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1、第一部分水力壓裂技術(shù)緒論第1章水力壓裂造縫及增產(chǎn)機(jī)理第2章水力壓裂入井材料第3章水力壓裂裂縫擴(kuò)展模型及幾何參數(shù)計(jì)算第4章水力壓裂井效果預(yù)測(cè)第5章水力壓裂裂縫監(jiān)測(cè)及參數(shù)識(shí)別第6章水力壓裂優(yōu)化方案設(shè)計(jì)第7章重復(fù)壓裂技術(shù)第8章水平井開發(fā)技術(shù)1第一部分水力壓裂技術(shù)第3章裂縫擴(kuò)展模型及幾何參數(shù)計(jì)算3.1水力壓裂的物理過程3.2裂縫幾何參數(shù)計(jì)算模型3.3垂直縫壓裂模擬技術(shù)23.1水力壓裂的物理過程33.1水力壓裂的物理過程流體的流變性決定流體的流動(dòng)剖面牛頓流體的拋物線流動(dòng)剖面非牛頓流體的段塞流剖面43.1水力壓裂的物理
2、過程流體的流動(dòng)與裂縫寬度的關(guān)系裂縫寬度：w1流體最大流速：v1，max單位縫高的流量：qt裂縫寬度：w＝2w21流體最大流速：v＝4v2，max1，max單位縫高的流量：q＝8q2t23??wpwp????v;=???=?q????μμ?xx???53.2裂縫幾何參數(shù)計(jì)算模型描述水力壓裂施工過程中人工裂縫形成的動(dòng)態(tài)過程及最終結(jié)果，對(duì)壓裂施工具有重要的意義，為控制裂縫幾何尺寸的大小、決定施工規(guī)模和施工步驟等提供理論依據(jù)。63.2裂縫幾何參數(shù)計(jì)算模型目前裂縫幾何尺寸的計(jì)算是以地層巖石線彈性理論為依據(jù)，由與縫外壓
3、應(yīng)力S相反的縫內(nèi)流體壓力所形成的縫寬，壓應(yīng)力S是垂向與縫壁的最小主應(yīng)力。因此縫寬的計(jì)算方法常是用迭代法：用假設(shè)的縫內(nèi)液體壓力求縫寬，用求出的縫寬分布由液體流動(dòng)方程求壓力，比較前后兩個(gè)壓力，迭代到近似。73.2裂縫幾何參數(shù)計(jì)算模型計(jì)算模型計(jì)算模型二維(PKN、KGD)擬三維(P3D)真三維模型裂縫高度是?？p高沿縫長(zhǎng)方向縫高沿縫長(zhǎng)方向數(shù)，即流體僅沿是變化的，但裂是變化的，在縫縫長(zhǎng)方向流動(dòng)?？p內(nèi)仍是一維流長(zhǎng)、縫高方向均動(dòng)(縫長(zhǎng))。有流動(dòng)(即存在壓力降)。主要差別裂縫的擴(kuò)展和裂縫內(nèi)的流體流動(dòng)方式83.3垂直縫壓裂模
4、擬技術(shù)現(xiàn)在采用較普遍的裂縫擴(kuò)展模型有二維的PKN模型、KGD模型、RADIAL模型，以及擬三維模型和全三維模型。這些模型都是在一定簡(jiǎn)化條件的假設(shè)下建立起來的，與所描述的實(shí)際過程有不同程度的偏離，盡管如此，其模擬的結(jié)果完全可以用于指導(dǎo)壓裂施工設(shè)計(jì)的制定及實(shí)施。9（一）卡特模型（裂縫面積公式）基本假設(shè)：①裂縫是等寬的；②壓裂液從縫壁面垂直而又線性地滲入地層；③縫壁上某點(diǎn)的濾失速度取決于此點(diǎn)暴露于液體中的時(shí)間；④縫壁上各點(diǎn)的速度函數(shù)是相同的；⑤裂縫內(nèi)各點(diǎn)壓力相等，等于井底延伸壓力。體積平衡方程：體積平衡方程：注入
5、速率＝濾失速率＋裂縫體積變化率注入速率＝濾失速率＋裂縫體積變化率Qt()=QtL()+QF(t)10（一）卡特模型（裂縫面積公式）濾失量QL(t)：t??dAQtL()=?2∫vt(δ)??dδ0??dδdA裂縫體積變化QF(t)：QtwF()=?dt裂縫面積：Qw?x22x?2Ct?πAt()=2?eerfcx?+()?1?設(shè)x=4πC?π?w已知縫高HAA單翼縫長(zhǎng):L=R=2Hπ11（一）卡特模型（裂縫面積公式）erfcx()是x的誤差補(bǔ)償函數(shù),可以查函數(shù)表。1設(shè)Y=10.3275911+x2x2eer
6、fcx()=?0254829592..Y0284496736Y345+?+142143741...YYY1453152027106140429x22x這樣就可以計(jì)算ee?rfcx()+?1π12（一）卡特模型（裂縫面積公式）裂縫面積：裂縫面積：Qw?x22x?At()=?eerfcx()+?12??4πC?π?2Ct?πx=w如果考慮初濾失wwSww=+2,=π/4PA單翼縫長(zhǎng):L=2H13（二）PKN模型（縫寬公式）基本假設(shè)：基本假設(shè)：L①巖石是彈性、脆性材料；hf2②縫高一定；③裂縫斷面為橢園形，最大L
7、縫寬在裂縫中部；④縫內(nèi)流體流動(dòng)為層流；⑤縫端部壓力等于垂直于裂縫壁面的總應(yīng)力；⑥不考慮壓裂液的濾失。14（二）PKN模型（縫寬公式）橢圓形縫中牛頓液層流的流動(dòng)方程式為?Δp64qμ=?3?xwπH連續(xù)方程為?qHπ?w=??x4?t24Ew??w??=0221281()?νμH??xt15（二）PKN模型（縫寬公式）22(1?Δν)Hpx()fwx()=maxE1/4?3???1μQLEpxp()?=α??fc??3???60H421???()ν?1/4??2???1(1νμ)QLwx()=2α????ma
8、x???60E???Q取地面排量時(shí)，α=1.26，當(dāng)Q取地面排量的一半時(shí)，α=1.516（二）PKN模型（縫寬公式）對(duì)非牛頓液液體，最大縫寬為：1nnnn1?22n+??n????QKLH??1282??2+1??1fwnmax=+????()11??()?υ??????????36π??nE??0????????′??K縫流壓裂液稠度系數(shù)，Pa·s。f：π裂縫的平均寬度：ww=max4'EE=21?v17PKN
