1、壓裂施工井下監(jiān)測技術簡 介二O一七年五月二十五日壓裂施工井下監(jiān)測技術簡介1開展壓裂施工井下監(jiān)測的目的意義水力壓裂是油氣層增產(chǎn)的最有效方法之一，目前盡管水力壓裂在 理論、設備、工藝技術等方面都有了較快的發(fā)展，但在現(xiàn)場施工中仍 存在不少問題。例如現(xiàn)場施工時如何根據(jù)施工曲線確定裂縫類型、裂 縫的延伸狀況及準確獲得裂縫的幾何尺寸、濾失系數(shù)、閉合壓力、閉 合時間、地層主應力等都沒得到有效的解決。隨著油氣藏整體壓裂技 術的發(fā)展，壓裂的實時監(jiān)測及壓后評估技術必將受到廣泛重視，相應 的壓力分析及解釋技術也急需進一步的發(fā)展和完善。此外，同一區(qū)塊 一口井的壓裂測試和解釋，對于準確取得壓裂所需要的參數(shù)并即時修 改壓

2、裂設計是非常必要的，從而為下一次壓裂措施作業(yè)提供借鑒和指 導作用，這也是近年來實時監(jiān)測及壓后評估受到廣泛關注的重要原 因。壓裂壓力是指壓裂施工過程和停泵后井底或井口壓力，壓裂壓力 曲線是指壓裂壓力隨時間的變化關系。由于目前缺少直接測量水力裂 縫的長度及導流能力等重要參數(shù)的手段，因此影響了分析壓裂成敗的 原因及進一步提高水力裂縫效果的途徑。但是地下填砂裂縫的存在總 要反映在壓裂前后油井壓力與產(chǎn)量的變化上來，特別是壓力與產(chǎn)量隨 時間的變化速度與水力裂縫的長短、導流能力的大小等參數(shù)有直接關系。通過對施工過程中壓力曲線的分析，可以確定裂縫的延伸方式和 施工期間任意時刻裂縫的幾何參數(shù)，對停泵后壓力曲線（

3、稱為壓降曲 線）的分析，能為壓裂設計提供重要的設計參數(shù)，如地層有效濾失系 數(shù)、壓裂液效率等。因而對壓裂壓力曲線的分析可以提高壓裂施工的 成功率和有效率。2壓裂施工監(jiān)測技術的發(fā)展趨勢壓裂施工過程及其后的排液過程中都包含有許多反映油氣層和 裂縫性質的參數(shù)，如何進行該過程的動態(tài)監(jiān)測及反演地層參數(shù)及有關 裂縫的參數(shù)的獲得是今后發(fā)展的主要方向，它可以及時、快速、高效、 準確地了解地層參數(shù)及有關裂縫的參數(shù)，達到快速評價壓裂效果的目 的。同時可以部分取消壓裂后的試井測試（如測溫、關井靜壓、示蹤 測井等），減少不必要的測試費用并可提前生產(chǎn)等。根據(jù)國內(nèi)外文獻報道，在壓裂施工中井口壓力與井下層位附近的 壓力有很大

4、的區(qū)別，井下壓力消除了磨阻影響，更加客觀、真實地反 映層位部位在施工過程中的壓力變化，其井下壓力監(jiān)測資料分析結果 可更真實地評價壓裂施工效果，對下次壓裂設計指導意義更大。鑒于 江漢油田目前壓裂施工動態(tài)監(jiān)測中存在的問題和缺陷，采油院環(huán)測所 研究一套壓裂施工井下監(jiān)測的新理論、新方法，充分利用壓裂施工過 程中壓力監(jiān)測的信息，達到快速、高效評價壓裂效果、反演地層參數(shù) 及裂縫參數(shù)的目的。利用這一方法，可以達到如下目的：（1）快速。利用本項目研究的方法可以快速地了解地層參數(shù)， 在壓裂施工完成后，即可求出地層及裂縫的參數(shù)，如在壓裂施工完成 停泵后只要再繼續(xù)監(jiān)測2-3小時的井底壓力隨時間的下降情況，就可 以了

5、解壓裂施工形成的裂縫長度、裂縫高度和裂縫導流能力等。（2）節(jié)約測試費用。利用本課題提出的測試方法，可以極大地 節(jié)約測試費用，可以不再進行部分壓裂后的試井測試。（3）能夠比較準確地計算壓裂的有關參數(shù)，包括裂縫的高度， 裂縫的長度和裂縫的導流能力等，使得我們能夠準確地評價壓裂的效 果。3壓裂施工井下壓力監(jiān)測方案將適合壓裂施工過程超高壓的井下存儲式壓力實時監(jiān)測短節(jié)（如 圖所示），接在壓裂施工管柱的尾部或封隔器下方;-作為壓裂管柱的一部分隨管柱下至所需壓裂的油層部位進行測量，記錄壓裂施工的井下壓力變化全glML 過程（包括壓前、壓裂過程中、壓后排液過程等井 H p 下壓力），施工后回放出測試數(shù)據(jù)，根據(jù)

6、滲流力學 I 理論編制專門的軟件，分析壓裂裂縫導流能力、裂縫長度等施工參數(shù)，再指導下次壓裂施工作業(yè)設計。井下存儲式壓力實時監(jiān)測短節(jié)主要技術指標:(1).壓力測試范圍0100 MPa 精度0.5%(2).溫度測試范圍0125 C精度0.5%.壓力計外徑 20 mm .測量裝置外徑114 mm .測量裝置長度500 mm(6).測量裝置通徑62 mm (內(nèi)徑與油管內(nèi)徑相同，對原壓裂管柱影響可忽略不計)4、現(xiàn)場應用實例壓裂井基本數(shù)據(jù)：表1壓裂施工管匯及射孔數(shù)據(jù)表壓裂井井筒半徑 (mm)0.100射孔段長度(m)2.40壓裂施工管內(nèi)徑(mm)121.0射孔孔眼密度 (1/m)12壓裂施工管長度(m)0

7、.0射孔孔徑(m)0.01射孔段深度(m)3105.0射孔孔眼長度(m)1.50油藏基本參數(shù)輸入：表2壓裂層儲層物性及巖石力學參數(shù)表儲層壓力(MPa)32.5儲層孔隙度(%)15.8綜合壓縮系數(shù)1.00儲層滲透率(md)19.70表3壓裂液及支撐劑性能參數(shù)表壓裂液稠度系數(shù) (Pa.sn)0.05支撐劑粒徑(mm)3.0壓裂液流態(tài)指數(shù)0.48支撐劑密度 (Kg/m3)0.9壓裂液密度(Kg/m3)1.10支撐劑的圓球度(%)1.20施工注入時間(min)28.0支撐劑總注入體積m”330.0壓裂施工基本參數(shù):表4壓裂施工壓裂液泵注程序簡表項目注入時間（min）注入排量（m人3/min）注入砂比（

8、%）前置液11.511.55.0攜砂液3.03.02.0頂替液1.030.00.0合計28.08.031.0表5壓裂措施井常規(guī)測井數(shù)據(jù)DEPTHACGRLCARPOMFERNDE3016.232.127.20.60.00.02.63783032.224.28.021.30.00.02.3783049.256.101.20.60.00.02.51373065.226.19.121.70.00.02.1543081.215.105.20.70.00.02.69193098.228.124.20.60.00.02.73173114.236.131.20.50.00.02.67023131.224.5

9、5.320.40.113.12.5163147.210.81.719.80.00.02.5540.00.00.00.00.00.00.0（4）壓裂井施工過程表6壓裂施工過程中井下有效監(jiān)測數(shù)據(jù)表時間（min）壓力（Mpa）溫度（Mpa）時間（min）壓力（min）溫度（Mpa）4.559.499.0106.035.173.010.059.070.5110.534.074.214.559.255.7116.032.875.420.059.546.3122.331.776.524.559.643.6149.829.480.330.159.841.2172.329.082.634.659.040.21

10、99.928.384.740.257.542.4222.627.886.345.756.345.9250.227.388.050.255.249.1272.726.889.255.753.950.9300.226.390.660.252.753.8322.726.091.765.750.956.8338.525.692.470.249.059.1347.525.592.775.846.762.0358.525.393.180.344.663.8367.525.293.585.842.165.9378.525.093.890.440.367.5387.524.994.195.938.269.03

11、98.624.894.5100.536.770.7407.724.794.8壓裂施工過程有效數(shù)據(jù):圖1井下有效監(jiān)測數(shù)據(jù)段曲線(5)測試數(shù)據(jù)分析及解釋結果泵入過程分析圖3泵入過程施工數(shù)據(jù)曲線閉合過程分析圖4閉合過程閉合點的確定圖返排過程分析圖5返排過程裂縫線性流特征直線擬和圖圖6返排過程雙線性流特征直線擬和圖綜合解釋結果表7壓裂施工過程井下動態(tài)監(jiān)測解釋結果參數(shù)項數(shù)據(jù)泵入過程計算參數(shù)裂縫長度(m)408.9裂縫最大縫高(m)21.4裂縫平均縫高(m)10.0裂縫最大寬度(mm)8.9裂縫平均縫寬(mm)8.9總泵入時間(min)28.0壓裂液泵入量(m”3)77.2壓裂液濾失量(m”3)49.7壓裂液效率(%)35.7裂縫閉合過程計算參數(shù)支撐裂縫閉合壓力(MPa)50.8停泵后支撐閉合時間(min)32.0閉合壓裂液效率(%)67.9濾失系數(shù)(m/min0.5)0.0011裂縫延伸長度(m)67.0閉合裂縫長度(m)475.9閉合裂縫寬度(mm)5.5閉合裂縫高度(m)10.0壓裂液返排過程計算參數(shù)壓裂液返排量(m3)50.0裂縫長