小型压裂测试

小型压裂测试：采用小体积，且与正式压裂相同的压裂液进行不加砂压裂试验。

其目的是通过小型压裂测试来确定流体滤失特性、压裂液的有效利用率及裂缝形成和延伸扩展压力的特性及摩阻大小。

根据测试求得的能够及时调整压加压裂前置液用量和排量，施工规模应根据小型压裂结果进行调整。

小型压裂测试的基础是测定瞬时停泵压力和压后压力恢复数据。

采用正式加砂压裂相同的压裂液，一般用量20m3左右。

在正常情况下，为了地层不受液体滤失而增加空隙压力的影响，较准确地测定局部地应力，应注入少量液体地层破裂后瞬时停泵一次。

其测试步骤如下：1.液量20m3，然后停泵5分钟。

采用变排量由低逐渐增高注入，分析不同阶段、不同排量的压力变化。

判断孔眼摩阻是否过高而需重新射孔。

当排量达到正式压裂所设计规模时，分析泵压变化。

若井筒及裂缝摩阻过高，使得泵压超过油管或压裂设备要求，则根据现场实际情况调整注入规模。

2.重新起车，以调整后的压裂规模注入10m3左右同性质的压裂液。

此过程能够通过裂缝延伸扩展时的压力变化规律，分析判断隔层的遮挡强度或裂缝内液体滤失情况以及天然裂缝发育的程度等储层的地质影响因素。

3.关井后测试压力60分钟左右，以录取压降数据。

通过压力恢复阶段的分析及拟合计算，可以得到裂缝的闭合时间、闭合压力以及压裂液的综合滤失系数及压裂效率，判断地层的渗透性质。

利用压降数据进行拟合计算获得压裂液综合滤失系数，是一个需要花费大量的时间，而在压裂施工现场时间是宝贵的。

在不允许长时间进行压力拟合计算时，可通过两种现场简单公式计算获得，即通过上述的两次瞬时关井压力及时间求得压裂液的综合滤失系数和压裂液滤失效率。

公式：V LP ：泵注期间的滤失体积2.通过压降过程中压力与时间的曲线的变化，判断出裂缝的闭合时间。

由裂缝的闭合时间与注入时间的无因次时间关系曲线，查找出压裂液的有效利用率。

通过压裂液利用效率与滤失系数的间接关系公式，求得C 。

即：V C =ef ×Q ×tV C =K PK(C2)..LV C ：造缝体积V LP ：泵入期间的液体滤失体积二、井温测量裂缝高度从裂缝最下端以上井筒内的温度直到注入停止时为止，一直保持不变。

这是因为在压裂注入期间，井短时间注入后孔眼处的温度和温度梯度趋于稳定，而且后续还相对保持恒定。

在注入停止后，井筒内温度变化恢复到正常温度梯度的速度将取决地层的热导率。

即在注入停止的瞬间，流量变化是很小的。

因此，对流所传递的热量可以忽略不计，井筒内的温度将以热传导的方式恢复到正常的温度梯度。

如果某一地层没有吸收压裂液，在该深度处的井筒温度将通过不稳定状态的径向热传导恢复到正常的温度梯度。

经水力压裂的井段将通过不稳定的线性热传导恢复到正常的温度梯度。

径向热传递热量比线性传导快，因此对着压裂井b H P H p a k t t C 11212110/10/11⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡−⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+÷−=QT V LP −=1η0t H l K V C P n LP⋅⋅⋅=段处的温度比非压裂井段处的温度恢复得慢。

水力压裂处理后2小时内应进行测试，记录的井温异常与处理井段相对应，但有时仍然难以确定经过增产处理的地层。

这时，应该连续做多次井温测量，记录整个测量井段的温度恢复梯度。

只要注入液的温度与地层温度差异大，经过压裂处理的地层就是温度恢复最慢的层段，会出现井温异常现象。

测试步骤如下：压前测试压裂目的层段的井温基线。

压后2小时左右测试井温曲线，至少有两条合格曲线。

压前与压后井温曲线进行对比，判断出井温曲线上下两个异常的半幅点，由曲线异常的两个半幅点确定裂缝高度。

井温测试工艺要求下压裂管柱之后，将井筒注满清水，静停24小时后测试井温曲线。

在压裂目的层段位置上部100m处，接2米左右一根21/2油管短接（定位系统）。

压裂阀门必须直立接在井口上部。

具体测试时间和测井曲线数量，由测试部门根据井温异常变化的情况决定。

测试成功的曲线不少于两条。

三、岩石力学参数V C水力压裂过程中，裂缝形成的条件，裂缝的形态及几何尺寸、方向与地下岩石的地应力及分布、岩石的力学性质有着机器密切的关系。

一般情况下，地层岩石处于弹性压应力状态。

依据材料力学理论，岩石的水平应力与垂向应力的关系、裂缝三维延伸的尺度、岩石破裂时的张力及扩展压力等都于岩石的弹性摸量（剪切摸量）岩石的泊松比，抗张强度等力学参数有关。

岩石力学参数是压裂设计及开发工程中不可缺少的力学参数。

岩石力学参数的取得有两种方式，即室内岩心测试及井下全波测井间接得到。

1.室内实验根据材料力学中虎克定律，降岩芯通过三轴压缩试验、疲劳试验、差应变测试、断裂韧性测试研究不同的（不同围压、空隙压力、温度）来模拟油藏地层条件对岩石力学性质参数的影响。

可进行静、动态岩石力学性质参数的测定。

如果已知岩心方向（如定向取芯或用古地磁定向），则能够确定就地应的方向和比值。

2.井下声波测试使用长源距数字声波测井的全波形，可以得到动态岩石力学性质参数。

再由动态数据与静态数据的转换关系，求得到在压裂设计及开发生产中所应用的岩石力学静态参数。

如杨氏模量E、泊松比γ、剪切模量G。

四、 地层压力目前地层压力或静止是压裂选井选层的主要依据，是评估压前地层储量；预测压后产量与评价压裂效果的重要参数。

静止压力一称油气层压力。

它是指油气井在关井后，待压力恢复到稳定状态时测得的油气层中部压力。

在探井试油过程中，指油气井在关井后，待压力恢复到稳定状态时测得的油气层中部压力，不同的目的层，可根据本井的静压梯度推算压裂目的层的静压。

油气藏投入开发后，进行压力恢复测试确定油气层地层压力，也可用Horner压力恢复曲线中直线段的斜率法来求取。

五、地层温度地层温度是指在静态无干扰条件下所具有的温度，一般随埋藏深度增加而增加，地层温度是选择压裂液的主要依据。

在高温条件下，液体的粘度与流变性都会发生较大变化，裂缝中各点液体的粘度、造缝与输砂能力将随温度的变化而变化，是压裂成败的重要因素。

关井时间较长井，在无干扰的静态条件下测得的地层温度是比较准确的。

在探井试油过程中，借助于井下温度计在关井一定时间无干扰的静态条件下，测量不同深度的温度值，导出地温梯度，再求出压裂目的层的地层温度。

六、裂缝闭合压力使裂缝恰好保持不至于闭合所需要的流体压力，这一流体压力与地层中垂直于裂缝面上的最小主应力仅仅反映就地局部总应力，而并不代表远处应力场的主应力，此压力是压裂压力分析的参考或基准压力，该压力相当与油藏渗流分析中的原始地层压力。

是压裂设计中选择支撑剂类型、粒径、铺置浓度和确定导流能力的压裂效果评价重要参数。

确定裂缝闭合压裂的测试方法是注入一关井试验，即压后压力递减测试。

从关井压力递减与时间平方根的关系曲线上找出线形递减曲线的拐点或斜率的变化点，该点即表示裂缝闭合，对应的地面压裂值即为裂缝的闭合压力。

如果加砂后关井，则作用在支撑剂的有效闭合应力是除去地层中的空隙压力。

七、应力大小和方位目前，有多种方法进行地应力测量，但这些方法中都有一些不完善之处，需要相互间验证，以取得较为一致的结果。

这些方法有实验室岩芯试验、测井分析与现场测量等。

1.实验室岩芯试验采用声发射Kaiser效应测试地应力的方法。

岩石的声发射（即本身微观变形而产生的声音）重要特征之一是不可朔性。

当所加载均大于或等于以前的地应力时，才有信号发生。

用古地磁确定水平应力方向岩石的古地磁是地壳岩石生成时所喷流的岩浆带有磁物质在，按照当地地磁极方向有次序的排列凝固下来。

无论外界的自然条件如何变化，岩石内部都含有剩余磁，通过对岩芯古地磁测量和用同样方法取同一沉积年代的露头岩样进行古地磁测试，可对岩芯定位。

岩芯定位再根据超声波测试，最快与最慢波速之间夹角刚好成90，则最小主应力方向为最快波速，最慢波速则对应着最大主应力。

2.测井分析通过测井分析可以估算就地应力值及方位，主要有长源距数字声波测井和地层倾角测井两种方法。

长源距数字声波测井，应力的变化将导致声波速度的变化，测量声波速度的变化，用数字关系式解出各段岩石的地应力值，取得地应力的垂向应力。

地层倾角测井当岩层被钻穿时，由于井眼周围原始的地应力状态受到扰形成应力集中形成蹦落掉块。

由于水平主应力OX和OY互不相等，因此，井筒横截面由圆变成椭圆形，测量井筒的椭圆度即可推断最小或最大水平主应力的方向。

水力破裂法目前，求取最小水平主应力的可靠、简便的方法是水力破裂法，即在压裂过程中，当地层破裂后的关系时间内瞬时停泵，测取井下停泵压力值。

认为，地层在液体渗滤很少可忽略不计时，即保持原始天然地层条件，压开地层并且随之保持张开状态，该压力是维持裂缝张开或将使裂缝重新闭合所需要的最小水平主应力。

能够代表构造应力场的应力水平。

4.人工裂缝方位测试如果已知人工裂缝延伸的方位，那么，一般认为水平最小住应是垂直于人工裂缝劈面的。

吉林油田以有多个区块测试了水力压裂形成的人工裂缝的方向。

目前，以有多种现场测试方法，如地位法、示踪法，地面微震法。

八、压裂监测压裂裂缝测试技术是根据施工期间压力与停泵后的压力降落来研究水裂裂缝诸参数，以及判断裂缝的延伸和水力裂缝的几何尺寸以及支撑剂的输入情况，以此作为科学设计与效果评价的基础依据。

测试工作可分为两部分。

1.现场采集数据压裂过程中，进行实时测试压裂裂缝内的压力变化，储存并显示在屏幕上，通过对压力曲线的分析、压裂停泵后压力递减分析、确定瞬时停泵压力以及闭合压力等分析裂缝情况以及地质因素对裂缝扩展的影响。

实时采集系统是由一台微机作为控制、采样、记录设备。

一块A/D转换接口板作为一次仪表与微机间的数据转换元件，一次仪表选用高电压输出的压力传感器，将压力传感器接在压裂主管线上，并与向配套的直流电源相连接。

在现场使用时，首先选择好地方作为工作区位置，将微机安装好，并在压裂主管线安装好传感器，将信号电缆拉设好（切忌：信号电缆不要放水浸泡，有车辆经过的地方要挖沟走线，以防被车辆将线压断）。

然后将传感器信号线与微机连接好，这时再将所有连线检查一遍，确定无误后，打开传感器直流电源，采样板与微机电源开关，完成开机过程进入监测状态。

2.分析解释利用现场采集到的数据，显示出压力的施工曲线、对数曲线、压降曲线，结合压裂设计资料、完井资料、地质总结报告、试油资料以及岩石力学参数资料、支撑剂的密度、直径浓度及压裂液密度、流动指数、稠度子数等资料进行拟合计算，裂缝参数计算如下：液体综合滤失系数、液体效率、裂缝闭合压力、裂缝动态宽度与长度以及裂缝闭合时间，并且进行评价压裂效果，提出与改进压裂设计方案。