压裂效果判断与研究
第１３卷第ｌ期 重庆科技学院学报（自然科学版） 。 ２０１１年２月
压裂效果判断与研究
杜玉宝 许江文 张天翔。 郭大立 祝 凯
ｆ１．西南石油大学，成都６１０５００；２．新疆油田公司探勘公司，克拉玛依８３４０００；
３．新疆油田公司采油工艺研究院，克拉玛依８３４０００）
摘要：水力压裂机理复杂、影响因素很多，涉及到地质、化１二、材料等不同的领域，而压裂效果评价在促进压裂技术 进步、优化油气田开发生产方面有重要作用。研制了一套压裂评估技术软件，对现场的压裂施１二数据进行计算和评 估．并通过参数的敏感性分析．找出了影响压裂效果的主要因素。 关键词：水力压裂；压裂效果评价；压裂效果判断；压裂评估技术 中图分类号：ＴＥ３５７．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—１９８０（２０１１）Ｏ１—００７３—０３
压裂效果判断与评价以保障压裂施工成功率、
优化压裂工艺技术、提高压后产能为目的，按照科学
的程序和方法，从系统的角度对压裂施工本身和压
裂后油井或油气藏的表现进行分析和评价，为优化
压裂设计和油气藏管理决策提供依据。进行压后效
果评价的研究方法是：首先，对压裂井的成败进行判
断和分类，然后，在此基础上，结合压裂评估相关技
术和软件对压裂效果进行评估，找出影响压裂效果
的主要原因并提出相应对策。
１ 压裂井效果判断
对压裂井的压后产量数据的处理采用指标加权
综合方法，根据压裂井各相关参数进行压裂效果判
断，然后根据判断结果对压裂井进行分类。具体方
法是记方案Ａ 的参数 得分为 ，将 排列为矩阵，
而方案Ａ 的综合评价值 可按如下公式计算：
＝ Ｑ Ｊ＝ｌ （ｉ＝１，２，’一，／７／，；ｊ＝ｌ，２，…，ｎ） 式中， 为权系数，满足如下关系式：
产１，０≤ ，≤１ Ｊ １ 对压裂井进行效果判断时，将方案分为压裂前 和压裂后两种，各相关参数对应为相应指标，指标
即为压裂井压裂前、后的产量参数，分别计算出压 裂前的综合评价值 。和压裂后的综合评价值 ，，通
过比较得出判断结果。这里初步采用五级分类法．
判断方法和结果见表１，该分类法可根据油田情况
进行修改
表１ 压裂井效果判断方法和结果
２压裂井效果评价
这里利用模糊评价方法建立各影响因素与压裂
效果之间的模糊关系，并通过参数的敏感性分析，分
析影响压裂效果的原因。
（１）模糊子集
设给定论域 ，所谓 上的一个模糊子集 是指
对于任意的 ∈Ｕ，都能够定义一个数Ｕ （ ）∈
ｆ０，１ １，用这个数来表示 属于Ｒ的程度。函数ＵＲ（ ）
称为Ｒ的隶属函数， （ ）的数值叫做 中的元素 对
模糊子集Ｒ的隶属度。
模糊子集Ｒ完全由其隶属函数 刻画，当它的
值只取［０，１］的两个端点时，模糊子集便转化为普通
集合，这时的隶属函数就是普通集合中的特征函数。
收稿日期：２０１０—０９—１０ 基金项目：国家科技重大专项示范工程１９（２００９ＺＸ０５０６２）部分研究成果 作者简介：杜玉宝（１９８５一），男，河南淮阳人， 南石油大学在读硕士研究生，主要从事水力压裂增产措施及煤层气压裂研究。
・７３・
杜玉宝，许江文，张天翔，郭大立，祝凯：压裂效果判断与研究
用Ｚａｄｅｈｉｇ号表示论域 上各元素的隶属度，一
般情况下论域 ＝｛ ， ，…， ｝上的模糊子集Ｒ＝
（ （ ）， （ ），…， （ ）），其Ｚａｄｅｈ记号为：
： ＋ ＋．．．＋ ｌ Ｘ２ “ 或写成：
尺： （Ｘｉ） 或 ＝ ｖｅｘ ｌ＝ｌ ｌ Ｉ 其中隶属度为０的项可不写入。对无限论域，
Ｚａｄｅｈ记号为：
：ｆ Ｊ“
这里的Ｊ仅是一个记号，而不是积分，其中的
隶属度 （ ）也可用一个甬数代替。
（２）隶属函数
分析指标采用下面的隶属函数：
， ‘
式中：ｄ一评判因素； 一评价等级；鸥６一指标参数。
确定同一评价等级的隶属函数为：
“ ｅ－Ｉ（，￣－ａ）／ｂ。‘
式中： 一鳓个评判因素；“ （ ）～ 在评价等级 上
的隶属度。
由上式可知：当ｄ ＝ｎ时，“ （。Ｊ＝１，隶属度最大，
所以０为某等级的数学期望为：
（ｄ一＋ｆｚ ｉｎ）
２ 相邻评价等级隶属度相等的点称为过渡点。过
渡点既是前一评价等级下的下限，又是后一评价等
级的上限，故一般取过渡点的隶属度为０．５，即：
～）：ｅ ｄ～¨¨ ，，２ｂ１２＝０．５
则：
（ｄｍａ ｘ＇ｌ￣ｄｍｉｎ）
式中：ｄｍ ｄ ｉ 一鳓个评价等级区间的上、下限值。０、
６值确定后，即可确定已知的隶属度函数关系，从而
可得到模糊关系矩阵： （３）欧氏贴近度
参数集中元素 与理想状况的特征参数集中元
素 之间的接近程度采用欧氏贴近度的办法计算，
计算公式如下：
厂——— —————————一 ）＝ｌ一＼／ ㈣］
（４）评价方法
由压裂井各参数的理想取值范围，结合计算Ｈ
）的公式，可得压后产量参数在理想取值范围内的
隶属度 。由参数的隶属度计算欧氏贴近度，判断压
后所得参数与理想参数的贴近程度。当评价集为单
因素时，欧氏贴近度的计算公式简化为：
厂—— —————————一 ｐ １一、／ ［ ㈣一 （ 】
３ 实例分析
根据上述拓展和改善的原则以及计算步骤，结
合实际情况以及所需具体公式等，研制了一套
Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下的压裂评估技术软件。该软件在新
疆克拉玛依油田的实际应用情况表明。该软件设计
与施工参数的符合率很高，取得了较好的应用效果
和显著的经济效益。
车峰５井位于新疆维吾尔自治区克拉玛依市车
峰镇境内，距车峰２３井南东１．０４ ｋｍ．距车峰１６井北
偏西２．４６ ｋｍ，车峰１５井北偏东２．０２。ｋｍ。构造上位于
准噶尔盆地西部隆起红车断裂中段车１５井石炭系断
层一岩性圈闭及车１６井石炭系断层一岩性圈闭。储层
岩性主要为砂砾岩、细砂岩、泥质粉砂岩。该油层主
要参数见表２．利用软件对该井进行施工的效果评价
见图１。我们应用压裂效果评价技术于车峰５井压裂
施工，结论为：压裂无效井次．但形成工业油流，压裂
效果一般。
表２车峰５井基本参数
４ 结 论
（１）通过利用压裂效果评价软件对现场施工数
据进行计算和分析，大大简化了计算的难度。
（２）在影响压裂效果的因素中，主要的影响因素 杜玉宝，许江文，张天翔，郭大立，祝凯：压裂效果判断与研究
图１ 压裂效果评价软件的压裂效果判断 依次是支撑裂缝长度、地层渗透率和压裂液对地层
的污染程度，其中地层渗透率为不可控制参数，而支
撑裂缝长度和压裂液对地层的污染程度为可控制参
数，因此是调整的重点。 （３）研究开发的压裂综合评估软件具有功能强、
稳定可靠、数据裁减和管理方便的特点．基本能满足
相关研究和现场工作的需要。
（４）压裂综合评估技术为“边研究、边实践、边完
善”提供了技术手段，为提高压裂水平和施工效果提
供了技术保障
参考文献
［１］Ｊ Ｌ吉德利．水力压裂技术新发展［Ｍ］．蒋阗，羊文文，等译， 北京：石油工业出版社，１９９５． ［２】黄志文．压裂效果评价方法及目标性分析［Ｊ１．内蒙古石油 化工，２００９（１４）：４３４５． 【３】沈建国．支撑剂段塞 中刷的水力压裂新工艺［Ｊ】．天然气工 业，２００４，２３（１）：ｌ８—２Ｏ． ［４］万仁溥．采油技术手册第九分册［Ｍ］．北京：石油工业出版
社，ｌ９９６：５９—６２．
Ｊｕｄｇｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔ
ＤＵ Ｙｕ—ｂａｏ ＸＵＪｉａｎｇ－ｗｅｎ ＺＨＡＮＧ Ｔｉａｎ－ｘｉａｎ￣ＧＵＯ Ｄａ－ｌｉ ＺＨＵＫａ／
（１．ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１０５００；２．ＴｈｅＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＣｏｍｐａｎｙｏｆＸｉｎｊｉａｎｇＯｉｌｆｉｅｌｄＣｏｍｐａｎｙ，
Ｋａｒａｍａｙ ８３４０００；３．Ｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＸｉ￣ｉａｎｇ
Ｏｉｌｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｋａｒａｍａｙ ８３４０００）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｓ ｃｏｍｐｌｅｘ，ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｍａｎｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｒｅｌａｔｅｄ
ｔｏ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ，ｃｈｅｍｉｃａｌ，ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｒｅａｓ．Ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｈａｓ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ
ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ ａｎｄ ｇａｓ
ｆｉｅｌｄｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｊｕｄｇｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ．Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ
ｄｅｖｅｌｏｐｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｄａｔａ
ａｎｄ ｆｉｎｄ ｏｕｔ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ａｎｄ ｍａｉｎ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｙａｒａｕｌｉｃ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ；ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ；ｊｕｄｇｍｅｎｔ ｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ；ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
（上接第５７页） 参考文献 ［１］王海涛．赵东油田生产平台钻井模块钻机移动装置的开发 设计［Ｊ］．船舶，２００４（６）：３６—３９． ［２】王殿科，祁兴．海上钻机模块移动装置一液压夹持轨道移 动系统［Ｊ】．石油机械，２００３（６）：
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｗｌ Ｓｔｅｐ－ｄｒｉｌｌ Ｍｏｖｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ
ｉｎ ＴＡＲＡＰｏＡ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ
ＬＩ Ｙａｏ—ｈａｉ
（Ｎｏ－３ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆＺｈｏｎｇｙｕａｎ Ｏｉｌｆｉｅｌｄ．Ｐｕｙａｎｇ ４５７００１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ Ｓｏｕｔｈ Ａｍｅｒｉｃａ Ｅｃｕａｄｏｒ ＴＡＲＡＰＯＡ ｏｉｌ ｆｉｅｌｄｓ，ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍａｊｏｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐａｗｌ ｓｔｅｐ—ｄｒｉｌｌ ｍｏｂｉｌｅ
ｄｅｖｉｃｅ ｉｓ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｓａｆｅ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｒｉｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｍｏｖｅｍｅｎｔ．Ｉｔ ｈａｓ ａ ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，
ｒｅｌｉａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｓｐａｃｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗｅｌｌ ｓｉｔｅ ａｎｄ ｓｍａｌｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｆｏｒ ｓｍａｌｌｅｒ
第七章煤储层的力学性质及其对压裂效果的影响
第七章煤储层的⼒学性质及其对压裂效果的影响
第七章 煤储层的⼒学性质及其对压裂效果的影响
煤层及顶底板围岩的⼒学性质是影响储层改造效果的重要因素，因⽽是进⾏煤层压裂理论研究的基础。⼒学参数的测试分析，为煤储层三维应⼒状态、压裂裂缝模拟、压裂压⼒曲线分析和优化设计压裂施⼯参数提供必要的原始参数。
第⼀节 主要⼒学参数
煤层及顶底板围岩的⼒学性质主要包括：弹性模量、泊松⽐、抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等。此外，煤岩的物理性质如硬度、密度、天然裂隙及煤岩的表⾯物理化学性质、⽔理性质、热性质等对储层改造效果也有⼀定的影响。
⼀、抗压强度
煤岩样在单向受压条件下整体破坏时的压⼒，为单轴抗压强度（P c ），它是岩⽯⼒学试验中最基本的指标之⼀，测试⽅法简便易⾏，计算也⽅便，所得结果可以在⼀定程度上间接反映地层破裂强度，⽽且这个指标与抗拉强度等参数有⼀定的对应关系，⼀般岩⽯的抗拉强度为抗压强度的3％~30％，从⽽可以藉此进⾏估算。
煤储层为地下⼀定深度的三维地质体，单轴抗压强度不能反映煤储层的原位抗压强度。因此，对应于不同埋深（围压）条件下的三轴压⼒实验得到的抗压强度才能接近煤储层原位的抗压强度值。
⼆、弹性模量
弹性模量是材料在弹性范围内应⼒与应变的⽐值，在⼒学上反映材料的坚固性。从单向加压的应⼒－应变曲线上得出的是杨⽒模量，由三轴压⼒实验得到的模量本书称之为弹性模量。
三轴切线弹性模量的公式如下：()()()2
321312
311εσσεσσσσσσ+-+-+=
E （7-1）
式中，E －弹性模量；1σ、2σ、3σ－三轴压⼒，1σ表⽰垂向压⼒，实验中指轴压；2σ、3σ－表⽰⽔平压⼒，实验中指围压，在假三轴⼒学实验中，32
σσ=；1ε－垂向应变，实
验指轴向应变；2ε－横向应变，实验指平均径向应变（两个⽔平⽅向应变的平均值）。将实验中得到的轴向应变、平均径向应变、轴压和围压代⼊上式，就可求出每⼀点的切线弹性模
量E 。
煤岩弹性模量（E ）对煤层裂缝发育影响甚⼤，由⼒学分析可知，裂缝的宽度基本上与弹性模量成反⽐关系，由此成为计算裂缝尺⼨的直接参数之⼀，如果煤层与上、下围岩之间存在⾜够的弹性模量差，就能成为控制⽔⼒裂缝不向上、下围岩扩展的重要⾃然条件。煤的弹性模量位于n ×103MPa 数量级，⼀般⽐围岩低⼀个数量级。
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。
压裂施工曲线案例分析
压裂施工曲线案例分析(总12页)
--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可--
--内页可以根据需求调整合适字体及大小--
压裂施工曲线案例分析
根据【中国压裂网论坛】资料汇编
中国压裂网原创团队
11月新标准化
文件版本历史
文件版本 修订日期/修订人 修订说明
赵争光 新建
赵争光/王鹏昊 建立目录
袁晓俊 增加P-t双对数曲线分析
目录
1 典型地面泵压与时间关系曲线 ......................................... 错误!未定义书签。
2 典型砂堵施工曲线 ........................................................... 错误!未定义书签。
3 P-t双对数曲线分析图典型砂堵施工曲线 ........................ 错误!未定义书签。
4 直井压裂砂堵原因分析 .................................................... 错误!未定义书签。
5 水平井压裂砂堵原因分析 ................................................ 错误!未定义书签。
6 压裂曲线反应的地层破裂特征 ......................................... 错误!未定义书签。
7 压裂施工曲线确定破裂压力、闭合压力、地层压力 ....... 错误!未定义书签。
8 小型压裂曲线分析 ........................................................... 错误!未定义书签。
1 典型地面泵压与时间关系曲线
压力－时间曲线反映压裂裂缝在压裂全过程中的状况：
分析施工中的压力变化可以判断裂缝的延伸状态；
分析压后的压力曲线可获得压开裂缝的几何尺寸（缝长与缝宽）、压裂液性能与储集层参数
压裂知识(知识讲座)
仅供学习参考 一、压裂管柱活动困难的原因分析
活动管柱是压裂作业中的一项重要工序，它的快慢直接影响到作业和压裂的进度，同时也关系到施工的效益，所以如何预防和处理管柱活动不开是非常关键的。在压裂施工过程中，经常会发生管柱活动困难的现象，原因很多，但主要分为以下六种类型：
1、封隔器质量不好在高压作用下胶筒不收缩，而导致封隔器不解封
封隔器质量的好坏直接影响到活动管柱的难易程度。正常情况下，在压裂结束后，会看到套压表的套压明显上升，这说明封隔器已经解封，压裂层位的压力已经传到井口，这时候管柱就很容易活动开。如果封隔器的质量不好或在压裂结束后封隔器的胶筒不收缩，这样会给活动管柱带来很大的困难。出现这种情况，如果屡次活动不开，我们应采取平衡套压的方法，使封隔器胶筒上下压力趋于相近，迫使封隔器收缩。
2、封隔器的水嘴被堵死，导致封隔器不收
在施工时曾遇到过这种情况。在压完两层后，准备上提管柱压第三层时，上提管柱过程中遇到困难，当时套压也比拟高，可是封隔器就是不收缩。后来，重新连接好了压裂管柱，正向大排量向地层注入压裂液，然后停泵，瞬间憋放，再活动管柱，结果很快就活动开了。
这种方法是将封隔器水嘴的堵塞物在憋放过程中排出，使胶筒内的压力释放，封隔器收缩。
3、地层窜槽导致管柱活动不开
压裂施工中由于地层窜槽或封隔器坏，携砂液从油套环形空间上窜，使支撑剂沉落到最上级封隔器上，导致上封隔器被砂埋，而使管柱活动不开。目前薄夹层井压裂施工很多，在加砂过程中，发现套压持续升高，翻开套管闸门，套管溢流越来越大，此时判断是地层窜槽，应立刻停砂替挤，当套管内无压裂砂后，活动并上提管柱。如果地层上窜，没能得到正确及时的处理，管柱被沉砂埋死，将给施工带来极大的不便，严重的可能发生工程事故。在施工过程中一旦确认是地层窜槽，那么应立即停砂，进行替挤，防止出现更大的经济损失。
压裂基础知识
1 压裂基础知识
一、基本概念
1、闭合压力
使裂缝恰好保持不致于闭合所需的流体压力。它小于开始形成裂缝所需的破裂压力，并
始终小于裂缝的延伸压力，且与地层中垂直于裂缝面上的最小主应力大小相等、方向相反。
二、压裂井（层）的选择
1.压裂选井选层的一般原则
压裂主要解决有一定储量的低渗透层的产量问题，对于井底堵塞而影响生产的井，压裂同样有很好的效果。对于下列情况的井，应选作压裂的对象。
（1）压裂层具有足够的油源，具备增产的可能。
（2）地层参数要求：
A.地层系数（kh）对压裂效果有很大的影响。
地层系数过低，从地层向裂缝供油能力太弱，得不到好效果，一般的经验是： （kh）为（0.5~100）×10-3μm2.m的油层可以压裂。
B.地层孔隙度一般应大于10%（对于砂岩）。
C.地层有效渗透率一般应小于10×10-3μm2
（3）对岩性及胶结度。对石灰岩、白云岩、砂岩、砾岩产层都有能取得有效的压裂效果。
（4）对于已经进行过各项措施井。对已进行过酸化及其它各种增产措施的井压后都能获高
产。
2.不宜压裂的几种情况
（1）高含水层；（2）对于靠近边水，注水井或见水效果明显的井；（3）高渗透层、地下亏
空大的井；（4）固井质量不高，有管外串槽的以及套管损坏的井。
一、压裂方式
（一）、合层压裂
1、油管压裂
在深井中，应在油层以上坐封隔器，必要时带水力锚及套管加压平衡，以避免套管受到高压
而破坏。但是，由于油管截面积小，会增加液注以阻力和设备负荷，降低有效功率。
2、环形空间压裂
其优点是阻力损失小。缺点是流速较低，携砂能力弱。
3、油、套管合压裂
压裂时油管接一部压裂车，套管接加砂压裂车。施工时，油管、套管同时泵入粹体，从套管
加砂。其优点是利用油管泵入的液体，从油管鞋出来时流向改变，可防止压裂砂下沉。一但
发生砂堵，进行反循环洗井也比较方便。因此，油管、套管同时压裂适合于深井压裂。 4、套管压裂
其优点是施工简单，可以最大限度地降低管路摩阻。但这种方法携砂能力低，一旦造成砂堵，
水平井体积压裂井底净压力计算及分析
目 录
目 录
硕士学位论文独创性声明 ....................................................................................... I 硕士学位论文版权使用授权书 ............................................................................... I 摘 要 .................................................................................................................. II ABSTRACT .......................................................................................................... III 第1章 绪论 .......................................................................................................... 1 1.1 研究目的和意义 ..................................................................................... 1 1.2 国内外研究现状 ..................................................................................... 2 1.2.1 净压力计算 ................................................................................. 2 1.2.2 水力裂缝与天然裂缝相互作用 ................................................. 4 1.2.3 压力曲线分析与压裂诊断 ......................................................... 5 1.3 存在的问题及主要研究内容 ................................................................. 6 第2章 常规水力压裂压力分析 .......................................................................... 7 2.1 裂缝几何模型 ......................................................................................... 7 2.1.1 Sneddon缝宽模型 .................................................................... 7 2.1.2 Radial模型 ................................................................................. 7 2.1.3 PKN模型 .................................................................................... 8 2.1.4 KGD模型 .................................................................................... 9 2.2 2D裂缝模型压力分析与诊断 ............................................................ 10 2.2.1 施工参数与压力变化关系 ....................................................... 10 2.2.2 不同模型井底净压力变化曲线 ............................................... 11 2.3 本章小结 ............................................................................................... 12 第3章 水平井净压力计算模型 ........................................................................ 13 3.1 静液柱压力计算 ................................................................................... 13 3.1.1 HTHP下滑溜水密度变化 ....................................................... 14 3.1.2 HTHP下滑溜水粘度变化 ....................................................... 14 3.1.3 段塞式加砂的液柱压力 ........................................................... 15 3.1.4 案例分析 ................................................................................... 16 3.2 滑溜水压裂液摩阻计算 ....................................................................... 16 3.2.1 修正降阻比法 ........................................................................... 16 - IV - 目 录
压裂基础知识 2
压裂的基础知识
1、什么叫油层水力压裂？
利用水力传压的作用，使埋藏在地层深部的油层形成裂缝的方法叫油层水力压裂。
2、油层水力压裂的基本原理是什么？
油层水力压裂一般是指利用液体传压的原理，在地面用高压大排量的泵，将具有一定粘度的液体以大于油层所能吸收的能力向油层注入，使井筒压力逐渐增高，当压力增高到大于油层破裂所需要的压力时，油层就会形成一条或几条水平的或是垂直的裂缝。当裂缝形成以后，随着液体的不断注入，裂缝还会不断地延伸和扩展，直到液体注入的速度与油层所能吸收的速度相等时为止，此时若取消外力裂缝还会重新闭合。为了保持裂缝处于张开的状态，随压裂液注入的同时混入一定比例的具有较高强度的固体颗粒做支撑剂来支撑裂缝。由于支撑是经过严格筛选的，它具有良好的粒度和强度，沉淀在裂缝中，使改变了井筒附近地层的导流能力，从而降低了液体由地层流入井筒的阻力。
3、油层水力压裂的目的是什么？
油层水力压裂的目的在于改造油层的物理结构，人为地在油层中形成一条或几条高渗透能力的通道，以降低近井地带的流动阻力，增大渗流能力，使油井获得增产效果。
4、油层水力压裂有哪些作用?
对油层进行水力压裂有以下作用：
① 解除钻井或修井过程中由于压井液造成的油层污染和堵塞。
② 改善厚油层上下渗透性不均匀的层内矛盾。
③ 提高低渗透油层的渗透能力，调整油井的层间和平面矛盾，改善开发效果；
④ 扩展和沟通油层原有的裂缝和通道，提高油井的产油能力和注水井的吸水能力。
5、水力压裂所形成的油层裂缝有哪几种？
油层通过水力压裂后所形成的裂缝，一般可以归纳为两种基本类型，即水平裂缝和垂直裂缝。与油层层面相平行的裂缝叫水平裂缝，与油层层面相垂直的裂缝叫垂直裂缝。
6、压裂液有几种类型？
在压裂过程中向井内挤入的液体总称为压裂液。压裂液有很多种，大致可分为油基压裂液和不基压裂液两大类。油基压裂液通常用原油或成品油为基液；水基压裂液通常采用清水、田菁胶、海藻胶、稠化水和生活水平包油乳化液等。
压裂水平井连续油管井温法裂缝诊断技术与现场应用
２００８年２月 油气井测试 第１７卷第１期
压裂水平井连续油管井温法裂缝诊断技术与现场应用
许建国 董 华 叶勤友 （吉林油田分公司采油工艺研究院吉林松原１３８０００） 摘要针对水平井人工裂缝识别方法较少且实施困难的现状，提出应用连续油管携带存储式 压力井温仪进行压前、压后井温测试的方法进行水平井人工裂缝识别。该工艺现场实施简单，可操 作性强，可以识别沿水平井筒方向人工裂缝形成条数和相对改造效果、人工裂缝开启的位置和多段 合压时各段改造程度等，可以有效指导压裂设计和施工。现场利用该工艺进行了３井次测试，取得 较好效果。 关键词 水平井 连续油管 井温测试 压裂 现场应用
引 言
目前，广泛运用的水力裂缝诊断技术主要有３ 类＿】 ］：一类是间接方法，包括裂缝模拟的净压力拟 合分析、试井分析和生产动态分析；一类是通过在措 施井井下作业完成的直接诊断方法，主要包括各类 测井技术，如放射性示踪技术、井温测井和井下倾斜 仪成像技术等；一类是通过在措施井周围（旁边观测 井井底或地面）捕获压裂井在压裂施工过程中产生 的变化来得到关于人工裂缝的相关信息，包括微地 震成像技术，倾斜仪（地面放置倾斜仪或观测井井底 放置倾斜仪）。其中，井温测井作为监测压裂裂缝的 有效手段，具有测试方便、快速解释等优点。但是， 由于水平井特殊的井身结构，使得常规应用于直井 的井温测试方法无法直接在水平井上实施。因此， 连续油管携带存储式井温仪成为压裂水平井井温测 试的首选方式。 压裂水平井井温测试原理及用途
进行压裂作业时，会有一定数量的压裂液挤入 被压开的地层，而所用压裂液的温度与地层温度不 同，在压裂作业后进行井温测井，根据曲线上局部异 常变化，可确定被压裂的层位 。 对于直井来说，进行井温基线和压后井温测试 曲线对比，可以判断水力压裂形成的人工裂缝高度 或多层合压时每层改造的相对效果。而对于水平井 来说，由于井筒在油层中穿行，压后井温曲线会在进 入液体较多的射孔段处产生异常，但该异常区间反 映的不是裂缝高度信息，而是该射孔段某一部位被 改造程度的反映。因此，水平井压后井温测井曲线 可以反映以下信息：①沿水平井筒射孔段形成的人 工裂缝条数；②人工裂缝在水平井段开启的位置；③ 水平井段上形成的多条人工裂缝的相对规模；④多 段合压时，判断每一段是否被改造和相对改造的规 模。 测试仪器及工艺要求
压裂施工动态曲线及特征分析
压裂施工动态曲线及特征分析
为进一步了解压裂施工特点及施工曲线的意义，根据压裂施工过程的主要工序，并结合合水油田压裂措施井大量施工曲线，经分析比较和认真筛选，重点列举和叙述了置前置液和携砂液阶段的压裂曲线类型特征，尤其是加砂过程泵压、排量随时间变化的形态描述，为今后现场作业及时了解和分析施工动态、合理调整施工参数、优质安全完成压裂施工具有一定的实际参考作用。
标签：压裂；施工曲线；类型；特征分析
压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施，也是提高低渗透油气藏采收率的一个重要手段。压裂施工曲线是压裂时地面所得到的最实时、最直接的压裂施工情况的真实反映。了解压裂施工过程并掌握施工曲线特征，对作业施工实时监控、合理调整施工参数、分析评估增产效果及现场监督与验收等具有重要意义。
1 压裂施工动态曲线形态特征及分析
压裂施工的施工泵压、排量、混砂比、套压随施工时间的变化曲线组成压裂施工动态变化曲线。施工曲线中，压力曲线是核心，它直接反映了施工过程中的地下真实情况，结合其他可控制的施工排量和混砂比（砂浓度）曲线，可以对施工情况、地层情况和裂缝特征作出实时判断，若出现异常情况，应及时调整施工参数并采取合理措施，安全优质的完成压裂施工。
1.1 地层破裂曲线特征
根据泵压与排量变化，在压裂施工曲线上有3种情况可以判断地层形成裂缝：
①开始压力上升，排量随之上升，然后泵压迅速下降而排量继续上升（图1）。
②开始压力上升，排量随之上升，然后泵压迅速下降而排量保持不变（图2）。
③排量不变，泵压上升到一定高度后迅速下降（图3）。前两种情况，当泵压与排量状态发生改变时所对应的泵压值即被认为是地层的地面破裂压力，第三种情况，泵压变化的拐点即是破裂压力。经统计在合水地区后两者比例占到90%以上。
1.2 加砂施工过程中曲线特征
加砂过程是压裂成败的关键，该过程由于受各种因素及不同的工艺要求影响，实施当中曲线形态变化多异。通过收集大量现场施工曲线，并参考相关文献，分析归纳加砂曲线特征大致分为以下六类。
压裂技术探讨
1 / 16
前言：
水力压裂是油田增产、增注，保持油田稳产的一项重要工艺技术。它利用液体传导压力的性能，在地面利用高压泵组，以大于地层吸收能力的排量将高粘度液体泵入井中，在井底憋起高压，此压力超过油层的地应力和岩石抗张强度，在地层产生裂缝，继续将带有支撑剂的携砂液注入裂缝，裂缝边得到延伸，边得到支撑。停泵后就在油层形成了具有一定宽度的高渗透填砂裂缝，由于这个裂缝扩大了油气流动通道，改变了流动方式，降低了渗流阻力，可起到增产增注作用，这一施工过程就叫油层水力压裂。
一、压裂液
压裂液的主要功能是传递能量，使油层张开裂缝并沿裂缝输送支撑剂。其性能好坏对于能否造出一条足够尺寸、并具有足够导流能力的填砂裂缝密切相关，因此，有必要了解压裂液的特点和性能。
（一）压裂液的作用
压裂液的主要作用是将地面设备的能量传递到油层岩石上，在地层形成裂缝，并携带支撑剂填充到裂缝中。按照在压裂施工中不同阶段的作用可以分为前置液、携砂液、顶替液三种。
1、前置液；用来在地层造成裂缝，并形成一定几何形态裂缝的液体。在高温井层中，还具有一定的降温作用。
2、携砂液：携带支撑剂进入地层，把支撑剂充填到预定位置的液体。和前置液一样也具有造缝及冷却地层的作用。由于携带比重较高的支撑剂，必须使用交联压裂液。
3、顶替液：把压裂管柱、地面管汇中的携砂液全部替入裂缝，以避免压裂管柱砂卡、砂堵的液体。组成与前置液一致。
（二）压裂液的性能
为确保压裂施工顺利实施，要求压裂液具有以下性能特点
1、滤失性：主要取决于压裂液自身的粘度和造壁性，粘度高则滤失少。添加防滤失剂能改善压裂液的造壁性，大大减少滤失量。
2 / 16
2、携砂性：指压裂液对于支撑剂的携带能力。主要取决于液体的粘度、密密度及其在管道和裂缝中的流速，粘度越高，携带能力越强。
3、降阻性：指压裂液在管道中流动时的水力摩擦阻力特性，摩阻越小，压裂设备效率越高。摩阻过高会导致井口压力高，从而降低排量，影响压裂施工。