压裂分析与设计

优化缝长：
加砂量 t
600 500 400 300 200
长度（米） 50 102.3 150.9 207.6 251.1
加砂量（吨） 6.8 17.7 36.3 61.8 99.1
产量（万方） 330.3 423.8 508.8 561 583.3
100 0
结论：缝长150 m为最优
累积产量 ×10 4m 3
1.2 压裂分析模块
闭合应力：地层裂缝闭合时液体压力
——理想条件时，为地层最小水平主应力 ——地层复杂时，为裂缝高度贯穿地层最小水平主应力的平均值
井底压力 ISIP（瞬间停泵压力）
平方根法
净压力
确定闭合压力方法
G函数法
闭合时间
双对数法
时间
1.2 压裂分析模块
平方根法：
BHP Fracture closure
实例分析—清水压裂
测试压裂分析
井底闭合压力35.72 MPa， 井底瞬间停泵压力40.71 MPa 闭合应力梯度0.0129 MPa/m， 闭合时间61 min， 净压力4.99 MPa
实例分析—清水压裂
测试压裂分析 井底闭合应力35.71 MPa，
闭合应力梯度0.0129 MPa/m,
闭合时间60.52 min， 净压力5 MPa 两种方法平均值： 井底闭合应力35.71 MPa，
Fracture closure
Pressure, dP/dG, G*dP/dG
Reference line
BHP
Fracture closure
Reference line
G*dP/dG
G*dP/dG
dP/dG
dP/dG
Deviation above reference line could indicate pressure dependent leakoff/fissure opening
压裂分析解释和设计
汇报提纲
1、三维压裂设计软件介绍
2、实例分析
1.1 Fracpro PT的主要模块
压裂分析模块
进行测试压裂分析和净压力拟合，可以确定闭合应力，地 层参数，分析近井筒摩阻和多裂缝效应。
压裂设计模块
评价最合适的裂缝缝长，生成设计施工泵序一览表。
产能模块
根据设计模块中压裂裂缝扩展和支撑剂运移模型，模拟支 撑剂浓度剖面对产能的影响
G-function
Linear behavior, but intersection above the origin could indicate fracture growth after shut-down
G-function
1.2 压裂分析模块
入口摩阻：包括孔眼摩阻和近井筒摩阻
——采用降排量分析方法确定
实例压裂设计
施工参数：
前置液 百分比 前置液 体积 8.7% 18.93 m3 净液体积（ 主压裂液） 砂液总体积 205.53 m3 支撑剂总 量 223.32 m3 顶替液体 积 60.1 t 4.9 m3
裂缝长度 168 m 支撑缝长 157.2 m
裂缝总高度 支撑缝高度
45.8 m 42.8 m
-5
0.5
结论：与清水压裂相比
孔眼摩阻降低
实例分析—主压裂
净压力拟合
多裂缝效应
时间 体积因子 开缝因子 滤失因子
0
17 40 67
1
1 1.5 3
1
1 1.5 3
1
1 1.5 3
结论：随着加砂液的泵入，有更多的裂缝张开
实例压裂设计
700 700 600 500 400 300 200 100 0 0 50 100 150 缝长 m 200 250 300
Sandstone Shale 2800
2900
3000
支 撑 剂 浓 度(kg/m2)
0
0.49
0.98
1.5
2.0
2.4
2.9
3.4
3.9
4.4
4.9
裂缝宽度
5.14 cm
实例压裂设计
裂缝剖面
地 层 参 数
岩 石 类 型 Shale 2500 应 力(MPa) 20 50 TVD(m) 裂 缝 长 度(m) 支 撑 缝 长(m) 裂 缝 总 高 度(m) 支 撑 裂 缝 总 高 度(m) 168.0 157.2 45.8 42.8
2600
2700
(kg/m3)
0 60 120 180 240 300 359 419 0
(m3)
18.927 3.785 7.571 11.356 18.927 30.283 45.425 64.352 4.905
(min)
6.31 1.28 2.61 3.99 6.76 10.99 16.75 24.11 1.63
小型压裂闭合压力分析的基础是裂缝闭合前的流体流动为线性流，闭合
后为过度阶段
Log Scale (Δt = t-t shut-down)
1.2 压裂分析模块
Pressure, dP/dG, G*dP/dG
Байду номын сангаас
Reference line
Pressure, dP/dG, G*dP/dG
G函数法：
BHP
Fracture closure
(min:sec)
6:18 7:35 10:12 14:11 20:56 31:56 48:41 72:48 74:26 HPG-1 HPG-1 HPG-1 HPG-1 HPG-1 HPG-1 HPG-1 HPG-1 HPG-1 陶粒20/40 陶粒20/40 陶粒20/40 陶粒20/40 陶粒20/40 陶粒20/40 陶粒20/40
2.实例分析
储层物性：
储层深度为2756—2775 m；
测井渗透率为1 md； 孔隙度为10%；
压裂液和支撑剂：
压裂液为0.45%的胍胶
支撑剂为20-40目的陶粒
含油饱和度为70%；
孔隙压力：27.29 MPa 流体压缩系数：0.0366 1/MPa
粘度：0.03 mpa· s
杨氏模量：20000 MPa 泊松比：砂0.2，泥0.25
数据转换模块
1.2 压裂分析模块
压裂分析的步骤： 测试压裂分析
确定闭合应力、瞬间停泵压力 和净压力
入口摩阻分析 净压力拟合
确定孔眼摩阻和近井 筒摩阻
确定砂岩渗透率、多裂缝系数和 造壁系数
模拟净压力是由计算机根据模型计算得到 测定净压力：
Pnet P tub P c 液柱 P 摩阻 P
双对数法：
Pressure, dP/dt
Fracture closure
Log Scale (ΔP, t*dΔP,dΔt)
ΔP = BHP-ISIP
dP/dt
Reference line
½-slope Δ t*dΔP/dΔt
linear flow
1-slope
Radial flow
Square-root-of-shutdown time
闭合应力梯度0.0129 MPa/m
实例分析——清水压裂
入口摩阻分析 净压力拟合
孔眼摩阻1.11 MPa 近井筒摩阻0.64 MPa 结论：以孔眼摩阻为主
砂岩渗透率0.022 md
实例分析—胍胶压裂
入口摩阻分析 净压力拟合
孔眼摩阻0.56 MPa 近井筒摩阻0.46 MPa
胍胶造壁系数9×10 m/min ， 泥岩闭合应力梯度0.016 MPa/m
实例压裂设计
泵序一览表
泵注阶段类型 排量 支撑剂浓度 净液体积 泵注阶段时间 累计时间 液体类型 支撑剂类型
(m3/min)
主压裂的前置液 主压裂的携砂液 主压裂的携砂液 主压裂的携砂液 主压裂的携砂液 主压裂的携砂液 主压裂的携砂液 主压裂的携砂液 主压裂的顶替 3 3 3 3 3 3 3 3 3
理想的裂缝
理想裂缝
——
实际的裂缝 实际裂缝
2.实例分析
井筒结构：
下入深度 内径（cm） 外径（cm） 套管 油管 2880 2765 15.479 4.707 17.78 7.302 钢级 N-80 N-80
射孔深度：
2770—2775 m
采用TY102-127，孔径为1.25 cm，孔密为16 个/m
BHP
Fracture closure Reference line
G*dP/dG
G*dP/dG
dP/dG
dP/dG
G-function
Deviation below reference line could indicate height recession
G-function
BHP
Pressure, dP/dG, G*dP/dG