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第四节-压裂设计

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分段压裂 压裂优化设计 采油工程 气藏压裂
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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 (拟三维 (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)  L +=      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) 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    r f  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。裂缝内的压力分布公式:   4/13243 缝宽公式:    4/12m a x E   对非牛顿液液体,最大缝宽为:       2a x 裂缝的平均宽度:m a 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。(三) 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:   41a x   缝长:      a x2 e r f L L  1(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。在岩石泊松比 ν =尔兹玛方程为:缝长:缝宽: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)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  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 ) 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。x f 5 6      7 11 气无因次导流能力四、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 )
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