压裂压力诊断解读

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闭合压力（Pc）
定义：已有裂缝闭合时的液体压力 — 理想的情况下（地层均质），pc等于储层中最小就地 主应力σmin; 即：在整个裂缝高度上出储层的最小应力在 大小和方向都没任何改变时， pc= σmin
— 由于储层岩性的变化 、天然裂缝等使得σmin变为就地
的方向性的量；此时， pc取决于裂缝几何形状和方向
使用压力诊断的压裂评估
1、引言 2、水力压裂基本理论 3、泵注期间的压力分析 4、裂缝闭合期的分析 5、裂缝闭合后的压力解释 6、压力的数值模拟 7、复杂的测试试验次序
1 引言
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Baidu Nhomakorabea
压裂递减分析的意义
— 压裂设计需要真实的储层和压裂液资料，压裂设计 的有效性也决定于所需数据的质量 — 压裂图示技术，如放射性示踪剂、地面和井底斜仪 和各种电磁测量等用于推断裂缝几何尺寸；提供资料有 限(裂缝方位、高度)，整个压裂施工结束后才可用 — 复杂的微地震测量已被发展应用于推断裂缝的几何 尺寸，观察范围有限、仪器昂贵 — 压裂施工或压裂后的压力分析，记录的井筒压力为 裂缝诊断提供了一种便宜的方法，定量描述了裂缝的延 伸，也为主压裂参数的估算提供依据
⑥储层流体呈径向流动
结论： 关井测试通常不能真实反应Pc，不应作为测定 Pc的主要方法 经验表明：造壁性不足以控制滤失的液体， 平方根曲 线可以提供较好的闭合显示 造壁性液体， G曲线可给出较好的显示
Pc的评估 — 回流测试
在阶梯注入测试（最后注入阶段延长时间）后，以 最后注入速率的 1/6~1/4 的恒定速率回流一段时间 关键：压力下降期间，保持稳定的回流速度
斜率变化点
导数曲线：放大斜度的变化并增强对斜率变化点的识别
说明：平方根曲线或G曲线，可能没有明显的斜率变化，
或显示多重斜度变化
Pc的评估 — 关井递减曲线测试
可能出现斜率变化的情况：
①裂缝高度从边界收缩
②裂缝延伸与收缩之间的过度 ③裂缝闭合 ④闭合后，聚合物滤饼固结而且裂缝呈不规则形状 ⑤储层流体呈线性流动
— pc由整个裂缝高度上σmin平均值确定
— 进行小型压裂测试，可间接估算裂缝的闭合压力
闭合压力（Pc）的评估
σmin : 在整个产层段内的大小及方向通常变化较大 Pc : 在整个层段中较为平均 — 评估局部应力需要形成较小的裂缝（液体的泵速和 排量相对较低）；确定Pc则要求在整个产层厚度上形 成水力裂缝，则液体的泵速和排量相对较高
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压裂施工中井底压力变化曲线
测试压裂或小型压裂是在正式压裂前不加支撑剂的条件下， 模拟正式压裂来实现的，图中显示了压力动态的测量顺序
3h
18h
压裂过程的增长、闭合和闭合后期的压裂压力 为压裂设计提供了相关的补充资料
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主要内容概要
— 水力压裂的基本理论：控制水力压裂的三个基本方程 物质平衡、压裂液流动、岩石弹性应变
— 形成的裂缝较小，则净压力亦较小，关井压力通常 作为一阶应力近似值；确定Pc的净压力较高时，此时 的关井压力(ISIP)的差异较大，必须采用一定方法进 行评估
Pc的评估 — 阶梯注入测试
阶梯注入测试：各阶段持续时间相等 (1~2min，排量改变、维 持恒定且进行压力记录) ，注液增量大致相同
— 如还继续进行回流测试，则注入的最后一个阶段的持续时 间应较长(5~10min)以确保形成足够尺寸的裂缝
注入速率要求：具有低于基质破裂的排量数据 和高于裂缝延 伸压力的数据，一般：1~10bbl/min (0.159~1.59m3/min)
阶梯注入测试的压力与注入速率分析 裂缝延伸 压力： 较平缓
基质注入 压力： 斜率较大
C 一般地，裂缝延伸压力比Pc约高50~200psi
点C：基质注入压力直线外推到注入速率为0的点~ 测试前 的井底压力；如此前无大量液体注入，则为储层压力
Pc分析方法的建议(Talley,1999)
④在深井或高温储层中，由于在关井静水压力下降 期间，随着压力下降和温度升高，井筒内液体会膨 胀,需安装井下仪表 ⑤对于空井筒而言，应安装井下关井设备，以尽量 减少由于液体膨胀而破坏无流动的假设条件
⑥用储层参数的估算值和液体滤失特性设计小型压 降测试；就必须满足一定的泵速标准，以在适当时 间内形成径向流 ⑦考虑到压力数据受裂缝表面和滤饼持续固化（挤 压）的影响，固化持续时间约是注液时间和闭合时 间之和；小型压降测试的关井时间至少为总闭合时 间的4~5倍
裂缝闭合
两直 线交点
闭合后
测定Pc的首选方法：阶梯注入测试与回流测试的结合
Pc分析方法的建议(Talley,1999)
①除非使用关井阀，否则储层压力应等于或大于井 筒静水柱压力；以确保闭合后分析满足无流动假设 ②对于气井，宜开采前进行测试；以可能减少压降 期间井筒中气体膨胀的影响； ③闭合后分析是具有非唯一性的反演问题，闭合后 分析可由估算的储层压力、闭合时间、初滤失量得 以改进。储层压力的估算方法： a.液体注入前的测得的稳定井底压力 b.液体注入超压储层前测得的稳定地面压力 c. 欠压储层，由地面压力和静水柱估算，静水柱 压力可由精确测量完全注入井筒内的液体得出 d.依据油田建立的精确储层压力梯度
室内测试验证了方法的可靠性(Rutqvist，1996)
即使没有出现倾斜度较大的表示基质注入压力 的直线，在交绘图上较平缓的裂缝延伸压力直线在 Y轴上的截距，也近似代表了 Pc
Pc的评估 — 关井递减曲线测试（校正Pc）
关井递减曲线：（时间平方根图） G曲线：
导数
两条曲线的斜率发生变化点：闭合压力值
2 水力压裂的基本理论
2.1 裂缝中流体流动
2.2 物质平衡或质量守恒
2.3 岩石弹性应变
2.1 裂缝中流体流动
裂缝：一条宽度沿长度和高度而变化的通道 缝内压力梯度取决于压裂液的流变性、液体流速、缝宽 沿缝长的压力梯度： dp
— 泵注期间的压力分析：净压力与时间的双对数曲线确 定裂缝的几何特征；双对数导数图用于判断复杂的裂 缝和支撑剂的影响
— 裂缝闭合期的分析：与时间的特殊函数的压降曲线(G 曲线)估算液体效率和滤失系数，G函数分析的原理及 应用、非理想压力动态分析的校正 — 裂缝闭合后：由于液体滤失引起的油藏内动态压力反 应，且表现为线性流或一长时间的径向流特征 —复杂的测试程序: 每一阶段所得压力资料的综合处理