水平井压裂裂缝起裂及延伸规律研究精要.ppt

水平井压裂裂缝起裂及延伸规律研究 单位：中国石油大学（华东） 曲占庆 温庆志 齐 宁 单位：胜利油田采油工艺研究院 张 波 （3）射孔对起裂压力的影响分析 射孔参数会对压裂作业产生影响，选择合适的射孔参数可以降低地层破裂压力、降低裂缝的扭曲程度。 射孔对起裂压力的影响 2.水平井压裂裂缝起裂规律研究 汇报提纲 前 言 水平井压裂裂缝起裂规律 水平井压裂裂缝延伸规律 结论与认识 3.1 裂缝延伸数学模型 3.水平井压裂裂缝延伸规律研究 3.1.1水力裂缝应力强度因子计算 在水力压裂中I型裂纹是最常见的 3.1 裂缝延伸数学模型 3.水平井压裂裂缝延伸规律研究 对于二维裂缝来说，I型张开型的裂缝应力强度因子以下式表达： 裂缝扩展准则: 内压(或通常所说的破裂载荷)在裂缝边缘某一点上诱发应力强度因子，当它大于岩石的断裂韧性时，裂缝将向前扩展。 裂缝延伸模型 二维模型（2D） 拟三维模型（P3D） 三维模型（3D） 1.设缝高为常数 ； 2.忽略压裂液在缝横截面方向的流动， 压裂液沿缝长方向一维流动 ； 3.裂缝延缝长和缝宽方向二维破裂. 1.缝长大于缝高的延伸 2.缝中流体简化成二维或一维流动 3.只适合于单层的压裂设计计算 1.缝内压裂液在平行于裂缝壁面的方向作二维矢量流动 2.考虑了压裂液向地层的滤失 3.适用于各种地层条件 4.计算比较复杂，费时。 3.水平井压裂裂缝延伸规律研究 3.1 裂缝延伸数学模型 改进的拟三维模型 拟三维裂缝延伸模型中压裂液的流动被假设为沿缝长方向的一维流动，由于未考虑压裂液在缝高方向流动所引起的压降，模型就会过高地估计裂缝的延伸高度； Molales等人将压裂液沿缝高方向的流动考虑进缝高计算中。全面考虑了缝高压降梯度、流体重力、地应力梯度、地应力差等因素对裂缝延伸的综合影响，建立了一套新的裂缝拟三维延伸模型。 3.水平井压裂裂缝延伸规律研究 改进的拟三维模型 模型的建立基于以下假设： ①裂缝两翼以井筒为轴对称分布；②盖层、产层、底层为均质连续弹性体；③裂缝尖端处至少等于产层厚度。 三维延伸模型中井筒位于裂缝的中心时： (1） 应力强度因子计算 三维裂缝在无限大地层中的延伸模型，其应力强度因子计算如下式: 3.水平井压裂裂缝延伸规律研究 (2)裂缝内流体的连续性方程: (3)裂缝内流体流动压降方程: （4）裂缝宽度方程: 3.水平井压裂裂缝延伸规律研究 (5)裂缝高度方程： 3.水平井压裂裂缝延伸规律研究 49.76 156.8 31.92 裂缝体积(m3) 74.99 40 55.54 动态裂缝总高度(m) 0.517 1.209 0.366 平均缝宽(mm) 0.931 1.35 0.565 最大缝宽(mm) 39.16 20 26.63 动态裂缝下缝高(m) 35.73 20 28.91 动态裂缝上缝高(m) 96 324.3 102 动态裂缝半长(m) Fracpro_PT计算 二维(PKN)模型 改进的拟三维模型 名 称 计算结果比较 3.水平井压裂裂缝延伸规律研究 3.2 实例计算 * * 2008.9 汇报提纲 前 言 水平井压裂裂缝起裂规律 水平井压裂裂缝延伸规律 结论与认识 1.前 言 水平井作为一门先进的技术，在国内外得到了越来越广泛的应用，由于水平井轨迹不同，钻遇地层复杂，水平井应力分布、裂缝起裂、裂缝延伸规律、裂缝内的温度场、产能预测方法、压裂设计与直井有很大不同。 对水平井水力压裂的理论研究还不够深入，没有一套成熟的理论来指导水平井的压裂优化设计和现场施工，使得水平井水力压裂成功率不高而且风险也比较大。 在不同的地应力状态和井筒方位下，水平井压裂形成的裂缝形态也不同。 水平井压裂的裂缝 纵向裂缝 横向裂缝 转向裂缝 扭曲裂缝 1.前 言 (1) 横向裂缝 横向裂缝是沿着垂直于井筒的方向起裂的裂缝，它一般产生在水平井井筒水平段平行于最小主应力方向的水平井。 横向裂缝可以改善低渗透油层渗流状况，有利于增加油层泄油面积。多条横向裂缝能大大提高采油速度，并有利于提高采收率。其主要缺点是流体将聚集在裂缝中以向心流流入井底，这将导致裂缝中流动压降的增加。 1.前 言 (2) 纵向裂缝 纵向裂缝是沿着水平井井筒起裂的，形成纵向裂缝时井筒方向应该与最大水平主应力的方向一致。纵向裂缝有时可以把油层泄油面积向油层的上下边界扩展，在某些情况下纵向裂缝还可以解除深度井筒伤害，改善油层的各向异性，降低井筒周围汇流的影响。 1.