第十一讲-垂直裂缝井的试井曲线分析

垂直人 工裂缝
水平人 工裂缝
图8-1 垂直裂缝示意图
人工裂缝通常垂至于最 小应力方向
人工垂直裂缝对提高油井产量的主要作用： 人工垂直裂缝对提高油井产量的主要作用： （1）改变井底附近流体的渗流方式。即由压裂前的 改变井底附近流体的渗流方式。 井底附近消耗能量较大的径向滤流方式转变为压裂 后的耗能较小的线性流动。 后的耗能较小的线性流动。
森科－ 第一节 森科－李的垂直裂缝井分析与典型曲线匹配 一、垂直裂缝井的模型及其流体渗流过程 图4 垂 直 裂 缝 井 模 型
假设： 假设： 1、均质、各向同性、水平无限大，渗透率、厚度、 均质、各向同性、水平无限大，渗透率、厚度、 孔隙度均为常数（压力无关）； 孔隙度均为常数（压力无关）； 2、流体具有轻压缩性，流体的粘度与压缩系数均 流体具有轻压缩性， 为常数； 为常数； 3、有一条垂直层面并不可变形的垂直裂缝穿过油 井轴线，裂缝半翼长为xf，裂缝宽为bf，裂缝渗透 井轴线，裂缝半翼长为x 裂缝宽为b 率为k 裂缝末端无流体穿过，dp/dx=0； 率为kf，裂缝末端无流体穿过，dp/dx=0； 4、忽略重力作用，油井产量不变，并且地层流体 忽略重力作用，油井产量不变， 先流入裂缝再进入井筒。 先流入裂缝再进入井筒。
双线流动最 重要特征－ 重要特征－ 垂直裂缝井 试井曲线识 别标志
c．地层中线性流动
裂缝延伸半长－xf 裂缝延伸半长－
由斜率m求得 由斜率m
双对数坐 标斜率表 现为m=1/2 现为
二、有限导流能力的垂直裂缝井无因 次井底压力理论曲线分析
森科－李采用解析法与数值计算法相 森科－ 结合的方法， 结合的方法，得到了有限导流能力的垂直 裂缝井无因次井底压力PwD PwD与无因此次时 裂缝井无因次井底压力PwD与无因此次时 的关系曲线，如图8 12所示 所示。 间tDxf的关系曲线，如图8－12所示。
油井酸化处理 酸化的目的是使酸液大体沿油井径向渗入地 从而在酸液的作用下扩大孔隙空间， 层，从而在酸液的作用下扩大孔隙空间，溶解空 间内的颗粒堵塞物， 间内的颗粒堵塞物，消除井筒附近使地层渗透率 降低的不良影响，达到增产效果。 降低的不良影响，达到增产效果。 压裂酸化 在足以压开地层形成裂缝或张开地层原有裂 缝的压力下对地层挤酸的酸处理工艺称为压裂酸 化。压裂酸化主要用于堵塞范围较深或者低渗透 区的油气井。 区的油气井。
高能气体压裂 用固体火箭推进剂或液体的火药， 用固体火箭推进剂或液体的火药，在井下油层 部位引火爆燃(而不是爆炸) 部位引火爆燃(而不是爆炸)，产生大量的高压高温 气体， 气体，在几个毫秒到几十毫秒之内将油层压开多条 辐射状，长达2～5m的裂缝，爆燃冲击波消失后裂缝 辐射状，长达2 5m的裂缝， 的裂缝 并不能完全闭合，从而解除油层部分堵塞， 并不能完全闭合，从而解除油层部分堵塞，提高井 底附近地层渗透能力， 底附近地层渗透能力，这种工艺技术就是高能气体 压裂。 压裂。 高能气体压裂具有许多优点， 高能气体压裂具有许多优点，主要的有以下几 不用大型压裂设备；不用大量的压裂液； 点:不用大型压裂设备；不用大量的压裂液；不用注 入支撑剂；施工作业方便快速； 入支撑剂；施工作业方便快速；对地层伤害小甚至 无伤害；成本费用低等。 无伤害；成本费用低等。
低导流裂缝（Kfbf）D=0.1（曲线I）
过渡段 径向流动 半对数直 线段
A点以前地层 裂缝内线性
流动
过渡段
K点以后视 径向流动半 对数直线段
高导流裂缝（ =500（ 高导流裂缝（ Kfbf ）D=500（曲线 II） II）
凡是低导流能力的垂直裂缝(一般（Kfbf）D<300),在双对数坐标内只出现 1/4斜率直线;而凡是高导流能力的垂直裂缝,就出现1/2斜率,这些特征有 利于识别人工或天然垂直裂缝的特性
大型压裂后，压力恢复测试一口油井 测试 大型压裂后，压力恢复测试一口油井,测试 资料整理表现形式: 资料整理表现形式 （1）MDH法 ） 法 续流段较长， 续流段较长， 压力恢复缓慢
大型压裂后， 大型压裂后，测试资料整理表现形式
（2）
井储效应所显示的直线段
（3） 3
综合图8-14、 15、 16可以 看出图8－14出现的直线不 是MDH半对数直线，而是 垂直裂缝的反应
高导流线性流动
（4） 4
三、森科－李典型曲线及其匹配求参 森科－
三、森科－李典型曲线及其匹配求参 森科－
半对数直线近似起点
三、森科－李典型曲线及其匹配求参 森科－
三、森科－李典型曲线及其匹配求参 森科－
M点数据
由M点的5个数据计算地层参数与裂缝的几何形状 点的5 （一）地层渗透率
（二）裂缝半翼长
c．地层内的线性流动： 地层内的线性流动：
在多孔介质内的流体靠地层与流体 的弹性膨胀， 线性流动方式 的弹性膨胀，以线性流动方式 流入裂缝， (c)所示 所示。 流入裂缝，如图 (c)所示。
d．视径向流动
在裂缝对地层流体流动的影响范围 以外(线性流动影响逐渐消失以后) 以外(线性流动影响逐渐消失以后)， 在弹性机理作用下，地层流体以径 在弹性机理作用下，地层流体以径 向流动方式向裂缝影响区汇集 向裂缝影响区汇集， 向流动方式向裂缝影响区汇集，如 (d)所示 所示． 图(d)所示．
a．裂缝内线性流动
（短时解）实际出现时间过 短时解） 短，从分析角度上讲无实用 价值,不作具体讨论 价值 不作具体讨论
b．双线流动（长时解） 双线流动（长时解）
图8-6 双线流动在普通坐标中的特征
斜率m 斜率
裂缝导流能力K 裂缝导流能力Kfbf
井底附近 有地层堵 塞或非达 西流动
有井储效 应干扰
图2
压裂前后滤流方式的变化
（2）扩大油流流入井筒的截面积。 扩大油流流入井筒的截面积。 （3）改善井底的渗流条件，提高了井底渗透 改善井底的渗流条件， 率或改善井底渗流结构。 率或改善井底渗流结构。
图3 人工裂缝 提高油井产量 示意图
60年代,人们通过试井曲线分析, Biblioteka Baidu0年代,人们通过试井曲线分析,认识 年代 到估算垂直裂缝井的几何参数与导流能力 的重要性, 的重要性, 70年代, 70年代,对垂直裂缝井的研究进入较 年代 成熟阶段, 成熟阶段,成为现代试井的一个重要组成 部分.其中以格林加登、雷米和森科－ 部分.其中以格林加登、雷米和森科－李 的研究最具有代表性。 的研究最具有代表性。他们都采用典型曲 线匹配的方法计算地层参数。 线匹配的方法计算地层参数。
在上述假设下的这种垂直裂缝井模型的流动大致可 以分成四个阶段： 以分成四个阶段： a．裂缝内的线性流动
油井的产量来自井底垂直裂缝， 油井的产量来自井底垂直裂缝，由 于裂缝介质及流体的弹性膨胀引起 裂缝内流体沿裂缝呈线性流动( 裂缝内流体沿裂缝呈线性流动(平 面平行流)流入井简。 面平行流)流入井简。
（三）裂缝导流能力
（四）折算半径
压裂 所谓压裂就是利用水力作用， 所谓压裂就是利用水力作用，使油层形成裂缝 的一种方法，又称油层水力压裂。 的一种方法，又称油层水力压裂。油层压裂工艺过 程是用压裂车， 程是用压裂车，把高压大排量具有一定粘度的液体 挤入油层，当把油层压出许多裂缝后， 挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，加入支撑剂 如石英砂等)充填进裂缝，提高油层的渗透能力， (如石英砂等)充填进裂缝，提高油层的渗透能力， 以增加注水量(注水井)或产油量(油井) 以增加注水量(注水井)或产油量(油井)。常用的压 裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、 裂液有水基压裂液、油基压裂液、乳状压裂液、泡 沫压裂液及酸基压裂液5种基本类型。 沫压裂液及酸基压裂液5种基本类型。
b、双线流动
是由两种线性流动同时进行而构成 的一种流动状态。 的一种流动状态。一种是裂缝内的 不可压缩流体的线性流动； 不可压缩流体的线性流动；另一种 是地层内的轻微压缩流体向垂直裂 缝渗流的线性流动。 缝渗流的线性流动。由于裂缝内储 存的流体是有限的， 存的流体是有限的，所以流入并筒 的流体大多数来自裂缝以外的均质 地层。 地层。