1、第四節(jié) 壓裂設(shè)計,壓裂設(shè)計的任務(wù)：,優(yōu)選出經(jīng)濟(jì)可行的增產(chǎn)方案,壓裂設(shè)計的原則：,最大限度發(fā)揮油層潛能和裂縫的作用,使壓裂后油氣井和注入井達(dá)到最佳狀態(tài),壓裂井的有效期和穩(wěn)產(chǎn)期長,壓裂設(shè)計的方法：,根據(jù)油層特性和設(shè)備能力，以獲取最大產(chǎn)量或經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，在優(yōu)選裂縫幾何參數(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)計合適的加砂方案。,壓裂設(shè)計方案的內(nèi)容：,裂縫幾何參數(shù)優(yōu)選及設(shè)計；壓裂液類型、配方選擇及注液程序；支撐劑選擇及加砂方案設(shè)計；壓裂效果預(yù)測和經(jīng)濟(jì)分析等。區(qū)塊整體壓裂設(shè)計還應(yīng)包括采收率和開采動態(tài)分析等。,一、影響壓裂井增產(chǎn)幅度的因素,油層特性,裂縫幾何參數(shù),指壓裂層的滲透率、孔隙度、流體物性、油層能量、含油豐度和泄油面積等,

2、指填砂裂縫的長、寬、高和導(dǎo)流能力,麥克奎爾與西克拉用電模型研究了垂直裂縫條件下增產(chǎn)倍數(shù)與裂縫幾何尺寸和導(dǎo)流能力的關(guān)系。,假設(shè)：擬穩(wěn)定流動；定產(chǎn)或定壓生產(chǎn)；正方形泄油面積；外邊界封閉；可壓縮流體；裂縫穿過整個產(chǎn)層。,圖6-12 麥克奎西克拉垂直裂縫增產(chǎn)倍數(shù)曲線,裂縫導(dǎo)流能力愈高，增產(chǎn)倍數(shù)也愈高；造縫愈長，倍數(shù)也愈高,左邊 要提高增產(chǎn)倍數(shù)，則應(yīng)以增加裂縫導(dǎo)流能力為主,右邊 曲線趨于平緩，增產(chǎn)主要靠增加縫的長度,低滲油藏 增加裂縫長度比增加裂縫導(dǎo)流能力對增產(chǎn)更有利 高滲油藏 應(yīng)以增加導(dǎo)流能力為主,對一定的裂縫長度，存在一個最佳的裂縫導(dǎo)流能力,二、裂縫幾何參數(shù)計算模型,二維(PKN、KGD)、擬三維(

3、P3D)和真三維模型,主要差別是裂縫的擴(kuò)展和裂縫內(nèi)的流體流動方式不同：,二維模型假設(shè)裂縫高度是常數(shù)，即流體僅沿縫長方向流動。裂縫內(nèi)仍是一維流動(縫長)。,擬三維模型和真三維模型縫高沿縫長方向是變化的，在縫長、縫高方向均有流動(即存在壓力降)。,（一）卡特模型,基本假設(shè)：,裂縫是等寬的；,濾失量QL(t),裂縫體積變化QF(t),壓裂液從縫壁面垂直而又線性地滲入地層；,縫壁上某點的濾失速度取決于此點暴露于液體中的時間；,縫壁上各點的速度函數(shù)是相同的；,裂縫內(nèi)各點壓力相等，等于井底延伸壓力。,（二）PKN模型,基本假設(shè)：,巖石是彈性、脆性材料，當(dāng)作用于巖石上的張應(yīng)力大于某個極限值后，巖石張開破裂；

4、,縫高在整個縫長方向上不變，即在上、下層受阻；造縫段全部射孔，一開始就壓開整個地層；,裂縫斷面為橢園形，最大縫寬在裂縫中部；,縫內(nèi)流體流動為層流；,縫端部壓力等于垂直于裂縫壁面的總應(yīng)力；,不考慮壓裂液濾失于地層。,裂縫面積,考慮了液體的滲濾作用。根據(jù)導(dǎo)出的裂縫面積公式，如果已知縫寬，則可求出水平裂縫半徑和垂直裂縫長度。,裂縫內(nèi)的壓力分布公式：,縫寬公式：,對非牛頓液液體，最大縫寬為：,裂縫的平均寬度：,PKN縫寬公式與卡特面積公式聯(lián)立，給定一個縫寬，通過迭代求解縫寬和縫長。,（三）KGD模型,基本假設(shè)：,地層均質(zhì)，各向同性；,線彈性應(yīng)力一應(yīng)變；,裂縫內(nèi)為層流，考慮濾失；,縫寬截面為矩形，側(cè)向為

5、橢園形。,縫寬：,縫長：,（四）吉爾茲瑪模型,該模型以牛頓液體為基礎(chǔ)，流動方程采用了泊稷葉理論，巖石破裂方程采用英格蘭格林公式。假設(shè)縫端部的閉合圓滑，并考慮液體的濾失作用。,在巖石泊松比=0.25時，吉爾茲瑪方程為：,縫長：,縫寬：,三、壓裂效果預(yù)測,效果預(yù)測有增產(chǎn)倍數(shù)和產(chǎn)量預(yù)測兩種,垂直縫的增產(chǎn)倍數(shù)一般可用麥克奎爾西克拉增產(chǎn)倍數(shù)曲線確定；水平縫可用解析公式計算。,產(chǎn)量、壓裂的有效期和累積增產(chǎn)量等的預(yù)測可用典型曲線擬合和數(shù)值模擬方法。,（一）增產(chǎn)倍數(shù)計算,垂直縫壓裂井,用麥克奎爾西克拉增產(chǎn)倍數(shù)曲線確定,水平縫壓裂井,僅適用于穩(wěn)定和擬穩(wěn)定生產(chǎn)階段，對低滲透地層壓裂后采用增產(chǎn)倍數(shù)法預(yù)測的結(jié)果將會有很大的誤差。,(二) Agarwal典型曲線預(yù)測壓裂井產(chǎn)量,圖6-15 Agarwal曲線,基本假設(shè)：,油層流體微可壓縮，粘度為常數(shù)；,導(dǎo)流能力為常數(shù)；,不存在井筒存儲和井筒附近的油層損害；,忽略邊界影響；,忽略氣體紊流影響。,四、裂縫參數(shù)設(shè)計方法,基本步驟：,預(yù)測不同裂