压裂施工曲线解析压裂施工曲线解析 水力压裂是油气井增产的一项重要措施，水力压裂是油气井增产的一项重要措施，当地面高压泵组将高粘度液体以超过地层吸当地面高压泵组将高粘度液体以超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底产生的力，收能力的排量注入井中，在井底产生的力，超过井壁附近地应力和岩石抗张强度后，即超过井壁附近地应力和岩石抗张强度后，即在地层中形成裂缝，随着带支撑剂的液体注在地层中形成裂缝，随着带支撑剂的液体注入地层中，裂缝逐渐向前延伸形成具有一定入地层中，裂缝逐渐向前延伸形成具有一定长度、宽度、高度的填砂裂缝。这些裂缝具长度、宽度、高度的填砂裂缝。这些裂缝具有较高的导流能力，改变了油气渗流流态，有较高的导流能力，改变了油气渗流流态，由原来的径向流改变为从地层单向流入裂缝，由原来的径向流改变为从地层单向流入裂缝，再由裂缝单向流入井筒，使油气井产量大幅再由裂缝单向流入井筒，使油气井产量大幅度提高。度提高。压裂施工过程的主要步骤压裂施工过程的主要步骤1、排空：目的是了解液罐供液情况和每台、排空：目的是了解液罐供液情况和每台压裂车的上水情况。压裂车的上水情况。2、试压：目的是检查井口（总闸门以上部、试压：目的是检查井口（总闸门以上部位）及高压管线系统连接部位受压情况，位）及高压管线系统连接部位受压情况，以保证正常施工。以保证正常施工。3、前置液阶段：小排量向地层挤入液体，了解井、前置液阶段：小排量向地层挤入液体，了解井下管柱是否畅通和地层的吸收能力；继续提高排下管柱是否畅通和地层的吸收能力；继续提高排量，在井底产生足够的压力，使地层形成裂缝。量，在井底产生足够的压力，使地层形成裂缝。4、携砂液阶段：地层已形成裂缝后，压裂液携带、携砂液阶段：地层已形成裂缝后，压裂液携带一定数量的支撑剂进入形成的裂缝地层中。一定数量的支撑剂进入形成的裂缝地层中。5、顶替液阶段：将井筒内的携砂液全部替入地层、顶替液阶段：将井筒内的携砂液全部替入地层裂缝内。裂缝内。顶替顶替前置前置压裂施工曲线分析压裂施工曲线分析 1、前置液阶段的曲线类型、前置液阶段的曲线类型 有破裂显示：有三种情况可以判定地层是否压开：有破裂显示：有三种情况可以判定地层是否压开： 第一，泵压迅速下降，排量上升；第一，泵压迅速下降，排量上升； 第二，泵压不变，排量上升；第二，泵压不变，排量上升； 第三，排量不变，泵压上升到一定值后迅速下降。第三，排量不变，泵压上升到一定值后迅速下降。无破裂显示：泵压随着排量的增加而增加。无破裂显示：泵压随着排量的增加而增加。 （1）前置液阶段曲线的类型与压裂液性质关系不大。）前置液阶段曲线的类型与压裂液性质关系不大。 （2）无明显破裂显示可能与地层的原生裂缝有关。）无明显破裂显示可能与地层的原生裂缝有关。 从理论上讲，一次破裂显示产生一条裂缝，多次破裂从理论上讲，一次破裂显示产生一条裂缝，多次破裂可能显示多条裂缝。可能显示多条裂缝。 无明显破裂显示，并不是地层没有形成裂缝，而只能无明显破裂显示，并不是地层没有形成裂缝，而只能说明地层产生裂缝时所引起的泵压或排量变化在地面反映说明地层产生裂缝时所引起的泵压或排量变化在地面反映不明显。不明显。 无明显破裂显示的层一般是：地层位于断层附近、地无明显破裂显示的层一般是：地层位于断层附近、地层微裂缝发育、重复压裂层等。层微裂缝发育、重复压裂层等。前置液阶段曲线认识分析前置液阶段曲线认识分析 2、携砂液阶段曲线类型、携砂液阶段曲线类型 下降型下降型: 特点是当排量稳定特点是当排量稳定时，随着压开裂缝时，随着压开裂缝的延伸和扩展，砂的延伸和扩展，砂比逐渐加大，泵压比逐渐加大，泵压连续下降。连续下降。 下降稳定型下降稳定型: 特点为排量相对稳定特点为排量相对稳定时，随着裂缝延伸和时，随着裂缝延伸和扩展，砂比逐步增加，扩展，砂比逐步增加，泵压下降至一定程度泵压下降至一定程度后相对稳定。后相对稳定。曲线原因分析曲线原因分析 下降、下降稳定型下降、下降稳定型: 在在P-t双对数坐标系双对数坐标系中，曲线斜率为负中，曲线斜率为负值值(IV)，说明裂缝，说明裂缝穿过低应力层，裂穿过低应力层，裂缝在垂向上延伸，缝在垂向上延伸，或是沟通了天然裂或是沟通了天然裂缝。缝。Pt双对数曲线图双对数曲线图 波动型波动型: 特点为排量稳定，砂比基本稳定，随着裂缝特点为排量稳定，砂比基本稳定，随着裂缝的延伸和扩展，泵压波动起伏。的延伸和扩展，泵压波动起伏。曲线原因分析曲线原因分析 波动型波动型: 在在P-t双对数坐标系中，压力双对数坐标系中，压力曲线上下波动曲线上下波动(V)，分析认，分析认为是受地层物性特征的影响，为是受地层物性特征的影响，说明了同一地层物性的严重说明了同一地层物性的严重非均质性。非均质性。Pt双对数曲线图双对数曲线图 上升型上升型: 特点为排量稳定，特点为排量稳定，砂比稳定或提高，砂比稳定或提高，泵压连续上升。泵压连续上升。曲线原因分析曲线原因分析上升型：有两种形态。上升型：有两种形态。第一种是在第一种是在P-t双对数双对数坐标系中，曲线斜率坐标系中，曲线斜率较小较小(I)，即上升速度，即上升速度非常缓慢，说明裂缝非常缓慢，说明裂缝受地层渗透性差、层受地层渗透性差、层薄，使裂缝在高度方薄，使裂缝在高度方向延伸受阻，沿水平向延伸受阻，沿水平方向延伸又缓慢。方向延伸又缓慢。Pt双对数曲线图双对数曲线图曲线原因分析曲线原因分析第二种是在第二种是在P-t双对数坐双对数坐标系中，曲线斜率接近标系中，曲线斜率接近1(III), 是压力的增量正比是压力的增量正比例注入液体体积的增量，例注入液体体积的增量，说明携砂液在缝内存在严说明携砂液在缝内存在严重的堵塞。重的堵塞。Pt双对数曲线图双对数曲线图 稳定型稳定型: 特点为排量稳定，特点为排量稳定，砂比稳定或提高，泵砂比稳定或提高，泵压基本不变。压基本不变。曲线原因分析曲线原因分析 稳定型稳定型: 此类曲线此类曲线(II)可能可能是地层滤失量增加是地层滤失量增加造成，压开新裂缝造成，压开新裂缝或天然微裂缝张开或天然微裂缝张开增加了滤失量，使增加了滤失量，使注入液体被滤失，注入液体被滤失，缝长得不到延伸。缝长得不到延伸。Pt双对数曲线图双对数曲线图携砂液曲线形态认识分析携砂液曲线形态认识分析 加砂曲线的形态与压裂液的性质有关：压裂液性质好坏加砂曲线的形态与压裂液的性质有关：压裂液性质好坏与携砂能力、摩阻等有很大关系。与携砂能力、摩阻等有很大关系。 在其他条件相同时，高粘度水基压裂液比低粘度水基压裂在其他条件相同时，高粘度水基压裂液比低粘度水基压裂液造成的裂缝宽度和长度要大。因此高粘度凝胶水基压裂液造成的裂缝宽度和长度要大。因此高粘度凝胶水基压裂液能产生长而宽的裂缝，携砂液容易在裂缝中运动，一般液能产生长而宽的裂缝，携砂液容易在裂缝中运动，一般高粘度压裂液的加砂曲线形态多为下降型和下降稳定型；高粘度压裂液的加砂曲线形态多为下降型和下降稳定型；低粘度压裂液的加砂曲线形态有多种形态。低粘度压裂液的加砂曲线形态有多种形态。 携砂液曲线形态认识分析携砂液曲线形态认识分析加砂曲线形态与地层性质有关：地层物性较好，加砂曲线形态与地层性质有关：地层物性较好，且均质，曲线多为下降型。且均质，曲线多为下降型。 地层物性差异大，渗透率大小变化，携砂液在裂地层物性差异大，渗透率大小变化，携砂液在裂缝中通过时受阻，使泵压上、下波动，曲线多为缝中通过时受阻，使泵压上、下波动，曲线多为波动型。波动型。下降、下降稳定型下降、下降稳定型:是现场施工比较理想的类型，施工成是现场施工比较理想的类型，施工成功率、有效率较高，但应注意井浅、断裂破碎带、薄夹层功率、有效率较高，但应注意井浅、断裂破碎带、薄夹层或邻层为高渗透层时，液体是否滤失较大。或邻层为高渗透层时，液体是否滤失较大。上升型上升型:斜率很小的上升型曲线属正常的施工曲线，现场斜率很小的上升型曲线属正常的施工曲线，现场施工时应采取小排量、低砂比慢速施工，扩大施工规模。施工时应采取小排量、低砂比慢速施工，扩大施工规模。斜率近为斜率近为1的上升曲线是最令人担心曲线类型，现场应合的上升曲线是最令人担心曲线类型，现场应合理调小砂比、排量，以便达到设计加砂量要求。若曲线斜理调小砂比、排量，以便达到设计加砂量要求。若曲线斜率大于率大于1时，应立即停止加砂，泵入顶替液防止发生砂堵。时，应立即停止加砂，泵入顶替液防止发生砂堵。现场施工中得出的几点认识现场施工中得出的几点认识 前置液阶段：前置液阶段：一般情况下，泵压曲线在初期出现尖峰，是井筒内地层水一般情况下，泵压曲线在初期出现尖峰，是井筒内地层水和液体摩阻造成的。和液体摩阻造成的。之后泵压由尖峰下降，这是地层被压开（一般是注入液体之后泵压由尖峰下降，这是地层被压开（一般是注入液体达到井筒的一半时）。达到井筒的一半时）。泵压降至最低点后，泵压出现缓慢上升，是地层裂缝正常泵压降至最低点后，泵压出现缓慢上升，是地层裂缝正常延伸，或者是液体摩阻增加影响的。延伸，或者是液体摩阻增加影响的。泵压降至最低点后，泵压上升到一定高度后缓慢下降，这泵压降至最低点后，泵压上升到一定高度后缓慢下降，这是可能是地层滤失严重，或者是裂缝在垂向上延伸。是可能是地层滤失严重，或者是裂缝在垂向上延伸。在前置液阶段加入段塞砂时，泵压上升了在前置液阶段加入段塞砂时，泵压上升了1-3个个MPa，说，说明裂缝宽度增加。明裂缝宽度增加。现场施工中得出的几点认识现场施工中得出的几点认识 携砂液阶段：携砂液阶段：在低砂比阶段，泵压出现下降趋势，是液柱压力在低砂比阶段，泵压出现下降趋势，是液柱压力增加高于液体摩阻增加。增加高于液体摩阻增加。在高砂比阶段，泵压出现上升趋势，是液体摩阻在高砂比阶段，泵压出现上升趋势，是液体摩阻的增加高于液柱压力增加。的增加高于液柱压力增加。讨论问题讨论问题 在施工过程中，泵压受哪些方面的影响在施工过程中，泵压受哪些方面的影响（1）施工排量）施工排量（2）液体摩阻）液体摩阻（3）液氮）液氮（4）地层本身）地层本身