当前课程知识点:采油工程 >  第八章 水力压裂技术(二) >  8.4 压裂设计 >  8.4.2 裂缝几何参数计算模型

返回《采油工程》慕课在线视频课程列表

8.4.2 裂缝几何参数计算模型在线视频

8.4.2 裂缝几何参数计算模型

下一节:8.4.3 基本压裂设计过程

返回《采油工程》慕课在线视频列表

8.4.2 裂缝几何参数计算模型课程教案、知识点、字幕

同学们好

本节我们学习

裂缝几何参数的计算模型

首先我们先看一下现在常用的

几种裂缝几何参数的计算模型

第一种是二维模型

第二类叫做拟三维模型

还有真三维模型

这三种类型的模型

主要是能够解决

裂缝在施工过程中不断张开的时候

它的几何形态是沿什么样的

一种形状来张开的

张开的形式不同

它所对应的计算方法

或者是模拟的手段是不一样的

对于二维模型来说

认为裂缝的高度是常数

流体仅仅沿着缝长方向在流动

这就是典型的二维模型的特点

拟三维模型缝高沿缝长是变化的

也就是缝高不是一个常数了

裂缝内的流动仍然是一维流动

对于真三维模型

缝高沿缝长方向是变化的

而且在缝长和缝高两个方向上均有流动

也就是在缝内的流动

除了沿缝长方向流动之外

沿缝高方向也有流动

这是真三维模型

通过这样的一些特点

我们可以看出

二维模型相对来说是比较简单的

拟三维 三维模型在计算的时候

在考虑的维度上是复杂的

在实际的应用中

一般是采用了数值模拟的方式

采用真三维模型来模拟

在施工过程中裂缝的形态变化

我们在本节中介绍的是二维模型

采用的是解析公式

来计算裂缝形态的变化

这三种模型主要的区别

就存在于裂缝的扩展

和裂缝内流体流动方式的一些变化

首先我们先看一下卡特模型

卡特模型表达了

裂缝在张开的过程中

裂缝的面积随时间是如何变化的

卡特模型有如下几方面的假设

首先 裂缝是等宽的

它是一个二维模型

压裂液从缝壁面上是

垂直又线性地渗入到地层中的

第三 某一点的滤失速度

取决于暴露的时间

第四 缝壁上各点的流速是相同的

最后 裂缝内各点的压力相等

都等于井底的延伸压力

也就是不考虑裂缝内压力的变化

卡特模型是从体积平衡方程

入手来推导的

也就是压裂液的注入速率

应该是滤失掉的

再加上裂缝体积变化

就相当于从地面注入的总量

除了滤失掉的一部分

就是裂缝剩下的

而从速率的角度来说

是注入的速率应该等于

滤失速率加上裂缝的体积变化率

写出表达式 是这个表达式

那么对于滤失掉的 滤失速率

这一部分我们可以采取我们之前

压裂液滤失这部分里面的计算

也就是滤失量随时间的变化

应该是滤失速度和滤失面积

这两部分的乘积

因为滤失速度是随时间变化的

随着时间越长 滤失速度是越小的

那随着时间越长

裂缝参与滤失的面积是扩大的

因此这个地方用积分的形式

可以写出不同时间对应的

滤失量的大小

而裂缝体积的变化

是裂缝的宽度和裂缝面积变化的乘积

通过这两个式子联立求解

我们就得到了裂缝面积

随时间变化的表达式

这里面用到了滤失的系数

用到了泵入的排量

而且还跟裂缝的宽度W是有关系的

其中这里面的X

是用了这个表达式来计算

根据这个公式

也就是所谓的卡特模型

卡特面积公式

可以在已知缝高的情况之下

来计算单翼的缝长

单翼缝长应该是裂缝的面积

比上二乘以H

为什么这个地方有一个二

表达的是一个单翼的缝长

另外同学们可能会问

缝高如何来确定

一般情况之下

压裂的过程中

如果射开段的高度已知

我们可以近似地知道

裂缝的缝高

以上就是介绍了

它的面积随时间的变化

其中用到的缝宽 如何来确定呢

这就是我们下面要介绍的 PKN模型

PKN模型它是假设

岩石是弹性脆性的材料

缝高在整个缝长方向上不变

是一个二维模型

裂缝的断面是一个椭圆形

也就是它的断面呈椭圆的形状

高度不变

裂缝的最大缝宽

在裂缝的中部位置

就是椭圆的中部的这个位置

裂缝里面的流动是一个层流

端部的压力

等于垂直于裂缝壁面的总应力

这就是PKN模型做的一些假设

那么它最重要的一点是

没有考虑压裂液滤失的情况

当然这一点就使得这个模型

在应用时要受到一定的限制

要进行滤失的校正

PKN模型提供了最大缝宽的计算公式

是在不同裂缝的位置上

对应的最大缝宽

我们可以看到这个公式里面

跟毕奥特常数 泊松比 弹性模量

这些岩石力学参数是相关的

同时最大缝宽公式里面

还用到了裂缝的长度

以上的这个公式

是牛顿流体的计算公式

如果压裂液是非牛顿的

是采用了下面的这个公式

就是非牛顿流体

它的最大缝宽的计算公式

对于最大缝宽得到了之后

它的平均缝宽

我们一般是用四分之π

乘以最大缝宽来得到

需要强调的就是

如果需要采用PKN模型

去计算最大缝宽

必须要知道裂缝的缝长

那裂缝的缝长如何来确定

这就用到了我们前面讲到的

卡特模型的面积公式

也就是利用面积公式

利用最大缝宽公式结合

采用迭代的方式 就可以分别地把

缝长和缝宽求出来

如何迭代

假设一个缝宽

带到卡特面积公式里面

可以算出来缝长

将缝长公式代入到

PKN模型里面可以计算出缝宽

假设的这个缝宽

跟计算出来的缝宽

我们经过比较 迭代

就可以得到缝宽和缝长了

除了PKN这个二维模型之外

还有一种叫做KGD模型

KGD模型 它对于裂缝的假设

地层是均质的 各向同性的

对于裂缝 缝内是层流

而且是考虑滤失的情况

对于缝的几何形态

认为缝宽的截面是一个矩形

就是它的截面 缝口是一个矩形

而从俯视图上看一下裂缝的侧面

它是椭圆形

也就是它的缝宽

是随着裂缝的延伸是越来越窄的

最后变成了一条线

这就是KGD模型

对于几何形状上的一个假设

KGD模型也给出来了

最大的缝宽计算公式

以及缝长的计算公式

在这两个公式里面

我们注意到

缝宽公式要用到缝长

而缝长公式也要用到最大缝宽

因此我们说KGD模型

在计算缝宽和缝长的时候

同样的要用到卡特面积公式

来辅助求出缝宽和缝长

以上就是本节介绍的主要内容

同学们再见

采油工程课程列表:

第一章 绪论

-1.1 采油工程的主要任务

--1.1 采油工程的主要任务

-1.2 油井生产系统中的流动

--1.2 油井生产系统中的流动

-课后习题--作业

第二章 油井流入动态

-2.1 油井流入动态曲线与油井产能

--2.1.1 单相液体流入动态

--2.1.2 油井产能与 IPR 曲线

-2.2 Vogel 方程及其应用

--2.2.1 Vogel 方程

--2.2.2 利用 Vogel 方法计算油井 IPR 曲线

--2.2.3 表皮系数与流动效率

--2.2.4 非完善井 Vogel 方法修正

--2.2.5 单相-两相共存流入动态

-课后习题--作业

第三章 井筒举升能力

-3.1 井筒气液两相流基本概念

--3.1.0 井筒多相流动概述

--3.1.1 垂直管流的流型

--3.1.2 滑脱现象

--3.1.3 流动特性参数

-3.2 垂直管流计算方法

--3.2.1 井筒压力梯度基本方程与计算

--3.2.2 奥氏方法流型判断

--3.2.3 奥氏方法压降计算

-3.3 举升能力与 VLP 曲线

--3.3 举升能力与 VLP 曲线

-课后习题--作业

第四章 节点系统分析方法

-4.1 节点分析方法

--4.1.1 什么是节点系统分析方法

--4.1.2 井底为求解点

--4.1.3 井口为求解点

-4.2 嘴流规律

--4.2.1 嘴流特性

--4.2.2 油嘴为求解点

-课后习题--作业

第五章 气举采油

-5.1 气举原理

--5.1.1 认识气举

--5.1.2 气举启动

-5.2 气举阀与气举管柱

--5.2.1 气举阀原理

--5.2.2 气举管柱

-5.3 气举设计

--5.3.1 定产量设计

--5.3.2 定注气量设计

--5.3.3 安装启动阀后的启动过程

--5.3.4 图示法启动阀设计

-课后习题--作业

第六章 有杆泵采油(一)

-6.1 抽油装置介绍

--6.1.1 抽油机

--6.1.2 抽油杆

--6.1.3 抽油泵

-S1 第二课堂 油田现场的抽油机

--1 实际抽油机介绍

--2 抽油机启动与停机操作

--3 抽油机冲程调节操作

--4 抽油机冲次调节操作

--5 油井井口采油树介绍

-6.2 泵的基本原理

--6.2.1 泵的抽汲过程

--6.2.2 泵的排量

-6.3 悬点运动规律

--6.3.1 悬点运动规律-简谐运动

--6.3.2 悬点运动规律-曲柄滑块运动

-6.4 悬点载荷计算

--6.4.1 静载荷

--6.4.2 动载荷

--6.4.3 悬点最大载荷与最小载荷

-课后习题--作业

第六章 有杆泵采油(二)

-6.5 抽油机平衡、扭矩与功率计算

--6.5.1 抽油机平衡

--6.5.2 平衡计算

--6.5.3 扭矩与扭矩因数

--6.5.4 扭矩曲线

--6.5.5 电动机选择与功率计算

-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

--6.6.1 冲程损失

--6.6.2 气体对泵工作的影响

--6.6.3 提高泵效的措施

-6.7 有杆泵设计

--6.7.1 抽油杆柱强度计算及设计

--6.7.2 有杆泵抽油机生产系统设计

-6.8 有杆抽油系统工况分析

--6.8.1 抽油井液面测试与分析

--6.8.2 认识示功图

--6.8.3 典型功图分析

-S3 第二课堂 抽油机示功图测试

--抽油机示功图测试操作

-课后习题--作业

第七章 注水

-7.1 注水系统

--7.1.1 水源与水处理

--7.1.2 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

--7.2.1 注水井的吸水能力

--7.2.2 分层吸水能力测试方法

-7.3 分层注水管柱

--7.3 分层注水管柱

-7.4 注水指示曲线分析与应用

--7.4.1 注水指示曲线分析

--7.4.2 水嘴调配

-课后习题--作业

第八章 水力压裂技术(一)

-8.0 水力压裂概述

--8.0 水力压裂概述

-8.1 造缝机理

--8.1.1 基本岩石力学参数

--8.1.2 地应力

--8.1.3 井壁上的应力

--8.1.4 造缝条件

-课后习题--作业

第八章 水力压裂技术(二)

-8.2 压裂液

--8.2.1 认识压裂液

--8.2.2 压裂液滤失性

--8.2.3 压裂液流变性

-8.3 支撑剂

--8.3.1 认识支撑剂

--8.3.2 裂缝导流能力

--8.3.3 悬浮型支撑剂分布

--8.3.4 沉降型支撑剂分布

--8.3.5 支撑剂选择

-8.4 压裂设计

--8.4.1 压裂井增产幅度

--8.4.2 裂缝几何参数计算模型

--8.4.3 基本压裂设计过程

-课后习题--作业

第九章 酸处理技术

-9.0 酸处理概述

--9.0 酸处理概述

-9.1 碳酸盐储层盐酸处理

--9.1.1 碳酸盐储层酸化原理

--9.1.2 影响酸盐反应速度的因素

--9.1.3 酸化压裂基本概念

--9.1.4 酸液有效作用距离

--9.1.5 前置液酸压

-9.2 砂岩储层土酸处理

--9.2.1 砂岩储层酸化原理

--9.2.2 土酸处理设计

-9.3 酸处理工艺

--9.3.1 酸液及添加剂

--9.3.2 酸处理工艺

-课后习题--作业

期末考试

-期末考试

8.4.2 裂缝几何参数计算模型笔记与讨论

也许你还感兴趣的课程:

© 柠檬大学-慕课导航 课程版权归原始院校所有,
本网站仅通过互联网进行慕课课程索引,不提供在线课程学习和视频,请同学们点击报名到课程提供网站进行学习。