水力压裂设计.ppt

水力压裂设计  Hydraulic Fracturing;背景;第一节 水力压裂概述;力学观点：裂缝形成与延伸是力学行为。 生产角度：裂缝方位与形态影响压裂改造效果 ;地应力 存在于地壳内部的应力，是由于地壳内部的垂直运动和水平运动及其它因素综合作用引起介质内部单位面积上的作用力。 ;原地应力：重力应力 构造应力 孔隙流体压力 热应力 ; 其中：?r(h) 为上覆岩层密度，由密度测井曲线获得。;由广义虎克定律计算总应变;由于泊松效应，垂向应力产生的侧向压力;(2) 构造应力;特点 构造应力属于水平的平面应力状态 挤压构造力引起挤压构造应力 张性构造力引起拉张构造应力 构造运动的边界影响使其在传播过程中逐渐衰减。;断层和裂缝发育区 — 正断层，水平应力?x可能只有垂向应力?z的1/3。;(3) 热应力;2 人工裂缝方位;显裂缝地层很难出现人工裂缝。 微裂缝地层 —垂直于最小主应力方向； —基本上沿微裂缝方向发展，把微裂缝串成显裂缝;y; (4)井壁上的总周向应力(应力迭加原理)??＝地应力+井筒内压+渗滤引起的周向应力;2 水力压裂造缝条件;有液体渗滤;无液体渗滤;(2) 形成水平缝;有液体渗滤;当破裂时，Pi=PF;无液体渗滤;当破裂时，Pi=PF;3 破裂压力梯度;三、 地应力的测量及计算;第三节 压裂液;压裂液的组成;对压裂液的性能要求;压裂液对储层的伤害;压裂液液体污染;压裂液固相堵塞;压裂液浓缩;第四节 水力压裂设计模型;一、卡特模型1 几何模型;2 主要假设;3 计算公式;;二、 GDK 模型;2 假设条件;3 理论基础;4 计算公式;;三、 PKN 模型;2 假设条件;3 计算公式;四、 GDK 和PKN模型的比较;第五节 支撑剂输送;受力分析 — 固体颗粒的重力 — 流体对固体颗粒的浮力 — 颗粒的运动阻力;重力; F=Fg-Fb 当F＝Fd时;;Novotny公式 当NRe?2时 UH/UP=?5.5 当 2Nre 500时 UH/UP=?3.5 当 NRe ?500时 UH/UP=?2;3 壁面影响;4 颗粒形状对沉降速度的影响;支撑剂在幂律液体中的沉降;思路 支撑剂在裂缝高度上的分布 平衡流速、平衡高度的计算 砂堤的堆起速度 平衡时间;1 支撑剂在裂缝高度上的分布;2 平衡流速与阻力流速;问题 1 阻力速度的定义 2 区别牛顿流体和非牛顿流体的计算公式 3 复习湿周与过流面积的关系 4 区别层流和紊流下阻力速度与平衡流速的关系 5 砂堤堆起速度与流速和平衡流速的关系 6 砂堤堆起高度与时间的经验关系 7 平衡时间的计算方法;例6-3 牛顿型压裂液粘度μf=30mPa.s，密度?f=1000kg/m3；石英砂支撑剂颗粒密度?s=2650kg/m3，平均粒径dp=1.143?10-3m，砂比S=10%；裂缝高度Hf=10m，裂缝宽度w=4.76?10-3m；试计算双翼裂缝中排量Q为0.8和2.0m3/min时的平衡高度和平衡时间。;;;;三、全悬浮布砂设计;1 假设条件;滤失体积 ;4 裂缝体积计算;因此，已知缝内砂浓度，可确定相应的地面砂浓度;分析： S越小，滤失次数越多，要求地面加入的砂浓度越小;5 支撑裂缝几何尺寸;说明：全悬浮式砂子分布应用;第六节 水力压裂效果分析;一、工艺效果分析;1 McGuire Sikora图版;a. 对低渗透储层（k1?10-3?m2）,很容易得到较高的裂缝导流能力比值（大于0.4），欲提高压裂效果，应以增加裂缝长度为主。 b. 高渗透地层，不容易获得较高的裂缝导流能力比值，提高裂缝导流能力是提高压裂效果的主要途径，不能片面追求压裂规模而增加缝长。 c. 对一定缝长，存在一个最佳裂缝导流能力，超过该值而增加导流能力的效果甚微，例如对Lf/Le=0.5，当导流能力比值为0.5时，增加裂缝导流力基本上不能增加增产比Jf/J0。 d. 无伤害油井最大增产比为13.6倍。;2 Raymond Binder 公式法;二、水力压裂经济评价;1 产量递减模式;3 压裂经济敏感性评价;第七节 压裂设计;一、选井选层;1 储层物性评估;2 井筒技术要求;3 储层条件;二、确定入井材料;;三、水力压裂设计计算;3 压裂设计; 4 压裂施工模拟设计;前置液量确定;支撑剂用量确定;施工泵压及水功率;例6-4 已知油藏开发井网井距400×400m，压裂井深度H=2500m