《水力壓裂設(shè)計(jì)》ppt課件

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1、水力壓裂設(shè)計(jì)HydraulicFracturing背景垂直井單相油流產(chǎn)量公式對(duì)具體井，地層條件(ko,h)、流體性質(zhì)(?o,Bo)和井特性(re,rw)已經(jīng)確定。提高產(chǎn)量的措施:注水保持地層壓力;人工舉升降低井底流動(dòng)壓力;對(duì)于低滲透儲(chǔ)層：水力壓裂第一節(jié)水力壓裂概述水力壓裂示意圖壓裂材料：壓裂液和支撐劑施工參數(shù)：排量和壓力壓裂設(shè)備：泵車(組)、液罐、砂車、儀表車力學(xué)觀點(diǎn)：裂縫形成與延伸是力學(xué)行為。生產(chǎn)角度：裂縫方位與形態(tài)影響壓裂改造效果問(wèn)題：儲(chǔ)層應(yīng)力環(huán)境—地應(yīng)力場(chǎng)(2)水力裂縫方位(3)破裂壓裂計(jì)算與預(yù)測(cè)基本思路：注水井采油井地應(yīng)力存在于地殼內(nèi)部的應(yīng)力，是由

2、于地殼內(nèi)部的垂直運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)及其它因素綜合作用引起介質(zhì)內(nèi)部單位面積上的作用力。地下巖石應(yīng)力狀態(tài)：為三向不等壓壓縮狀態(tài).?x（?x）?y(?y)?z(?z)主應(yīng)力:?x，?y，?z;應(yīng)變:?x，?y，?z第二節(jié)、地應(yīng)力分析與破裂壓力1地應(yīng)力場(chǎng)原地應(yīng)力：重力應(yīng)力構(gòu)造應(yīng)力孔隙流體壓力熱應(yīng)力地應(yīng)力構(gòu)成：原地應(yīng)力+擾動(dòng)應(yīng)力。其中：?r(h)為上覆巖層密度，由密度測(cè)井曲線獲得。(1)重力應(yīng)力（上覆壓力）?為Boit孔隙彈性常數(shù)。有效垂向應(yīng)力為由廣義虎克定律計(jì)算總應(yīng)變研究對(duì)象：地層中任意單元體。由于泊松效應(yīng)，垂向應(yīng)力產(chǎn)生的側(cè)向壓力(2)構(gòu)造應(yīng)力定義：地殼的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起

3、的巖體之間的相互作用力。是地應(yīng)力的一個(gè)分量。來(lái)源：各種構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，包括：區(qū)域構(gòu)造—巨大構(gòu)造單元間的相互作用力；局部構(gòu)造—產(chǎn)生于局部地區(qū)巖體之間。如斷層、巖層彎曲等。ABC特點(diǎn)構(gòu)造應(yīng)力屬于水平的平面應(yīng)力狀態(tài)擠壓構(gòu)造力引起擠壓構(gòu)造應(yīng)力張性構(gòu)造力引起拉張構(gòu)造應(yīng)力構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的邊界影響使其在傳播過(guò)程中逐漸衰減。斷層和裂縫發(fā)育區(qū)—正斷層，水平應(yīng)力?x可能只有垂向應(yīng)力?z的1/3。右旋走向滑動(dòng)斷層正斷層逆斷層—逆斷層或褶皺帶的水平應(yīng)力可大到?z的3倍。(3)熱應(yīng)力原因：地層溫度變化引起的內(nèi)應(yīng)力增量。計(jì)算方法特點(diǎn)：與溫度變化、巖石力學(xué)性質(zhì)有關(guān)產(chǎn)生環(huán)境：火燒油層、注蒸汽開(kāi)采、注

4、水2人工裂縫方位原理：裂縫面垂直于最小主應(yīng)力方向當(dāng)?z最小時(shí)，形成水平裂縫；當(dāng)?Y或?x>?z，形成垂直裂縫。?y?x?x?y?z顯裂縫地層很難出現(xiàn)人工裂縫。微裂縫地層—垂直于最小主應(yīng)力方向；—基本上沿微裂縫方向發(fā)展，把微裂縫串成顯裂縫y二、水力壓裂造縫機(jī)理1井壁最終應(yīng)力分布rxr?Rw?x?y(4)井壁上的總周向應(yīng)力(應(yīng)力迭加原理)??＝地應(yīng)力+井筒內(nèi)壓+滲濾引起的周向應(yīng)力2水力壓裂造縫條件(1)形成垂直縫巖石破壞條件－壓為正，拉為負(fù)－最大有效周向應(yīng)力大于水平方向抗拉強(qiáng)度有液體滲濾當(dāng)破裂時(shí)，Pi=PF無(wú)液體滲濾當(dāng)破裂時(shí)，Pi=PF(2)形成水平縫巖石破壞

5、條件最大有效周向應(yīng)力大于垂直方向抗拉強(qiáng)度有液體滲濾有效總垂向應(yīng)力為：當(dāng)破裂時(shí)，Pi=PF1.94無(wú)液體滲濾有效總垂向應(yīng)力為：當(dāng)破裂時(shí)，Pi=PF0.943破裂壓力梯度定義理論計(jì)算(垂直裂縫形態(tài))礦場(chǎng)統(tǒng)計(jì)當(dāng)αF<0.015～0.018MPa/m,形成垂直裂縫當(dāng)αF>0.022～0.025MPa/m,形成水平裂縫三、地應(yīng)力的測(cè)量及計(jì)算（1）礦場(chǎng)測(cè)量—水力壓裂法—井眼橢圓法（井壁崩落法）（2）巖心分析（實(shí)驗(yàn)室）—滯彈性應(yīng)變恢復(fù)（ASR）—微差應(yīng)變分析（DSCA）（4）有限元計(jì)算（3）測(cè)井解釋第三節(jié)壓裂液壓裂液及其性能要求壓裂液添加劑壓裂液的流動(dòng)性壓裂液的濾失性壓

6、裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害壓裂液選擇壓裂液的組成前置液攜砂液頂替液（完整的壓裂泵注程序中還可以有清孔液、前墊液、預(yù)前置液）對(duì)壓裂液的性能要求(1)與地層巖石和地下流體的配伍性；(2)有效地懸浮和輸送支撐劑到裂縫深部；(3)濾失少；(4)低摩阻；(5)低殘?jiān)?、易返排?6)熱穩(wěn)定性和抗剪切穩(wěn)定性。壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害壓裂液在地層中滯留產(chǎn)生液堵地層粘土礦物水化膨脹和分散運(yùn)移產(chǎn)生的傷害壓裂液與原油乳化造成的地層傷害潤(rùn)濕性發(fā)生反轉(zhuǎn)造成的傷害壓裂液殘?jiān)鼘?duì)地層造成的損害壓裂液對(duì)地層的冷卻效應(yīng)造成地層傷害壓裂液濾餅和濃縮對(duì)地層的傷害壓裂液液體污染(1)粘土水化與微粒運(yùn)移(2)壓裂液

7、在孔隙中的滯留（3）潤(rùn)濕性壓裂液固相堵塞來(lái)源—基液或成膠物質(zhì)的不溶物—降濾劑或支撐劑中的微粒—壓裂液對(duì)地層巖石浸泡而脫落下來(lái)的微?！瘜W(xué)反應(yīng)沉淀物等固相顆粒。作用—形成濾餅后阻止濾液侵入地層更遠(yuǎn)處，提高了壓裂液效率，減少了對(duì)地層的傷害；—它又要堵塞地層及裂縫內(nèi)孔隙和喉道，增強(qiáng)了乳化液的界面膜厚度而難破膠。壓裂液濃縮壓裂液的不斷濾失和裂縫閉合，導(dǎo)致交聯(lián)聚合物在支撐裂縫內(nèi)的濃度提高（即濃縮）。支撐劑鋪置濃度對(duì)壓裂液濃縮因子有較大影響，隨著鋪砂濃度降低，壓裂液濃縮因子提高，此時(shí)不可能用常規(guī)破膠劑用量實(shí)現(xiàn)高濃縮壓裂液的徹底破膠，形成大量殘膠而嚴(yán)重影響支撐裂縫導(dǎo)流能

8、力。第四節(jié)水力壓裂設(shè)計(jì)模型裂縫延伸二維模型卡特模型Carter，1