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5.Kinetix小压测试诊断技术助力压裂设计优化

Kinetix是斯伦贝谢公司最新一代的水力压裂设计软件,不仅能够全面分析小压测试数据,而且拥有复杂缝网预测、压后产能数值模拟等先进技术,以帮助工程师深度优化压裂设计。一些重点井或高风险井,压裂施工前,往往进行小压测试。那么,为什么要做小压测试?什么是小压测试?如何利用Kinetix分析小压测试数据?本文将从以下三个方面,分别阐述。

• 为什么做小压测试?

• 什么是小压测试?

• 如何分析小压测试数据?



1. 为什么做小压测试?

压裂设计是否最优,直接影响油气井的压裂施工风险和压后效果。压裂设计优化时,建立接近地下条件的压裂模型是前提,先进的水力裂缝模拟技术是关键。随着水力裂缝模拟技术的不断发展,软件模拟地下水力裂缝扩展的精准度,正在不断提升(如图1)。然而,建立压裂模型的过程中,由于测井获取的参数多为静态条件下获取的,且受制于测量尺度,压裂模型仍然具有较大的不确定性,无疑增加了压裂设计优化的难度。针对该问题,小压测试技术因为现场操作简单、可获取参数多、分析结果快等优势,已被广泛应用。压裂施工前,进行一次小型压裂,并对整个过程中的压力进行分析,根据动态条件下的裂缝延伸压力、闭合压力、油藏压力、有效进液孔数、裂缝弯曲摩阻、流体效率、流体滤失系数、渗透率等信息,进而校正压裂模型,以更接近真实的地下条件。

图 1地下水力裂缝扩展(微地震监测)与Kinetix模拟结果

2. 什么是小压测试?

小压测试,也称小型测试压裂或小型压裂,是在主压裂施工前,不添加支撑剂,以一定排量注入几方到几十方压裂液后,停泵后持续记录压降的测试过程。广义上,小压测试包括升排量测试、降排量测试、返排回流测试、压降测试等阶段。升排量测试,主要用于分析裂缝延伸压力、闭合压力、油藏压力;降排量测试,主要用于分析有效进液孔数与裂缝弯曲摩阻等;返排回流测试,主要用于分析闭合压力等。压降测试,主要用于分析闭合压力、缝内净压力、流体效率、油藏压力、传导率等。

现场实际测试时,根据测试目的,不一定包含所有的测试阶段。某小压测试曲线,如图2所示。

图 2现场某小压测试曲线

3. 如何分析小压测试数据?

Kinetix作为斯伦贝谢公司最新一代的水力压裂设计软件,能够针对任意井型,快速建立压裂模型,并进行压裂设计的模拟与优化。同时,基于小压测试压裂的目的,该软件集成了:升排量测试分析、降排量测试分析、G函数分析、裂缝闭合后油藏参数分析的相关功能(如图3),来帮助工程师快速获得结果,从而校正压裂模型,进一步优化压裂设计。

图 3小压测试分析主界面

应用软件分析前,需要导入时间、排量与压力数据(文件格式推荐“.txt”),并做一些必要的检查。如果现场仅采集了地面施工压力,而没有井底施工压力,可以选用软件中的井下压力计算器,快速算出井底压力。然后,分阶段完成测试数据的分析工作。

1) 升排量测试分析

① 勾选 “Step rate test”, 定义升排量测试的range;

② 选择Range,手动定义采样点(如图4左图);

③ 软件自动绘制压力随排量的变化曲线(如图4右图中的蓝色曲线);Add slope并拖动两条直线(如图4右图中的绿色直线),分别拟合地层起裂前、起裂后的压力变化特征。软件自动给出裂缝延伸压力、闭合压力、孔隙压力等参数(如图4右图中的黄色方框)。

图 4升排量测试数据分析

2) 降排量测试分析

① 勾选 “Step down test”, 定义降排量测试的range;

② 选择Range,手动定义采样点,软件自动计算有效进液孔数(如图5左图);

软件自动评价射孔摩阻与裂缝弯曲摩阻的大小(如图5右图),如果裂缝弯曲摩阻较大,优化主压裂设计时,可以增加砂塞的用量,进一步减小裂缝弯曲摩阻,降低施工风险。

图 5降排量测试数据分析

3) G函数分析

① 勾选“GPlot test”,定义停泵后压降测试的range;

② 选择Range,勾选Gdp/dG以显示该曲线(如图6橙色曲线),确定偏离斜直线段对应的G函数位置,记为A;

③ 鼠标拖动闭合压力线(如图6绿色曲线),使其与压力曲线(如图6红色曲线)的交点对应的G函数位置与A重合。此时,软件自动给出闭合压力、净压力及流体效率

4) 裂缝闭合后油藏参数分析

① 勾选“PCA”,选择停泵后压降测试阶段对应的range;

② 勾选“Auto match”,调整Tp,拟合径向流阶段(对应的导数特征曲线斜率为1,如图5两条黄线之间的部分)的压降曲线和导数特征曲线,软件自动计算油藏压力、传导率等参数。结合油藏流体粘度和储层厚度,进一步计算渗透率,校正油藏模型。

图 7 裂缝闭合后油藏参数分析

4. 结尾语

基于小压测试数据的诊断分析结果,Kinetix能够帮助工程师快速校正压裂模型。同时,借助该软件先进的水力裂缝模拟引擎,精确地模拟水力裂缝的扩展,进而评价、优化压裂设计,最终实现水力裂缝与储层的最佳匹配。

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