第06章水力压裂.ppt

注入浓度 图6-10 颗粒在缝高上的浓度分布 沉降下来的的砂堤，在平衡状态下砂堤的高度为平衡高度 砂堤面上的颗粒滚流区 悬浮区，颗粒分布不均匀，存在浓度梯度 无砂区 增加地面排量 Ⅰ、Ⅱ与Ⅳ区均将变薄，Ⅲ区则变厚 流速足够大 Ⅰ区可能完全消失 再增加排量 浓度梯度剖面消失，成为均质的悬浮流 2.平衡流速 平衡流速 砂堤的平衡高度 利用颗粒自由沉降速度与阻力速度的比值，先得到阻力速度，再求出平衡流速。 阻力速度 牛顿液体 非牛顿液体 阻力速度与平衡流速的关系: 层流 紊流 混砂液密度 砂比S表示加砂浓度，砂比是砂堆体积与压裂液体积之比。 3.砂堤的堆起速度 当缝中流速达到平衡流速时，砂堤停止增高，处于平衡状态 砂堤的堆起速度与砂堤上面过流高度的变化方向相反 4.平衡时间 假设砂堤达到平衡高度的95％，认为已达到平衡高度 四、支撑剂的选择 支撑剂的选择主要是指选择其类型和粒径 选择的目的是为了达到一定的裂缝导流能力 对低渗地层，水力压裂应以增加裂缝长度为主 对中高渗地层，水力压裂应以增加裂缝导流能力为主 影响支撑剂选择的因素： 1）支撑剂的强度 2）粒径及其分布 3）支撑剂类型 4）其它因素 如支撑剂的质量、密度以及颗粒园球度等 第四节 压裂设计 压裂设计的任务： 优选出经济可行的增产方案 压裂设计的原则： 最大限度发挥油层潜能和裂缝的作用 使压裂后油气井和注入井达到最佳状态 压裂井的有效期和稳产期长 压裂设计的方法： 根据油层特性和设备能力，以获取最大产量或经济效益为目标，在优选裂缝几何参数基础上，设计合适的加砂方案。 压裂设计方案的内容： 裂缝几何参数优选及设计；压裂液类型、配方选择及注液程序；支撑剂选择及加砂方案设计；压裂效果预测和经济分析等。区块整体压裂设计还应包括采收率和开采动态分析等。 一、影响压裂井增产幅度的因素 油层特性 裂缝几何参数 指压裂层的渗透率、孔隙度、流体物性、油层能量、含油丰度和泄油面积等 指填砂裂缝的长、宽、高和导流能力 麦克奎尔与西克拉用电模型研究了垂直裂缝条件下增产倍数与裂缝几何尺寸和导流能力的关系。 假设：拟稳定流动；定产或定压生产；正方形泄油面积；外边界封闭；可压缩流体；裂缝穿过整个产层。 图6-12 麦克奎－西克拉垂直裂缝增产倍数曲线 相对导流能力 无因次增产倍数 裂缝导流能力愈高，增产倍数也愈高；造缝愈长，倍数也愈高 左边 要提高增产倍数，则应以增加裂缝导流能力为主 右边 曲线趋于平缓，增产主要靠增加缝的长度 低渗油藏 增加裂缝长度比增加裂缝导流能力对增产更有利高渗油藏 应以增加导流能力为主 对一定的裂缝长度，存在一个最佳的裂缝导流能力 二、裂缝几何参数计算模型 二维(PKN、KGD)、拟三维(P3D)和真三维模型 主要差别是裂缝的扩展和裂缝内的流体流动方式不同： 二维模型假设裂缝高度是常数，即流体仅沿缝长方向流动。裂缝内仍是一维流动(缝长)。 拟三维模型和真三维模型缝高沿缝长方向是变化的，在缝长、缝高方向均有流动(即存在压力降)。 （一）卡特模型 基本假设： ①裂缝是等宽的； 滤失量QL(t) + = 裂缝体积变化QF(t) ②压裂液从缝壁面垂直而又线性地渗入地层； ③缝壁上某点的滤失速度取决于此点暴露于液体中的时间； ④缝壁上各点的速度函数是相同的； ⑤裂缝内各点压力相等，等于井底延伸压力。 （二）PKN模型 基本假设： ①岩石是弹性、脆性材料，当作用于岩石上的张应力大于某个极限值后，岩石张开破裂； ②缝高在整个缝长方向上不变，即在上、下层受阻；造缝段全部射孔，一开始就压开整个地层； ③裂缝断面为椭园形，最大缝宽在裂缝中部； ④缝内流体流动为层流； ⑤缝端部压力等于垂直于裂缝壁面的总应力； ⑥不考虑压裂液滤失于地层。 裂缝面积 考虑了液体的渗滤作用。根据导出的裂缝面积公式，如果已知缝宽，则可求出水平裂缝半径和垂直裂缝长度。 * 第六章 水力压裂技术 主要内容： (4) 压裂设计 (1) 造缝机理 (2) 压裂液 (3) 支撑剂 利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压；当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注目的工艺措施。 水力压裂： 水力压裂的工艺过程： 憋压 造逢 裂缝延伸 充填支撑剂 裂缝闭合 (2) 降低了井底附近地层中流体的渗流阻力：裂缝内流体流动阻力小。 水力压裂增产增注的原理: (1) 改变流体的渗流状态：使原来径向流动改变为油层与裂缝近似的单向流动和裂缝与