水平井压裂裂缝起裂及延伸规律研究.ppt

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1、水平井压裂裂缝起裂及延伸规律研究单位：中国石油大学（华东）曲占庆温庆志齐宁单位：胜利油田采油工艺研究院张波2008.912汇报提纲前言水平井压裂裂缝起裂规律水平井压裂裂缝延伸规律结论与认识31.前言水平井作为一门先进的技术，在国内外得到了越来越广泛的应用，由于水平井轨迹不同，钻遇地层复杂，水平井应力分布、裂缝起裂、裂缝延伸规律、裂缝内的温度场、产能预测方法、压裂设计与直井有很大不同。对水平井水力压裂的理论研究还不够深入，没有一套成熟的理论来指导水平井的压裂优化设计和现场施工，使得水平井水力压裂成功率不

2、高而且风险也比较大。4在不同的地应力状态和井筒方位下，水平井压裂形成的裂缝形态也不同。水平井压裂的裂缝纵向裂缝横向裂缝转向裂缝扭曲裂缝1.前言5(1)横向裂缝横向裂缝是沿着垂直于井筒的方向起裂的裂缝，它一般产生在水平井井筒水平段平行于最小主应力方向的水平井。横向裂缝可以改善低渗透油层渗流状况，有利于增加油层泄油面积。多条横向裂缝能大大提高采油速度，并有利于提高采收率。其主要缺点是流体将聚集在裂缝中以向心流流入井底，这将导致裂缝中流动压降的增加。1.前言6(2)纵向裂缝纵向裂缝是沿着水平井井筒起裂的，形成

3、纵向裂缝时井筒方向应该与最大水平主应力的方向一致。纵向裂缝有时可以把油层泄油面积向油层的上下边界扩展，在某些情况下纵向裂缝还可以解除深度井筒伤害，改善油层的各向异性，降低井筒周围汇流的影响。1.前言7(3)转向裂缝1.前言8转向裂缝又叫‘S’型裂缝，一般是裂缝从井筒起裂后在近井筒位置延伸一段距离，再转向另一个平面的方向延伸。如图所示，在图中所示的应力分布状态下，该裂缝在起裂时是沿着水平方向延伸，而在沿着水平方向延伸一段距离后，裂缝发生转向，转向垂直于最小主应力的方向延伸，所以导致了转向裂缝的形成。许多因

4、素都可以引起裂缝转向，最主要的因素是在裂缝起裂时的近井筒应力分布状况以及射孔状况。裂缝转向会引起更大的施工泵压，严重情况下可能会引起砂桥和过早的近井筒出砂。1.前言9(4)扭曲裂缝1.前言10扭曲型裂缝与转向裂缝类似，但扭曲裂缝的上半缝和下半缝是向着两个不同的平面发生转动，而转向裂缝的上半缝和下半缝是向着两个平行的平面发生转动。在图2-4所示的应力状态下，水平井井筒方向垂直于最大水平主应力方向，起裂的纵向裂缝从井筒延伸出来在远井筒地应力状态下会转向于横向裂缝的方向。这样就会导致裂缝在离开井筒附近后的扭曲

5、。如同转向裂缝一样，扭曲型裂缝也会造成裂缝在近井筒附近的快速收聚。而且其收聚的程度比转向裂缝更大，所造成的产量和压裂施工上的负面影响也较大。1.前言11汇报提纲前言水平井压裂裂缝起裂规律水平井压裂裂缝延伸规律结论与认识12建立水平井井筒应力分布模型；进行了裸眼完井水平井裂缝起裂压力计算，并构建了裂缝起裂方位预测模型；进行了射孔完井水平井裂缝起裂压力计算，并构建了裂缝起裂方位预测模型；分析了裂缝起裂压力的影响因素。水平井压裂裂缝起裂规律研究2.水平井压裂裂缝起裂规律研究13水平井压裂中裂缝的起裂压力和起裂

6、方位因素：（1）水平段井筒的方位；（2）岩石性质、井筒周围应力分布；（3）施工作业条件、井筒结构、射孔条件。计算裂缝起裂压力、预测起裂方位角通常有两个步骤：（1）计算水平井井筒周围的应力分布；（2）根据岩石破裂准则，当井筒应力大于岩石强度，裂缝起裂。2.水平井压裂裂缝起裂规律研究142.1水平井井筒周围的应力分布基本假设：水平井井筒的应力分布状态受井筒周围岩石介质和施工力学环境的影响。为了便于分析井筒周围应力分布状况，做如下假设：（1）岩石为均质各向同性多孔弹性介质；（2）岩石处于线弹性状态；（3）不考

7、虑岩石与压裂液的物理化学作用。2.水平井压裂裂缝起裂规律研究15水平井井筒应力分布模型的建立要考虑诸多因素：（1）水平井井筒周围的岩石受井筒内压引起的应力（2）岩石原地应力（3）压裂液渗流效应引起的应力变化（4）射孔对井筒应力分布的影响（5）分隔器对水平井井筒轴向应力也有一定的影响根据假设条件，以上在水平井井筒处产生的应力满足迭加原理，水平井井筒处的总应力分布可以通过各个因素产生的应力迭加得到，(在所有的受力分析中，将压应力取正，拉应力取负)。2.水平井压裂裂缝起裂规律研究162.1.1裸眼完井水平井井

8、筒周围应力分布水平井井筒原地应力分布+井筒内压引起的应力+压裂液渗滤效应引起的附加应力2.水平井压裂裂缝起裂规律研究172.1.2射孔完井水平井井筒周围应力分布假设条件：(1)岩石均质各向同性；(2)岩石为处于线弹性状态的多孔介质；(3)不考虑岩石与压裂液的物理化学作用而引起的力学性质的变化；(4)孔眼与井壁垂直相交，井筒和孔眼间的连通性良好，作用在井壁和孔壁处的流体压力相等。射孔井筒几何模型和应力重分布图2.水平井压裂裂缝起裂规律研究18