水力压裂效果评价技术讲解
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裂缝的长、宽、高 裂缝的导流能力（短期、长期） 压裂液的滤失系数
预测产量
计算压裂收益
水力压裂效果评价的手段
关于裂缝几何尺寸（水力裂缝参数）
直接测量的裂缝绘图技术
如：裂缝高度的测试
间接测量分析
包括：压裂压力分析、压裂试井分析、压后 产量历史拟合
●
温度测井
压裂施工期间，压裂
液使地层冷却，由压前和 压后的井温剖面对比，确 定压裂裂缝的高度。
④为判断闭合压力的准确性和客观性，可预先估算 出地层压力。
地层压力的估算方法：
a. 测得的稳定井底压力 b. 测得的稳定地面压力 c.依据油田建立的精确地层压力梯度
—测试结果清楚地显示出留在井筒处的裂缝面。 —井筒内含有透光的液体，可以通过观察裂缝的张 开与闭合，确定井筒处裂缝的高度。 —对井筒处的裂缝高度提供真实的评估。
●
井下三维地震
使用地下声波遥测技术，利用震源的压缩 波和剪切波先后到达的时间差，确定震源到 各检波器之间的距离。 利用井下三维的地震声波和震动记录，可 确定裂缝方位，以及在目标层上、下邻近层 内的裂缝延伸状况。
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
回流测试曲线：（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
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
小型压裂（测试压裂）确定Pc
产量评价：计算经济指标、优化压裂规模
0
引
言
水力压裂效果评价的意义
评价的结果可以验证或修正水力压裂中使
用的模型、选择压裂液、确定加砂量、加砂 程序、采用的工艺以及开发方案等，进而降 低压裂成本和提高油气采收率，达到合理高 效开发油气田的目的。
水力压裂效果评价内容
依赖于所采取的模型和方法，主要评价以下参数：
通过小型压裂施工，测试停泵后的压降 曲线，绘制压力随时间的平方根曲线，也可 确定Pc。
由于小型压裂形成的裂缝比阶梯注入 /返
排法形成的裂缝更长更宽，得到的 Pc 的精度
不太高。
Pc测试建议 (Talley,1999)
①对于气井，宜在开采前进行测试，以尽可能减少井 筒中气体膨胀对压降数据的影响； ②对于深井或高温储层中，随着压力下降和温度升高， 井筒内液体会膨胀（井筒存储效应），尽量需安装井 下仪表进行测试。 ③考虑到压力数据受裂缝表面和滤饼持续固化（挤压） 的影响，小型压降测试的关井时间至少为总闭合时间 的4~5倍。
压前和压后的井温测量
●
伽玛射线测试
— 监测压裂液和支撑剂中 的放射性示踪剂，确定 压裂施工期间压裂液和 支撑剂所到达的区域。 — 使用不同的放射性同位 素可以确定不同的施工
阶段。
要求：放射性同位素应不 发生自然扩散。
伽玛射线测井与温度测 井对比(Dobkins,1981)
●
井下闭路电视(Simith,1982)
三、压裂压力递减分析
四、微裂缝储层滤失问题
一、闭合压力（Pc）确定方法
定义：使已存在的裂缝张开的最小缝内压力 （已有裂缝闭合时的流体压力）
理想的情况下（地层均质），pc= σmin（最小就地
主应力）
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
一、闭合压力（Pc）确定方法
主要讲解的内容
单井压裂：
压裂压力分析
压裂试井分析
压裂井产能分析
井组压裂：
※ 油藏整体压裂模拟与评价
第一部分 压裂压力分析
分析的数据：施工(泵注期间)或停泵后井底或井口
压力与时间的变化关系曲线
基本思想：裂缝起裂和延伸等均与施工压力有关
净压力：井底压力与闭合压力之差
第一部分 压裂压力分析
一、闭合压力确定方法 二、泵注期间的压力分析
实际：
— 由于储层岩性的变化 、天然裂缝等使得σmin
在整个产层段内的大小及方向通常变化较大
—
pc 由 整 个 裂 缝 高 度 上 σmin 平 均 值 确 定 ，
此时， pc取决于裂缝几何形状和方向 地应力是局部参数、闭合压力是裂缝 ( 无支撑
剂条件下)自由闭合的整体特性参数。
一、闭合压力（Pc）确定方法
1、矿场测试
2、理论计算
1 、 Pc 矿 场 测 试
— 评估局部应力需要形成较小的裂缝（注入排量 相对较低）； — 确定Pc则要求在整个产层厚度上形成水力裂缝， 则排量相对较高 — 形成的裂缝较小时，则净压力亦较小，井底关 井压力即为主应力或闭合压力； —如果净压力较高时，关井压力差异较大，必须进 行分析计算Pc
C 一般地，裂缝延伸压力比Pc高50~200psi (1psi≈7kPa)
点C：测试前的井底压力；如此前无大量液体注 入，则为储层压力
Rutqvist室内测试验证了该方法的可靠性(1996) 即使未出现斜率较大的基质注入压力直线，裂缝延
伸压力直线在Y轴上的截距，也近似代表了 Pc。
回流测试
在阶梯注入测试后，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
诊断方法 远离裂缝直 接成像技术 测斜仪裂缝成像 微地震裂缝成像 放射性示踪 温度测井 直接近井裂 缝诊断技术 生产测井 井眼成像测井 井下电视
源自文库
主要局限性 不能提供有效支撑裂缝的长度，并且 分辨率随距压裂井距离的增大而减小
仅能识别井眼中是否进行过
压裂，不能提供距井眼约 1
米以外的裂缝信息
井径测井 间接压裂 诊断技术 净压裂缝分析 结果取决于模型假设和油藏描述
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)以确保形成一定尺寸的裂缝。
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
水力压裂效果评价技术
0
概
述
水力压裂效果评价的意义
效果评价(3个方面)：
实际的裂缝状况？
—几何尺寸、导流能力、有关参数。
压后产量情况？
经济效益？
0
引
言
水力压裂效果评价的意义
评价的意义(3个方面)：
主压裂前（小型压裂）：获取参数、用以指导
主压裂设计
施工结束后：确定裂缝的几何尺寸，便于与设
计对比，同时为预测压后产量提供输入参数
预测产量
计算压裂收益
水力压裂效果评价的手段
关于裂缝几何尺寸（水力裂缝参数）
直接测量的裂缝绘图技术
如：裂缝高度的测试
间接测量分析
包括：压裂压力分析、压裂试井分析、压后 产量历史拟合
●
温度测井
压裂施工期间，压裂
液使地层冷却，由压前和 压后的井温剖面对比，确 定压裂裂缝的高度。
④为判断闭合压力的准确性和客观性，可预先估算 出地层压力。
地层压力的估算方法：
a. 测得的稳定井底压力 b. 测得的稳定地面压力 c.依据油田建立的精确地层压力梯度
—测试结果清楚地显示出留在井筒处的裂缝面。 —井筒内含有透光的液体，可以通过观察裂缝的张 开与闭合，确定井筒处裂缝的高度。 —对井筒处的裂缝高度提供真实的评估。
●
井下三维地震
使用地下声波遥测技术，利用震源的压缩 波和剪切波先后到达的时间差，确定震源到 各检波器之间的距离。 利用井下三维的地震声波和震动记录，可 确定裂缝方位，以及在目标层上、下邻近层 内的裂缝延伸状况。
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
回流测试曲线：（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
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
小型压裂（测试压裂）确定Pc
产量评价：计算经济指标、优化压裂规模
0
引
言
水力压裂效果评价的意义
评价的结果可以验证或修正水力压裂中使
用的模型、选择压裂液、确定加砂量、加砂 程序、采用的工艺以及开发方案等，进而降 低压裂成本和提高油气采收率，达到合理高 效开发油气田的目的。
水力压裂效果评价内容
依赖于所采取的模型和方法，主要评价以下参数：
通过小型压裂施工，测试停泵后的压降 曲线，绘制压力随时间的平方根曲线，也可 确定Pc。
由于小型压裂形成的裂缝比阶梯注入 /返
排法形成的裂缝更长更宽，得到的 Pc 的精度
不太高。
Pc测试建议 (Talley,1999)
①对于气井，宜在开采前进行测试，以尽可能减少井 筒中气体膨胀对压降数据的影响； ②对于深井或高温储层中，随着压力下降和温度升高， 井筒内液体会膨胀（井筒存储效应），尽量需安装井 下仪表进行测试。 ③考虑到压力数据受裂缝表面和滤饼持续固化（挤压） 的影响，小型压降测试的关井时间至少为总闭合时间 的4~5倍。
压前和压后的井温测量
●
伽玛射线测试
— 监测压裂液和支撑剂中 的放射性示踪剂，确定 压裂施工期间压裂液和 支撑剂所到达的区域。 — 使用不同的放射性同位 素可以确定不同的施工
阶段。
要求：放射性同位素应不 发生自然扩散。
伽玛射线测井与温度测 井对比(Dobkins,1981)
●
井下闭路电视(Simith,1982)
三、压裂压力递减分析
四、微裂缝储层滤失问题
一、闭合压力（Pc）确定方法
定义：使已存在的裂缝张开的最小缝内压力 （已有裂缝闭合时的流体压力）
理想的情况下（地层均质），pc= σmin（最小就地
主应力）
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
一、闭合压力（Pc）确定方法
主要讲解的内容
单井压裂：
压裂压力分析
压裂试井分析
压裂井产能分析
井组压裂：
※ 油藏整体压裂模拟与评价
第一部分 压裂压力分析
分析的数据：施工(泵注期间)或停泵后井底或井口
压力与时间的变化关系曲线
基本思想：裂缝起裂和延伸等均与施工压力有关
净压力：井底压力与闭合压力之差
第一部分 压裂压力分析
一、闭合压力确定方法 二、泵注期间的压力分析
实际：
— 由于储层岩性的变化 、天然裂缝等使得σmin
在整个产层段内的大小及方向通常变化较大
—
pc 由 整 个 裂 缝 高 度 上 σmin 平 均 值 确 定 ，
此时， pc取决于裂缝几何形状和方向 地应力是局部参数、闭合压力是裂缝 ( 无支撑
剂条件下)自由闭合的整体特性参数。
一、闭合压力（Pc）确定方法
1、矿场测试
2、理论计算
1 、 Pc 矿 场 测 试
— 评估局部应力需要形成较小的裂缝（注入排量 相对较低）； — 确定Pc则要求在整个产层厚度上形成水力裂缝， 则排量相对较高 — 形成的裂缝较小时，则净压力亦较小，井底关 井压力即为主应力或闭合压力； —如果净压力较高时，关井压力差异较大，必须进 行分析计算Pc
C 一般地，裂缝延伸压力比Pc高50~200psi (1psi≈7kPa)
点C：测试前的井底压力；如此前无大量液体注 入，则为储层压力
Rutqvist室内测试验证了该方法的可靠性(1996) 即使未出现斜率较大的基质注入压力直线，裂缝延
伸压力直线在Y轴上的截距，也近似代表了 Pc。
回流测试
在阶梯注入测试后，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
诊断方法 远离裂缝直 接成像技术 测斜仪裂缝成像 微地震裂缝成像 放射性示踪 温度测井 直接近井裂 缝诊断技术 生产测井 井眼成像测井 井下电视
源自文库
主要局限性 不能提供有效支撑裂缝的长度，并且 分辨率随距压裂井距离的增大而减小
仅能识别井眼中是否进行过
压裂，不能提供距井眼约 1
米以外的裂缝信息
井径测井 间接压裂 诊断技术 净压裂缝分析 结果取决于模型假设和油藏描述
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)以确保形成一定尺寸的裂缝。
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
水力压裂效果评价技术
0
概
述
水力压裂效果评价的意义
效果评价(3个方面)：
实际的裂缝状况？
—几何尺寸、导流能力、有关参数。
压后产量情况？
经济效益？
0
引
言
水力压裂效果评价的意义
评价的意义(3个方面)：
主压裂前（小型压裂）：获取参数、用以指导
主压裂设计
施工结束后：确定裂缝的几何尺寸，便于与设
计对比，同时为预测压后产量提供输入参数