压裂优化设计理论及案例教学提纲.ppt

1,尊敬的各位领导、专家： 上午好！,2,压裂优化设计理论及案例,主 讲：曾凡辉 ：028-83032442 E-mail:,3,目 录,一、压裂优化设计理论 二、压裂设计基础参数 三、压裂裂缝参数优化 四、压裂施工参数优化 五、压裂优化设计软件 六、水力压裂评估技术 七、压裂优化设计实例,4,封闭边界无限大地层中心一口垂直单相油流井稳定生产产量公式：,对具体井层，地层条件( ko, h)、流体性质( o, Bo)和井特性( re, rw )已经确定提高产量的措施有: 注水保持地层压力; 人工举升降低井底流动压力; 对于低渗透储层：水力压裂产生负表皮系数6,地层参数：厚度、地应力差、地层压力.... 压裂材料：压裂液、支撑剂... 施工参数：排量、砂量、压力... 压裂工艺：限流压裂、分层压裂... 压裂设备：泵车(组)、砂车、仪表车... 现场实施、质量监控、压后评估...,1、水力压裂的概念,7,(2) 油气井增产、水井增注,(1) 提高勘探含油气评价，增加可采储量 Wattenberg气田 安塞特低渗油田 H=1000-1300m，h=12.2m，=12.4%, kair=1-2md, ke<0.5md, So=55-57%, pr=8.3-9.8MPa,2、水力压裂的作用,8,(5) 其它方面（工业排污、废核处理）,(3) 调整层间矛盾，改善产油、吸水剖面,(4) 提高采收率 电模拟和数模表明；大庆小井距试验证实。

2、水力压裂的作用,9,3、水力压裂增产机理,(1) 沟通油气储集区，增加单井控制储量（连通透镜体和裂缝带）、扩大渗流面积,(2) 变径向流动为线性流动,(3) 解除污染,10,4、压裂优化设计概念,压裂优化设计是在给定的油层地质、开发与工程条件下，借助油气藏模型、水力裂缝模型与经济模型计算软件，反复模拟评价不同支撑缝长与导流能力的裂缝所长生的经济效益，从中选出能实现少投入、多产出的压裂设计即为优化的压裂设计11,5、压裂优化设计研究对象,12, 既定储层和注采井网下，预测单井不同缝长和导流能力的压后生产动态； 根据储层条件选择压裂材料类型和用量； 确定泵注方式、施工排量、设备功率等参数； 确定施工泵注程序； 评价施工方案的经济性，实现少投入、多产出； 设计方案检验（开发与增产的要求、现有压裂材料与设备能力、施工安全的要求）6、压裂优化设计的任务,13,压 裂 优 化 设 计 理 论,7、压裂优化设计的内容,14,目 录,一、压裂优化设计理论 二、压裂设计基础参数 三、压裂裂缝参数优化 四、压裂施工参数优化 五、压裂优化设计软件 六、水力压裂评估技术 七、压裂优化设计实例,15,一个优化的压裂设计，强调深化对压裂目的层的认识，采取准确可靠的设计参数。

不可控制参数：指无法进行调整的储层特征参数包括： 岩矿组成、孔隙度、渗透率；储层流体特性及其饱和度；厚度；应力状态；邻近遮挡层的厚度及其延伸范围和应力状态；储层压力和温度 可控制参数：可以加以调整来进行优化压裂设计的完井特征参数包括： 井筒套管、油管及井口状况；井下设备；射孔位置和射孔数；压裂液和支撑剂；压裂参数、经济参数、压裂装备等一）、压裂设计参数分类,16,在实际压裂过程中，压裂参数可以归纳为油气井参数、油气层参数、压裂参数和经济参数4类油气井参数决定了压裂井的施工条件包括： 压裂井井别、注采井网类型、布井方位、井距与压裂目的井在其中的位置； 井径、井下管柱（套管、油管）与井口装置的规范、尺寸与压力定额； 储层段及其上下固井质量; 射孔井段的位置、长度、射孔方式、弹型、相位角、孔眼尺寸； 井下工具的名称、规范、尺寸、承压与承温定额及其下入位置1、油气井参数,17,油气层参数决定了井在压裂前后的生产反映包括： 储集层有效渗透率、孔隙度、含油气饱和度与有效厚度等在垂向及平面上的展布； 储层目前地层压力与静态地层温度； 储集层流体性质，包括油、气、水密度、粘度、压缩系数与矿化度等； 储集层岩石力学性质，如弹性模量、泊松比、抗压强度与孔隙弹性常数等； 储集层（上下遮挡层）岩性、厚度、就地应力的垂向分布（就地应力剖面）及最大、最小水平主应力方位； 压裂井与周围邻井及对应注水井的试油，开发生产与生产测试等动态资料等。

2、油层参数,18,压裂参数决定了产生裂缝的几何尺寸、导流能力与泵注参数等包括： 裂缝破裂压力、延伸压力、停泵压力、闭合压力与净压力等； 压裂液类型及其在储层就地条件下的流变性、粘温粘时特性以及滤失、伤害等特征； 支撑剂类型、粒径、颗粒密度以及就地条件下的抗压强度、导流能力与裂缝渗透率等指标； 施工排量、平均砂比以及泵注程序等； 压裂设备及压力-排量极限； 过去本井与周围邻井的压裂实践及其压裂前后的生产反映作为本次设计的借鉴3、压裂参数,19,压裂经济参数决定了投入与产出的的关系包括： 压裂施工材料（压裂液、支撑剂）用量及费用； 压裂设备及其它辅助作业支出费用； 增产的油气量及同时（或每一段时间）油气价格，它们是压裂的收入； 计算净收益的时间（最短投入回收期）与净贴现值（最大的投资纯利润） 这些参数在压裂优化设计中均有重要作用，它们是制定压裂优化设计的基础4、压裂经济参数,20,1、储集能力参数有效孔隙度、含油（气）饱和度与有效厚度； 2、储集层生产能力参数有效渗透率、有效厚度、与储层流体性质、地层压力； 3、水力裂缝几何形态参数岩石弹性模量、泊松比与就地应力场、岩石断裂韧性； 4、压裂设计参数地层破裂压力（梯度）、延伸压力、净压力、闭合压力； 5、施工条件参数射孔、油（套）管抗压强度； 6、压裂材料参数温度、压裂液、支撑剂,二）、压裂设计主要参数作用及采集方法：,21,21,定义：储集层岩样中自身连通的孔隙体积与岩样体积的比值，记作e。

作用： 衡量储集层岩石孔隙空间储集油、气流体能力的一个重要量度； 检验油气层压裂前后生产动态、评价压裂效果的关键；,（1）孔隙度,22,22,采集方法： 以岩心测试为基础，借助测井资料予以确认两者差值应小于1.0%1.5%国内外对油藏孔隙度的定性评价,（2）孔隙度,23,23,含油（气）饱和度：在原始状态下，油、气在储集层岩石有效孔隙中的充满程度，记作So或Sg 衡量储集层储存能力的主要参数； 检验、评价井在压裂前后产量的重要依据；,采集方法： 选取具有代表性的岩心，采用还原法实验模拟地层环境确定 精心设计、仔细标定的测井解释能够获得具有代表性的含油（气）饱和度值2）含油气饱和度,24,油（气）层有效厚度：在目前经济技术条件下、达到储量起算标准的含油（气）层系中具有工业产油气能力储层厚度具备三个条件：可动油（气）；在现有工艺技术条件下可提供开发；产量达到工业油（气）流标准 有效厚度大小及其在平面上展布是影响射孔位置、压裂规模、施工排量的重要参数； 压裂选井选层的主要依据3）有效厚度,储层有效厚度与有效孔隙度及含油饱和度的乘积（hS）定义为油气藏的储能系数物理意义是储集层中的纯油厚度，代表了储油能力和含油丰度，其值大小可以作为油气藏的综合评价标准。

25,获取方法： 以岩心分析为基础，单层试油结果为依据，结合测井解释资料予以确定； 利用有效厚度等值图估算压裂层的有效厚度3）有效厚度,26,1、储集能力参数有效孔隙度、含油（气）饱和度与有效厚度； 2、储集层生产能力参数有效渗透率、储层流体性质、地层压力； 3、水力裂缝几何形态参数岩石弹性模量、泊松比与就地应力场、岩石断裂韧性； 4、压裂设计参数地层破裂压力（梯度）、延伸压力、净压力、闭合压力； 5、施工条件参数射孔、油（套）管抗压强度； 6、压裂材料参数温度、压裂液、支撑剂,二）、压裂设计主要参数作用及采集方法：,27,（1）渗透率,绝对渗透率：在一定压差下，岩石允许流体通过的能力它是岩石自身性质的一种量度，为一常数； 有效渗透率：当多相流体共存和流动时，岩石允许各相流体的通过能力； 相对渗透率：多相流体共存和流动时，单相流体有效渗透率与基准渗透率（绝对渗透率、气测渗透率）的比值28, 储层定性评价的指标，划分增产措施类别的依据； 影响压裂液滤失量的重要因素； 选择支撑剂类型、尺寸与施工砂比的依据1）渗透率,29, 利用斜率 m 计算渗透率 K,（1）渗透率, 压力恢复试井； 产能试井； 岩心测试确定； 测井曲线求取；,获取方法,30,地层水：主要是矿化度、离子成分、水型及pH值；影响无机沉淀、有机沉淀及水敏损害程度； 原油：含蜡量，粘度，胶质、沥青质和硫含量，析蜡点，凝固点：影响有机沉淀的堵塞情况引起酸渣堵塞损害及高粘乳状液堵塞损害； 天然气：主要是H2S和CO2的含量； 粘度：为原油内部某一部分相对于另一部分流动时摩擦阻力的度量。

2）地层流体物性参数,31, 地层流体粘度是确定压力恢复试验取得流动系数（Kh/）和流动度（K/）必不可少参数，其大小会影响有效渗透率的准确性； 粘度和压缩系数影响压裂液滤失系数，影响裂缝几何尺寸； 预测压后产量及评价压裂效果的重要参数； 获取方法： PVT实验获取 相关经验式计算(Standing等)；,（2）地层流体物性参数,32,地层压力：岩层孔隙空间内的流体压力，又称孔隙流体压力 原始地层压力：油气层在未开采前从探井中测得的油气层中部压力； 目前地层压力：油气藏投入开发后，在某一时期内测得的油气层中部压力； 静止压力：它是指油气井在关井后，待压力恢复到稳定状态时所测得的油气层中部压力3）地层压力,33, 衡量储集层驱油（气）入井能力的量度，也是选井选层与优选压裂液类型的主要依据之一； 压裂液返排的关键参数； 采集方法 压力恢复试井确定（Horner法、MDH法等） 借用邻井、井组、区块或油气藏的目前地层压力值得出的压力梯度，推算压裂井、层的目前地层压力3）地层压力,34,1、储集能力参数有效孔隙度、含油（气）饱和度与有效厚度； 2、储集层生产能力参数有效渗透率、与储层流体性质、地层压力； 3、水力裂缝几何形态参数岩石弹性模量、泊松比与就地应力场、岩石断裂韧性、盖底层性质、储层展布； 4、压裂设计参数地层破裂压力（梯度）、延伸压力、净压力、闭合压力； 5、施工条件参数射孔、油（套）管抗压强度； 6、压裂材料参数温度、压裂液、支撑剂,二）、压裂设计主要参数作用及采集方法：,35,泊松比：当岩石受压应力时，在弹性范围内，岩石的侧向应变与轴向应变的比值； 弹性模量：岩石压应力时，负荷增加到一定程度后（在弹性范围内），应力与应变曲线的比值。

1）岩石力学参数(泊松比、弹性模量),36, 弹性模量越大，表明岩石越致密、压开缝宽窄，且需要的泵压高；,（1）岩石力学参数(泊松比、弹性模量),37, 泊松比大小则关系到裂缝高度在纵向上的扩展程度与就地应力剖面的解释；,不同岩石的静态弹性性质,（1）岩石力学参数(泊松比、弹性模量),38,获取方法 实验室岩心试验：单轴或三轴试验取得的岩石弹性性质参数（泊松比、弹性模量等）； 使用长源距数字声波测井（LSDS）的全声波形计算，动态值； 使用经验公式计算，准静态值1）岩石力学参数(泊松比、弹性模量),39,地应力是由于上覆岩层重力、地壳内部垂直运动和水平运动及其它因素综合作用引起介质内部单位面积上的作用力地下岩石应力状态通常是三个相互垂直互不相等的主应力2）储层三向地应力大小和方向,,,,,=,+,,,,,,,,,,,,,x,z,y,y,x,z,地层岩石处于三维应力状态,+,压应力为正，拉张应力为负,40, 垂向应力的大小决定裂缝形态和方位；,（2）储层三向地应力大小和方向,z最小，水平裂缝； x < z、y< z，垂直裂缝41,压裂施工中裂缝净压力随着地应力的增加而增大，反映到现场施工过程中出现高泵压，。