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1、 目的及意义目的及意义 国内外研究现状国内外研究现状 最新研究成果最新研究成果 压裂实时分析模型压裂实时分析模型 压裂实时解释方法压裂实时解释方法 软件与应用软件与应用内内 容 容目的及意义目的及意义 国内外研究现状国内外研究现状 最新研究成果最新研究成果 压裂实时分析模型压裂实时分析模型 压裂实时解释方法压裂实时解释方法 软件与应用软件与应用内内 容 容水力压裂是改造油气层的有效方法，是油气 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，而水力压裂的效果水井增产增注的重要措施，而水力压裂的效果 取决于压裂工艺技术的完善程度，即对裂缝和取决于压裂工艺技术的完善程度，即对裂缝和
2、 地层情况的认识和了解、合理的施工工艺、优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。大发展，但仍存在不少重大技术难题。 1 1 目的及意义 目的及意义 四个制约水力压裂技术应用及取得理想效果 四个制约水力压裂技术应用及取得理想效果 的的关键性因素关键性因素：MM现场缺乏经济地测量和评估水力裂缝的现场缺乏经济地测量和评估
3、水力裂缝的有效手段 有效手段 MM对储层特性尤其是岩石力学参数和地应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 力分布缺乏深入的研究和认识MM压裂设计及其局限性压裂设计及其局限性 MM落后的压裂监测与施工质量控制落后的压裂监测与施工质量控制1 1 目的及意义 目的及意义 水力压裂实时监测及解释技术是确保压裂施 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，分析和评估压裂认识和了解裂缝和地层情况，
4、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。问题进行深入研究，势在必行，意义重大。 1 1 目的及意义 目的及意义 目的及意义目的及意义 国内外研究现状国内外研究现状 最新研究成果最新研究成果 压裂实时分析模型压裂实时分析模型 压裂实时解释方法压裂实时解释方法 软件与应用软件与应用内内 容 容压裂压力与裂缝几何形状及其动态延伸密切压裂压力与裂
5、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。定裂缝的几何形状及其动态延伸规律。2 2 国内外研究现状 国内外研究现状二维裂缝模型二维裂缝模型PKNPKN模型、模型、KGDKGD模型和模型和RadilRadil模型模型拟三维裂缝模型拟三维裂缝模型由由VanVan Eekelen Eekelen、AdvaniAdvani、ClearyCleary、PalmerPalmer提出的四种模型提出的四种模型 全三维裂缝模型全三维裂缝模型由由CliftonClifton、ClearyCleary提出的两种模型
6、提出的两种模型 基于基于二维二维裂缝模型的裂缝模型的压裂压力分析压裂压力分析技术技术是由是由NolteNolte和和SmithSmith提出的，后经发展和完善已成为提出的，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裂缝高度延伸情况。但这种分析存在的问题
7、十 分突出。分突出。 2 2 国内外研究现状 国内外研究现状二维压裂压力分析：二维压裂压力分析：采用净压力采用净压力( (井底压力与裂缝井底压力与裂缝 闭合压力之差闭合压力之差) )，利用双对数坐标系下净压力曲线的，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。斜率推断裂缝延伸方式和类型。2 2 国内外研究现状 国内外研究现状二维压裂压力分析：二维压裂压力分析：在推断出裂缝延伸方式和类型，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。而确定裂缝长度和裂缝宽度。2 2 国内外研究
8、现状 国内外研究现状二维压裂压力分析存在的问题：二维压裂压力分析存在的问题： 假设裂缝高度为定值；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，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， 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； 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，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； 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裂缝高度延解释的参数少，只能
9、定性地认识和了解裂缝高度延伸情况，定量地解释裂缝长度和裂缝宽度； 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。 裂液流变参数和滤失系数已知而且保持恒定。 2 2 国内外研究现状 国内外研究现状基于基于三维三维裂缝模型的裂缝模型的压裂压力分析压裂压力分析的开拓性的开拓性 工作是由工作是由CrockettCrockett等完成的，随后大量相关的等完成的，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、
10、是天然气研究院的现场试验、MeyerMeyer等发展和等发展和 完善的模型及其算法、完善的模型及其算法、GulrajaniGulrajani等对压力历史等对压力历史 反演唯一性的讨论和现场应用实例、反演唯一性的讨论和现场应用实例、PiggottPiggott等等 利用压力历史反演获得地层特征的应用。正是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，一些国际性的研究机以这些研究成果为基础，一些国际性的研究机 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。实时分析和图形显示的软件系统。 2 2 国内外研究现状 国内
11、外研究现状三维压裂压力分析：三维压裂压力分析：CrockettCrockett等等提出了集总综合裂缝模型：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 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。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 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，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。以确定液体的流变性和滤失程度。 2
12、2 国内外研究现状 国内外研究现状国内国内对压裂施工过程中实时监测与分析技术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，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。但软件的运行情况及解释结果不理想。 2 2
13、国内外研究现状 国内外研究现状总之，水力压裂实时监测及解释技术经发展 总之，水力压裂实时监测及解释技术经发展 和应用至今，仍面临一些和应用至今，仍面临一些亟待解决的重大技术亟待解决的重大技术 问题问题，主要体现在：，主要体现在： 三维裂缝模型相对简单和粗糙，同时模型及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 其计算结果不易理解，应用困难 解释参数少，而且压力历史反演方法具有重解释参数少，而且压力历史反演方法具有重大缺陷 大缺陷 采用净压力进行分析，具有明显的局限性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数据采集与处理不能满足实时要求 2 2
14、 国内外研究现状 国内外研究现状目的及意义目的及意义 国内外研究现状国内外研究现状 最新研究成果最新研究成果 压裂实时分析模型压裂实时分析模型 压裂实时解释方法压裂实时解释方法 软件与应用软件与应用内内 容 容我们 我们针对压裂实时监测及解释技术目前亟待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，现已取得系统深入的研究工作，现已取得重大技术突破重大技术突破， 研究成果不仅填补了国内空白，而且开拓和发研究成果不仅填补了国内空白，而且开拓和发 展了压裂分析评估技术的现有内涵，代表了该展了压裂分析评估技术的
15、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，整体居属国内外首创，整体居国际领先水平国际领先水平。3 3 最新研究成果 最新研究成果 全面系统地研究了水力压裂实时监测及解释全面系统地研究了水力压裂实时监测及解释技术。 技术。建立了新的压裂实时监测与分析的完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 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， 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。 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
16、拟三维模型。建立了新的实时裂缝延伸拟三维模型。该模该模型主要包括流体体积平衡方程、裂缝长度方 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 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。 方程求根的方法进行数值求解。3 3 最新研究成果 最新研究成果 采用和完善了三维裂缝中支撑剂运移分布模采用和完善了三维裂缝中支撑剂运移分布模型。 型。该模型主要包括支撑剂沉降状态的该模型主要包括支撑剂沉降状态的准准则、裂缝壁面的拉拽效应、支撑剂的干扰沉 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 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。 用了精细的数值计算方法。 建立了井筒不稳定流动模型，提出了支撑剂建立了井筒不稳定流动模型，提出了支撑剂影响下的混
