压裂压力诊断解读

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使用压力诊断的压裂评估汇编

使用压力诊断的压裂评估汇编
i 2 f 2
Kv (层流) dx w dp K q / w hf h dx w
n x 1 n
1 2 n
i
f

n
隐含的假设:未考虑沿缝高方向上缝宽的变化
2.2 物质平衡或质量守恒
水基或油基压裂液,液体体积变化相对裂缝弹性应变很小忽略 液体的压缩性,使用体积平衡代替质量守恒 (例外:泡沫压裂液、酸压中CO2产生)
裂缝闭合
两直 线交点
闭合后
测定Pc的首选方法:阶梯注入测试与回流测试的结合
Pc分析方法的建议(Talley,1999)
①除非使用关井阀,否则储层压力应等于或大于井 筒静水柱压力;以确保闭合后分析满足无流动假设 ②对于气井,宜开采前进行测试;以可能减少压降 期间井筒中气体膨胀的影响; ③闭合后分析是具有非唯一性的反演问题,闭合后 分析可由估算的储层压力、闭合时间、初滤失量得 以改进。储层压力的估算方法: a.液体注入前的测得的稳定井底压力 b.液体注入超压储层前测得的稳定地面压力 c. 欠压储层,由地面压力和静水柱估算,静水柱 压力可由精确测量完全注入井筒内的液体得出 d.依据油田建立的精确储层压力梯度
— 泵注期间的压力分析:净压力与时间的双对数曲线确 定裂缝的几何特征;双对数导数图用于判断复杂的裂 缝和支撑剂的影响
— 裂缝闭合期的分析:与时间的特殊函数的压降曲线(G 曲线)估算液体效率和滤失系数,G函数分析的原理及 应用、非理想压力动态分析的校正 — 裂缝闭合后:由于液体滤失引起的油藏内动态压力反 应,且表现为线性流或一长时间的径向流特征 —复杂的测试程序: 每一阶段所得压力资料的综合处理

Байду номын сангаас二维裂缝模型简介
Cater模型

变尺度分析方法在水力压裂压力诊断中的应用

变尺度分析方法在水力压裂压力诊断中的应用

效 方 法 。 目前 , 方 法在 测 井 资料 分析 、 缝 预 测 和 储 层 评 价 等 方 面 都 有 了较 为 广 泛 的 应 用 。 压 裂 施 工 作 业 时检 该 裂 测 到 的压 力和 时 间数 据 也 是 一 一 对 应 的 关 系 , 考虑 到压 裂 施 工 曲 线 中 压 力 随 时 间 变化 的 复 杂 性 , 分 形 几 何 中 的 把 变尺 度 分 析 方 法 引入 到 水 力压 裂压 力诊 断 中 , 合 现 场 压 裂 施 工 实例 分 憋 压 造 缝 、 砂 、 降 3个 阶 段 进 行 了 分 结 加 压 析, 旨在 探 索 压 裂 施 工 过 程 中压 力 随 时 间 变化 是 否 具 有 分 形 特 性 , 否 可 以 形 成 一 种 新 颖 的 压 力诊 断 方 法 。 结 果 是 表 明 , 方 法 切 实 可行 , 够从 新 的层 面对 压 裂 施 工 曲 线进 行 分 析 , 压 力 变 化 曲 线 有 了新 的解 读 方 法 , 时对 类 该 能 对 同 似 井层 的压 裂施 _ 有 重要 的指 导意 义 。 T - 关 键 词 : 尺 度 分 析 ; 力压 裂 ; 力 曲 线 ; 形 学 变 水 压 分
序 列 的 相 对 波 动 强 度 , 用 到 压 裂 过 程 中 压 力 的 应
诊 断 即 相 当 于 压 力 在 不 同 施 工 时 间 变 化 的 剧 烈
程度。 假 定 压 裂 施 工 过 程 中 某 个 时 间 段 上 共 检 测 到
收 稿 日期 : 0 9 0 ; 回 日期 :0 9 2 2 0 卜1 改 5 20 1 l 卜0 作 者 简 介 : 腾 飞 ( 8 ) 男 . 南 洛 阳 人 , 0) 王 1 2 , ) 河 2( 2年 毕 业 于 西

水力压裂过程压力分析

水力压裂过程压力分析

水力压裂过程压力分析为解决我国煤层透气性低,瓦斯抽采难度大的问题,水力压裂技术受到越来越广泛的重视。

而压裂施工曲线是在压裂时地面所得到的最全面的、最及时压裂施工情况的真实反应,因此确定裂缝的延伸规律和煤储层的滤失特性,应用压裂施工过程和停泵后,裂缝内的流动方程和连续方程,结合裂缝几何参数计算模型,即可确定裂缝几何参数和压裂液效率等參数。

标签:瓦斯;水力压裂;压力曲线;穿层钻孔随着我国经济快速发展,对煤炭的需求量也迅速增加,煤炭产能与服务年限也大大提升与延长。

然而随着矿井开采深度的增加,地应力增大,煤储层渗透率越来越低,瓦斯抽采越来越困难。

我国煤矿95%以上的高瓦斯矿井与瓦斯突出矿井的煤层透气性极低,透气性系数通常只达到40×(10-3~10-4)m2/(MPa·d)[1],说明瓦斯抽采难度很大,因此解决好瓦斯抽采的难题,对保障我国矿工安全,维持煤矿行业健康发展都有着重要作用。

目前利用水力压裂技术[2]可以使煤层中的裂隙贯通,增加煤层的透气性,提高抽放效果,能够很好的消除工作面的突出危险性,并且减少了瓦斯向大气中的排放量,保护了环境,抽出的瓦斯又能加以利用,变废为宝,实现双能源开采。

水力压裂技术是提高煤储层透气性、油气井增产、注水井增注的一项重要技术手段,因此广泛应用于采矿工程、油藏工程、测井工程等多门学科,在相关领域取得了显著效果,具有良好的推广应用价值。

水力压裂技术关键在于施工设计,同时要对压裂施工效果做出准确全面的监测。

1 裂缝的几何模型在水力压裂过程中,裂缝的形态主要是由地应力和岩石性质所决定的,水力压裂在长、宽、高三个方向破裂及延伸,流体在也在三个方向上流动。

但由于垂直缝的上下界往往受到顶底板的限制,因此缝高在一个区域内可认为是恒定不变的。

这样就可以把问题简化成在缝长和缝宽的二维破裂。

典型的二维模型有PKN 模型、KGD模型和Radial模型[3]。

(1)PKN模型:当上下围岩的破裂强度明显大于煤层,并且煤层与顶底板岩石交界处连续性强,在交界处没有相对滑动,裂缝高度恒定,为煤层厚度,裂缝横截面呈椭圆形,水平剖面为抛物线形,称之为恒高椭圆截面缝。

压裂施工中压力异常波动原因分析及处理

压裂施工中压力异常波动原因分析及处理


每 , p
1. .2是否为交联前置液 1
如果前置液量充足 ,但 没有混合交联 ,在施 工过程中,随着 时间的推移 ,液量会慢慢滤失 , 同样 不 能 形 成 足够 长 度 的填 砂 裂 缝 , 最 终 导致 缝 端脱砂 。正确的做法是 :在地层压开、排量达到 设计要求后 ,就应 该进行交联混合,使前置液保
措施 ( 降砂 比或提高施工排量)。
1 . 2非人 为因素
1 . 地质因素 .1 2
1. . 5排量是否符合设计要求 1 全三维水力裂缝模拟 结果表 明,当上 下岩 层 与压 裂 目的层 的地 应 力差 小 于5 a ,泵 注排 量 MP 时
( )断层遮挡 。在影响压裂施工的地质因素 1 中 ,断层遮挡 是一个 不可忽视的因素 。施工中,
工程师 ,从事 试油压裂工作 。
第1 期
韩庆等
压裂施工 中压 力异 常波动 原因分析及 处理
一 7一 3
如 图 1 示 ,本 次 施工 过 程 中有 两 次供 液 不 足 所 现 象 ,瞬 时 间导 致 主 压 车 空 泵 , 其 压 力 排 量 都 有 较大变化 ( 压力排量 同时波动 ),供液正常后 其 压 力排 量基 本平 稳 。
的地 质 情 况 ,对 断层 发 育 的地 区 或施 工 井 给 予 标 注 ;另 一 方 面 要求 现 场 施 工 人 员 应尽 量 多积 累 经
故 障 , 间断 性供 液 ,均 可 导 致 压 力 异 常 。在 施 工 中 ,要 求 员 工 对 台 上 设备 勤 检 查 ,发现 异 常 及 时 调整 ,保证 排量稳 定 。 ( )混 砂 车故 障 原 因 。混 砂 车 由于使 用 率较 2 高 , 磨损 部 位 容 易 发 生 故 障 。例 如 水 泵或 砂 泵 , 由于 长 期 使 用 , 均 可 导 致 叶 轮 磨 损 。 水 泵 发 生 故 障 , 则上 水 困难 。砂泵 发 生 故 障 ,则供 液 量不 足 。在 施 工排 量 增 大 的情 况 下 ,混 砂 车 不 能及 时 供 给 泵 车 充足 的液 量 ,使泵 车 抽 空 ,最 终 导 致压 力 异 常 波 动 。 因此 当混 砂 车 的 易损 件 工 作 到 一 定 的期 限时应进 行检查 或更 换 。

压裂实时监测及解释技术

压裂实时监测及解释技术
压裂实时监测及解释技术
1
内容
目的及意义 国内外研究现状 最新研究成果 压裂实时分析模型 压裂实时解释方法 软件与应用
压裂实时监测及解释技术
2
内容
目的及意义 国内外研究现状 最新研究成果 压裂实时分析模型 压裂实时解释方法 软件与应用
压裂实时监测及解释技术
3
1 目的及意义
水力压裂是改造油气层的有效方法,是油气 水井增产增注的重要措施,而水力压裂的效果 取决于压裂工艺技术的完善程度,即对裂缝和 地层情况的认识和了解、合理的施工工艺、优 良的压裂液和支撑剂等压裂施工材料、优化的 施工设计、施工作业手段及其质量。目前,水 力压裂在理论、设备、工艺等各方面都有了很 大发展,但仍存在不少重大技术难题。
●拟三维裂缝模型
由Van Eekelen、Advani、Cleary、Palmer提出的四种模型
●全三维裂缝模型
由Clifton、Cleary提出的两种模型
压裂实时监测及解释技术
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2 国内外研究现状
基于二维裂缝模型的压裂压力分析技术是由 Nolte和Smith提出的,后经发展和完善已成为 压裂泵注过程中的经典分析技术。这种分析技 术采用净压力进行分析,利用双对数坐标系下 净压力曲线的斜率推断裂缝延伸类型,进而确 定裂缝长度和裂缝宽度,并定性地认识和了解 裂缝高度延伸情况。但这种分析存在的问题十 分突出。
压裂实时监测及解释技术
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2 国内外研究现状
总之,水力压裂实时监测及解释技术经发展 和应用至今,仍面临一些亟待解决的重大技术 问题,主要体现在:
三维裂缝模型相对简单和粗糙,同时模型及
其计算结果不易理解,应用困难
解释参数少,而且压力历史反演方法具有重

压裂施工中压力异常的原因分析及对策研究

压裂施工中压力异常的原因分析及对策研究

( 1 ) 泵车故 障原 因 泵车 是压 裂施 工 中泵注 下井原 材料 的动 力源 , 如果 其发 生故 障 , 也将 会引 起 相 应的施 工故 障 。 如某 台车 的变速 箱 系统或 柴油 机发 生故 障 , 可导 致该 车大 泵 运转偷 停或者 挡位 混乱 , 造成排 量不准 确 。 或者 由于 大泵 阀系统 工作 故障 , 间 断性供 液 , 均可 导致 压力 异常 。 在施 工 中 , 要求泵 工对 台上 设备 勤检 查 , 发现 异 常及 时调 整车 辆 , 保 证排量 的 稳定 。 ( 2 ) 混 砂车故 障 原 因 混砂车 由于 使用率 较高 , 易磨损 部位也容 易发生 故障 。 例如水 泵或 砂泵 , 由 于长期 使用 , 均可导 致 叶轮的磨 损 。 水 泵发 生故 障 , 则上 水困 难。 砂 泵发 生故 障 , 则供液量不足。 在施工排量增大的情况下, 使得混砂车不能及时供给泵车充足 的液量 , 使泵 车抽空 , 最 终导致压 力的 异常波 动。 所 以 当混 砂车 的易损 部件工 作
由于地 层渗透 率过 大导致缝 端脱砂 而引起压 力异 常上升 , 在施工 中也 比较 常见。 有 些微裂 缝发 育区 块 , 在 施 工 中也 容易 导致压 裂 液滤 失量 过大 或者 形成 不了有 效主裂 缝 , 而导致脱 砂现象 的发 生 。 对 于本 身渗透性 较好 的水井 , 由于长
压裂施 工 是一个 系统 工程 , 其 间任何 一个环 节 出现异 常 , 都 可 能导致 整个 施 工的 失败 , 导致 压力 异常 波动 的原 因大致 可 以分为 两种情 况 : 人为 因素 和 非 人 为 因素 。 下面 就这 两 种因素 进 行详 细的 论述 。 1 . 人为 因素 分析 在整个 施 工过程 中 , 因人 为 因素 引发 的压力 异 常波动 占有 一定 的 比例 , 通

煤层气井压裂施工压力与裂缝形态简析_郝艳丽

煤层气井压裂施工压力与裂缝形态简析_郝艳丽

文章编号:1001-1986(2001)03-0020-03煤层气井压裂施工压力与裂缝形态简析郝艳丽,王河清,李玉魁 (中原石油勘探局井下特种作业处,河南濮阳 457061)摘要:根据煤层气试验井的施工资料,分析了煤层压裂施工压力的特点以及井深、R o 与破压梯度的关系,并根据裂缝监测(测井温法、大地电位法和微地震法)测量的裂缝方位和缝高,对煤层压裂形成的裂缝特点进行了分类和总结,提出了指导性的建议。

关 键 词:煤层气;压裂;施工压力;裂缝中图分类号:P 618.11 文献标识码:A1 引言煤层气是指形成于煤化作用过程中,目前仍储集在煤层中的优质天然气。

它的开发是一个排水降压的过程,由于煤层的低渗透特点,决定了需要进行水力压裂激化才能有效地分配井孔附近的压降,加速脱水增加产能。

本文针对煤层压裂的复杂性,从压裂施工压力与裂缝形态方面,对煤层压裂裂缝的扩展进行了分析和总结,希望能给以后的煤层气开发提供有益的帮助。

2 煤层压裂施工压力分析压裂主要是通过高压注入流体,破裂地层,从而在地层中形成高导流能力的裂缝。

施工过程中流体在岩石中流动产生的压力变化在一定程度上反映了裂缝延伸的复杂现象,煤层压裂施工分析主要是针对压裂施工压力进行分析。

2.1 煤层破裂压力分析煤层的特殊性决定了其不同于常规储层的压裂特点。

国外曾把煤层压裂的非常规性总结成4个方面:①异常高的压裂压力;②裂隙限制于煤层,即使裂隙中的压力远高于围岩带的原位应力;③伴随着孔底压力增加的支撑剂注入;④初始液体注入过程中闭合压力的显著增加。

为此我们首先分析了试验区的破裂压力梯度情况,做出了井深、R o 与井底破压梯度的散点图。

(图1,2)由图1中看出试验井的煤层破压梯度在0.017~0.064M Pa /m 之间,一般都为0.023~0.045M Pa /m 。

而且根据我们收集的资料表明,同一煤层测试压裂与加砂压裂的破压梯度存在着大约0.002~0.007M Pa /m 的差别,也就是说煤层的高滤失特点会造成大约0.002~0.007M Pa /m 的压降,损失在流体注入煤层引起孔隙压力增高而产生的孔隙弹性效应上,也有一部分加砂压裂破压梯度小于测试压裂的破压梯度的情况,这与压裂流体对煤层的冲刷有关。

压裂诊断

压裂诊断

What we get?
Orientation with respect to natural fracs
What we want
What we get?
Fracture Treatment Optimization
Pay zone coverage
Or
Pay zone
What we want
What we get?
地面倾斜仪裂缝监测显示裂缝沿井筒发生中心改变
713600 713400
Perforation Locations Wellbore
Northing (feet)
713200
Stage 2 perfs Stage 2 frac
713000
712800 1491200
1491400
Well 527HZ3-34
Injector line
Producer line
Injector line
What we want
Injector line
Producer line
Injector line
What we get?
Infill drilling locations
Infill well
Infill well
What we want
– 独立性不高,因而需要直接远场诊断技术进行校核 – 无法获得更详细的裂缝扩展的信息
直接近井筒诊断
• 提供近井筒裂缝几何参数 • 是在压裂之后进行—因此不具备实时的功能 • 工艺包含一些测井工具 • 主要的局限:
– 只能获得井筒附近1-2英尺范围内的地层信息 – 只能提供裂缝高度的最小值 – 没有裂缝扩展更细节的信息
Horizontal well trajectory
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— 泵注期间的压力分析:净压力与时间的双对数曲线确 定裂缝的几何特征;双对数导数图用于判断复杂的裂 缝和支撑剂的影响
— 裂缝闭合期的分析:与时间的特殊函数的压降曲线(G 曲线)估算液体效率和滤失系数,G函数分析的原理及 应用、非理想压力动态分析的校正 — 裂缝闭合后:由于液体滤失引起的油藏内动态压力反 应,且表现为线性流或一长时间的径向流特征 —复杂的测试程序: 每一阶段所得压力资料的综合处理
— pc由整个裂缝高度上σmin平均值确定
— 进行小型压裂测试,可间接估算裂缝的闭合压力
闭合压力(Pc)的评估
σmin : 在整个产层段内的大小及方向通常变化较大 Pc : 在整个层段中较为平均 — 评估局部应力需要形成较小的裂缝(液体的泵速和 排量相对较低);确定Pc则要求在整个产层厚度上形 成水力裂缝,则液体的泵速和排量相对较高
使用压力诊断的压裂评估
1、引言 2、水力压裂基本理论 3、泵注期间的压力分析 4、裂缝闭合期的分析 5、裂缝闭合后的压力解释 6、压力的数值模拟 7、复杂的测试试验次序
1 引言

压裂递减分析的意义
— 压裂设计需要真实的储层和压裂液资料,压裂设计 的有效性也决定于所需数据的质量 — 压裂图示技术,如放射性示踪剂、地面和井底斜仪 和各种电磁测量等用于推断裂缝几何尺寸;提供资料有 限(裂缝方位、高度),整个压裂施工结束后才可用 — 复杂的微地震测量已被发展应用于推断裂缝的几何 尺寸,观察范围有限、仪器昂贵 — 压裂施工或压裂后的压力分析,记录的井筒压力为 裂缝诊断提供了一种便宜的方法,定量描述了裂缝的延 伸,也为主压裂参数的估算提供依据
⑥储层流体呈径向流动
结论: 关井测试通常不能真实反应Pc,不应作为测定 Pc的主要方法 经验表明:造壁性不足以控制滤失的液体, 平方根曲 线可以提供较好的闭合显示 造壁性液体, G曲线可给出较好的显示
Pc的评估 — 回流测试
在阶梯注入测试(最后注入阶段延长时间)后,以 最后注入速率的 1/6~1/4 的恒定速率回流一段时间 关键:压力下降期间,保持稳定的回流速度
斜率变化点
导数曲线:放大斜度的变化并增强对斜率变化点的识别
说明:平方根曲线或G曲线,可能没有明显的斜率变化,
或显示多重斜度变化
Pc的评估 — 关井递减曲线测试
可能出现斜率变化的情况:
①裂缝高度从边界收缩
②裂缝延伸与收缩之间的过度 ③裂缝闭合 ④闭合后,聚合物滤饼固结而且裂缝呈不规则形状 ⑤储层流体呈线性流动
裂缝闭合
两直 线交点
Hale Waihona Puke 闭合后测定Pc的首选方法:阶梯注入测试与回流测试的结合
Pc分析方法的建议(Talley,1999)
①除非使用关井阀,否则储层压力应等于或大于井 筒静水柱压力;以确保闭合后分析满足无流动假设 ②对于气井,宜开采前进行测试;以可能减少压降 期间井筒中气体膨胀的影响; ③闭合后分析是具有非唯一性的反演问题,闭合后 分析可由估算的储层压力、闭合时间、初滤失量得 以改进。储层压力的估算方法: a.液体注入前的测得的稳定井底压力 b.液体注入超压储层前测得的稳定地面压力 c. 欠压储层,由地面压力和静水柱估算,静水柱 压力可由精确测量完全注入井筒内的液体得出 d.依据油田建立的精确储层压力梯度
注入速率要求:具有低于基质破裂的排量数据 和高于裂缝延 伸压力的数据,一般:1~10bbl/min (0.159~1.59m3/min)
阶梯注入测试的压力与注入速率分析 裂缝延伸 压力: 较平缓
基质注入 压力: 斜率较大
C 一般地,裂缝延伸压力比Pc约高50~200psi
点C:基质注入压力直线外推到注入速率为0的点~ 测试前 的井底压力;如此前无大量液体注入,则为储层压力
2 水力压裂的基本理论
2.1 裂缝中流体流动
2.2 物质平衡或质量守恒
2.3 岩石弹性应变
2.1 裂缝中流体流动
裂缝:一条宽度沿长度和高度而变化的通道 缝内压力梯度取决于压裂液的流变性、液体流速、缝宽 沿缝长的压力梯度: dp
— 形成的裂缝较小,则净压力亦较小,关井压力通常 作为一阶应力近似值;确定Pc的净压力较高时,此时 的关井压力(ISIP)的差异较大,必须采用一定方法进 行评估
Pc的评估 — 阶梯注入测试
阶梯注入测试:各阶段持续时间相等 (1~2min,排量改变、维 持恒定且进行压力记录) ,注液增量大致相同
— 如还继续进行回流测试,则注入的最后一个阶段的持续时 间应较长(5~10min)以确保形成足够尺寸的裂缝
室内测试验证了方法的可靠性(Rutqvist,1996)
即使没有出现倾斜度较大的表示基质注入压力 的直线,在交绘图上较平缓的裂缝延伸压力直线在 Y轴上的截距,也近似代表了 Pc
Pc的评估 — 关井递减曲线测试(校正Pc)
关井递减曲线:(时间平方根图) G曲线:
导数
两条曲线的斜率发生变化点:闭合压力值

压裂施工中井底压力变化曲线
测试压裂或小型压裂是在正式压裂前不加支撑剂的条件下, 模拟正式压裂来实现的,图中显示了压力动态的测量顺序
3h
18h
压裂过程的增长、闭合和闭合后期的压裂压力 为压裂设计提供了相关的补充资料

主要内容概要
— 水力压裂的基本理论:控制水力压裂的三个基本方程 物质平衡、压裂液流动、岩石弹性应变
Pc分析方法的建议(Talley,1999)
④在深井或高温储层中,由于在关井静水压力下降 期间,随着压力下降和温度升高,井筒内液体会膨 胀,需安装井下仪表 ⑤对于空井筒而言,应安装井下关井设备,以尽量 减少由于液体膨胀而破坏无流动的假设条件
⑥用储层参数的估算值和液体滤失特性设计小型压 降测试;就必须满足一定的泵速标准,以在适当时 间内形成径向流 ⑦考虑到压力数据受裂缝表面和滤饼持续固化(挤 压)的影响,固化持续时间约是注液时间和闭合时 间之和;小型压降测试的关井时间至少为总闭合时 间的4~5倍

闭合压力(Pc)
定义:已有裂缝闭合时的液体压力 — 理想的情况下(地层均质),pc等于储层中最小就地 主应力σmin; 即:在整个裂缝高度上出储层的最小应力在 大小和方向都没任何改变时, pc= σmin
— 由于储层岩性的变化 、天然裂缝等使得σmin变为就地
的方向性的量;此时, pc取决于裂缝几何形状和方向
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