)估—

關(guān)井遞減曲線(xiàn)測(cè)試（校正Pc）關(guān)井遞減曲線(xiàn)：（時(shí)間平方根圖）G曲線(xiàn)：導(dǎo)數(shù)斜率變化點(diǎn)兩條曲線(xiàn)的斜率發(fā)生變化點(diǎn)：閉合壓力值導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)：放大斜度的變化并增強(qiáng)對(duì)斜率變化點(diǎn)的識(shí)別說(shuō)明：平方根曲線(xiàn)或G曲線(xiàn)，可能沒(méi)有明顯的斜率變化，或顯示多重斜度變化Pc的評(píng)估—

關(guān)井遞減曲線(xiàn)測(cè)試可能出現(xiàn)斜率變化的情況：

①裂縫高度從邊界收縮②裂縫延伸與收縮之間的過(guò)度③裂縫閉合④閉合后，聚合物濾餅固結(jié)而且裂縫呈不規(guī)則形狀⑤儲(chǔ)層流體呈線(xiàn)性流動(dòng)⑥儲(chǔ)層流體呈徑向流動(dòng)結(jié)論：關(guān)井測(cè)試通常不能真實(shí)反應(yīng)Pc，不應(yīng)作為測(cè)定Pc的主要方法經(jīng)驗(yàn)表明：造壁性不足以控制濾失的液體，平方根曲線(xiàn)可以提供較好的閉合顯示造壁性液體，G曲線(xiàn)可給出較好的顯示Pc的評(píng)估—

回流測(cè)試

在階梯注入測(cè)試（最后注入階段延長(zhǎng)時(shí)間）后，以最后注入速率的1/6~1/4的恒定速率回流一段時(shí)間關(guān)鍵：壓力下降期間，保持穩(wěn)定的回流速度裂縫閉合閉合后

兩直線(xiàn)交點(diǎn)測(cè)定Pc的首選方法：階梯注入測(cè)試與回流測(cè)試的結(jié)合Pc分析方法的建議(Talley,1999)①除非使用關(guān)井閥，否則儲(chǔ)層壓力應(yīng)等于或大于井筒靜水柱壓力；以確保閉合后分析滿(mǎn)足無(wú)流動(dòng)假設(shè)②對(duì)于氣井，宜開(kāi)采前進(jìn)行測(cè)試；以可能減少壓降期間井筒中氣體膨脹的影響；③閉合后分析是具有非唯一性的反演問(wèn)題，閉合后分析可由估算的儲(chǔ)層壓力、閉合時(shí)間、初濾失量得以改進(jìn)。儲(chǔ)層壓力的估算方法：

a.液體注入前的測(cè)得的穩(wěn)定井底壓力

b.液體注入超壓儲(chǔ)層前測(cè)得的穩(wěn)定地面壓力

c.欠壓儲(chǔ)層，由地面壓力和靜水柱估算，靜水柱壓力可由精確測(cè)量完全注入井筒內(nèi)的液體得出

d.依據(jù)油田建立的精確儲(chǔ)層壓力梯度25min的壓力導(dǎo)數(shù)增加，由于支撐劑加入粘度增加—裂縫高度延伸至高應(yīng)力隔層時(shí)的壓力增長(zhǎng)在裂縫延伸至隔層前就出現(xiàn)了，因此裂縫延伸至高應(yīng)力遮擋層在階段1就不能出現(xiàn)壓力下降的特征線(xiàn)性流：壓差曲線(xiàn)與導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn),斜率均為1/2，兩曲線(xiàn)平行徑向流：兩曲線(xiàn)近似，雙對(duì)數(shù)上斜率為1②近井裂縫扭曲或從孔眼到主裂縫存在彎曲通道當(dāng)井筒凈壓力約等于0.1裂縫閉合后的流體流動(dòng)8由雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)斜率進(jìn)行裂縫判斷(n=0.壓裂高粘油層或低滲、高含水飽和度的儲(chǔ)層當(dāng)產(chǎn)層上下隔層的地應(yīng)力大于產(chǎn)層的應(yīng)力時(shí)，在第一階段后裂縫的高度被限制；導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)：放大斜度的變化并增強(qiáng)對(duì)斜率變化點(diǎn)的識(shí)別2非理想條件的壓降分析④低效率的液體注入不具線(xiàn)性流特征閉合壓力的首選方法是階梯注入測(cè)試（最后注入階段延長(zhǎng)時(shí)間）與回流測(cè)試相結(jié)合—裂縫閉合期間，地層開(kāi)始表現(xiàn)為地層線(xiàn)性流(簡(jiǎn)稱(chēng)線(xiàn)性流)，其后是傳導(dǎo)特性，最后是長(zhǎng)時(shí)間的擬徑向流(簡(jiǎn)稱(chēng)徑向流)導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)：放大斜度的變化并增強(qiáng)對(duì)斜率變化點(diǎn)的識(shí)別造壁性液體，G曲線(xiàn)可給出較好的顯示2物質(zhì)平衡或質(zhì)量守恒Pc分析方法的建議(Talley,1999)④在深井或高溫儲(chǔ)層中，由于在關(guān)井靜水壓力下降期間，隨著壓力下降和溫度升高，井筒內(nèi)液體會(huì)膨脹,需安裝井下儀表⑤對(duì)于空井筒而言，應(yīng)安裝井下關(guān)井設(shè)備，以盡量減少由于液體膨脹而破壞無(wú)流動(dòng)的假設(shè)條件⑥用儲(chǔ)層參數(shù)的估算值和液體濾失特性設(shè)計(jì)小型壓降測(cè)試；就必須滿(mǎn)足一定的泵速標(biāo)準(zhǔn)，以在適當(dāng)時(shí)間內(nèi)形成徑向流⑦考慮到壓力數(shù)據(jù)受裂縫表面和濾餅持續(xù)固化（擠壓）的影響，固化持續(xù)時(shí)間約是注液時(shí)間和閉合時(shí)間之和；小型壓降測(cè)試的關(guān)井時(shí)間至少為總閉合時(shí)間的4~5倍2水力壓裂的基本理論

2.1裂縫中流體流動(dòng)

2.2物質(zhì)平衡或質(zhì)量守恒

2.3巖石彈性應(yīng)變

在停泵期間裂縫幾何尺寸變化Pc的評(píng)估—回流測(cè)試b:液體壓力超過(guò)σf，天然裂縫有效應(yīng)力變?yōu)樨?fù)值（張應(yīng)力），機(jī)械地張開(kāi)；線(xiàn)性流：壓差曲線(xiàn)與導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn),斜率均為1/2，兩曲線(xiàn)平行徑向流：兩曲線(xiàn)近似，雙對(duì)數(shù)上斜率為1整個(gè)壓力數(shù)據(jù)無(wú)顯著的變化，壓力導(dǎo)數(shù)在50min時(shí)快速增加停泵期間裂縫幾何尺寸變化---裂縫穿透的改變2由壓力解釋裂縫幾何尺寸施工早期階段壓力能的處理裂隙濾失達(dá)到傳統(tǒng)濾失的3倍裂縫增長(zhǎng)的特征可由測(cè)試試驗(yàn)中泵注期壓力分析來(lái)區(qū)分，并通過(guò)壓力擬合校正裂縫柔度；特例：如果不存在隔層(△σ=0)，裂縫高度會(huì)一直沿著不存在遮擋的方向，基本上徑向延伸，表現(xiàn)出連續(xù)的壓力下降（階段1）初始的高粘度：克服早期階段液體長(zhǎng)時(shí)間暴露于儲(chǔ)層溫度下降解①除非使用關(guān)井閥，否則儲(chǔ)層壓力應(yīng)等于或大于井筒靜水柱壓力；(3)從線(xiàn)性流期間預(yù)期的壓力動(dòng)態(tài)，可持續(xù)約3tc的停泵期3泵注期間的壓力分析4閉合后的物理和數(shù)學(xué)描述PKN的CL可單獨(dú)求解，而KGD和徑向模型要先確定L、R2水力壓裂的基本理論

2.1裂縫中流體流動(dòng)裂縫：一條寬度沿長(zhǎng)度和高度而變化的通道縫內(nèi)壓力梯度取決于壓裂液的流變性、液體流速、縫寬沿縫長(zhǎng)的壓力梯度：隱含的假設(shè)：未考慮沿縫高方向上縫寬的變化

2.2物質(zhì)平衡或質(zhì)量守恒

水基或油基壓裂液，液體體積變化相對(duì)裂縫彈性應(yīng)變很小忽略液體的壓縮性，使用體積平衡代替質(zhì)量守恒（例外：泡沫壓裂液、酸壓中CO2產(chǎn)生）濾失Vlp存儲(chǔ)VfpVLS關(guān)井期間液體濾失Vf裂縫體積Vprop泵入的支撐劑砂堆體積泵注結(jié)束Vi=Vfp+Vlp濾失Vlp存儲(chǔ)Vfp泵入體積Vi=qitpVlp→CL,κVfp→w,hf,Lκ:初濾失有效系數(shù)

2.2物質(zhì)平衡或質(zhì)量守恒壓裂液效率：

Vprop—泵入的支撐劑砂堆體積△tc—裂縫閉合時(shí)間

2.3巖石彈性應(yīng)變平面應(yīng)變模量

液體壓力的校正應(yīng)變方程中假設(shè)縫中壓力為常數(shù)。實(shí)際縫中存在壓力梯度，故需校正：縫中平均凈壓力△pf與井筒凈壓力pnet

之比：β取決于液體粘度、裂縫端部區(qū)域的壓降●注入期間的凈壓力系數(shù)

a—從井筒到裂縫端由于熱效應(yīng)和剪切梯度造成的流體粘度的減少程度定常粘度剖面：a=0

線(xiàn)性變化的剖面：a=1(即相對(duì)于裂縫頂端的0粘度)徑向模型:流體從有限的射孔段進(jìn)入，由于泵入流速高由此產(chǎn)生高的壓力梯度，βp<1●裂縫閉合階段的凈壓力系數(shù)●停泵前后的壓力和排量(Nolte,1986)（PKN數(shù)值模擬）

停泵后縫中流體流動(dòng)直到裂縫閉合才結(jié)束；停泵后的流動(dòng)會(huì)造成停泵期間裂縫的進(jìn)一步延伸（液體效率高時(shí)更為明顯）

裂縫柔度

裂縫柔度Cf：描述了對(duì)可壓縮性流體系統(tǒng)中，固體物質(zhì)在外部負(fù)荷條件下的應(yīng)變3泵注期間的壓力分析3.1極限液體效率3.2由壓力解釋裂縫幾何尺寸3.3控制裂縫高度延伸期的診斷3.4泵注壓降的導(dǎo)數(shù)分析3.5非理想裂縫延伸的診斷3.6地層壓力能3.7脫砂后的壓力動(dòng)態(tài)3.8由雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)斜率進(jìn)行裂縫判斷(n=0.5)3.9近井筒效應(yīng)3泵注期間的壓力分析●凈壓力方程

增加裂縫的穿透距離L或R，對(duì)于PKN模型pnet增加，但對(duì)KGD模型和徑向模型pnet減少

3泵注期間的壓力分析●縫寬方程t*：下降時(shí)間(Nolte,1991)3.1極限液體效率典型的壓裂液n=0.4~1裂縫增長(zhǎng)快慢的比較3.1極限液體效率在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中凈壓力與時(shí)間關(guān)系為一直線(xiàn)，其斜率等于各自的指數(shù)：對(duì)于PKN為正值，對(duì)KGD和徑向情況為負(fù)值

對(duì)于通常所用壓裂液(n=0.5)，PKN情況的斜率都小于1/4，且隨液體效率下降而下降●Pnet~t雙對(duì)數(shù)斜率的應(yīng)用

—

徑向裂縫延伸例子（）已知：n=0.4雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下凈壓力力的斜率為-0.11

裂縫延伸模型？由壓裂液效率極限關(guān)系式的理論分析斜率裂縫模型η→0η→1PKN0.1790.263KGD-0.143-0.167徑向-0.107-0.1673.2由壓力解釋裂縫幾何尺寸泵注中裂縫的幾何形狀第一階段：無(wú)論是徑向，還是橢圓形模型，凈壓力隨著連續(xù)的泵入會(huì)降低。斜率為-1/8~1/4,壓力下降反映為隨著阻力下降、裂縫優(yōu)先增長(zhǎng)，且隨著裂縫的擴(kuò)張裂縫進(jìn)入非限制區(qū)域。階段1可能發(fā)生在相對(duì)較小的層或施工層厚很大時(shí)裂縫起裂的短時(shí)間內(nèi)3.2由壓力解釋裂縫幾何尺寸第二階段：當(dāng)產(chǎn)層上下隔層的地應(yīng)力大于產(chǎn)層的應(yīng)力時(shí)，在第一階段后裂縫的高度被限制；裂縫再按圓形擴(kuò)展，裂縫長(zhǎng)度延伸嚴(yán)重，隨著縫長(zhǎng)大于縫高會(huì)造成壓力上升；雙對(duì)數(shù)下的斜率1/8~1/4第三階段：裂縫在限制區(qū)域內(nèi)延伸產(chǎn)生條件：壓裂凈壓力小于隔層應(yīng)力差的一半(較低應(yīng)力的遮擋層）在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下斜率為正的特征表明了裂縫高度受限特例：如果不存在隔層(△σ=0)，裂縫高度會(huì)一直沿著不存在遮擋的方向，基本上徑向延伸，表現(xiàn)出連續(xù)的壓力下降（階段1）3.2由壓力解釋裂縫幾何尺寸3.2由壓力解釋裂縫幾何尺寸

—在初始裂縫增長(zhǎng)中，凈壓力下降表明裂縫在水平或垂直面內(nèi)快速展開(kāi)。

—在初期裂縫延伸后，凈壓力在雙對(duì)數(shù)下以較小斜率(1/8~1/4)增加，表明垂直裂縫相對(duì)于限制的裂縫高度增長(zhǎng)，主要在長(zhǎng)度方向延伸;在這一時(shí)期過(guò)后，如果排量降低壓力增加，裂縫就可能延伸到隔層?！诹芽p高度增長(zhǎng)期中，凈壓力主要由油藏和穿透層的應(yīng)力差值控制；此時(shí)的壓力動(dòng)態(tài)可用于估算應(yīng)力差值。3.3控制裂縫高度延伸期的診斷—裂縫高度延伸至高應(yīng)力隔層時(shí)的壓力增長(zhǎng)在裂縫延伸至隔層前就出現(xiàn)了，因此裂縫延伸至高應(yīng)力遮擋層在階段1就不能出現(xiàn)壓力下降的特征—較高應(yīng)力的遮擋層通常只有有限的擴(kuò)展，裂縫延伸穿過(guò)遮擋層最終會(huì)成為不可限制的縫高延伸，從而產(chǎn)生不利的壓裂效果—控制縫高增長(zhǎng)的主要參數(shù)：儲(chǔ)層與隔層的應(yīng)力差、遮擋層的厚度理想情況下裂縫高度延伸的凈壓力和柔度（上、下遮擋層具有相同的應(yīng)力差相等，且無(wú)限擴(kuò)展）

控制縫高增長(zhǎng)決定于：pne/△σ

對(duì)比率為0.4,可忽略縫高延伸發(fā)生；對(duì)比率為0.65,總縫高是初始縫高h(yuǎn)i的兩倍，且每一遮擋層至少是產(chǎn)層厚度的一半以上，以確保連續(xù)控制縫高的增長(zhǎng)；對(duì)比率為0.8，遮擋厚度至少等于油藏厚度Hf/hihi3.4泵注壓降的導(dǎo)數(shù)分析斜率b：決定于裂縫幾何形狀和液體流變性及效率；對(duì)于壓裂施工期間的壓力數(shù)據(jù)，b由裂縫開(kāi)啟時(shí)間和閉合壓力決定由壓力導(dǎo)數(shù)估算閉合壓力

由注入壓力通過(guò)選擇一值能使凈壓力與壓力導(dǎo)數(shù)平行來(lái)推出閉合壓力3.4泵注壓降的導(dǎo)數(shù)分析

壓力導(dǎo)數(shù)對(duì)壓力變化的敏感度提高了，用于量化縫高延伸至高應(yīng)力遮擋層的程度；并實(shí)現(xiàn)端部脫砂的早期發(fā)現(xiàn)整個(gè)壓力數(shù)據(jù)無(wú)顯著的變化，壓力導(dǎo)數(shù)在50min時(shí)快速增加

25min的壓力導(dǎo)數(shù)增加，由于支撐劑加入粘度增加●泵注壓力分析實(shí)例

—

控制縫高延伸例子控制縫高測(cè)試試驗(yàn)分析測(cè)試階段持續(xù)12min，接著關(guān)井40min;由于地層滲透率高(~250mD),關(guān)井較短時(shí)間接近油藏壓力(~8100psi)閉合壓力由測(cè)試壓裂的階梯排量測(cè)試可得：8910psin=0.44初始?jí)毫ο陆担篕GD或徑向裂縫模型延伸特征初始雙對(duì)數(shù)斜率-0.18：介于KGD與徑向模型邊界值之間的情形雙對(duì)數(shù)0.16的斜率：PKN模型，在低的液體效率下延伸泵注最后3.5min排量下降而壓力上升，裂縫延伸至高應(yīng)力的泥巖遮擋層中測(cè)試施工中的雙對(duì)數(shù)凈壓力和壓力導(dǎo)數(shù)分析3.5非理想裂縫延伸的診斷無(wú)限制的縫高延伸—

縫高快速增長(zhǎng)穿過(guò)一遮擋層裂縫延伸的a、b階段類(lèi)似前面的第二、三階段，當(dāng)裂縫延伸至低應(yīng)力區(qū)后b段結(jié)束C段：縫高沒(méi)受限增長(zhǎng)階段壓力曲線(xiàn)壓力導(dǎo)數(shù)●非限制縫高增長(zhǎng)的油田實(shí)例

在泵注約150min后，裂縫高度延伸至低應(yīng)力砂巖層以上，且伴隨著壓裂壓力穩(wěn)定下降水平縫的形成—

壓力梯度大于上覆壓力梯度

巖石應(yīng)力狀態(tài):中—較深油層，水平應(yīng)力小于上覆應(yīng)力（垂向應(yīng)力）；當(dāng)井底應(yīng)力小于上覆應(yīng)力時(shí)，裂縫僅在垂直剖面內(nèi)延伸；當(dāng)井底施工壓力超過(guò)上覆或垂向應(yīng)力時(shí)，垂直裂縫也可能包含一水平部分，所謂T型裂縫。條件：①深度較淺，傷害減出了一些上覆重量，降低了垂向應(yīng)力②大地構(gòu)造使得水平應(yīng)力增加③就地低的剪切應(yīng)力強(qiáng)度使得應(yīng)力釋放，水平應(yīng)力增加。T型裂縫的壓力動(dòng)態(tài)T型裂縫的水平部分剖面發(fā)生于壓裂壓力幾乎為常數(shù)且近似等于上覆應(yīng)力時(shí)淺煤層淺灰?guī)r層層狀砂巖夾層測(cè)試施工中T型裂縫的壓力動(dòng)態(tài)(2971.84m)雙對(duì)數(shù)凈壓力曲線(xiàn)正斜率持續(xù)約75min，表明裂縫延伸受限；接著壓力穩(wěn)定在10145psi，約為上覆垂向應(yīng)力值，T型裂縫水平部分延伸天然裂縫的開(kāi)啟—

液體濾失增加圖：天然裂隙張開(kāi)時(shí)的壓力和寬度σf：天然裂隙中的主應(yīng)力a:液體壓力比σf小，天然裂縫的傳導(dǎo)率有一相對(duì)較小的增加；繼續(xù)增加液體壓力，使得天然裂縫有效應(yīng)力降低

b:液體壓力超過(guò)σf，天然裂縫有效應(yīng)力變?yōu)樨?fù)值（張應(yīng)力），機(jī)械地張開(kāi)；c:超過(guò)臨界值后，天然裂縫導(dǎo)流呈數(shù)量級(jí)增加，液體濾失增加，造成壓裂中砂漿的大量脫水和早期脫砂。Nolte,Simth(1981)給出的裂隙張開(kāi)臨界壓力公式：水平應(yīng)力差較低時(shí)，地層中裂隙張開(kāi)是可能的裂隙中滲透率的改變?cè)从趹?yīng)力和壓力的改變,Walsh（1987）：天然裂縫系統(tǒng)壓力敏感性濾失(Mesaverde)常規(guī)孔隙空間的濾失正比于凈壓力的平方根常規(guī)孔隙空間：壓力敏感1.0~1.4裂隙濾失達(dá)到傳統(tǒng)濾失的3倍CL,,fissure/CL3.6地層壓力能

對(duì)于PKN模型，由于縫高受限引起的正壓力增加后，因以下三種情況之一，而出現(xiàn)定常壓力動(dòng)態(tài)：①接近遮擋層的應(yīng)力，引起縫高顯著增長(zhǎng)至低應(yīng)力層②超過(guò)上覆地層應(yīng)力，形成T型裂縫③超過(guò)了使天然裂縫張開(kāi)的主應(yīng)力以上三者均會(huì)產(chǎn)生大量液體濾失，帶來(lái)施工隱患。應(yīng)對(duì)由地層壓力能限制的壓裂施工進(jìn)行修正。壓裂施工后期接近壓力能出現(xiàn)任何一種導(dǎo)致壓力定常的復(fù)雜機(jī)理時(shí)，對(duì)于加砂壓裂施工，推薦方法是壓裂壓力保持在地層壓力能以下：減少施工規(guī)模、泵注排量或壓裂液粘度以n=0.5為例：粘度(流變系數(shù))降低2倍,pnet降低22%；

Q降低2倍，pnet降低11%降粘引起的問(wèn)題：濾失增加，需調(diào)整破膠劑和支撐劑程序、液體在儲(chǔ)層溫度和近井效應(yīng)下的降解通過(guò)降低粘度控制縫高增長(zhǎng)(Nolte,1982)a非限制縫高增長(zhǎng)b控制縫高增長(zhǎng)b:連續(xù)降低液體粘度，確保了壓力低于地層壓能初始的高粘度：克服早期階段液體長(zhǎng)時(shí)間暴露于儲(chǔ)層溫度下降解壓裂施工后期中間接近壓力能

在加砂壓裂中，控制總的濾失量能明顯延緩甚至阻止天然縫的張開(kāi)控制天然裂縫中濾失的措施：

—在整個(gè)注前置液過(guò)程中加入小粒徑的添加劑(300目顆粒)，這樣含砂液體濾失進(jìn)入天然裂縫，提高天然裂縫中液體壓力、從一開(kāi)始就降低濾失

—在加入支撐劑前，使用大固體顆粒的添加劑(100目），在張開(kāi)的縫中橋塞或阻礙縫的張開(kāi)，由此控制濾失速度的增加使用100目砂控制向天然裂隙的加速濾失(Warpinski,1990)使用100目砂后，凈壓力超過(guò)先前的凈壓力能1000psi使用大小不同的顆粒來(lái)控制縫高(Nolte,1988)測(cè)試壓裂：注液20min,壓力下降，縫高失控使用支撐劑混合物后，縫高延伸得到控制，凈壓力較高固體添加劑的正確設(shè)計(jì)Elbel（1984）：給出了在前置液中以不正確的程序加入大顆粒添加劑(100目砂)的例子

—顆粒基添加劑不應(yīng)與支撐劑段一塊加入，混合后會(huì)降低支撐劑總體滲透率

—一般顆粒添加劑使用較小濃度就足以減緩前述的復(fù)雜機(jī)理（縫高失控、天然裂縫濾失）

—使用顆粒添加劑由于它們能有效地支撐天然裂縫、增加天然裂縫滲透率，對(duì)天然裂縫地層是有益的施工早期階段壓力能的處理

在壓裂施工早期階段接近地層壓力能，對(duì)有效增產(chǎn)是最為不利的策略：改變儲(chǔ)層的應(yīng)力狀態(tài)（Rhett,1991）應(yīng)力分析表明：儲(chǔ)層孔隙壓力的改變會(huì)使水平應(yīng)力改變達(dá)到孔隙壓力改變的46%~80%.

壓裂施工前的長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)很可能會(huì)使應(yīng)力變小推薦方法：開(kāi)始生產(chǎn)一段時(shí)間，并實(shí)施一較小的壓裂3.7脫砂后的壓力動(dòng)態(tài)脫砂：在低滲地層中增加縫長(zhǎng)為主要目標(biāo)時(shí)不期望地發(fā)生，在高滲透地層中為增加產(chǎn)量而有意設(shè)計(jì)β：縫中平均凈壓力與井筒凈壓力之比，泵注結(jié)束時(shí)為βp低滲透長(zhǎng)縫高滲透短縫高液體效率，TSO后斜率為1低液體效率，TSO段的斜率為：1.7TSO壓力動(dòng)態(tài)實(shí)例(非期望的)3.8由雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)斜率進(jìn)行裂縫判斷(n=0.5)延伸類(lèi)型雙對(duì)數(shù)斜率解釋結(jié)果Ⅰ-1/6~-1/5KGDⅠ-1/8~-1/5徑向Ⅱ1/6~1/4PKNⅢ在Ⅱ基礎(chǔ)上下降控制縫高延伸應(yīng)力敏感裂縫3.8由雙對(duì)數(shù)曲線(xiàn)斜率進(jìn)行裂縫判斷(n=0.5)延伸類(lèi)型雙對(duì)數(shù)斜率解釋結(jié)果Ⅳ0高度延伸通過(guò)尖點(diǎn)裂隙擴(kuò)張T型裂縫Ⅴ≥1受限擴(kuò)展Ⅵ在Ⅳ段后變?yōu)樨?fù)值縫高延伸失控3.9近井筒效應(yīng)

注入流體在進(jìn)入主體裂縫前經(jīng)歷了壓力損失，這使得井底測(cè)量壓力值不能真實(shí)反應(yīng)裂縫動(dòng)態(tài)，使注入壓力解釋復(fù)雜化近井筒壓力損失原因：①射孔孔眼不足：射孔作業(yè)不當(dāng)、孔眼清潔差（堵塞）、地層未有效破裂②近井裂縫扭曲或從孔眼到主裂縫存在彎曲通道③射孔相位不當(dāng)孔眼摩阻的壓力動(dòng)態(tài)支撐劑泵入后，孔眼直徑加大—泵注排量為常數(shù)時(shí)，射孔孔眼摩阻由測(cè)試壓裂期間和正式施工期間的前置液施工壓力以常數(shù)增加來(lái)描述—凈壓力明顯偏高而雙對(duì)數(shù)斜率下降表明描述孔眼摩阻的凈壓力曲線(xiàn)不正確由巖石和套管環(huán)空造成的尖點(diǎn)如果孔眼方位與裂縫面夾角很大(>10o,Elbel,1991)，裂縫不會(huì)從孔眼起裂，而是通過(guò)貫通套管外窄小的環(huán)空與裂縫溝通—由于裂縫凈壓力使井筒變形(泊松效應(yīng))，流體要通過(guò)該變形的尖點(diǎn)流入裂縫，小環(huán)空中的壓力必須高于縫中壓力，引起施工壓力升高降排量測(cè)試方法—診斷裂縫進(jìn)入摩阻(ChrisWright)降排量測(cè)試目的：區(qū)分和量化近井筒內(nèi)的裂縫扭曲、量化射孔有效性、估算吸液孔眼數(shù)測(cè)試方法：①測(cè)量地面壓力和砂漿速率的取樣間隔為1~3S②在壓裂注入或測(cè)試施工之后,以每步按1/5~1/3的全速率逐漸降低泵注速率直至降為0;每一步要保持速率大約15~20S到壓力穩(wěn)定③確定每次泵注速率變化時(shí)井底壓力的變化，采用兩曲線(xiàn)擬合方法確定與孔眼摩阻和近井筒摩阻或扭曲的兩個(gè)系數(shù)嚴(yán)重的近井筒裂縫扭曲實(shí)例第二次注入KCI后的降排量測(cè)試表明，近井筒扭曲極高(1900psi)當(dāng)支撐劑到達(dá)井底后，裂縫扭曲較少，從而增加排量

解決辦法：天然裂縫儲(chǔ)層中，近井扭曲嚴(yán)重時(shí)，在注前置液的階段的支撐劑段被設(shè)計(jì)盡可能早孔眼的有效性差、前置液量過(guò)多

第一次泵入KCl后進(jìn)行降排量測(cè)試表明近井筒損失占優(yōu)在泵注速率為18bbl/min時(shí)，孔眼摩阻4500psi，等價(jià)于60個(gè)孔中僅有4個(gè)孔是張開(kāi)的4裂縫閉合期的分析4.1基本的壓降分析●假設(shè)條件①液體濾失系數(shù)建立在Carter暴露時(shí)間的平方根公式基礎(chǔ)上，且具有與壓力無(wú)關(guān)的定常濾失系數(shù)特征；②裂縫面積隨時(shí)間的變化由泵注中冪律面積方程所描述③在裂縫閉合過(guò)程中，裂縫面積和柔度是常數(shù)④壓裂液不可壓縮⑤地層閉合壓力為常數(shù)4.1基本的壓降分析4.1基本的壓降分析Castilo（1987）：裂縫閉合后壓差變化依賴(lài)于G函數(shù)，并具有負(fù)斜率關(guān)井時(shí)的凈壓力4.1基本的壓降分析PKN的CL可單獨(dú)求解，而KGD和徑向模型要先確定L、R4.2非理想條件的壓降分析在停泵期間裂縫幾何尺寸變化

在停泵期間由于液體壓力的降低、裂縫長(zhǎng)度和高度都會(huì)變化，改變直線(xiàn)G圖的特征PKN模型下的裂縫幾何尺寸變化停泵期間裂縫幾何尺寸變化---裂縫穿透的改變

停泵初期裂縫延伸，面積增加，濾失加大，G圖斜率變陡；隨后裂縫收縮，濾失降低，斜率減小，曲線(xiàn)變平緩凈壓力降為關(guān)井時(shí)凈壓的3/4時(shí)，裂縫約收縮至停泵時(shí)的狀態(tài)，取3/4關(guān)井凈壓力(Pnet,si)點(diǎn)斜率進(jìn)行分析，消除停泵期間裂縫穿透的變化停泵期間裂縫幾何模型變化---裂縫高度的收縮泵注期間，高度增長(zhǎng)，初始停泵期間，高度收縮，裂縫柔度下降，斜率增加，曲線(xiàn)變陡（點(diǎn)比斜率大）當(dāng)井筒凈壓力約等于0.4倍應(yīng)力差時(shí)，整個(gè)裂縫高度從遮擋層發(fā)生收縮停泵期間裂縫幾何模型變化---裂縫高度的收縮

研究表明：當(dāng)縫高延伸發(fā)生時(shí)，3/4點(diǎn)處的斜率會(huì)低估液體濾失值Nolte(1991)由數(shù)值模擬和停泵中的物質(zhì)平衡方程獲得了斜率的校正方程：變化的液體濾失效率—儲(chǔ)層控制的濾失由儲(chǔ)層控制的濾失G圖斜率的校正系數(shù)Kc壓裂高粘油層或低滲、高含水飽和度的儲(chǔ)層變化的液體濾失效率

—

壓裂液濾餅控制的濾失

濾餅控制的濾失更能代表高滲透儲(chǔ)層中壓裂液侵入儲(chǔ)層(如粘彈性表面活性劑或交聯(lián)聚合物)的特征。這種液體濾失的機(jī)理決定于裂縫和油藏降壓力差的平方根。校正3/4斜率的分析方程：4.3一般的壓降分析方法

校正裂縫閉合后的收縮或壓力有關(guān)的濾失補(bǔ)償3/4點(diǎn)的斜率后，進(jìn)行壓降分析的步驟：①對(duì)所有的幾何模型，找出pnet/pnet,si=3/4(m3/4)的斜率②確定裂縫閉合時(shí)G曲線(xiàn)斜率mGc,并進(jìn)行修正獲得正確的斜率mG’③根據(jù)裂縫幾何模型，選擇p*

4.3一般的壓降分析方法④Gc被校正為包括G圖上非理想條件下，由閉合時(shí)G的校正值所定義的作用：⑤計(jì)算液體效率

⑥由p*計(jì)算CL

4.4G函數(shù)導(dǎo)數(shù)分析●裂縫高度收縮壓力與G函數(shù)的曲線(xiàn)在縫高收縮中表現(xiàn)的不同的下降彎曲；這種特性在導(dǎo)致dp/dG曲線(xiàn)和疊加Gdp/dG曲線(xiàn)呈量級(jí)增加dp/dG和Gdp/dG值的連續(xù)增加表明：在閉合過(guò)程中，縫高收縮是連續(xù)的，在停泵期間裂縫未完全閉合4.4G函數(shù)導(dǎo)數(shù)分析●裂隙控制的濾失導(dǎo)數(shù)變?yōu)槌?shù)指出與壓力有關(guān)的濾失的結(jié)束導(dǎo)數(shù)為常數(shù)，疊加曲線(xiàn)線(xiàn)性(斜率為常數(shù))：濾失系數(shù)為常數(shù)裂隙控制的濾失系數(shù),G函數(shù)值約為0.75主裂縫閉合發(fā)生在G函數(shù)值約為2.3裂隙閉合主裂縫閉合4.5壓降分析實(shí)例PKN型裂縫壓降分析實(shí)例液體流變指數(shù)n=0.44，粘度剖面參數(shù)a=0(定常粘度）①基本參數(shù)計(jì)算

由于整個(gè)初始裂縫高度上均有濾失，則濾失高度與初始縫高的比值rp為1。②裂縫閉合壓力pc

由降排量測(cè)試和導(dǎo)數(shù)分析，確定為pc=8910psi③無(wú)量綱閉合時(shí)間PKN型裂縫壓降分析實(shí)例④⑤

瞬時(shí)關(guān)井壓力徑向裂縫壓降分析實(shí)例3/4點(diǎn)徑向裂縫壓降分析實(shí)例由于是徑向裂縫，建議不對(duì)3/4斜率進(jìn)行縫高增長(zhǎng)的修正最后確定5裂縫閉合后的壓力解釋—裂縫閉合后的壓力反應(yīng)了油藏壓裂動(dòng)態(tài)，與控制裂縫延伸的力學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)，其特征完全由液體濾失對(duì)儲(chǔ)層干擾的反應(yīng)來(lái)確定；

—裂縫閉合期間，地層開(kāi)始表現(xiàn)為地層線(xiàn)性流(簡(jiǎn)稱(chēng)線(xiàn)性流)，其后是傳導(dǎo)特性，最后是長(zhǎng)時(shí)間的擬徑向流(簡(jiǎn)稱(chēng)徑向流)—在裂縫長(zhǎng)度方向的，各個(gè)位置的濾失速度不相等，實(shí)際的濾失流動(dòng)特征可由在比實(shí)際物理縫長(zhǎng)（L）小的長(zhǎng)度范圍（xfa

）的均勻?yàn)V失流動(dòng)來(lái)反應(yīng)。

xfa:視裂縫半長(zhǎng)L：裂縫的實(shí)際半長(zhǎng)或物理半長(zhǎng)5.1裂縫閉合后的流體流動(dòng)aLtatptrtc裂縫延伸中巖石對(duì)液體濾失的暴露τ—在時(shí)刻ta，當(dāng)裂縫延伸至a點(diǎn)時(shí)，液體濾失動(dòng)態(tài)可解釋為一強(qiáng)度與液體濾失速度相等的注入點(diǎn)源對(duì)儲(chǔ)層的干擾；—在當(dāng)裂縫保持開(kāi)啟的時(shí)間段τ，液體繼續(xù)濾失；—在tr時(shí)刻裂縫閉合后，濾失就結(jié)束5.1裂縫閉合后的流體流動(dòng)

閉合后的油藏動(dòng)態(tài)反應(yīng)了注入源沿縫長(zhǎng)的分布和一時(shí)間間隔的液體濾失的疊加由干擾產(chǎn)生的壓力取決于儲(chǔ)層的擴(kuò)散系數(shù)（K/μφCt）和裂縫的延伸速率(L2/t），定義無(wú)量綱時(shí)間T油藏模擬結(jié)果:（低的無(wú)量綱時(shí)間T）壓力干擾在近井筒傳播小距離后進(jìn)入儲(chǔ)層，它們一般以垂直于先前裂縫面?zhèn)鞑?，表現(xiàn)為一維或線(xiàn)性流5.1裂縫閉合后的流體流動(dòng)由儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)反應(yīng)定性描述的結(jié)論：

①在大部分的測(cè)試施工中，液體注入測(cè)試計(jì)算裂縫擴(kuò)展效率時(shí)獲得一低的無(wú)量綱時(shí)間，因此顯示為閉合后所定義的線(xiàn)性流或徑向流②線(xiàn)性流期間的壓力分布反應(yīng)了泵注的裂縫幾何尺寸已到達(dá)，可分析評(píng)估裂縫的長(zhǎng)度③相關(guān)的初濾失也會(huì)影響線(xiàn)性流，可由這已時(shí)期的壓力導(dǎo)數(shù)加以區(qū)分④低效率的液體注入不具線(xiàn)性流特征⑤徑向流與濾失特性無(wú)關(guān)，可用于估算儲(chǔ)層傳導(dǎo)率5.2線(xiàn)性、過(guò)渡和徑向流壓力動(dòng)態(tài)裂縫閉合的無(wú)量綱時(shí)間T=0.001線(xiàn)性流:T<0.005,壓差和導(dǎo)數(shù)斜率0.5徑向流:T>5雙對(duì)數(shù)斜率為1斜率:0.5求裂縫長(zhǎng)度5.2線(xiàn)性、過(guò)渡和徑向流壓力動(dòng)態(tài)徑向流較晚出現(xiàn)的問(wèn)題:

在低滲儲(chǔ)層中,如果有效裂縫延伸較大時(shí),TP很小，需較長(zhǎng)閉合時(shí)期到達(dá)徑向流在前面圖中：理論上，在獲得徑向流之前需要的關(guān)井時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5000倍的泵注時(shí)間（5/0.001）。從工程角度(井筒誤差10%),過(guò)渡期可能會(huì)由于線(xiàn)性流和徑向流期的延長(zhǎng)會(huì)縮短。在能夠接受的精度范圍內(nèi)在通常的油田條件下獲得線(xiàn)性流或徑向流分析的可能性。5.3閉合前后的綜合分析

閉合前后壓力分析的補(bǔ)充作用為經(jīng)濟(jì)優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)提供了大量合適的裂縫參數(shù)5.4閉合后的物理和數(shù)學(xué)描述裂縫濾餅區(qū)侵入?yún)^(qū)油層區(qū)PfPwPcPRx

圖濾失流動(dòng)區(qū)域劃分示意圖裂縫與儲(chǔ)層總壓分為三部分

濾餅區(qū)域的壓力變化和裂縫閉合后短時(shí)間內(nèi)濾失消失；隨后的井底壓力p(t)反應(yīng)了儲(chǔ)層對(duì)有關(guān)延伸和閉合期間壓力變化和液體濾失分布動(dòng)態(tài)：5.4閉合后的物理和數(shù)學(xué)描述視裂縫長(zhǎng)度5.4閉合后的物理和數(shù)學(xué)描述線(xiàn)性流t——自裂縫起裂開(kāi)始的時(shí)間5.4閉合后的物理和數(shù)學(xué)描述徑向流5.4閉合后的物理和數(shù)學(xué)描述初濾失的影響初濾失的影響初濾失的作用(1)在閉合前后期儲(chǔ)層壓力的增加(2)視長(zhǎng)度的增加和拐點(diǎn)時(shí)間的延遲(3)從線(xiàn)性流期間預(yù)期的壓力動(dòng)態(tài)，可持續(xù)約3tc的停泵期無(wú)初濾失有初濾失有初濾失拐點(diǎn)FL(t/tc)時(shí)間函數(shù)5.5閉合后診斷的理論框架（綜前所述）線(xiàn)性流改寫(xiě)含初濾失的線(xiàn)性流方程5.5閉合后診斷的理論框架徑向流

此圖是