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序言1

前言9

第一章 油层增产措施的合理性12

一、绪论12

二、不稳定压力分析原理12

(一)无限大油藏中一口定产量生产井的扩散方程解12

(二)叠加原理、压力恢复分析、空间叠加15

(三)气井试井16

(四)拟压力函数17

(五)典型曲线拟合/干扰分析18

(六)双重孔隙系统的不稳定压力分析20

(七)压力导数21

三、油井和油藏分析22

(一)酸化井和表皮效应分析24

(二)表皮效应的组成25

(三)致密地层的压裂和一般特性25

(四)油层最大渗透率的估算26

(五)致密地层生产井分析方法的建议26

四、结论30

(一)应力32

二、基本概念32

第二章 岩石力学基础32

一、绪论32

(二)应变33

(三)应力-应变关系34

(四)孔隙压力和有效应力35

(五)破坏准则36

三、有关的岩石性质及其测量37

(一)单轴和三轴试验37

(二)孔隙度和渗透率39

(三)压缩系数41

(四)断裂韧性42

(五)动态特性44

四、原位应力及其确定方法44

(一)原始应力44

(二)构造应力45

(三)其它应力46

(四)诱导应力46

(五)原位应力场的重要性48

(六)矿场方法48

(七)实验室方法50

第三章 水力压裂模型55

一、绪论55

二、守恒定律和本构方程56

(一)基本定律56

(二)本构方程57

三、裂缝扩展模型59

(一)线性弹性断裂力学(LEFM)59

(二)裂缝扩展准则61

(三)裂缝扩展模型概论61

(四)二维模型63

(五)径向模型68

(六)拟三维模型69

(七)三维模型72

(八)注入过程中压力变化趋势74

四、压裂液流动模型74

(一)液体流变性74

(二)支撑剂携带75

(三)滤失78

(四)热传导82

(五)可压缩流体84

(一)反应速度模型85

五、酸压裂85

(二)酸压应用实例87

(三)酸液滤失88

(四)粘性指进88

(五)酸压裂缝的导流能力89

六、结论89

第四章 压裂液的组成和化学性质95

一、绪论95

二、水基压裂液95

(一)聚合物95

(二)交联剂98

三、油基压裂液100

四、多相压裂液101

(一)泡沫101

(二)乳状液102

五、添加剂102

(一)缓冲剂103

(二)杀菌剂103

(三)稳定剂103

(四)破胶剂103

(六)粘土稳定剂104

(五)表面活性剂104

(七)降滤失剂106

六、施工106

(一)混合107

(二)质量保证107

第五章 压裂液和支撑剂的特性111

一、绪论111

二、流变学111

(一)流动的基本关系式111

(三)幂律模型112

(二)流体特性112

三、剪切和温度对压裂液性质的影响113

四、泡沫压裂液120

五、携砂液流变性121

六、支撑剂携带122

七、滤失125

(一)压裂液滤失性能的评价126

(二)静止状态下的滤失126

(三)流动状态下的滤失127

(一)粘度与损害的关系128

八、地层和裂缝的损害128

(二)稠化聚合物的潜在损害特征129

九、支撑剂130

(一)砂子131

(二)树脂涂层砂131

(三)中等强度支撑剂131

(四)高强度支撑剂131

(五)支撑剂的物理性质131

第六章 压裂前的资料要求139

一、绪论139

(二)裂缝几何尺寸和方位特征140

二、资料类型140

(一)地层潜在产能140

(三)压裂液和支撑剂的评价141

三、各种资料来源141

(一)地质141

(二)地球物理和岩石物理测井141

(三)岩心试验144

四、井下动态试验147

(一)微型压裂试验147

(二)地面测斜仪149

(三)井下地震150

五、资料要求的优化151

(一)探井或初期开发井152

(二)后期井、即开发井152

六、结论153

第七章 压裂过程中的压力分析157

一、绪论157

二、裂缝压开与闭合期间的物质平衡157

三、压力下降分析159

(一)应用161

(二)实例162

五、压裂过程中的压力剖面164

四、支撑剂影响164

(一)破裂压力实例166

(二)注入过程中压力的解释167

(三)注入时的压力模拟172

六、泵入-返排试验173

第八章 加支撑剂压裂设计177

一、绪论177

二、物理系统和数学公式178

(一)油层供油能力178

(二)生产系统的动态182

(四)裂缝几何尺寸模型--二维解析反演解183

(三)生产系统(NODAL)分析法183

(五)压裂液的选择188

(六)支撑剂携带188

(七)施工限制因素193

(八)经济分析194

三、优化施工设计程序194

(一)最优标准194

(二)实例195

四、压裂设计变量的参数研究201

(一)压裂设计的比较201

(二)压裂净现值参数分析205

五、结论208

第九章 压裂设计考虑的因素214

一、绪论214

二、施工规模的限制因素214

(一)生产管柱的影响214

(二)裂缝导流能力的影响214

(三)井距影响215

(四)临界有效压力的限制217

(五)粘度影响217

(二)缝长恒定，最佳FCD218

(一)支撑剂用量恒定，最佳FCD218

(六)压裂液效率限制218

三、压裂规模或压裂液和支撑剂用量预定的因素分析218

(三)缝长恒定，导流能力变化220

四、采用高支撑剂浓度的优点221

五、油层性质的影响222

(一)油层孔隙度的影响222

(二)高估地层厚度的影响223

(三)多层性或层状油藏224

六、结论224

二、预测缝高的线性断裂力学模拟227

一、绪论227

第十章 缝高预测和压裂后的测量227

三、缝高预测方法229

(一) 用纵波和横波的速度计算岩石弹性参数229

(二) 用横向弹性模型计算应力230

(三)用线性断裂力学模型预测缝高增长230

四、测量缝高的方法233

(一)井温测井233

(二)伽马测井234

(三)地震法237

五、结论238

(七)转子流量计测量238

(四)井下电视238

(六)噪声测井238

(五)地层微扫描仪238

第十一章 压裂后的评价和压裂井动态241

一、绪论241

二、选择运用有限导流能力裂缝模型的依据242

三、Cinco和Samaniego(1978，1981上半年)模型244

四、关于损害和堵塞裂缝的评论248

五、压裂后的油井分析251

六、存在井筒储能效应时有限导流能力裂缝井的解释254

七、压裂和未压裂井产量预测的对比255

第十二章 地层损害的性质258

一、绪论258

二、拟损害与地层损害的比较258

(一)拟表皮效应和油井结构259

(二)拟表皮效应和生产条件259

(三)其它拟损害259

四、地层损害的原因260

(一)钻井损害260

三、真地层损害260

(二)固井损害262

(三)完井液和修井液的损害264

(四)砾石充填的损害264

(五)生产过程中的损害264

(六)增产措施过程中的损害266

(七)注入井的特殊问题267

五、各种损害类型267

(三)水堵268

(二)润湿性改变268

(一)乳状液268

(四)垢269

(五)有机沉淀物270

(六)混合沉淀物270

(七)粉砂和粘土271

六、结论271

第十三章 酸化原理281

一、绪论281

二、非流动条件下固-液反应281

(三)混合动力学282

(二)传质控制动力学282

(一)表面反应控制动力学282

(四)实际岩石283

(五)温度影响283

(六)化学计算法283

三、液体流动条件下的固-液反应284

(一)表面反应控制动力学284

(二)传质控制动力学285

(三)混合动力学290

四、其它不稳定性290

(一)粘性指进290

(四)润湿液体的吸入291

(二)与溶解现象有关的不稳定性291

(三)井筒附近不均匀损害291

(五)几种现象的综合影响292

五、砂岩酸化的实际意义292

六、碳酸盐岩酸化的实际意义292

(一)泵排量的影响293

(二)微乳液的应用293

(三)液体粘度的影响293

七、结论293

(一)酸液配制的必要性296

一、绪论296

第十四章 砂岩基质酸化296

(二)施工设计297

二、酸液选择标准297

(一)基本概念297

(二)矿物标准297

(三)酸液选择方法300

(四)用于防止产生损害性沉淀物的酸300

(五)酸液选择的其它标准301

(二)裂缝性地层302

(三)高渗透含灰质砂岩302

(一)细粒移动302

三、决策系统图302

(四)井筒液体中固相物质形成的损害303

(五)酸液配方中的其它添加剂303

四、前置液和后置液303

(一)前置液303

(二)后置液304

五、砂岩土酸酸化304

(一)化学计算方程式304

(二)副产物溶解度306

(三)动力学--影响反应速度的因素308

(四)氢氟酸反应模拟310

六、其它酸液配方310

(一)氟硼酸311

(二)顺序土酸313

(三)含醇土酸313

(四)土酸加氯化铝的缓速液314

(五)有机土酸314

(六)自生土酸系统314

七、基质酸化设计315

(七)缓冲液调节的氢氟酸系统315

(一)注入压力316

(二)最大注入速度的确定316

(三)基于经验确定的酸液用量316

(四)基于数学模拟确定的酸液用量318

八、结论319

第十五章 砂岩酸化中的酸液挤入和转向323

一、绪论323

二、挤酸技术323

(一)化学转向技术323

(二)机械转向挤入技术324

(一)转向剂分类326

三、转向剂326

(二)转向酸处理过程中的主要问题327

四、转向剂效率的实验室评价327

五、油藏条件下转向剂效率预测328

(一)转向剂滤饼形成的拟表皮328

(二)转向剂滤饼的增长329

(三)多油层油藏的井底压力和产量的关系329

(四)转向处理中酸液分布的实例331

二、由井口测量换算井底参数333

(一)井底压力333

第十六章 基质酸处理评价333

一、绪论333

(二)井底注入量335

三、酸处理过程中表皮效应的监测335

(一)Mcleod和Coulter方法335

(二)Paccaloni方法336

四、Prouvost和 Economides(1987)方法337

(一)酸处理过程中表皮因子的推导338

(二)酸处理前油藏特征的确定338

五、压力响应综述339

六、计算实例340

七、结论341

第十七章 酸压裂原理343

一、绪论343

二、酸压与用支撑剂和不反应液压裂的对比343

三、控制酸压处理效果的因素343

四、酸液滤失345

五、注酸液过程中的酸消耗346

(一)控制酸液滤失的材料和方法348

六、酸压施工设计348

(二)控制酸反应速度的材料和方法350

(三)提高裂缝导流能力的材料和方法352

七、酸压处理模型353

八、酸压设计的应用实例353

附录356

附录A.岩石特性356

附录B.压裂液流变性357

附录C.确定压裂液特性的实验室技术364

符号说明367

美制与法定计量单位换算表375