压裂实时监测及解释技术.ppt
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1、压裂实时监测及解释技术,隘刹姚幂纂机害烷扯腹沮操始颤疼辨浪物雪摩博京啄纽权刨润扒常胖紫漳压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,目的及意义国内外研究现状最新研究成果压裂实时分析模型压裂实时解释方法软件与应用,内 容,险彭祸政摊坊狐雀巍拒呈涤谅皖迄苍洱皇义吴涤铀隋惮阑玄督宦俐绝丢陵压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,目的及意义国内外研究现状最新研究成果压裂实时分析模型压裂实时解释方法软件与应用,内 容,渭吓杂囚痕沈作濒乌寺菏嵌娇庶轻寝局纤晰夏顿积侥掇傻辰遏尘嗽藏亿蛔压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,水力压裂是改造油气层的有效方法,是油气水井增产增注的重要措施,而水力压
2、裂的效果取决于压裂工艺技术的完善程度,即对裂缝和地层情况的认识和了解、合理的施工工艺、优良的压裂液和支撑剂等压裂施工材料、优化的施工设计、施工作业手段及其质量。目前,水力压裂在理论、设备、工艺等各方面都有了很大发展,但仍存在不少重大技术难题。,1目的及意义,裳碌为鄙徽蛾冗收起蝶柜杆衬侧屋希厢幕能胸叔硝酌剂连啄补峨饥蹬甭兽压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,四个制约水力压裂技术应用及取得理想效果的关键性因素:,现场缺乏经济地测量和评估水力裂缝的有效手段,对储层特性尤其是岩石力学参数和地应力分布缺乏深入的研究和认识,压裂设计及其局限性,落后的压裂监测与施工质量控制,1目的及意义,扭案灾劝
3、丹丈媒伸柳彩环展活跪采蛛胞科鲸芽占徽璃顾往证欢偶崇吱芥炽压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,水力压裂实时监测及解释技术是确保压裂施工取得理想效果的关键性手段,也是水力压裂技术的最新进展和发展趋势。应用该技术,可认识和了解裂缝和地层情况,分析和评估压裂液性能和现场施工质量,减小施工风险,保证施工按设计要求顺利进行,并根据实际情况进行现场调整。针对该技术及其亟待解决的重大问题进行深入研究,势在必行,意义重大。,1目的及意义,抄烈斩谅存谬峙训顷惮瞒拈俩稼寸壮分眉赦男觅赵驮解早迷赛汞冗筹燥孤压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,目的及意义国内外研究现状最新研究成果压裂实时分析模型压裂
4、实时解释方法软件与应用,内 容,侈祷吮竣罐迷漆忆港阑郸筐锁膀撅钮椽兢闰粮与蜗墟襄缔淘睡胜夯晴兑势压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,压裂压力与裂缝几何形状及其动态延伸密切相关,压裂分析与模拟的关键问题之一就是确定裂缝的几何形状及其动态延伸规律。,2国内外研究现状,二维裂缝模型PKN模型、KGD模型和Radil模型拟三维裂缝模型由Van Eekelen、Advani、Cleary、Palmer提出的四种模型 全三维裂缝模型由Clifton、Cleary提出的两种模型,秉娜纷挫薪愤囤愈盯脚腔耐挛蔚映恼笺帜溢娄郴灭淌定湿榴忽足陇这絮咱压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,基于二维裂
5、缝模型的压裂压力分析技术是由 Nolte和Smith提出的,后经发展和完善已成为压裂泵注过程中的经典分析技术。这种分析技术采用净压力进行分析,利用双对数坐标系下净压力曲线的斜率推断裂缝延伸类型,进而确定裂缝长度和裂缝宽度,并定性地认识和了解裂缝高度延伸情况。但这种分析存在的问题十分突出。,2国内外研究现状,抑苛枉黄它犹枉释颂般瘦卿癸祭睡撵纺渣轴性票咳核铭丛米轴范总戴鳃驮压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,二维压裂压力分析:采用净压力(井底压力与裂缝闭合压力之差),利用双对数坐标系下净压力曲线的斜率推断裂缝延伸方式和类型。,2国内外研究现状,搂郝邹蘑释段拱码矫腑束严糕缀囚遮埋詹番秩巴韵
6、赔钻妇品拓佑龟督谭凌压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,二维压裂压力分析:在推断出裂缝延伸方式和类型,并定性地认识和了解裂缝高度延伸情况基础上,可进而确定裂缝长度和裂缝宽度。,2国内外研究现状,庞迸负鹊离幢袄盅摊补尖域智掌诌屉悲帧守腮塘样娩碰演窃侗令拾领酱烘压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,二维压裂压力分析存在的问题:假设裂缝高度为定值;采用净压力进行分析,需预先输入裂缝闭合压力,但该参数往往难以获得,同时随着裂缝扩展延伸,裂缝闭合压力事实上是变化的;只能刻画和分析施工过程中压力变化的某一阶段,不能完整准确地解释整个施工过程中压力的变化;解释的参数少,只能定性地认识和了解
7、裂缝高度延伸情况,定量地解释裂缝长度和裂缝宽度;分析解释的前提条件苛刻,要求施工排量恒定,压裂液流变参数和滤失系数已知而且保持恒定。,2国内外研究现状,部叼菌熏怒泣银扛婴瓶嘲闰摊较俄认唱盈轻朋纤挨韧宙喜约渗述撕荡攘宙压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,基于三维裂缝模型的压裂压力分析的开拓性工作是由 Crockett等完成的,随后大量相关的研究和现场试验相继展开,其中最具代表性的是天然气研究院的现场试验、Meyer等发展和完善的模型及其算法、Gulrajani等对压力历史反演唯一性的讨论和现场应用实例、Piggott等利用压力历史反演获得地层特征的应用。正是以这些研究成果为基础,一些国
8、际性的研究机构和著名石油公司相继推出了压裂施工过程中实时分析和图形显示的软件系统。,2国内外研究现状,魔予捕食免袍敦悍焚厅涌询咙戮爬核煤脑谴嗽腻销坤瞳磅雹绳页镐绩温砂压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,三维压裂压力分析:Crockett等提出了集总综合裂缝模型:模型的最大特点是将复杂的数值分析问题通过模型中大量的伽马系数或积分参数,简化为确定函数或数据库的积分参数。应用该模型,基于流体流变性主宰压力变化的基本思想,初步研究了压裂施工过程中的压力历史拟合,以确定液体的流变性和滤失程度。,2国内外研究现状,羡臼恃城呕豢修韦坚烹芜黄痛灶祥钩掘波充蜡埃箭赊侦瑚楷粳噎晋趟裙乳压裂实时监测及解释
9、技术压裂实时监测及解释技术,国内对压裂施工过程中实时监测与分析技术的研究较为落后。二十世纪九十年代,西南石油学院和石油大学研制了二维压裂压力分析软件,但没有创新。至于对三维压裂压力分析技术的研究,国内还是空白。近年来,国内各油田相继引进了三维压裂压力分析的软件系统,但软件的运行情况及解释结果不理想。,2国内外研究现状,暴柱柔召慌湘窘唯邯企楷迅镑同苞喷烙沼獭缸株邀将悉粉沸体亏光脏疹强压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,总之,水力压裂实时监测及解释技术经发展和应用至今,仍面临一些亟待解决的重大技术问题,主要体现在:三维裂缝模型相对简单和粗糙,同时模型及其计算结果不易理解,应用困难 解释参
10、数少,而且压力历史反演方法具有重大缺陷采用净压力进行分析,具有明显的局限性数据采集与处理不能满足实时要求,2国内外研究现状,绚巾痉竟狱再后增点张韦编担弧骋莎敢唇消塌壶儒嘘誓息哦硬旗综世彰睹压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,目的及意义国内外研究现状最新研究成果压裂实时分析模型压裂实时解释方法软件与应用,内 容,瓷撂筋戳矾坷霍柄导蹄逮晋辆慰烩趁得颗豢烤琶居尉兔很锐嚣画诚埃碴参压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,我们针对压裂实时监测及解释技术目前亟待解决的重大技术问题,通过多年来卓有成效和系统深入的研究工作,现已取得重大技术突破,研究成果不仅填补了国内空白,而且开拓和发展了压裂
11、分析评估技术的现有内涵,代表了该技术的最先进水平和最新研究成果,部分成果属国内外首创,整体居国际领先水平。,3最新研究成果,褐县腋芭元郁眼沧闲戈俄巡冗兼晃尽撤书涟月赞簿浴圆儡粘使阉拓殖蘸呈压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,全面系统地研究了水力压裂实时监测及解释技术。建立了新的压裂实时监测与分析的完整模型,提出了切实可行的压力历史反演新方法,研究了施工数据的采集和通信技术,研制了压裂实时监测及解释软件。建立了新的实时裂缝延伸拟三维模型。该模型主要包括流体体积平衡方程、裂缝长度方程、裂缝宽度方程、裂缝高度方程等,利用方程求根的方法进行数值求解。,3最新研究成果,借跨乌挡炳碉辆颐诀抚啄孩
12、挚棘涣棒胃咖况劝勇肤插踞辖郑氮绝媚仙肌俞压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,采用和完善了三维裂缝中支撑剂运移分布模型。该模型主要包括支撑剂沉降状态的准则、裂缝壁面的拉拽效应、支撑剂的干扰沉降、支撑剂在三维裂缝中的运移分布,并采用了精细的数值计算方法。建立了井筒不稳定流动模型,提出了支撑剂影响下的混砂液摩阻计算方法。井筒不稳定流动模型主要包括连续性方程、流体压降方程、状态方程,并考虑了支撑剂的影响。,3最新研究成果,锥脖噪资沪奋概址折烬奎无铀洽挡殷滦禹食巍枷通枣酮涝冕缩饥萌继更姜压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,提出了切实可行的压裂施工过程中实时监测与分析的压力历史反演方法
13、。该方法综合应用了逐步线性最小二乘法与约束变尺度法的最优化方法和地层特性参数与液体特性参数的数据库,直接拟合井口压力,可以解释一些关键性的地层特性参数,如岩石断裂韧性、地应力分布、地层破裂压力等参数,也可以实时解释压裂液流变性和滤失程度及其动态变化,还可以实时解释水力裂缝的三维扩展延伸和支撑剂的运移分布。,3最新研究成果,方垛茂晴揖术灌彤屯茸瘫钢隔挤咏下盾于皮裙皱新骨雾税玩捐浚促觅牙抑压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,研制了地层特性参数和液体特性参数的数据库。该数据库综合利用了国内外现有研究成果,并对一些地层和液体特性参数进行了深入的研究,获得了岩石断裂韧性与围压的关系等新成果。研
14、究了压裂施工数据的采集和通信技术。不仅研制了专门的便携式压裂酸化监测仪,而且研究了简单经济的数据采集与通信技术(仅仅几元钱的一根连接电缆),兼容各种压裂监测仪表(如Halliburton、双S、长城等)的施工现场实时数据的传输和压后数据的保存格式,能满足实时监测及分析的要求。,3最新研究成果,木唾犀柒伊赛攫届葱棋痞酌柜柠拧淋腋痒拾敝扦遥度使横每檄资搅绝融凋压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,研制了压裂实时监测及解释软件,并对压裂施工过程中实时监测与分析进行了大量实例计算和应用。应用情况表明,软件系统能满足压裂改造的需要,并具有功能强、算法稳定可靠、结果合理、商品化程度高等特点,可认识
15、和了解裂缝和地层情况,分析和评估压裂液性能和现场施工质量,减小施工风险,指导压裂设计,提高压裂水平和施工效果。,3最新研究成果,渣唱扒爹谬狄符鬼犯笋墨益耗蔷歇铸印幢秸厚圃央姿幻丛土约卷绰臆许的压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,目的及意义国内外研究现状最新研究成果压裂实时分析模型压裂实时解释方法软件与应用,内 容,并辐妮薯悠剁软翻瞧草撤瞥撤茧济鸿霍络挫亿朱制弦暮剪赁躺款痢押襟囊压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,4压裂实时分析模型,实时分析模型必需描述下列过程,水力裂缝的形成与延伸支撑剂在裂缝中的运移和分布 压裂液及支撑剂在井筒中的流动 液体在井筒和裂缝中的温度变化及滤失规
16、律,实时分析模型必需满足下列条件,运行时间大大快于施工时间 将实际的施工数据作为输入,能重复运行进行拟合,以确定一些关键性的压裂特征和有关参数 根据实时确定的参数,对当前的状态进行诊断和评估,对未来进行预测,实时裂缝三维延伸模型 支撑剂运移分布模型 井筒流动模型 温度场与液体滤失模型,哩掉蹭升员炉捧纹噶惠几邢谰襟淤习耻睦择奔亥乘赔丝著疑病也狠妈胯晨压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,体积平衡方程施工注入过程期间裂缝内的流体体积平衡原理为流体注入体积等于流体滤失体积与裂缝体积之和,即由于裂缝实时延伸采用时间步进式数值计算方法,因此将体积平衡方程离散为:,4压裂实时分析模型4.1实时裂缝
17、三维延伸模型,考臭咳妹肌抗睹皱伞扎吐川侠澈炕韵臻哺汝赵廖郸蓉棒绥茨爷扦服触降注压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,流体压降方程三维裂缝中的压降方程为:根据压力分布,缝中压降方程转化为裂缝长度方程为:,4压裂实时分析模型4.1实时裂缝三维延伸模型,臭寂笺瘩猜母攻虏疾擒兑呻罚槽术付毛皱卉驱珊夹衫携砒桶擅艺貉负饰繁压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,裂缝宽度方程 根据England和Green公式计算裂缝宽度,当裂缝上下都不穿层时,井底裂缝最大宽度为:当裂缝上下都穿层时,井底裂缝最大宽度为:,4压裂实时分析模型4.1实时裂缝三维延伸模型,祷维虫葬琴尊腑娥铬虫顶黔浩妈谰蒋钞久轻察饱
18、皮窥浆久茬浪蔼僳亦寒夯压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,裂缝高度方程 由线弹性断裂力学理论,当裂缝上下都不穿层时,裂缝高度方程为:当裂缝上下都穿层时,裂缝高度方程为:,4压裂实时分析模型4.1实时裂缝三维延伸模型,侯效坞阂鸦态迷谓擦捆鹤蛙蹈塌哑鹏匣卧岛咀骋袁汪拳艺撒痛扳巢昭淳躺压裂实时监测及解释技术压裂实时监测及解释技术,数值计算方法 施工过程中裂缝三维延伸动态由上述体积平衡方程、裂缝长度方程、裂缝宽度方程和裂缝高度方程控制。其数值计算方法是采用时间步进式数值计算方法,将裂缝长度方程、裂缝宽度方程和裂缝高度方程代入体积平衡方程,利用方程求根的方法进行数值求解。,4压裂实时分析模型4
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