当前课程知识点:采油工程 > 第八章 水力压裂技术(一) > 8.1 造缝机理 > 8.1.4 造缝条件
同学们好
我们学习了地应力
学习了井壁上的应力
这时我们关心的问题就是
什么情况之下可以造出裂缝
而造出的裂缝又是沿什么方向的
这就是本节要学习的内容
造缝条件
形成的裂缝是什么方向的裂缝
取决于什么
我们来看形成垂直缝
或者是形成水平缝
取决于地应力
和井筒周围应力的大小
我们来看一个示意图
对于一个井筒 周围形成裂缝
如果是要形成垂直缝
也就像现在的这种情况之下
形成一条垂直缝
那么它的条件应该是
应力的作用
水平方向和垂直方向哪个大
形成垂直缝
一个基本的前提条件
就是水平方向的应力
和垂向的应力相比
垂向的应力要更大一些
这个时候因为垂向的应力更大了
那么在这个方向上
张开裂缝和在水平这个方向上
张开裂缝相比
在这个方向
张开垂直裂缝更容易一些
也就是当水平方向的应力
小于垂直方向的应力的时候
有可能形成垂直缝
说有可能形成垂直缝
是因为这个条件之下
是一个形成垂直缝的必要条件
也就是水平应力小于垂向的应力
那么要想真正的形成
一条垂直裂缝
一条垂直裂缝
还需要井筒注入的压裂液
它的压力或者是在井筒的井壁
周围形成的周向应力
要大于水平方向上的应力
因此形成垂直缝的条件
就应该是井筒周围的周向应力
要大于水平方向上的
水平应力的作用
这就是我们讲的
垂直裂缝的生成条件
我们学习了周向应力它的大小
特别是最小周向应力 它的计算表达式
我们已经学过
代入这样的一个条件之后
也就是说将σθ代入 σth代进去以后
我们可以得到它的破裂压力
是怎么来完成的
这个公式里面 我们发现能够起作用
或者能够控制的因素
就是这个Pi 注入压力
可以大可以小
那么这个注入压力就是
我们要求的一个破裂压力的条件
整理一下以后
我们得到了这个表达式
PF减PS
那么其中这个PF
我们就是认为是所谓的破裂压力
得到了这个表达式
就形成了完成垂直裂缝的
破裂压力的条件
同样的形成水平缝的时候
应该是垂向的应力
和水平方向的应力哪个更小一些
形成水平缝的条件应该是
垂向应力要更小一些
所以它的条件就是垂向的应力
小于水平方向的应力
有可能形成水平缝
那么真正的裂开一条水平缝
应该是井筒周围的应力
要大于或者是大于等于
垂向上的应力大小
同样我们也可以整理出来
破裂压力它的计算的公式
要注意的是 一般情况之下
我们对这个公式在实验室条件下
要进行一个修正
主要是将这个系数由1变为了1.94
更加符合实际
这是形成水平缝的条件
无论是形成垂直缝也好
形成水平缝也好
在这些条件里面
我们看到关键的因素
也就是水平方向 垂直方向
它的应力大小相对是多少
这个应力大小跟储层的埋深
是有很大关系的
因此我们引入一个重要的概念
叫做破裂压力梯度
破裂压力梯度指的是地层的破裂压力
比上地层中部的深度
也就是储层的埋深
得到的这个值
我们一般情况之下
它是在这样一个范围之内的
也就是在15到18
或者是22到25
这样的一个范围
它的单位是千帕每米
我们考虑一个问题
也就是破裂压力梯度比较小的时候
比如说在15到18
这个范围之内的时候
对应的储层是更深一些的储层
还是更浅一些的储层
我们来看 破裂压力梯度是
破裂压力比上地层的中部深度
如果这个梯度值比较小的话
意味着地层的中部深度是比较大的
那么问大家的一个问题
就是储层埋深越深的情况之下
换句话说 这个β越小的时候
是容易形成垂直缝
还是容易形成水平缝
按照我们前面的分析
我们知道储层埋深越深
它的垂向的应力作用越大
就有可能大于水平方向的应力作用
这个时候形成垂直缝
是主要的一个趋势
所以我们有下面的结论
破裂压力梯度在15到18
这个范围之内的时候
容易形成垂直裂缝
而在22到25 这个范围内的时候
容易形成的是水平缝
也就是根据油田的破裂压力梯度
我们可以大致的去判断
它压开裂缝的形态是什么样的一种形态
对于浅层地层容易形成的就是水平缝
而对于深层容易形成的是垂直缝
我们来看这样的一张图
它更清楚的表达了
不同的深度情况之下
裂缝的形态问题
这张图里面这条曲线
是指的原始的垂向应力的线
那么随着地层的演变
特别是地表的演变
有了一个实际的垂向应力的曲线
那么根据原始的垂向应力线
可以得到水平的应力线
特别是在这里面得到了
最小的水平应力的线
我们有了实际的垂向应力线
有了最小水平应力的线
这两条线的交点
对应的深度其实就是临界深度
所谓的临界深度指的是
在这个深度之上的时候
我们发现最小水平应力的这条线
是在实际垂向应力线上面
也就意味着
在这个临界深度以上的地层
它的水平应力是大于垂向应力的
这时候形成的裂缝就是水平缝
而临界深度以下的部分
我们发现它的垂向应力
和水平应力相比的时候
垂向应力是大于水平应力的
这时候形成的就是垂直缝
我们再来看一下
裂缝的方位的确定
裂缝的方位确定
我们要记住以下的几句话
首先 水力裂缝总是沿着
垂直于最小主应力的方向延伸的
这一点我们从地应力
条件之下的井壁周围的应力分布分析上
就已经得到了这样的结论
具体的来说
σx σy和σz
如果这三个应力相比σz是最小的
这时候形成的就是水平缝
如果σx或者是σy
也就是水平方向上 它的应力是最小的
那么这时候形成的就是垂直缝
总的来说 裂缝的方向是
取决于最小主应力方向
那么对于形成的垂直缝来说
我们得到了这样一条结论
就相当于我们找到
地层的最小主应力的方向
我们就可以确定出形成的垂直缝
它的方位是什么样的
这种裂缝方位的确定
对于我们布置井网
对于我们充分地开发一个油藏
是非常重要的
以上就是我们介绍的本节的主要内容
同学们再见
-1.1 采油工程的主要任务
-1.2 油井生产系统中的流动
-课后习题--作业
-2.1 油井流入动态曲线与油井产能
-2.2 Vogel 方程及其应用
--2.2.2 利用 Vogel 方法计算油井 IPR 曲线
-课后习题--作业
-3.1 井筒气液两相流基本概念
-3.2 垂直管流计算方法
-3.3 举升能力与 VLP 曲线
-课后习题--作业
-4.1 节点分析方法
-4.2 嘴流规律
-课后习题--作业
-5.1 气举原理
-5.2 气举阀与气举管柱
-5.3 气举设计
-课后习题--作业
-6.1 抽油装置介绍
-S1 第二课堂 油田现场的抽油机
-6.2 泵的基本原理
-6.3 悬点运动规律
-6.4 悬点载荷计算
-课后习题--作业
-6.5 抽油机平衡、扭矩与功率计算
-S2 第二课堂 抽油机平衡调节操作
--抽油机平衡操作
-6.6 泵效计算
-6.7 有杆泵设计
-6.8 有杆抽油系统工况分析
-S3 第二课堂 抽油机示功图测试
-课后习题--作业
-7.1 注水系统
-S4 第二课堂 油田注水系统介绍
--油田注水系统介绍
-7.2 吸水能力的分析
-7.3 分层注水管柱
-7.4 注水指示曲线分析与应用
-课后习题--作业
-8.0 水力压裂概述
-8.1 造缝机理
-课后习题--作业
-8.2 压裂液
-8.3 支撑剂
-8.4 压裂设计
-课后习题--作业
-9.0 酸处理概述
-9.1 碳酸盐储层盐酸处理
-9.2 砂岩储层土酸处理
-9.3 酸处理工艺
-课后习题--作业
-期末考试