压裂设计
压裂工程方案
压裂工程方案一、前言随着我国石油天然气资源的逐渐枯竭，对新的油气资源的开发已成为当务之急。
而压裂技术作为一种重要的油气开采技术已经得到了广泛的应用。
本文将针对压裂工程进行详细的分析和探讨，力求为该工程提供可靠的技术支持和指导。
二、压裂工程概述压裂工程是通过高压液体将岩石层压裂，使原本不透水的岩石层形成一定规模的裂缝，以增加油气的渗透率，提高开采率的一种油气开采技术。
压裂工程的成功与否关键取决于压裂工艺、材料、设备和操作的全面配合。
压裂工程通常具有以下几个特点：1. 高压液体注入：对于高渗透率、低渗透率和硬质岩石等地层，通常需要采用高压液体进行注入。
2. 高效能液体：压裂液通常包含有助于增加压裂效率的助剂和添加剂，如助剂能够增加液体的黏度，从而减小压裂液的损失，添加剂可以增加压裂液的功能。
3. 复杂的开采环境：压裂作业通常需要在较复杂的地层条件下进行，如高温高压、高硫等。
4. 工艺精细化：压裂技术要求操作工艺流程精细化，保证操作过程稳定的运行。
三、压裂工程方案设计1. 压裂工艺设计压裂工艺设计是压裂工程实施的基础。
通过对地质构造、井筒地层、地质裂缝等情况的详细分析，并结合岩石的物理力学性质和岩石断裂机制，确定压裂设计参数。
一般来说，压裂设计需要考虑以下几个方面的因素：1) 岩石地层：地质构造、岩石物理力学性质、强度及地层性质等。
2) 裂缝模型：根据地质调查资料和井筒测试资料，确定裂缝的规模、位置和形状。
3) 压裂设计参数：确定压裂液的性质、注入量、压裂液性能的优化设计；确定压裂工艺的操作流程、排量、注入压力、压裂液的选择；确定压裂液的配方及使用方式等。
2. 压裂液设计压裂液是实施压裂作业的关键。
压裂液设计要考虑地层条件、地质构造、液压力、地温、地质压力等因素。
压裂液设计需要满足以下基本要求：1) 流变性要求：压裂液要有足够的流变性，能够承受高强度输送和高速排放的要求。
2) 稳定性要求：压裂液稳定性要好，能够适应不同地温地压的要求。
压裂设计规范
中国石油天然气集团公司企业标准油水井压裂设计规范Specification for fracturing programor oil＆water welll范围本标准规定了压裂井选井选层的依据、地质设计的编写、工艺设计的选择与编写、施工准备、压裂施工、压裂后排液、求产、资料录取、施工总结、压裂施工质量控制和安全与环保的技术要求。
本标准适用于油水井压裂设计。
探井、气井压裂设计亦可参照使用。
2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示标准均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
SY/T 5107-1995水基压裂液性能评价方法SY/T 5108-1997压裂支撑剂性能测试推荐方法SY/T 5289-2000油井压裂效果评价方法SY/T 5836-93 中深井压裂设计施工方法SY/T 6088-94深井压裂工艺作法SY/T 6362-1998石油天然气井下作业健康、安全与环境管理体系指南3选井、选层3.1选井、选层应具备的资料3.1.1地质情况：区块构造，井所处构造的位置，井与周围油、水井的连通情况，井控面积，距断层的距离。
3.1.2钻井资料：钻井液性能、浸泡油层的时间、钻井过程中事故处理、固井情况。
3.1.3井身结构：套管组合，各类套管规格、钢级、壁厚。
3.1.4储层参数和物性：储层岩性、物性、岩石力学参数、地应力剖面参数、地层破裂压力、含油水饱和度、地层天然裂缝的发育情况、储层敏感性分析、气测资料，组合测井资料。
3.1.5射孔资料：射孔方式、射孔井段、射孔弹类型、射孔方位角、孔数、孔密。
3.1.6试油资料：试油方式、油层厚度、地下流体物性、地层压力、地层测试计算的各种参数，油、气、水产量、油气比、含水比。
3.1.7本井历次作业概况：修井的内容和方法及对地层及套管造成的伤害。
3.1.8本井生产动态资料，低产原因分析。
水力压裂设计PPT课件
Khristianovich、
Geertsma、Deklerk
L(t)
Daneshy
2 假设条件
(1)岩石为均质各向同性。
(2)岩石变形服从线弹性应力应变关系。 (3)流体在缝内作一维层流流动, 缝高方向
裂缝呈矩形。 (4)缝中X方向压降由摩阻产生, 不考虑动
能和势能影响。 (5)裂缝高度和施工排量恒定。
清孔液、前垫液、预前置液）
对压裂液的性能要求
(1) 与地层岩石和地下流体的配伍性； (2) 有效地悬浮和输送支撑剂到裂缝深部； (3) 滤失少 ； (4) 低摩阻 ； (5) 低残渣、易返排 ； (6) 热稳定性和抗剪切稳定性 。
压裂液对储层的伤害
✓压裂液在地层中滞留产生液堵 ✓地层粘土矿物水化膨胀和分散运移产生
浮 力阻 颗粒 力 重力
概念
— 自由沉降 — 干扰沉降
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
浮 力阻 颗粒 力 重力
重力 浮力 阻力
Fg
6
d
3 P
P
g
Fb
6
d
3 P
f
g
Fd
CD
1 2
f
U
2 P
A
CD
8
f
d
P2U
2 P
F=Fg-Fb 当F＝Fd时
UP
[ 4d p (P f 3CD f
— 颗粒的表面是粗糙的； — 颗粒的形状是不对称的 不规则颗粒的沉降速度小于球形颗粒的沉降速度
支撑剂在幂律液体中的沉降
用视粘度a代替
a KD n1
UP
d
2 P
(
P
压裂设计
压裂设计系部石油工程系年级专业班08油气开采学生姓名郭福奎学号 081395002011215指导教师燕伟摘要压裂是施工的指导性文件，它根据地质条件和设备能力优选出经济可行的增产方案；对压裂层的正确认识，包括：油层特性、渗透性、岩石抗张强度等。
以它们为基础，设计裂缝几何参数，确定压裂规模以及压裂液类型等，原则要求压裂井的有效期和稳产气长，达到最大产量和最大效率。
关键词：压裂、压裂液一、压裂设计的原则和方法压裂设计的原则是最大限度的发挥油层潜能和裂缝的作用，是压裂后油气井和注入井达到最佳状态，同时还要求压裂井的有效期和稳定期长。
压裂设计的方法是根据油层特性和设备能力，以获取最大产量和经济效益为目标，在优选裂缝几何参数基础上，设计合适的加砂方案。
二、压裂技术2.1合层压裂2.1.1油管压裂油管压裂就是压裂液自油管泵入油层。
其特点是施工简单，且油管截面小、流速大，其压裂液的携带能力强，又不会增加液流阻力和设备负荷，降低了有效功率。
2.1.2 套管压裂套管压裂液是井内不下入油管，从套管里直接泵入压裂液进行压裂。
其特点是施工简单，可最大限度的降低管道摩阻，从而相应的提高了排量和降低了泵压，但携带能力差，一旦造成砂堵，无法进行循环解堵。
2.1.3 环形空间压裂环形空间压裂是压裂液从套管和油管的环形空间泵入油层。
它与前两种方法相比，具有阻力损失小，适应抽油井不起泵压裂的特点，但流速低，携砂能力低。
2.1.4 油、套管同时进行压裂油、套管同时进行压裂是在井里下入油管，压裂时油管接一台压裂车。
施工时，压裂液从油、套管同时泵入，支撑剂从套管加进。
其特点是利用油管泵入的液体从油管谢出来时改变流向，可以防止支撑剂下沉，若一旦发生砂堵，进行反循环也比较方便。
因此，这种压裂适宜于中深井压裂。
2.2 分层压裂2.2.1 球堵法分层压裂如果同时开采渗透率不同的多层，当压裂液泵入井里后，液体首先进入高渗层，一般低渗层是压裂的目的层，这时就将若干赌球随液体泵入井中，赌球将高渗层的孔眼堵住，等压力憋起即可将低渗层压开。
压裂分析与设计范文
压裂分析与设计范文摘要：压裂分析与设计是一项重要的石油工程技术，对于有效开发油气资源具有重要的意义。
本文以压裂分析与设计为研究对象，以油田的压裂工程为实例，综合运用岩心分析、地质分析等多种方法，对该油田的压裂施工进行了分析与设计。
通过分析压裂施工前的地质条件、油气储层特性以及压裂液的性质等因素，确定了适合该油田的压裂设计方案，并提出了相应的优化建议。
研究结果表明，该方案能够有效提高油气产量和采收率，具有实际应用价值。
关键词：压裂分析与设计，压裂工程，优化建议1.引言压裂技术是一种通过高压水冲击石油储层，使其中的油气层裂开并形成一定的裂缝，从而提高油气产量和采收率的技术手段。
随着石油资源的逐渐枯竭，开发和利用非常规油气资源成为当今石油工程领域的重要研究方向。
压裂分析与设计作为一项重要的石油工程技术，对于有效开发油气资源具有重要的意义。
2.压裂工程分析与设计方法2.1地质分析通过对目标油田的地质情况进行详细的分析，了解储层类型、层位、构造特征、裂缝性质等，为压裂设计提供基础数据。
2.2岩心分析通过取岩心样品进行物性测试和实验室分析，获取岩石的物性参数，如孔隙度、渗透率、饱和度等，为压裂设计提供基本参数。
2.3压裂液设计根据油气储层的地质特性和压裂效果要求，选取适合的压裂液，包括液体部分和固体部分。
液体部分通常由水、砂以及化学添加剂组成，固体部分则由压裂液和砂粒组成。
2.4压裂参数设计通过分析地质、岩石等数据，确定压裂试验参数，如压力、流量、粘度等。
通过合理的压裂参数设计，可确保压裂施工的有效性和安全性。
3.压裂分析与设计实例以油田的压裂工程为实例，对其进行分析和设计。
首先对油田的地质和岩石进行采样和实验室测试，获取相关数据。
然后根据地质分析和压裂液设计，确定适合该油田的压裂液配方和参数设计。
最后，通过数值模拟和实验验证，评估压裂效果，并进行优化设计。
4.结果与讨论经过压裂分析与设计，我们得出了适合油田的压裂方案，并进行了优化建议。
压裂设计步骤概要
压裂设计步骤概要压裂设计是一项非常重要的工作，对于能够采出更多的油气具有至关重要的意义。
下面是压裂设计的大致步骤概要：第一步：收集地质资料首先，需要收集该油气井的地质相关资料，包括地层岩性、孔隙度、渗透率、岩石韧度等信息，通过对地质资料的分析，确定需要进行压裂的目的和预期产出。
第二步：确定压裂参数接下来，需要确定压裂参数，包括压裂液配方、压裂流量、压裂压力、压裂液粘度等。
根据地质资料和初步分析的结果，结合工程实际情况，制定合理的压裂参数方案。
第三步：进行数值模拟在确定了压裂参数之后，需要进行数值模拟，通过计算机模拟技术对压裂作业进行预测和优化。
利用数值模拟软件，可以模拟出不同压裂参数下的流体扩展、裂缝发育情况，并通过反馈机制进行优化。
数值模拟的结果可以为实际操作提供参考和指导。
第四步：制定作业方案根据数值模拟结果和分析，制定合理的压裂作业方案，包括压裂设备的布置、压裂时间、压裂流程、施工工艺等。
作业方案要考虑到地质条件、设备能力、经济效益等因素，确保作业的顺利进行和预期产出的实现。
第五步：现场实施在确定了作业方案之后，需要组织压裂作业的现场实施。
这包括对设备和压裂液的准备、钻井作业和压裂作业的协调、及时调整作业参数等方面。
在实施中，要按照作业方案进行操作，并及时跟踪和监测作业效果，根据情况进行调整和优化。
第六步：分析评价压裂作业结束后，需要对作业效果进行分析评价。
通过观察生产数据、分析产能变化、学习作业过程中出现的问题，总结经验教训，为今后的压裂作业提供参考和改进。
第七步：持续优化压裂设计是一个持续优化的过程，通过不断地收集和分析地质、工程、生产数据，结合压裂作业效果的评价，不断优化压裂设计和作业方案，提高产能和经济效益。
综上所述，压裂设计是一个复杂而细致的工作，需要综合考虑地质、工程、生产等多个因素，在不断优化中不断提高产能和经济效益。
压裂方案设计内容
压裂方案设计内容
压裂方案设计的内容主要包括以下几个方面：
1. 确定压裂施工方案，包括施工顺序、压裂层位选择、压裂工艺选择、裂缝优化设计等。
2. 压裂层位的优选：根据储层发育特征和井位部署条件，优选适合压
裂改造的层段。
3. 压裂工艺选择：根据储层物性、开发需要、施工条件和技术设备现状，优选适合的压裂工艺技术。
4. 优化设计裂缝方向、加砂规模与泵注压力等参数，确保优化设计合
理可行。
5. 确定地面设备和井下工具：根据所选压裂工艺，确定相应的地面设
备和井下工具。
6. 预测压后产能：对产能剖面进行预测，确定开发井的产能。
7. 优化排量、泵注压力和注入排量比等施工参数，以满足携砂、造缝、携砂及封堵滤失的要求。
8. 根据预计的裂缝形态，预测不同层的实际有效厚度，计算压后单层
产能和整个层段的产液能力。
通过以上内容，可以对压裂改造过程进行科学合理的设计，以期达到
最佳的增产效果。
压裂设计规范
中国石油天然气集团公司企业标准油水井压裂设计规范Specification for fracturing programor oil＆water welll范围本标准规定了压裂井选井选层的依据、地质设计的编写、工艺设计的选择与编写、施工准备、压裂施工、压裂后排液、求产、资料录取、施工总结、压裂施工质量控制和安全与环保的技术要求。
本标准适用于油水井压裂设计。
探井、气井压裂设计亦可参照使用。
2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
本标准出版时，所示标准均为有效。
所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
SY/T 5107-1995水基压裂液性能评价方法SY/T 5108-1997压裂支撑剂性能测试推荐方法SY/T 5289-2000油井压裂效果评价方法SY/T 5836-93 中深井压裂设计施工方法SY/T 6088-94深井压裂工艺作法SY/T 6362-1998石油天然气井下作业健康、安全与环境管理体系指南3选井、选层3.1选井、选层应具备的资料3.1.1地质情况：区块构造，井所处构造的位置，井与周围油、水井的连通情况，井控面积，距断层的距离。
3.1.2钻井资料：钻井液性能、浸泡油层的时间、钻井过程中事故处理、固井情况。
3.1.3井身结构：套管组合，各类套管规格、钢级、壁厚。
3.1.4储层参数和物性：储层岩性、物性、岩石力学参数、地应力剖面参数、地层破裂压力、含油水饱和度、地层天然裂缝的发育情况、储层敏感性分析、气测资料，组合测井资料。
3.1.5射孔资料：射孔方式、射孔井段、射孔弹类型、射孔方位角、孔数、孔密。
3.1.6试油资料：试油方式、油层厚度、地下流体物性、地层压力、地层测试计算的各种参数，油、气、水产量、油气比、含水比。
3.1.7本井历次作业概况：修井的内容和方法及对地层及套管造成的伤害。
3.1.8本井生产动态资料，低产原因分析。
压裂设计步骤概要
A 2H f La 2 25100 5000 m2
(二) 确定压裂液用量及加砂量 1.压裂液滤失系度: 由流态指数n=1可知
15
f K 0.03 pa s
K P 2.5 103 (45.0 26.2) 0.1 0.171 C1 0.171 0 . 03 f 2.17 103
11
2. 压裂液参数
(1) 流态指数 n=1.0,
K=0.03N· Sn/m2(Pa· Sn),
(2) 稠度系数
(3)密度1000kg/m3,
(4) C3=9×10-3 m/(min)½, (5) 水摩阻650kPa/100m,
(6).压裂液摩阻为水的70% 3.施工参数 (1) 破裂压裂梯度0.018MPa/m,(2) 排量1.8
试进行压裂施工设计分析 此例中既没有给定压裂要达到的增产倍数，也没有给定 施工所需的压裂液和支撑剂用量，因此，既不属于第一类 ，也不属于第二类，若按第一类方法设计则应首先确定增 产倍数， P C →通过实验或查图求出 K f W f →由K f W f 查图求出可能的 增产增产倍数。 若按第二类方法设计,则应首先确定压裂液总量,先假设一 组不同的压裂施工排量: Q →t→La→Wf→KfWf→Jf/J0,最后确定最优方案. 此题按第一类方法设计
(8) 地层温度80°C
10
(9) 井径9¾”, (10) 油层套管5½”,油管 2½” , (11)流体压缩系数6×10-3 (MPa)-1, (12) 岩石弹性模量 2.5×104MPa, 泊松比值0.25 (13) 地层油粘度 2×10-3 Pa•S, (14) 井距 400×400 m2.
致密气压裂设计标准
致密气压裂设计标准
1. 设备标准，包括气压裂液体泵、压裂管道、砂浆搅拌器等设
备的选型、规格和性能要求。
这些设备需要符合国际或行业标准，
以确保其可靠性和安全性。
2. 液体配方标准，液体配方是气压裂作业中至关重要的一部分，设计标准会涉及到液体的组成、浓度、黏度、PH值等指标，以确保
液体能够有效地进行裂缝压裂并在作业结束后得以回收和处理。
3. 施工工艺标准，包括气压裂的施工工艺流程、操作规范、安
全措施等方面的要求，以确保作业过程中人员安全和作业效率。
4. 环保标准，涉及到废水处理、废液排放、噪音控制等方面的
标准，以确保气压裂作业对环境的影响得到最小化。
5. 监测标准，包括对裂缝压裂过程中参数的实时监测和记录要求，以及对裂缝效果的评估标准，以确保气压裂作业的有效性和安
全性。
总的来说，致密气压裂设计标准是为了确保致密气压裂作业能
够安全、高效地进行，并且最大限度地减少对环境的影响。
这些标准是根据相关法律法规、行业经验和技术发展制定的，对于保障气压裂作业的成功实施具有重要意义。
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3
缝宽公式：
Wmax
x
2
1 60
1
2
1/ 4
QL
E
对非牛顿液液体，最大缝宽为：
1
Wmax
128 3
n
1
2n n
1
n
12
1 60
n
Q
n
K f LH 1n E
2n2
裂缝的平均宽度：W
4 Wmax
PKN缝宽公式与卡特面积公式联立，给定一个缝宽，通过迭 代求解缝宽和缝长。
在岩石泊松比ν=0.25时，吉尔兹玛方程为：
缝长： 缝宽：
L 1 Q t
2 HC QL2
W 0.135 4 GH
三、压裂效果预测
效果预测有增产倍数和产量预测两种
垂直缝的增产倍数一般可用麦克奎尔—西克拉增产倍数 曲线确定；水平缝可用解析公式计算。
产量、压裂的有效期和累积增产量等的预测可用典型曲 线拟合和数值模拟方法。
一、影响压裂井增产幅度的因素
油层特性 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
裂缝几何参数 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。
（一）增产倍数计算
垂直缝压裂井
用麦克奎尔－西克拉增产倍数曲线确定
水平缝压裂井
PR
K fWf Kh
1
Kh K fW
1
K fWf Kh
f
lnRe
ln rf
/ rw
/ rw
仅适用于稳定和拟稳定生产阶段，对低渗透地层压裂后采 用增产倍数法预测的结果将会有很大的误差。
(二) Agarwal典型曲线预测压裂井产量
（一）卡特模型 基本假设： ①裂缝是等宽的； 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。
= + Qt QQtLtQLt QF t
滤失量QL(t)
QL
t
2
t
0
vt
dA d
12 麦克奎－西克拉垂直裂缝增产倍数曲线 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
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。
裂缝内的压力分布公式：
1/ 4
Pf
x Pc
1 60
QLE3 H 4 1 2
（三）KGD模型
基本假设：
①地层均质，各向同性；
②线弹性应力一应变；
③裂缝内为层流，考虑滤失；
④缝宽截面为矩形，侧向为椭园形。
缝宽：
1
Wmax
841
1 60
QL2 GH
P PW
4
缝长：
L
Q 32HC2
Wmax
8SP
2 L
1
eL erfcL
（四）吉尔兹玛模型
该模型以牛顿液体为基础，流动方程采用了泊稷叶 理论，岩石破裂方程采用英格兰—格林公式。假设缝端 部的闭合圆滑，并考虑液体的滤失作用。
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)。
基本假设：
①油层流体微可压缩， 粘度为常数；
②导流能力为常数；
③不存在井筒存储和井 筒附近的油层损害；
④忽略边界影响；
⑤忽略气体紊流影响。
1 535 .68KhP 油
qD
qB
1 1371.76Kh P2 气
qD
qZT
无因次导流能力
FCD
K fWf KL f
tDxf
0.03561Kt
Ct L f
裂缝体积变化QF(t)
QF
t
W
dA dt
裂缝面积
At
QW 4C 2
e x 2
erf cx
2x
1
考虑了液体的渗滤作x用 2。C 根t 据导出的裂缝面积公式，如果 已知缝宽，则可求出水平W裂缝半径和垂直裂缝长度。
（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；
图6-15 Agarwal曲线
四、裂缝参数设计方法 基本步骤： ①预测不同裂缝长度和导流能力下的产量，并绘制产 量与缝长和无因次导流能力关系曲线 ②根据产量要求，优选裂缝参数 ③选择支撑剂类型 ④确定尾随支撑剂体积和尾随比 ⑤根据地层条件选择压裂液
(结)