水力压裂评价

水力压裂评价

水力压裂评价包括水力裂缝评估、工艺效果评价、开发效果评价和经济效益分析。工艺效果分析用于评价所实施压裂工艺技术的适应性和有效性；通过不同油田、不同区块的开发效果分析来评价水力压裂在油田改造中的作用；通过经济效益分析来寻求提高压裂技术水平和改善其经营管理的基本途径。

一、水力裂缝评估

为检验压裂设计、评价压裂施工有效性和压后效果，需要评估水力裂缝。目前发展了许多检测和确定压裂裂缝高度的方法，如适于裸眼井的井下电视法、地层微扫描仪和噪声测井等，还有适用于裸眼井和套管井的间接测试方法，如微地震法、井温测井、伽玛测井和声波测井等。根据施工压力曲线可以定性分析压裂裂缝延伸情况，结合压裂后压力降落数据可以成功地解释裂缝几何尺寸、裂缝导流能力、压裂液滤失系数、压裂液效率和裂缝闭合时间、水平最小主应力等参数(Nolte, 1979)。

压裂施工中压力曲线千差万别，归纳起来有四种类型，分别代表了压裂过程中可能出现的情况。

1）正斜率很小的线段I 该段斜率范围为0.125~0.2，说明裂缝正常延伸。

2) 斜率为1的线段III 表明了施工压力增量正比于注入压裂液体积增量，它只能发生于裂缝中严重堵塞的情况。由于缝内砂堵，压裂液难以达到裂缝端部使其缝长延伸，注入压裂液只能增加裂缝宽度。有控制地使支撑剂在裂缝端部脱出，增加裂缝宽度，这正是中高渗透性地层端部脱砂压裂的理论基础。

3) 负斜率线段IV 反映了裂缝高度增加，也不能排除压开多条裂缝或者裂缝在延伸过程中遇到大规模裂缝体系的可能性。

4) 压力不变的线段II 此段物理意义不明确，最可能的情况是注入压裂液被滤失所平衡，裂缝几乎不延伸，才能保持压力为常数。通常结合线段III、IV的压力变化进行分析，若后面压力下降，则可能是缝高增加，后面的压力升高，则可能是二次缝隙使滤失增大所致。

应用压裂压力曲线对水力裂缝诊断评价是目前的重要研究内容，已有许多重要进展。

二、工艺效果分析

单井工艺效果分析主要指标是增产有效期和增产倍比。增产有效期是指某井从压裂施工后增产见效开始至压裂前后产量递减到相同的日产水平所经历的时间。增产倍比是指相同生产条件下压裂后与压裂前的日产水平或采油指数之比，可以采用典型曲线法、近似解析法和数值模拟法得到。

1 McGuire & Sikora曲线法

考虑正方形泄油面积中的一口无伤害油井，假定裂缝高度等于产层有效厚度，地层流体可压缩、封闭外边界、定产内边界拟稳定流动下增产比的预测图版。纵坐标为增产倍比，即井控面积A上一口油井压裂后采油指数J f与压裂前采油指数J0之比；横坐标为相对导流能力，即裂缝导流能力与地层有效渗透率之比。

可见：相同情况下，裂缝导流能力越高，则增产比越大；人工裂缝越长，增产效果越显著。从曲线的变化趋势看，以横坐标上0.4为界，在它左边要提高增产倍数，应以增加裂缝导流能力为主；而在右边，要提高增产效果应以提高人工裂缝长度为主。分析该图版，可以得到下面的认识：

(1) 对于低渗透储层（K<1´10-3mm2）,很容易得到较高的裂缝导流能力比值（大于0.4），欲提高压裂效果，应以增加裂缝长度为主。这正是低渗、特低渗储层采取大型压裂技术造长缝的依据。

(2) 对于高渗透地层，不容易获得较高的裂缝导流能力比值，提高裂缝导流能力是提高压裂效果的主要途径，不能片面追求压裂规模而增加缝长。

(3) 对一定缝长，存在一个最佳裂缝导流能力，超过该值而增加导流能力的效果甚微。

(4) 无伤害油井最大增产比为13.6倍。

2 典型曲线法

Agarwal（1979）将地层视为均质无限大，垂直对称双翼裂缝具有有限均一导流能力。给出了单相油气流动条件下预测压后生产动态的典型曲线。

3 Raymond & Binder 公式法

园柱形泄油面积中具有有限导流能力的污染井，压裂后在拟稳态下的增产比为：

4数值计算模拟计算方法

针对水力压裂后的裂缝—油藏系统，分别建立流动介质的流动方程，结合辅助方程、内外边界条件以及初始条件，采用有限差分方法求解数学模型，预测压裂后井的生产动态。

三、水力压裂经济评价

水力压裂具有高投入、高风险的特点，除了要分析工艺和开发效果外，还必须进行投入和产出分析。但石油和天然气是非再生的天然资源，投资效果必然与其自然条件有关。如油藏构造、油气埋藏深度、储层岩性、物性和自然产能、油气藏地理位置与环境条件等，它们使得投资效益有很大差别。而且其经济效益与工艺技术利用程度和水平有关，与油田开发程度和综合含水率有关。

1．压裂经济分析方法

压裂经济分析有多种准则。目前主要使用的是压裂施工净现值指标，即压后现值减去压前现值，再减去所有与施工有关开支的现值。

2．产量递减模式

用定值百分数递减法、调和递减法、双曲线型递减法或者典型曲线法、数值模拟法预测压裂前后的日产量和累积产量，从而计算压裂前后的现值。

3．压裂施工成本构成

压裂施工成本主要由压裂设备费用、压裂材料（压裂液、支撑剂、添加剂）费用和与施工有关的其它费用。