采油工程第三次大作業(yè)壓裂第一題

采油工程第三次大作業(yè)壓裂第一題目錄CONTENTS123題目介紹和分析KGD模型求解裂縫幾何尺寸卡特模型與PKN模型的應(yīng)用4總結(jié)與思考第1頁(yè)/共25頁(yè)題目介紹

勝利油田某生產(chǎn)井井深度為1684m~1702m，孔隙度為18.06%，滲透率為9.25*10^-3μm2，楊氏模量為22000MPa，泊松比0.22，對(duì)該井進(jìn)行壓裂，壓裂液的綜合濾失系數(shù)為

，壓裂液排量為3.5m3/min，壓裂時(shí)間為40min。要求：1、利用卡特等裂縫模型設(shè)計(jì)裂縫幾何尺寸（縫長(zhǎng)、縫寬）2、通過(guò)計(jì)算，分析不同的施工排量、壓裂時(shí)間對(duì)縫寬、縫長(zhǎng)的影響規(guī)律。第2頁(yè)/共25頁(yè)問(wèn)題分析（1）對(duì)裂縫形態(tài)的思考。要壓開(kāi)油層,作用在井壁上的力必須大于油層壓力與油層抗張強(qiáng)度之和。根據(jù)劉澤凱、王世順的研究，勝利各油田的破裂梯度與深度之乘積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上覆地層壓力。因此,壓裂時(shí)作用于井壁上的破裂壓力不足以將油層抬起形成水平裂縫,只能形成垂直裂縫。因此假設(shè)該井壓裂形成垂直縫，且壓開(kāi)整個(gè)油層，即裂縫高度為1702-1684=18m。第3頁(yè)/共25頁(yè)問(wèn)題分析（2）對(duì)縫寬、縫長(zhǎng)的優(yōu)選。根據(jù)題目數(shù)據(jù)，判斷該井控制區(qū)域?yàn)榈涂椎蜐B油層，應(yīng)用麥克奎爾--西克拉垂直裂縫增產(chǎn)倍數(shù)曲線(xiàn)可知，增加裂縫長(zhǎng)度長(zhǎng)度比增加裂縫導(dǎo)流能力對(duì)增產(chǎn)更有利。因此，壓裂設(shè)計(jì)的優(yōu)選原則是選取造長(zhǎng)縫、低導(dǎo)流能力的方案。設(shè)計(jì)采用二維模型，即假設(shè)縫高為常數(shù)，流體僅沿縫長(zhǎng)方向流動(dòng)。第4頁(yè)/共25頁(yè)根據(jù)KGD模型，求解裂縫幾何尺寸

第5頁(yè)/共25頁(yè)根據(jù)KGD模型，求解裂縫幾何尺寸

第6頁(yè)/共25頁(yè)根據(jù)KGD模型，求解裂縫幾何尺寸假設(shè)采用瓜爾膠壓裂液，其粘度為285mPa·s，根據(jù)吉爾茲瑪方程求解得：

裂縫的縫口寬度

裂縫的單翼縫長(zhǎng)利用MATLAB計(jì)算不同的施工排量、壓裂時(shí)間的縫寬、縫長(zhǎng)的數(shù)據(jù)。第7頁(yè)/共25頁(yè)不同的施工排量、壓裂時(shí)間的縫寬、縫長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量

時(shí)間

202530354045502.087.998.2107.6116.2124.3131.8138.92.5109.8122.8134.5145.3155.3164.8173.73.0131.8147.4161.4174.4186.4197.7208.43.5153.8171.9188.3203.4217.5230.7243.14.0175.7196.5215.2232.5248.5263.6277.94.5197.7221.0242.1261.5279.6296.6312.65.0219.7245.6269.1290.6310.7329.5347.3單翼縫長(zhǎng)（m）與施工排量、壓裂時(shí)間數(shù)據(jù)表第8頁(yè)/共25頁(yè)不同的施工排量、壓裂時(shí)間的縫寬、縫長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量時(shí)間202530354045502.09.710.310.811.211.611.912.32.511.512.212.713.213.714.114.53.013.214.014.615.215.716.216.63.514.815.716.417.017.618.218.64.016.417.318.118.819.520.120.64.517.918.919.820.621.321.922.55.019.420.521.422.323.023.724.4縫口寬度（mm）與施工排量、壓裂時(shí)間數(shù)據(jù)表第9頁(yè)/共25頁(yè)不同的施工排量、壓裂時(shí)間的縫寬、縫長(zhǎng)的數(shù)據(jù)

第10頁(yè)/共25頁(yè)不同的施工排量、壓裂時(shí)間的縫寬、縫長(zhǎng)的數(shù)據(jù)第11頁(yè)/共25頁(yè)不同的施工排量、壓裂時(shí)間的縫寬、縫長(zhǎng)的數(shù)據(jù)

第12頁(yè)/共25頁(yè)不同的施工排量、壓裂時(shí)間的縫寬、縫長(zhǎng)的數(shù)據(jù)根據(jù)KGD模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可知，

裂縫的縫口寬度

裂縫的單翼縫長(zhǎng)結(jié)果并不十分理想，因?yàn)閷?duì)于低孔低滲油層，增加裂縫長(zhǎng)度長(zhǎng)度比增加裂縫導(dǎo)流能力對(duì)增產(chǎn)更有利?？紤]利用卡特模型與PKN模型對(duì)裂縫幾何尺寸進(jìn)行重新設(shè)計(jì)第13頁(yè)/共25頁(yè)卡特模型與PKN模型的應(yīng)用

第14頁(yè)/共25頁(yè)卡特模型與PKN模型的應(yīng)用利用PKN模型可得到縫寬公式：其中Q取地面總排量時(shí)，α=1.26裂縫平均寬度：將PKN縫寬公式與卡特面積公式聯(lián)立，通過(guò)迭代求解縫寬和縫長(zhǎng)。第15頁(yè)/共25頁(yè)卡特模型與PKN模型的應(yīng)用利用MATLAB實(shí)現(xiàn)算法，得到：裂縫的平均寬度

裂縫的單翼縫長(zhǎng)考慮不同施工排量、壓裂時(shí)間對(duì)幾何參數(shù)的影響，利用程序?qū)崿F(xiàn)，計(jì)算結(jié)果列出。第16頁(yè)/共25頁(yè)卡特模型與PKN模型的應(yīng)用第17頁(yè)/共25頁(yè)卡特模型與PKN模型的應(yīng)用第18頁(yè)/共25頁(yè)卡特模型與PKN模型的應(yīng)用第19頁(yè)/共25頁(yè)總結(jié)與反思綜合考量?jī)煞N方案，明顯第二種方案更適合本井的施工，即增大縫長(zhǎng)為主，增加導(dǎo)流能力為輔；縫寬過(guò)大必然導(dǎo)致成本的增加，同時(shí)對(duì)施工設(shè)備提出更高的要求；同時(shí)，注意到三維圖的等值線(xiàn)，排量與壓裂時(shí)間幾乎呈現(xiàn)相同的影響，兩者對(duì)于幾何尺寸的增大都正相關(guān)，而且影響程度相近，從設(shè)備的角度而言，對(duì)于一定的幾何尺寸有更多的組合選擇。也應(yīng)該注意到本題對(duì)壓裂液、支撐劑的物性參數(shù)多采用假設(shè)，而且沒(méi)有進(jìn)行嚴(yán)格的主成分分析壓裂時(shí)間與排量的影響，沒(méi)有進(jìn)行增產(chǎn)倍數(shù)的核算。第2