[教育]压裂测试施工压力资料分析

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施工过程压力分析
施工压力与时间的变化关系
施工压力与时间的变化
关
系可以应用裂缝内流动方程 和
Snedden缝宽公式及连续性 方
程来确定，具体如下(以PKN 模
型为例)。
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施工过程压力分析
基本方程
裂缝宽度
裂缝内任一点的平均缝宽
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施工过程压力分析
裂缝内流动方程
连续性方程
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施工过程压力分析
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施工过程压力分析
斜率小的、正的双对数(B，C，D段) 当上下阻挡层限制裂缝径向发展时，裂缝长度将大于 高度，导致井底压力上升，这时类似于PKN模型的裂 缝延伸形式(如情况C)。如果上下层的应力大于压裂 层，由于高应力层的限制，施工压力将继续增加，直 到井底净压力接近于压裂层与较低遮挡层应力差的一 半为止，若井底净压力继续增加且超过时，很小的压 力增加就会导致明显的裂缝高度增加，最终井底净压 力接近一极限值，如图中D点。
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施工过程压力分析
增大的压力速率分析
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施工过程压力分析
增大的压力速率分析
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施工过程压力分析
上式表明压力增加的速率越大，流动受限点 则越靠近井简。特别地，对于径向模型，若流动 限制发生在裂缝内，该式会给出一很大的斜率， 而如果恒定高度裂缝的一翼在井眼处完全堵塞， 对PKN模型m＝2，对KGD模型m＝4。这样，双对数 斜率接近1表明在裂缝端部的延伸受到限制，而 斜率大于1表明流动限制发生在裂缝内部。
定解条件
初始条件：
边界条件：
•（全缝 长） •（半缝 长）
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施工过程压力分析
压力与时间的关系式
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施工过程压力分析
施工过程中井底净压力随时间的变化为 ：
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施工过程压力分析
从井底净压力与时间 的比例关系式可以看到， 如果把施工压力与时间处 理为双对数形式，将得到 如图的结果，很显然，利 用这种变化趋势可以解释 裂缝的延伸方式。
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压力波动监测
力学问题引起的压力波动 引起施工压力异常高的最通常的力学问题是
压裂流体通过射孔孔眼时受到限制，当流体通过 孔眼时要产生压力降落。当某些孔眼不能流过流 体时，则其余的每个孔眼的流量就会增加，因而 造成更高的压力降落，这会导致地面的施工压力 比预料的要高，还可能会不得不改变施工程序。
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闭合压力的确定
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闭合压力的确定
矿场确定闭合压力的 另一种方法是通过小型压 裂(或称压裂测试)施工， 测试停泵后的压力降曲线
， 通过绘制压力随时间的平 方根曲线也可以确定闭合 压力，如图
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闭合压力的确定
由于小型压裂形成的裂缝比阶梯注入/ 返排法形成的裂缝长且宽，因此得到的闭 合压力精度不太可靠，但小型压裂使用与 正式压裂相同的排量和压裂液，对后续的 大型压裂施工具有很好的指导作用。
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压力波动监测
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压力波动监测
支撑剂浓度的改变引起的压力波动 由于难以使支撑剂浓度保持稳定，就会因为
静水柱压力的升高或降低而引起压力波动。聚合 物（胶液）浓度的变化也会引起压力的变化。聚 合物混合不均匀，会在压裂液储罐内形成不同浓 度的分层、这样，有时会造成在一罐液体将要用 完时引起压力升高，而在开始使用另一满罐液体 时引起压力降低。均匀的混合将会减少这种影响
压力波动监测
胶体性能变化引起的压力波动 当压力升高或降低时，很难确定是由于地层
的裂缝性能所引起的还是由于胶液的性能所引起 ，
关键因素是发生压力变化的时间（如下图），如 果这段时间与液体通过油管或套管所需要的时间 相—致，则它可能反映了施工液体性能的变化， 其它的压力变化通常是和裂缝几何和动态特性的 改变有关。
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施工过程压力分析
由施工压力曲线确定裂缝几何参数 压裂施工曲线反映了地下裂缝的延伸
方式和几何特征，因此，利用施工曲线可 以近似确定施工过程中裂缝几何参数的变 化。
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施工过程压力分析
井底净压力方程：
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施工过程压力分析
井底平均缝宽：
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施工过程压力分析
裂缝内平均净压力： 裂缝的平均宽度 ：
矿场测试法 理论计算法
施工过程ຫໍສະໝຸດ Baidu力分析
裂缝几何模型 水力裂缝几何尺寸的计算方法及选用原则 施工压力与时间的变化关系 压裂施工压力的解释 增大的压力速率分析 由施工压力曲线确定裂缝几何参数
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闭合压力的确定
矿场测试法 矿场确定闭合压力最可靠的方法是在加砂压
裂施工之前进行阶梯排量注入/返排试验，基本 原理如下图所示。首先以阶梯型变化的排量注入 足够量的液体造成一条裂缝，紧接着以恒定的速 率返排，返排速率用一个调节阀、油嘴或速率调 节器来控制，如果返排速率控制合适，则得到的 压力递减曲线在闭合压力处将出现一个从正到负 的变化拐点，该点对应的压力即为裂缝闭合压力
水力裂缝几何尺寸的计算方法及选用原则
基于垂直平面的平面应变理论的Perkins与Kem以 及后来Nordgren改进的裂缝扩展延伸模型，简称 PKN模型；
以水平平面应变条件为基础的Christianovich和 Geertsma以及后来Daneshy的模型，简称KGD模型 ；
以裂缝径向延伸为基础的Penny模型，简称Penny 模型或径向模型。
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闭合压力的确定
理论计算法 对闭合压力的计算是基于地下的三向
主应力分布和岩石力学参数，Hagoort导出 地层破裂压力、延伸压力和闭合压力的计 算公式：
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闭合压力的确定
破裂压力 闭合压力 延伸压力
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施工过程压力分析
压裂过程中井底压力变化曲线
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施工过程压力分析
裂缝几何模型图
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施工过程压力分析
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施工监测
支撑剂用量 监测支撑剂用量的最可靠方法就是计
量支撑剂储罐，在压裂施工期间，应按预 先设计的加砂程序表，确定各个不同施工 阶段用完一罐支撑剂的时间，其差值会经 常出现，可在不影响施工设计的情况下得 到校正。
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压力波动监测
在压裂施工期间，进行估算时最关键 的问题之一是施工压力的波动。为了有效 地采取补救措施，必须正确地找出压力变 化的原因。有四种引起压力波动的原因， 即力学问题、胶体性能变化、支撑剂浓度 的改变和地层响应。
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施工过程压力分析
典型压裂压力分析 在众多的施工压
力曲线中，虽然压 力变化的形式有所 差别，但一般可归 纳为四种典型情况 ，如图。
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施工过程压力分析
对压裂施工压力的分析，需要了解压 裂层段及相邻层的地应力大小分布，以及 改造层的物性参数等，在压力曲线分析时
， 一般对0斜率段的出现比较关注，因为它说 明裂缝的延伸速度将下降，随后有可能出 现砂堵，所以应采取相应措施。
[教育]压裂测试施工压力资 料分析
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施工监测
注入排量监测 涡轮流量计 计数泵 从压裂液罐内计量泵入液体的体 积和泵人时间
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施工监测
加砂量 加砂量的测量同样是困难的工作，整
个施工过程中测量误差很小也可能导致施 工结论本质上的差别。加砂量可用几种方 法进行验证，所有的方法应互相配合使用 以使误差最小。
其中：
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软件主界面
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软件－基本数据录入1
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软件－基本数据录入2
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软件－井底净压力
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软件－双对数图
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施工过程压力分析
压裂施工压力的解释
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施工过程压力分析
裂缝延伸方式
斜率小的、负的双对数段A－Ⅰ，A－Ⅱ 此时裂缝以KGD或径向模型方式延伸，裂缝最有可能 形成圆形而不受任何限制，A－Ⅰ段表示流体进入地 层被限制在一个点源(射孔段长度较短)；A－Ⅱ段流 体入口从线源扩展到整个裂缝段(如压裂段全射开或 裸眼完井)，这种无限制流体入口情况，裂缝延伸的 早期阶段与KGD模型一致，当裂缝延伸到阻挡层时， 垂向延伸受阻，压力变化由下降转为平缓或上升。
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水力裂缝参数监测
裂缝高度检测 井温测量方法 放射性同位素示踪法
裂缝方位和宽度检测 压裂实时资料监测技术
实时监控与监测技术是通过在现场实时测定 压裂液、支撑剂和施工参数，模拟水力裂缝几何 形状变化，随时修改施工方案，以获得最优的支 撑裂缝和最佳的经济效益。
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水力裂缝参数的识别
闭合压力的确定
。 倒换不同密度的支撑剂将同样影响压力变化。
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压力波动监测
地层响应引起的压力波动 距离井筒有一定距离的地方，会发生
一些其它类型的脱砂，这种压力上升在开 始时是逐渐的，然后，随着裂缝充满砂子
， 上升急剧加快。地面施工压力有明显上升 趋势。
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水力裂缝参数监测
压裂过程中对压裂裂缝的几何形态测 量是压裂作业的一项重要工作，为了获得 较为准确的裂缝形态，人们采用不同的检 测方法进行广泛的比较，同时使用几种不 同的方法来提高解释的准确性。