水力壓裂原理

1、一、原理與基本概念造縫機(jī)理、增產(chǎn)機(jī)理、優(yōu)化設(shè)計(jì)原理、基本概念二、壓裂材料1、定義、功能、發(fā)展歷史2、壓裂液化學(xué)3、壓裂液試驗(yàn)化學(xué)4、壓裂液優(yōu)化設(shè)計(jì)5、支撐劑種類及性能特點(diǎn)6、支撐劑性能評價(jià)方法7、裂縫導(dǎo)流能力優(yōu)化8、實(shí)例三、質(zhì)量控制1、目的和意義2、主要內(nèi)容及規(guī)范3、實(shí)例大慶油田有限責(zé)任公司采油工藝研究院大慶油田有限責(zé)任公司采油工藝研究院主要內(nèi)容 水力壓裂原理 水力壓裂造縫機(jī)理水力壓裂造縫機(jī)理 水力壓裂增產(chǎn)機(jī)理水力壓裂增產(chǎn)機(jī)理 基本概念 關(guān)于地層的參數(shù)關(guān)于地層的參數(shù) 關(guān)于壓裂壓力的參數(shù)關(guān)于壓裂壓力的參數(shù)壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧壓裂液技術(shù)發(fā)展回顧19471947年年7 7月，月，在堪薩斯州大縣胡果頓氣

2、田的在堪薩斯州大縣胡果頓氣田的Kelpper1Kelpper1井上首次實(shí)施了壓裂增產(chǎn)作業(yè)，壓裂層段包括井上首次實(shí)施了壓裂增產(chǎn)作業(yè)，壓裂層段包括4 4個灰個灰?guī)r產(chǎn)層，井段為巖產(chǎn)層，井段為715-790m715-790m，采用的工作液為萘稠化油，采用的工作液為萘稠化油基壓裂液，單層用液量基壓裂液，單層用液量3.8m3.8m3 3目前，進(jìn)入低滲透油田的勘探領(lǐng)域，大大增加了油氣的可采儲量，與油藏工程緊密結(jié)合起來，成為決定低滲透油田開發(fā)方案的主導(dǎo)因素，使低滲透油田的高效開發(fā)成為可能壓裂措施帶來的工業(yè)上豐厚回報(bào)，半個多世紀(jì)以來，壓裂措施帶來的工業(yè)上豐厚回報(bào)，半個多世紀(jì)以來，刺激了在該項(xiàng)技術(shù)上的大量物力和人

3、力的投入刺激了在該項(xiàng)技術(shù)上的大量物力和人力的投入三向主應(yīng)力：三向主應(yīng)力： X X、Y Y、Z Z 裂縫垂直于最小主應(yīng)力裂縫垂直于最小主應(yīng)力水力裂縫形態(tài)：水力裂縫形態(tài)：Z ZH H 垂直裂縫垂直裂縫H H Z Z 水平裂縫水平裂縫 確定可靠的設(shè)計(jì)參數(shù)確定可靠的設(shè)計(jì)參數(shù) 通過油藏模型與經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行壓后產(chǎn)量預(yù)測及通過油藏模型與經(jīng)濟(jì)模型進(jìn)行壓后產(chǎn)量預(yù)測及經(jīng)濟(jì)評價(jià)，優(yōu)化裂縫幾何尺寸和導(dǎo)流能力經(jīng)濟(jì)評價(jià)，優(yōu)化裂縫幾何尺寸和導(dǎo)流能力 使用水力壓裂模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定施工參使用水力壓裂模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定施工參數(shù)，最終獲得一個優(yōu)化的壓裂設(shè)計(jì)方案數(shù)，最終獲得一個優(yōu)化的壓裂設(shè)計(jì)方案壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)：壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)：壓

4、裂優(yōu)化設(shè)計(jì)與壓裂液篩選研究的簡單流程壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)與壓裂液篩選研究的簡單流程 了解儲層巖石及流體性質(zhì)、地層溫度、施工規(guī)了解儲層巖石及流體性質(zhì)、地層溫度、施工規(guī)模等參數(shù)模等參數(shù) 篩選主劑及各種添加劑，優(yōu)化配方篩選主劑及各種添加劑，優(yōu)化配方 進(jìn)行壓裂液配伍性、流變性、傷害性評價(jià)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行壓裂液配伍性、流變性、傷害性評價(jià)實(shí)驗(yàn)壓裂液篩選研究：壓裂液篩選研究：必須確定可靠、全面的參數(shù)必須確定可靠、全面的參數(shù)不可控制參數(shù)可控制參數(shù)施工參數(shù)優(yōu)化施工參數(shù)優(yōu)化現(xiàn)場分析現(xiàn)場分析壓裂液篩選壓裂液篩選裂縫參數(shù)優(yōu)化裂縫參數(shù)優(yōu)化壓后評估壓后評估油藏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)地層基礎(chǔ)數(shù)據(jù)完井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)巖石力學(xué)參數(shù)原生裂縫描述巖礦分析數(shù)據(jù)儲層流體性

5、質(zhì)壓裂施工數(shù)據(jù)措施效果數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)參數(shù)關(guān)于地層1 1、定義、定義 巖石被巖石被100%100%的空氣所飽和，測試空氣的視滲透率，為絕的空氣所飽和，測試空氣的視滲透率，為絕對滲透率對滲透率 在多孔介質(zhì)中如有兩種以上的流體流動，則該介質(zhì)對某在多孔介質(zhì)中如有兩種以上的流體流動，則該介質(zhì)對某一相的滲透率稱之為有效滲透率（或相滲透率）一相的滲透率稱之為有效滲透率（或相滲透率） 有效滲透率與絕對滲透率的比值稱之為相對滲透率有效滲透率與絕對滲透率的比值稱之為相對滲透率 單位以單位以mm2 2或或1010-3-3mm2 2表示表示有效滲透率有效滲透率2 2、作用、作用 分析壓前生產(chǎn)狀況，預(yù)測壓后產(chǎn)量及評價(jià)壓裂

6、效果分析壓前生產(chǎn)狀況，預(yù)測壓后產(chǎn)量及評價(jià)壓裂效果 儲層定性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一，也是劃分增產(chǎn)措施類別的主要儲層定性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一，也是劃分增產(chǎn)措施類別的主要依據(jù)。依據(jù)。 滲濾比值，滲濾比值，CR=KBU/KPICR=KBU/KPI，判斷近井地帶滲透率的變化，判斷近井地帶滲透率的變化，確定壓裂作業(yè)的性質(zhì)確定壓裂作業(yè)的性質(zhì)( (解堵或改造解堵或改造) ) 決定壓裂液濾失決定壓裂液濾失2131)(104 . 5PKc2132)(103 . 4fKcPc 選擇壓裂支撐劑類型、尺寸與鋪置濃度主要依據(jù)選擇壓裂支撐劑類型、尺寸與鋪置濃度主要依據(jù)3)(ifrkxKWC3 3、求取、求取 壓力恢復(fù)：代表地層的平均有效滲透

7、率值壓力恢復(fù)：代表地層的平均有效滲透率值 生產(chǎn)測試分析：生產(chǎn)測試分析：反映地層有效滲透率與井壁效應(yīng)的綜合作用反映地層有效滲透率與井壁效應(yīng)的綜合作用 就地條件下巖心測試就地條件下巖心測試 生產(chǎn)動態(tài)歷史擬合：包含井壁效應(yīng)生產(chǎn)動態(tài)歷史擬合：包含井壁效應(yīng) 常規(guī)巖心分析：比承受應(yīng)力條件下測得的值要高常規(guī)巖心分析：比承受應(yīng)力條件下測得的值要高1 12 2個個數(shù)量級數(shù)量級 測井曲線孔隙度測井曲線孔隙度- -滲透率圖版滲透率圖版 油氣田等滲透率圖油氣田等滲透率圖mhBqKBU31012. 2)()/ln(4 .228wfwswePIpphrrBqK 當(dāng)壓裂層段由多層組成時，應(yīng)將各層有效滲透率用有效當(dāng)壓裂層段由

8、多層組成時，應(yīng)將各層有效滲透率用有效厚度加權(quán)平均法來計(jì)算該層段的平均有效滲透率厚度加權(quán)平均法來計(jì)算該層段的平均有效滲透率hhKhKKnn111 1、定義、定義 巖石中連同孔隙體積占巖石總體積的百分?jǐn)?shù)，計(jì)量單位：巖石中連同孔隙體積占巖石總體積的百分?jǐn)?shù)，計(jì)量單位：小數(shù)、百分?jǐn)?shù)小數(shù)、百分?jǐn)?shù)2 2、作用、作用 檢驗(yàn)壓前生產(chǎn)動態(tài)，預(yù)測壓后效果，評價(jià)呀列效果檢驗(yàn)壓前生產(chǎn)動態(tài)，預(yù)測壓后效果，評價(jià)呀列效果 在縱向、平面上的分布是選井選層的主要依據(jù)在縱向、平面上的分布是選井選層的主要依據(jù)3 3、求取、求取 室內(nèi)壓汞實(shí)驗(yàn)室內(nèi)壓汞實(shí)驗(yàn) 測井資料測井資料 鄰井同層資料鄰井同層資料有效孔隙度有效孔隙度1 1、定義、定義

9、 在目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下具有產(chǎn)出工業(yè)性油氣的儲層厚度。在目前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下具有產(chǎn)出工業(yè)性油氣的儲層厚度。即，在儲層中扣除不符合標(biāo)準(zhǔn)的隔層（如泥質(zhì)夾層或致密即，在儲層中扣除不符合標(biāo)準(zhǔn)的隔層（如泥質(zhì)夾層或致密夾層）剩下的厚度，單位以夾層）剩下的厚度，單位以m m表示。表示。2 2、作用、作用 檢驗(yàn)壓前生產(chǎn)狀況，預(yù)測壓后產(chǎn)量，評價(jià)壓裂效果檢驗(yàn)壓前生產(chǎn)狀況，預(yù)測壓后產(chǎn)量，評價(jià)壓裂效果 壓裂選井選層的主要依據(jù)壓裂選井選層的主要依據(jù) 設(shè)計(jì)最優(yōu)化的關(guān)鍵參數(shù)之一，在相同條件下，最佳裂縫設(shè)計(jì)最優(yōu)化的關(guān)鍵參數(shù)之一，在相同條件下，最佳裂縫長度隨時有效厚度的增加而變短長度隨時有效厚度的增加而變短 Kehe、Ke/he、

10、Kehe/有效厚度有效厚度3 3、求取、求取 以巖心資料分析為基礎(chǔ)，單層試油資料為依據(jù)，利用測以巖心資料分析為基礎(chǔ)，單層試油資料為依據(jù)，利用測井解釋資料加以確定。并應(yīng)根據(jù)試采和開發(fā)資料進(jìn)行檢驗(yàn)井解釋資料加以確定。并應(yīng)根據(jù)試采和開發(fā)資料進(jìn)行檢驗(yàn)和修正和修正 使用油氣田有效厚度等值圖估算壓裂井層的有效厚度使用油氣田有效厚度等值圖估算壓裂井層的有效厚度1 1、定義、定義 在原始狀態(tài)下，儲層中原由體積占有效孔隙體積的百分在原始狀態(tài)下，儲層中原由體積占有效孔隙體積的百分?jǐn)?shù)數(shù)含油飽和度含油飽和度2 2、作用、作用 檢驗(yàn)壓前生產(chǎn)狀況，預(yù)測壓后產(chǎn)量，評價(jià)壓裂效果檢驗(yàn)壓前生產(chǎn)狀況，預(yù)測壓后產(chǎn)量，評價(jià)壓裂效果3

11、3、求取、求取 巖心測試巖心測試 測井方法測井方法woSS 11 1、定義、定義 在靜態(tài)無干擾條件下所具有的溫度。在單位以在靜態(tài)無干擾條件下所具有的溫度。在單位以表示。表示。 地層溫度隨埋藏深度的增加而增加，同時，還受巖石性地層溫度隨埋藏深度的增加而增加，同時，還受巖石性質(zhì)（主要是巖石導(dǎo)熱率）和局部地區(qū)的地質(zhì)條件的影響，質(zhì)（主要是巖石導(dǎo)熱率）和局部地區(qū)的地質(zhì)條件的影響，是各種因素綜合作用的結(jié)果，在各地區(qū)不是一個常數(shù)。是各種因素綜合作用的結(jié)果，在各地區(qū)不是一個常數(shù)。2 2、作用、作用 選擇壓裂液的主要依據(jù)選擇壓裂液的主要依據(jù) 控制壓裂液在縫中粘度、流態(tài)指數(shù)與稠度系數(shù)等設(shè)計(jì)參控制壓裂液在縫中粘度、

12、流態(tài)指數(shù)與稠度系數(shù)等設(shè)計(jì)參數(shù)的重要因素?cái)?shù)的重要因素 確定不同縫長處的溫度，決定不同縫長上添加劑的濃度確定不同縫長處的溫度，決定不同縫長上添加劑的濃度地層溫度地層溫度3 3、求取、求取 長時間關(guān)井，在無干擾的靜態(tài)條件下測量地層溫度長時間關(guān)井，在無干擾的靜態(tài)條件下測量地層溫度 借助井下溫度計(jì)在無干擾的靜態(tài)條件下，測量不同深度借助井下溫度計(jì)在無干擾的靜態(tài)條件下，測量不同深度溫度值，獲得地溫梯度，再求出壓裂目的層的地層溫度溫度值，獲得地溫梯度，再求出壓裂目的層的地層溫度 使用測井的井溫曲線推算地層溫度使用測井的井溫曲線推算地層溫度 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算1 1、定義、定義地層壓力是一統(tǒng)稱。分為原始地

13、層壓力，目前地層壓力和地層壓力是一統(tǒng)稱。分為原始地層壓力，目前地層壓力和靜止壓力。計(jì)量單位為靜止壓力。計(jì)量單位為MPaMPa。原始地層壓力原始地層壓力原始地層壓力是指油氣層在未開采前從探井中測得的油氣原始地層壓力是指油氣層在未開采前從探井中測得的油氣層中部的壓力。原始地層壓力一般隨埋藏深度的增加而增層中部的壓力。原始地層壓力一般隨埋藏深度的增加而增加。加。目前地層壓力目前地層壓力油氣藏投入開發(fā)后，在某一時期內(nèi)測得的油氣層中部壓力油氣藏投入開發(fā)后，在某一時期內(nèi)測得的油氣層中部壓力稱之為該時期的目前地層壓力。稱之為該時期的目前地層壓力。地層壓力地層壓力靜止壓力靜止壓力靜止壓力也稱為油氣層壓力。它是

14、指油氣井在關(guān)井后，待靜止壓力也稱為油氣層壓力。它是指油氣井在關(guān)井后，待壓力恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)時所測得的油氣層中部壓力，簡稱為壓力恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)時所測得的油氣層中部壓力，簡稱為靜壓。靜壓。儲層流體壓力儲層流體壓力儲層巖石與該巖石內(nèi)的流體所受的壓力是不同的，油氣藏儲層巖石與該巖石內(nèi)的流體所受的壓力是不同的，油氣藏不但與周圍廣大的水體相連通，而且還有補(bǔ)給源。因此，不但與周圍廣大的水體相連通，而且還有補(bǔ)給源。因此，油氣藏內(nèi)的流體壓力（簡稱為油層壓力或孔隙壓力）常等油氣藏內(nèi)的流體壓力（簡稱為油層壓力或孔隙壓力）常等于或相當(dāng)于其埋深的靜水柱壓力。于或相當(dāng)于其埋深的靜水柱壓力。2 2、作用、作用1 1）反映油氣

15、藏驅(qū)動能量的大小。）反映油氣藏驅(qū)動能量的大小。2 2）目前地層壓力或靜止壓力是壓裂選井選層的主要依據(jù)。）目前地層壓力或靜止壓力是壓裂選井選層的主要依據(jù)。3 3）選擇壓裂液類型的依據(jù)之一。）選擇壓裂液類型的依據(jù)之一。3 3）檢驗(yàn)壓前生產(chǎn)狀況，預(yù)測壓后產(chǎn)量與評價(jià)壓裂效果。）檢驗(yàn)壓前生產(chǎn)狀況，預(yù)測壓后產(chǎn)量與評價(jià)壓裂效果。4 4）諸多參數(shù)是地層壓力的函數(shù)，包括，有效滲透率、原）諸多參數(shù)是地層壓力的函數(shù)，包括，有效滲透率、原油黏度、楊氏模量、地層破裂壓力油黏度、楊氏模量、地層破裂壓力 閉合壓力閉合壓力: :隨油氣井的投產(chǎn)開采，地層壓力產(chǎn)生變化，隨油氣井的投產(chǎn)開采，地層壓力產(chǎn)生變化，將使裂縫閉合壓力，儲層

16、與上、下遮擋層的地應(yīng)力差，有將使裂縫閉合壓力，儲層與上、下遮擋層的地應(yīng)力差，有效滲透與孔隙度，楊氏模量，泊松比與巖石抗張強(qiáng)度，地效滲透與孔隙度，楊氏模量，泊松比與巖石抗張強(qiáng)度，地下原油粘度，體積系統(tǒng)與壓縮系統(tǒng)等儲層特征參數(shù)隨之變下原油粘度，體積系統(tǒng)與壓縮系統(tǒng)等儲層特征參數(shù)隨之變化?；?3 3、求取、求取1 1）壓力恢復(fù)，測試確定油氣層的靜壓。）壓力恢復(fù)，測試確定油氣層的靜壓。2 2）根據(jù)本井的靜壓梯度推算壓裂目的層的靜壓。）根據(jù)本井的靜壓梯度推算壓裂目的層的靜壓。3 3）使用油氣田的等壓圖推算壓裂井、層的靜壓。）使用油氣田的等壓圖推算壓裂井、層的靜壓。4 4）借用鄰井、井組、區(qū)塊或油氣藏的目

17、前地層壓力值）借用鄰井、井組、區(qū)塊或油氣藏的目前地層壓力值1 1、定義、定義地層流體密度地層流體密度 單位原油（氣）體積的質(zhì)量。單位以單位原油（氣）體積的質(zhì)量。單位以g/cmg/cm3 3，kg/cmkg/cm3 3或或t/mt/m3 3（氣以（氣以kg/mkg/m3 3）表示。）表示。 地面脫氣原油的密度是指在常壓（地面脫氣原油的密度是指在常壓（0.101MPa0.101MPa）和）和2020條條件下測量的密度。它與在常壓和件下測量的密度。它與在常壓和44條件下純水密度的比條件下純水密度的比值稱之為地面脫氣原油的相對密度。值稱之為地面脫氣原油的相對密度。 氣體的相對密度是指在標(biāo)準(zhǔn)溫度（氣體的

18、相對密度是指在標(biāo)準(zhǔn)溫度（293K293K）和標(biāo)準(zhǔn)壓力）和標(biāo)準(zhǔn)壓力（0.101MPa0.101MPa）條件下氣體密度與干燥空氣密度的比值。）條件下氣體密度與干燥空氣密度的比值。地層流體密度、粘度與壓縮系數(shù)地層流體密度、粘度與壓縮系數(shù)地層流體粘度地層流體粘度 又稱為粘滯系數(shù)。是指在地層條件下油氣內(nèi)部摩擦引起又稱為粘滯系數(shù)。是指在地層條件下油氣內(nèi)部摩擦引起的阻力。計(jì)算單位以的阻力。計(jì)算單位以mPasmPas表示。表示。 地層原油粘度除受其他層溫度和地層壓力影響外，還受地層原油粘度除受其他層溫度和地層壓力影響外，還受到構(gòu)成油的組分和天然氣在原油中溶解度的影響。到構(gòu)成油的組分和天然氣在原油中溶解度的影響

19、。地層流體壓縮系數(shù)地層流體壓縮系數(shù) 原油壓縮系數(shù)定義為，在地層條件下每變化原油壓縮系數(shù)定義為，在地層條件下每變化1MPa1MPa壓力，壓力，單位體積原油的體積變化率。它是油藏彈性能量的一個量單位體積原油的體積變化率。它是油藏彈性能量的一個量度。計(jì)量單位以度。計(jì)量單位以MPaMPa-1-1表示。表示。2 2、作用、作用 與有效滲透率、有效厚度結(jié)合，反映儲層的流動能力與有效滲透率、有效厚度結(jié)合，反映儲層的流動能力 壓裂液濾失系數(shù)與之相關(guān)，因此，其影響到裂縫的幾何壓裂液濾失系數(shù)與之相關(guān)，因此，其影響到裂縫的幾何尺寸尺寸 預(yù)測壓后產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)評價(jià)中的重要參數(shù)。預(yù)測壓后產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)評價(jià)中的重要參數(shù)。3 3、

20、求取、求取 高壓物性取樣，在模擬地層條件下進(jìn)行高壓物性取樣，在模擬地層條件下進(jìn)行PVTPVT試驗(yàn)分析試驗(yàn)分析 相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算1 1、定義、定義巖石的泊松比巖石的泊松比當(dāng)巖石受抗壓應(yīng)力時，在彈性當(dāng)巖石受抗壓應(yīng)力時，在彈性范圍內(nèi)，巖石的側(cè)向應(yīng)變與軸范圍內(nèi)，巖石的側(cè)向應(yīng)變與軸向應(yīng)變的比值。向應(yīng)變的比值。巖石的彈性模量巖石的彈性模量巖石受拉應(yīng)力或壓應(yīng)力時，當(dāng)巖石受拉應(yīng)力或壓應(yīng)力時，當(dāng)負(fù)荷增加到一定程度后，應(yīng)力負(fù)荷增加到一定程度后，應(yīng)力與應(yīng)變曲線變成線性關(guān)系，比與應(yīng)變曲線變成線性關(guān)系，比例常數(shù)即為彈性模量。計(jì)算單例常數(shù)即為彈性模量。計(jì)算單位以位以MPaMPa表示。表示。泊松比與彈性模量

21、泊松比與彈性模量12E2 2、作用、作用 泊松比是使用測井方法確定地層水平主應(yīng)力值及其垂向泊松比是使用測井方法確定地層水平主應(yīng)力值及其垂向分布的重要參數(shù)分布的重要參數(shù) 彈性模量在應(yīng)用線彈性壓力彈性模量在應(yīng)用線彈性壓力應(yīng)變理論推導(dǎo)的壓裂模型應(yīng)變理論推導(dǎo)的壓裂模型中關(guān)系到裂縫的幾何尺寸中關(guān)系到裂縫的幾何尺寸 縫寬與彈性模量成反比縫寬與彈性模量成反比 控制縫高控制縫高3 3、求取、求取 實(shí)驗(yàn)室?guī)r心試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室?guī)r心試驗(yàn)使用壓裂目的層和裂縫在垂向上可以穿透或起遮擋作用巖使用壓裂目的層和裂縫在垂向上可以穿透或起遮擋作用巖層的巖心，在就地條件下（就地圍巖壓力、孔隙壓力、地層的巖心，在就地條件下（就地圍巖壓力、

22、孔隙壓力、地層溫度與含水飽和度），進(jìn)行單軸或三軸試驗(yàn)，測定巖石層溫度與含水飽和度），進(jìn)行單軸或三軸試驗(yàn)，測定巖石的靜態(tài)或動態(tài)的泊松比和彈性模量。的靜態(tài)或動態(tài)的泊松比和彈性模量。單軸和三軸試驗(yàn)單軸和三軸試驗(yàn)靜態(tài)和動態(tài)試驗(yàn)靜態(tài)和動態(tài)試驗(yàn)一般，用動態(tài)試驗(yàn)測取的泊松比與彈性模量值大于靜態(tài)值。一般，用動態(tài)試驗(yàn)測取的泊松比與彈性模量值大于靜態(tài)值。巖石中天然裂隙或天然裂縫愈多，兩者的差異愈大。巖石中天然裂隙或天然裂縫愈多，兩者的差異愈大。 測井技術(shù)：測井技術(shù)： 換算動態(tài)或靜態(tài)值換算動態(tài)或靜態(tài)值27)1 ()1 ()1)(21 (1060. 1pfbvE)0.0138G(1E12GF2910Gsbv 推算彈性

23、模量推算彈性模量 由現(xiàn)場實(shí)測的地層破裂壓力，裂縫閉合壓力，就地水平由現(xiàn)場實(shí)測的地層破裂壓力，裂縫閉合壓力，就地水平主應(yīng)力等值，反算巖石的泊松比和彈性模量主應(yīng)力等值，反算巖石的泊松比和彈性模量 近似計(jì)算動態(tài)或靜態(tài)的泊松比與彈性模量近似計(jì)算動態(tài)或靜態(tài)的泊松比與彈性模量 根據(jù)巖性、粘度和膠結(jié)情況選取彈性模量和泊松比根據(jù)巖性、粘度和膠結(jié)情況選取彈性模量和泊松比1 1、定義、定義地下埋藏的巖層，由于受上覆巖層的重力作用和構(gòu)造運(yùn)動地下埋藏的巖層，由于受上覆巖層的重力作用和構(gòu)造運(yùn)動的影響，巖層處于壓應(yīng)力狀態(tài)。作用在地下某巖石單元體的影響，巖層處于壓應(yīng)力狀態(tài)。作用在地下某巖石單元體上的垂向主應(yīng)力上的垂向主應(yīng)力

24、zz和水平主應(yīng)力和水平主應(yīng)力xx，yy稱之為就地應(yīng)稱之為就地應(yīng)力。它們既相互垂直，又不相等，即有力。它們既相互垂直，又不相等，即有z zx xy y，地，地應(yīng)力的單位以應(yīng)力的單位以MPaMPa表示。表示。地應(yīng)力及其垂向分布地應(yīng)力及其垂向分布垂直縫）xyz(zyxzyxzyx垂直縫）（yxz水平縫）或（zxyzyx垂向主應(yīng)力垂向主應(yīng)力作用在巖石單元體上的垂向主應(yīng)力來自上覆巖層重力。一作用在巖石單元體上的垂向主應(yīng)力來自上覆巖層重力。一般，該值可估計(jì)為：般，該值可估計(jì)為：H)0.0275(0.02036z由于儲層中均有一定的孔隙壓力，部分上覆巖層的壓力被由于儲層中均有一定的孔隙壓力，部分上覆巖層的壓

25、力被多孔介質(zhì)中的流體壓力（孔隙壓力）所支持，所以，有效多孔介質(zhì)中的流體壓力（孔隙壓力）所支持，所以，有效垂向主應(yīng)力垂向主應(yīng)力zz可表示為：可表示為：szzP扣除了地層孔隙壓力的作用后，直接作用在巖層骨架（基扣除了地層孔隙壓力的作用后，直接作用在巖層骨架（基質(zhì)）顆粒上的應(yīng)力，也稱為垂直骨架應(yīng)力。由于壓實(shí)作用質(zhì)）顆粒上的應(yīng)力，也稱為垂直骨架應(yīng)力。由于壓實(shí)作用隨深度而不同，因此，有效上覆巖層壓力（有效垂向主應(yīng)隨深度而不同，因此，有效上覆巖層壓力（有效垂向主應(yīng)力）梯度是深度的函數(shù)，且隨不同的構(gòu)造而不同。力）梯度是深度的函數(shù)，且隨不同的構(gòu)造而不同。水平主應(yīng)力水平主應(yīng)力 未受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動擾動過：泊松比未受

26、地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動擾動過：泊松比愈大，水平主應(yīng)力愈大，水平主應(yīng)力愈接近垂向主應(yīng)力愈接近垂向主應(yīng)力 受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動的影響，但構(gòu)造力在水平各個方向上均受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動的影響，但構(gòu)造力在水平各個方向上均相等相等 構(gòu)造應(yīng)力在兩個水平方向上不等構(gòu)造應(yīng)力在兩個水平方向上不等zyxvv1zyx1zxvv1zyvv12 2、作用、作用 垂向與水平主應(yīng)力的相對大小，決定了水力裂縫的形態(tài)垂向與水平主應(yīng)力的相對大小，決定了水力裂縫的形態(tài)和方位和方位 就地條件下，進(jìn)行儲層物性、巖石力學(xué)參數(shù)以及裂縫方就地條件下，進(jìn)行儲層物性、巖石力學(xué)參數(shù)以及裂縫方位等巖心（或定向巖心）試驗(yàn)中，地應(yīng)力值是必不可少的位等巖心（或定向巖心）試驗(yàn)中，

27、地應(yīng)力值是必不可少的試驗(yàn)依據(jù)試驗(yàn)依據(jù) 儲層與其上下巖層的最小水平主應(yīng)力差是控制水力裂縫儲層與其上下巖層的最小水平主應(yīng)力差是控制水力裂縫垂向延伸的主要因素垂向延伸的主要因素 儲層與其上下巖層的地應(yīng)力差，也是確定分壓層段，選儲層與其上下巖層的地應(yīng)力差，也是確定分壓層段，選擇分壓方法（限流量法，投封堵球法和封隔器法）的主要擇分壓方法（限流量法，投封堵球法和封隔器法）的主要依據(jù)依據(jù) 支撐劑選擇的依據(jù)支撐劑選擇的依據(jù) 注采井網(wǎng)優(yōu)化的依據(jù)注采井網(wǎng)優(yōu)化的依據(jù)3 3、求取、求取實(shí)驗(yàn)室?guī)r心試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室?guī)r心試驗(yàn)在地層中巖石處于應(yīng)力狀態(tài)，取到地面則處于自由狀態(tài)，在地層中巖石處于應(yīng)力狀態(tài)，取到地面則處于自由狀態(tài)，根據(jù)巖

28、石在兩種條件下形態(tài)上的變化，即可估計(jì)產(chǎn)生水力根據(jù)巖石在兩種條件下形態(tài)上的變化，即可估計(jì)產(chǎn)生水力裂縫的方位，并推算出地應(yīng)力值。試驗(yàn)需使用定向取心的裂縫的方位，并推算出地應(yīng)力值。試驗(yàn)需使用定向取心的巖心作為巖樣。巖心作為巖樣。 滯彈性應(yīng)力恢復(fù)滯彈性應(yīng)力恢復(fù) 差應(yīng)變曲線分析差應(yīng)變曲線分析 古地磁古地磁測井分析測井分析 長源距數(shù)字聲波測井與密度測井長源距數(shù)字聲波測井與密度測井 井徑測井井徑測井 井下微地震井下微地震 傾斜儀傾斜儀 大地電位大地電位glass casegas bubbleexcitation electrodesconductive liquidpick-up electrodeN NM

29、 MA AB B發(fā)發(fā)送送機(jī)機(jī)A Ac c2 2c c1 1c c1 1c c2 2從被測井注入的鹽水導(dǎo)致吸水部分電阻率明顯下降電流密度在此處加強(qiáng)接接收收機(jī)機(jī)h現(xiàn)場測量現(xiàn)場測量小型壓裂小型壓裂注入注入-返排試驗(yàn)返排試驗(yàn)TitleSubtitleDescriptionDateTime (min)Surf Press Tbg (MPa)Slurry Flow Rate (m/min) 0.00 18.00 36.00 54.00 72.00 90.00 0.00 16.00 32.00 48.00 64.00 80.00 0.000 1.600 3.200 4.800 6.400 8.000Titl

30、eSubtitleDescriptionDateTime (min)Measd Btmh (MPa)Surf Press Tbg (MPa)(d/dt) Surf Press Tbg (MPa)Implied Slurry Efficiency (%) 52.06 52.58 53.10 53.62 54.14 54.66 52.06 52.58 53.10 53.62 54.14 54.66 -158 -158 -158 -157 -157 -156 20.83 21.03 21.24 21.45 21.65 21.86 0.0 13.0 25.9 38.9 51.8 64.8TitleSu

31、btitleDescriptionDateG Function TimeMeasd Btmh (MPa)Surf Press Tbg (MPa)(d/dG) Surf Press Tbg (MPa)(Gd/dG) Surf Press Tbg (MPa)Implied Slurry Efficiency (%) 0.00 3.20 6.40 9.60 12.80 16.00 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 0.000 1.200 2.

32、400 3.600 4.800 6.000 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0關(guān)于壓裂壓力1 1、定義、定義地層破裂壓力定義為使地層產(chǎn)生水力裂縫或張開原有裂縫地層破裂壓力定義為使地層產(chǎn)生水力裂縫或張開原有裂縫時的井底流體壓力。地層破裂壓力與巖石彈性性質(zhì)、孔隙時的井底流體壓力。地層破裂壓力與巖石彈性性質(zhì)、孔隙壓力、天然裂縫的發(fā)育情況以及該地區(qū)的地應(yīng)力等因素有壓力、天然裂縫的發(fā)育情況以及該地區(qū)的地應(yīng)力等因素有關(guān)。計(jì)量單位為關(guān)。計(jì)量單位為MPaMPa。地層破裂壓力與深度的比值稱之為破裂壓力梯度。單位為地層破裂壓力與深度的比值稱之為破裂壓力梯度。單位為MPa/mMPa/m。地層

33、破裂壓力與破裂壓力梯度地層破裂壓力與破裂壓力梯度2 2、作用、作用1 1）確定井下管柱、井下工具、井口裝置壓力極限）確定井下管柱、井下工具、井口裝置壓力極限2 2）確定裂施工時的最高地面泵壓、泵注排量以及需用設(shè)）確定裂施工時的最高地面泵壓、泵注排量以及需用設(shè)備功率備功率3 3）推斷水力裂縫的形態(tài)）推斷水力裂縫的形態(tài)PG 0.0226MPa/mPG 0.0226MPa/m，水平裂縫，水平裂縫PG 0.0167MPa/mPG 0.0167MPa/m，垂直裂縫，垂直裂縫3 3求取求取理論方程計(jì)算理論方程計(jì)算 測井分析測井分析 現(xiàn)場施工參數(shù)計(jì)算現(xiàn)場施工參數(shù)計(jì)算 統(tǒng)計(jì)分析統(tǒng)計(jì)分析 理論方程計(jì)算理論方程計(jì)

34、算EatonEaton法（法（19691969）：）： StephenStephen法法 ：sszfppvvp)(1黃榮樽法（黃榮樽法（19841984） sszfppvvp)(1tsszfSppKvvp)(123利用測井資料預(yù)測地層破裂壓力利用測井資料預(yù)測地層破裂壓力現(xiàn)場施工參數(shù)計(jì)算現(xiàn)場施工參數(shù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)分析統(tǒng)計(jì)分析使用現(xiàn)場大量壓裂施工取得的破裂壓力計(jì)算值，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分使用現(xiàn)場大量壓裂施工取得的破裂壓力計(jì)算值，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，可以求取一個地區(qū)或一個油藏的破裂壓力梯度析，可以求取一個地區(qū)或一個油藏的破裂壓力梯度fhwbPPPPhIbPPPHPGBF/1 1、定義、定義裂縫延伸壓力是指水力裂縫在長、寬、高

35、三個方向擴(kuò)展所裂縫延伸壓力是指水力裂縫在長、寬、高三個方向擴(kuò)展所需要的縫內(nèi)最小的流體壓力。它比閉合壓力大，且與裂縫需要的縫內(nèi)最小的流體壓力。它比閉合壓力大，且與裂縫大小及壓裂施工有關(guān)。單位以大小及壓裂施工有關(guān)。單位以MPaMPa表示。表示。2 2、作用、作用 擬三維或全三維壓裂設(shè)計(jì)必須輸入的關(guān)鍵參數(shù)。擬三維或全三維壓裂設(shè)計(jì)必須輸入的關(guān)鍵參數(shù)。 裂縫延伸壓力的變化反映了水力裂縫延伸情況裂縫延伸壓力的變化反映了水力裂縫延伸情況裂縫延伸壓力裂縫延伸壓力Log tLog PN模式模式較小的正斜率（較小的正斜率（0.14e0.25），），裂高度受到控制時的橫向正常延伸裂高度受到控制時的橫向正常延伸模式模

36、式斜率為零（斜率為零（e=0），這時裂縫延），這時裂縫延伸壓力不變，稱為臨界的凈壓力。裂縫的延伸壓力不變，稱為臨界的凈壓力。裂縫的延伸速率下降，表明裂縫高度低速增長或潛在伸速率下降，表明裂縫高度低速增長或潛在的天然裂縫張開，往往潛伏著脫砂與裂縫高的天然裂縫張開，往往潛伏著脫砂與裂縫高度不穩(wěn)定增長，即將發(fā)生壓力迅速增加或壓度不穩(wěn)定增長，即將發(fā)生壓力迅速增加或壓力下降的現(xiàn)象力下降的現(xiàn)象模式模式斜率為（斜率為（e=1），解釋為在裂），解釋為在裂縫中明顯的流動限制即脫砂已經(jīng)形成縫中明顯的流動限制即脫砂已經(jīng)形成模式模式斜率為負(fù)值（斜率為負(fù)值（e0），解釋為裂），解釋為裂縫高度不穩(wěn)定的增長，水力裂縫延伸進(jìn)入低縫高度不穩(wěn)定的增長，水力裂縫延伸進(jìn)入低應(yīng)力層應(yīng)力層3 3求取求取階梯式泵注試驗(yàn)階梯式泵注試驗(yàn) 采用采用2%KCl2%KCl的水溶液的水溶液 以由小到大的排量向試驗(yàn)?zāi)康膶颖米⒁杂尚〉酱蟮呐帕肯蛟囼?yàn)?zāi)康膶颖米?壓力穩(wěn)定，再更換下一級排量壓力穩(wěn)定，再更換下一級排量 裂縫一旦張開，裂縫延伸