《油藏增产措施》ppt课件

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1、油藏增产措施讲授内容压裂原理、设计与实施：第6章：水力压裂力学第7章：压裂液化学和支撑剂第8章：压裂材料的性能压裂设计（第10章）压裂施工（第11章）碳酸盐岩酸化设计（第17章）碳酸盐岩酸化技术（补充）第6章水力压裂力学6.1引言6.2早期水力压裂模拟6.3三维和拟三维模型6.4滤失6.5支撑剂铺置6.6热传递模型第6章水力压裂力学6.7缝端效应6.8裂缝弯曲以及其它近井筒效应6.11泵注程序设计6.10多层压裂6.9酸压裂6.12压裂历史拟合水力压裂力学是对压裂工艺和压裂机理的简单描述。6.1引言水力压裂力学流体力学固体力学断裂力学热力学

2、描述单相、两相或三相流体在裂缝中的流动描述由于流体压力变化引起的岩石变形或张开描述与水力裂缝端部附近发生的破坏和裂开描述压裂流体与地层之间的热交换所有的响应是耦合的，相互影响1、物理模型（实际工艺的比例模型）优点：结合了合理材料的假设条件缺点：造价高2、分析模型（物理实际的数学化）优点：可以将初始范围外推缺点：开发模型的假设条件3、经验模型（由实际数据建立的设计框图或经验方程）优点：无任何假设、不存在比例系数缺点：数据外推没有十足的把握工艺模型开发和利用水力压裂施工模型的原因进行经济优化（确定多大施工规模得到最高回报率）施工评估（模型预测结果与实际比较）模拟特定的泵注

3、程序得到相应的裂缝几何形状和支撑剂铺置泵注程序设计水力压裂裂缝延伸模型裂缝延伸二维模型卡特模型Carter，1957年GDK模型Christianovich、Geertsma、DeklerkPKN模型Perkins和Kern提出,Norgren完善—裂缝延伸三维模型拟三维模型三维扩展，一维流体流动真三维模型三维扩展，至少二维流体流动模型分类：6.2早期水力压裂模拟6.2.1基本的压裂模拟椭圆裂缝的体积为：半径为R的静态扁平裂缝的宽度：半径为R的裂缝扩展的压力：Sneddon和Elliot（1946）（6.1）（6.2）（6.3）对于缝高hf不变和无限大（即平面应变）裂缝其

4、最大宽度为：裂缝的形状为椭圆，平均缝宽。定义平面应变模量E‘更为方便：（6.5）（6.4）Perkin和Kern（1961）径向裂缝扩展的压力：泵注排量qi保持不变，裂缝中的流体摩擦阻力不计，没有滤失时：整理得到R：（6.6）（6.7）（6.8）6.2.2水力压裂二维模拟PKN模型假设每一垂向截面独立作用，即假设截面的压力是由高度控制的而非由缝长控制的。在缝长远大于缝高的条件下成立没有考虑断裂力学和缝端的影响，而主要考虑了缝内流体的流动以及相应的压力梯度的影响图6.1PKN裂缝KGD模型假设每一水平截面独立作用，即假设裂缝面任一点处裂缝宽度沿垂向变化远比水平方向的变化慢。在

5、缝高远大于缝长或者储积层边界产生完全滑移的条件下成立缝端区域起着很重要的作用，而缝内压力可以估算图6.2KGD裂缝6.2.2.1垂向裂缝的Perkins和Ken模型的推导流动的基本方程：将缝宽方程并用注入速度的一半代替q，并假设流速沿缝不变得到：代入上式沿裂缝半长L对上式积分，并利用边界条件pnet=0得到：（6.9）（6.4）（6.10）（6.11）实际的裂缝宽度：重要发现：垂向平面应变特性的假设断裂韧性可忽略（裂缝延伸所需的能量远比流体沿缝长方向流动所需的能量最小）缝中流体滤失和存储或者体积变化可以忽略的假设固定缝高的假设没有直接给出作为解的一部分（6.12）6.2.2

6、.2模型中考虑流体滤失裂缝任一点处的滤失速度：CL——滤失系数t——当前时间texp——持续的时间uL——该点滤失速率质量平衡方程：qL——整个裂缝的滤失速度qf——缝内流体存储体积流速Cater（1957）（6.13）（6.14）假设裂缝在空间和时间上都保持恒定，上式变为：即：利用拉普拉斯变换得到：压裂设计是通过由Carter的方法得到与时间有关的缝长与由Kern模型确定的缝宽之间反复迭代，直到得到相容解（6.15）（6.16）（6.17）Nordgren（1972）连续性方程（即质量守恒）：q——流体通过某一横截面的体积流速A——裂缝的横截面积（对于PKN模型为πwhf

7、/4）qL——单位长度上滤失体积流速其中：uL由方程（6.13）得到，横截面面积不是裂缝面的面积Af（6.18）压力用缝宽表示代替，方程（6.18）写为：以无量纲形式对该方程数值求解，得到与时间有关的缝宽和缝长。方程解中的无量纲时间定义如下：（6.19）（6.20）6.2.2.3Khristianovich-geerssma-deKlerk模型的导出Khristianovich和Zheltov（1995）导出了缝高远大于缝长，即离开井筒任意距离时缝宽与垂向位置无关这种水力裂缝延伸的解。通过假设缝内流速恒定；除缝端没