压裂施工动态曲线及特征分析

压裂施工动态曲线及特征分析

为进一步了解压裂施工特点及施工曲线的意义，根据压裂施工过程的主要工序，并结合合水油田压裂措施井大量施工曲线，经分析比较和认真筛选，重点列举和叙述了置前置液和携砂液阶段的压裂曲线类型特征，尤其是加砂过程泵压、排量随时间变化的形态描述，为今后现场作业及时了解和分析施工动态、合理调整施工参数、优质安全完成压裂施工具有一定的实际参考作用。

标签：压裂；施工曲线；类型；特征分析

压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施，也是提高低渗透油气藏采收率的一个重要手段。压裂施工曲线是压裂时地面所得到的最实时、最直接的压裂施工情况的真实反映。了解压裂施工过程并掌握施工曲线特征，对作业施工实时监控、合理调整施工参数、分析评估增产效果及现场监督与验收等具有重要意义。

1 压裂施工动态曲线形态特征及分析

压裂施工的施工泵压、排量、混砂比、套压随施工时间的变化曲线组成压裂施工动态变化曲线。施工曲线中，压力曲线是核心，它直接反映了施工过程中的地下真实情况，结合其他可控制的施工排量和混砂比（砂浓度）曲线，可以对施工情况、地层情况和裂缝特征作出实时判断，若出现异常情况，应及时调整施工参数并采取合理措施，安全优质的完成压裂施工。

1.1 地层破裂曲线特征

根据泵压与排量变化，在压裂施工曲线上有3种情况可以判断地层形成裂缝：

①开始压力上升，排量随之上升，然后泵压迅速下降而排量继续上升（图1）。

②开始压力上升，排量随之上升，然后泵压迅速下降而排量保持不变（图2）。

③排量不变，泵压上升到一定高度后迅速下降（图3）。前两种情况，当泵压与排量状态发生改变时所对应的泵压值即被认为是地层的地面破裂压力，第三种情况，泵压变化的拐点即是破裂压力。经统计在合水地区后两者比例占到90%以上。

1.2 加砂施工过程中曲线特征

加砂过程是压裂成败的关键，该过程由于受各种因素及不同的工艺要求影响，实施当中曲线形态变化多异。通过收集大量现场施工曲线，并参考相关文献，分析归纳加砂曲线特征大致分为以下六类。

①下降型：其特点是当注入排量稳定，支撑剂浓度逐步增大，随压开裂缝的延伸和扩展，泵压连续下降；

②下降稳定型：其特点为注入排量相对稳定时，支撑剂浓度逐步增大，随着裂缝延伸和扩展，泵压连续下降，但下降至一定程度后处于一个相对稳定的区间；

③波动型：特点为注入液体排量稳定，支撑剂浓度稳定或逐步增大，随着裂缝的延伸和扩展，泵压波动起伏；

④上升型：其曲线特点为注入液体排量稳定，支撑剂浓度稳定或逐步增大，泵压连续上升；

⑤上升稳定型：特点为注入液体排量基本平稳、支撑剂浓度稳定，压力平缓微升，上升至一定程度后处于一个相对稳定的区间；

⑥稳定型：其特点为注入液体的排量稳定，支撑剂浓度稳定或增大，泵压基本不变。

1.2.1 正常加砂过程

加砂过程中，压力只是小幅度波动，加砂基本平稳，期间既未出现砂堵征兆，也未出现压窜迹象，为正常加砂状态。上述的下降稳定型、波动型、上升稳定型、稳定型均属于正常的加砂过程曲线。

1.2.2 近井地带砂堵

置携砂液工序开始不久，如果泵压骤然上升，则是在近井地带发生砂堵的特征。这可能是由于加砂不均匀，或混砂比过高，造成管柱内、导压喷砂器或射孔炮眼处形成压裂砂堵所致。采取的补救措施应立即停止加砂、降低施工排量，使泵压降至安全范围，必要时进行反洗井，然后再依据具体情况采取合理措施。

1.2.3 层内发生砂堵

加砂过程中，当注入排量、混砂比相对平稳时，泵压却连续上升甚至上升加剧，这会有一个或多个压力上升尖峰，说明压裂层内产生砂堵。压力上升初期，应合理调小混砂比和注入排量，使裂缝尽可能填满支撑剂，以便达到加砂设计要求。如图4中，当庄162-50井施工至51-53min时，出现层内砂堵迹象，现场停止加砂后该现象随之得以解除。

1.2.4 近井地带压窜

施工过程中，如果泵压出现急剧下降，套压猛然上升现象，说明油套之間连通，可能造成近井地带压窜，形成原因可能是套管窜槽、井内油管刺漏或顶封封

隔器损坏失封等，此时应立即停泵，进行现场分析或验窜等，落实压窜部位，以便下步能够采取有针对性的措施。

2 压裂施工动态曲线的应用

2.1 作为现场施工监控、处理异常情况的依据

现场指挥人员通过压裂曲线对施工过程进行实时监控，随时了解地面设备、井内工具工作状态以及地层变化情况，根据压力变化及时分析判断施工质量，依据砂堵、压窜等特征，作出正确判断并及时采取相应调整措施。

2.2 判定施工质量、分析施工效果的依据

应用施工曲线，可以在压后对施工质量进行判定，为效果分析提供依据。

2.2.1 验收施工是否按设计执行

应用施工曲线可以检查压裂队是否按设计施工。通过曲线读出各段的施工时间、排量、砂比，从而计算前置液量、携砂液、替挤液量、加砂量和平均砂比。图5是徐211-5井下段压裂施工曲线，表1给出了依照曲线读取和计算的各项施工参数。

2.2.2 间接预测压裂效果

在同样压裂液和同样排量下，加砂时压力下降幅度大，表明地层裂缝形成好，携砂液在裂缝中运动阻力小，往往地层改造后产液能力好，增产幅度大。替挤时地下压差越大越好，这表明经过压裂后地层吸收能力显著增加，渗透能力大为改善，增产效果明显。

3 结论与建议

①取全取准压裂施工曲线是对施工情况正确分析和判断的基础，对于指导施工、检验施工质量，分析施工效果和进行压裂技术研究具有重要的作用；

②判断压裂施工过程中发生的砂堵和压窜迹象，可能因各种施工条件的差异而有所不同，比如压裂液性能、施工管柱结构以及地面施工仪器设备和地层地质特性存在差异和区别等，在实际监测中要根据不同的施工情况依据压裂理论作出相应的判断；

③建议建立压裂施工曲线监测库，对不同条件下、不同区域、不同层位的施工曲线进行分类整理分析，以便更好地指导滚动开发。

参考文献：