1、采油工程第三次大作業(yè)-壓裂第一題題目介紹題目介紹勝利油田某生產(chǎn)井井深度為1684m1702m，孔隙度為18.06%，滲透率為9.25*10-3m，楊氏模量為22000MPa，泊松比0.22，對該井進(jìn)行壓裂，壓裂液的綜合濾失系數(shù)為 ，壓裂液排量為3.5m/min，壓裂時間為40min。要求：1、利用卡特等裂縫模型設(shè)計裂縫幾何尺寸（縫長、縫寬）2、通過計算，分析不同的施工排量、壓裂時間對縫寬、縫 長的影響規(guī)律。44.50 10/minm問題分析問題分析（1）對裂縫形態(tài)的思考。要壓開油層,作用在井壁上的力必須大于油層壓力與油層抗張強(qiáng)度之和。根據(jù)劉澤凱、王世順的研究，勝利各油田的破裂梯度與深度之乘積遠(yuǎn)

2、遠(yuǎn)小于上覆地層壓力。因此 ,壓裂時作用于井壁上的破裂壓力不足以將油層抬起形成水平裂縫 ,只能形成垂直裂縫。因此假設(shè)該井壓裂形成垂直縫，且壓開整個油層，即裂縫高度為1702-1684=18m。問題分析問題分析（2）對縫寬、縫長的優(yōu)選。根據(jù)題目數(shù)據(jù)，判斷該井控制區(qū)域為低孔低滲油層，應(yīng)用麥克奎爾-西克拉垂直裂縫增產(chǎn)倍數(shù)曲線可知，增加裂縫長度長度比增加裂縫導(dǎo)流能力對增產(chǎn)更有利。因此，壓裂設(shè)計的優(yōu)選原則是選取造長縫、低導(dǎo)流能力的方案。設(shè)計采用二維模型，即假設(shè)縫高為常數(shù)，流體僅沿縫長方向流動。根據(jù)根據(jù)KGDKGD模型，求解裂縫幾何尺寸模型，求解裂縫幾何尺寸 根據(jù)根據(jù)KGDKGD模型，求解裂縫幾何尺寸模型，

3、求解裂縫幾何尺寸 根據(jù)根據(jù)KGDKGD模型，求解裂縫幾何尺寸模型，求解裂縫幾何尺寸假設(shè)采用瓜爾膠壓裂液，其粘度為285mPas，根據(jù)吉爾茲瑪方程求解得： 裂縫的縫口寬度 裂縫的單翼縫長利用MATLAB計算不同的施工排量、壓裂時間的縫寬、縫長的數(shù)據(jù)。17.6mm217.5Lm不同的施工排量、壓裂時間的縫寬、縫長的數(shù)不同的施工排量、壓裂時間的縫寬、縫長的數(shù)據(jù)據(jù)流量 時間 202530354045502.0 87.9 98.2 107.6 116.2 124.3 131.8 138.9 2.5 109.8 122.8 134.5 145.3 155.3 164.8 173.7 3.0 131.8 1

4、47.4 161.4 174.4 186.4 197.7 208.4 3.5 153.8 171.9 188.3 203.4 217.5 230.7 243.1 4.0 175.7 196.5 215.2 232.5 248.5 263.6 277.9 4.5 197.7 221.0 242.1 261.5 279.6 296.6 312.6 5.0 219.7 245.6 269.1 290.6 310.7 329.5 347.3 單翼縫長（單翼縫長（m）與施工排量、壓裂時間數(shù)據(jù)表）與施工排量、壓裂時間數(shù)據(jù)表不同的施工排量、壓裂時間的縫寬、縫長的數(shù)不同的施工排量、壓裂時間的縫寬、縫長的數(shù)據(jù)據(jù)

5、流量 時間202530354045502.0 9.7 10.3 10.8 11.2 11.6 11.9 12.3 2.5 11.5 12.2 12.7 13.2 13.7 14.1 14.5 3.0 13.2 14.0 14.6 15.2 15.7 16.2 16.6 3.5 14.8 15.7 16.4 17.0 17.6 18.2 18.6 4.0 16.4 17.3 18.1 18.8 19.5 20.1 20.6 4.5 17.9 18.9 19.8 20.6 21.3 21.9 22.5 5.0 19.4 20.5 21.4 22.3 23.0 23.7 24.4 縫口寬度（縫口寬度

6、（mm）與施工排量、壓裂時間數(shù)據(jù)表）與施工排量、壓裂時間數(shù)據(jù)表不同的施工排量、壓裂時間的縫寬、縫長的數(shù)不同的施工排量、壓裂時間的縫寬、縫長的數(shù)據(jù)據(jù)不同的施工排量、壓裂時間的縫寬、縫長的數(shù)不同的施工排量、壓裂時間的縫寬、縫長的數(shù)據(jù)據(jù)不同的施工排量、壓裂時間的縫寬、縫長的數(shù)不同的施工排量、壓裂時間的縫寬、縫長的數(shù)據(jù)據(jù)不同的施工排量、壓裂時間的縫寬、縫長的數(shù)不同的施工排量、壓裂時間的縫寬、縫長的數(shù)據(jù)據(jù)根據(jù)KGD模型設(shè)計數(shù)據(jù)可知， 裂縫的縫口寬度 裂縫的單翼縫長結(jié)果并不十分理想，因為對于低孔低滲油層，增加裂縫長度長度比增加裂縫導(dǎo)流能力對增產(chǎn)更有利。考慮利用卡特模型與PKN模型對裂縫幾何尺寸進(jìn)行重新設(shè)計

7、17.6mm217.5Lm卡特模型與卡特模型與PKNPKN模型的應(yīng)用模型的應(yīng)用 2ALH卡特模型與卡特模型與PKNPKN模型的應(yīng)用模型的應(yīng)用利用PKN模型可得到縫寬公式：其中Q取地面總排量時，=1.26裂縫平均寬度：將PKN縫寬公式與卡特面積公式聯(lián)立，通過迭代求解縫寬和縫長。124( )1(1)2 ()60 xQ LEmax4卡特模型與卡特模型與PKNPKN模型的應(yīng)用模型的應(yīng)用利用MATLAB實現(xiàn)算法，得到： 裂縫的平均寬度 裂縫的單翼縫長考慮不同施工排量、壓裂時間對幾何參數(shù)的影響，利用程序?qū)崿F(xiàn)，計算結(jié)果列出。7.3mm251.4Lm卡特模型與卡特模型與PKNPKN模型的應(yīng)用模型的應(yīng)用卡特模型

8、與卡特模型與PKNPKN模型的應(yīng)用模型的應(yīng)用卡特模型與卡特模型與PKNPKN模型的應(yīng)用模型的應(yīng)用總結(jié)與反思總結(jié)與反思綜合考量兩種方案，明顯第二種方案更適合本井的施工，即增大縫長為主，增加導(dǎo)流能力為輔；縫寬過大必然導(dǎo)致成本的增加，同時對施工設(shè)備提出更高的要求；同時，注意到三維圖的等值線，排量與壓裂時間幾乎呈現(xiàn)相同的影響，兩者對于幾何尺寸的增大都正相關(guān)，而且影響程度相近，從設(shè)備的角度而言，對于一定的幾何尺寸有更多的組合選擇。也應(yīng)該注意到本題對壓裂液、支撐劑的物性參數(shù)多采用假設(shè)，而且沒有進(jìn)行嚴(yán)格的主成分分析壓裂時間與排量的影響，沒有進(jìn)行增產(chǎn)倍數(shù)的核算。附錄附錄1 KGD1 KGD模型模型matlabmatlab實現(xiàn)實現(xiàn)附錄附錄2 2 卡特模型與卡特模型與PKNPKN模型模型matl