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前言1

第1章 石油生产中的油藏增产措施8

1．1 引言8

1．1．1 石油生产8

1．1．2 单位制10

1．2 井底流入动态11

1．2．1 稳定状态的IPR11

1．2．2 拟稳定状态的IPR13

1．2．3 瞬态流动（或无限边界作用）的IPR14

1．2．4 水平井生产15

1．2．5 渗透率各向异性19

1．3 井筒附近区域内的变异20

1．3．1 表皮系数分析20

1．3．2 表皮系数的组成21

1．3．3 部分完井和斜井引起的表皮系数22

1．3．4 射孔表皮系数25

1．3．5 采油工程中的水力压裂27

1．4 油管动态和节点分析30

1．5．1 增产措施的经济性32

1．5 油井增产措施的决策方法32

1．5．2 增产措施的物理限制33

1．6 优化增产计划时油藏工程应注意的事项34

1．6．1 油井泄油体积的几何形状34

1．6．2 油井泄油体积的特征和生产优化方案36

1．7 增产的实施40

1．7．1 基岩增产40

1．7．2 水力压裂41

2．1．1 赫诺半对数分析43

2．1 技术的发展历程43

第2章 油层描述：油井和油藏测试43

2．1．2 双对数曲线图44

2．2 试井诊断中的压力导数46

2．3 从压力瞬态数据进行参数估计49

2．3．1 径向流49

2．3．2 线性流52

2．3．3 球形流53

2．3．4 双孔隙54

2．4 试井解释方法55

2．3．5 井筒储存和拟稳定状态55

2．5 关于层状流量测量的分析57

2．6 层状油藏的测试58

2．6．1 选择性流入动态分析59

2．6．2 多层不稳定试井数据的分析59

2．7 多级井和多分支井测试60

2．8 由压裂注入测试确定渗透率60

2．8．1 Carter漏失模型的压力衰减分析61

2．8．2 滤饼加油藏压力降滤失模型（Mayerhofer等人，1993）65

3．1 引言71

第3章 地层特征：岩石力学71

3．2 基本概念74

3．2．1 应力74

3．2．2 应变75

3．3 岩石性质76

3．3．1 线性弹性77

3．3．2 孔隙压力的影响79

3．3．3 断裂力学80

3．3．4 非弹性变形82

3．3．5 破坏83

3．4．1 岩石性质在油藏改造中的重要性84

3．4．2 实验室实验84

3．4 岩石力学性质测试84

3．4．3 应力—应变曲线85

3．4．4 弹性参数86

3．4．5 岩石强度、屈服准则和破裂包络线89

3．4．6 断裂韧性90

3．5 地应力状态92

3．5．1 静态下的岩石92

3．5．3 破坏时的岩石94

3．5．2 构造应变94

3．5．4 孔隙压力的影响96

3．5．5 温度的影响97

3．5．6 主应力方向97

3．5．7 井筒附近的应力97

3．5．8 水力压裂引起的应力变化99

3．6 就地应力测量99

3．6．1 地应力测量在油藏增产措施中的重要性99

3．6．2 微压裂技术100

3．6．4 实验室技术105

3．6．3 压裂校核技术105

第4章 地质特征：测井107

4．1 引言107

4．2 深度108

4．3 温度109

4．4 与流体扩散有关的性质109

4．4．1 孔隙度109

4．4．2 岩性和饱和度111

4．4．3 渗透率113

4．4．4 孔隙压力117

4．4．5 表皮系数及伤害半径118

4．4．6 流体组成119

4．5 与岩石变形和破裂有关的性质119

4．5．1 力学性质119

4．5．2 应力122

4．6 分带130

第5章 水力压裂基础133

5．1 引言133

5．1．1 什么是压裂133

5．1．2 为什么要压裂？136

5．1．3 设计考虑与基本变量138

5．1．4 变量的相互影响141

5．2 就地应力141

5．3 油藏工程142

5．3．1 设计目标142

5．3．2 复杂因素144

5．3．3 油气藏对液体滤失的影响145

5．4 岩石与流体力学145

5．4．1 物质平衡145

5．4．2 裂缝高度146

5．4．3 裂缝宽度147

5．4．4 流体力学与流体流动148

5．4．5 断裂力学与裂缝端部效应148

5．4．6 液体滤失150

5．4．7 变量的敏感性与相互作用151

5．5 施工泵注工序153

5．5．1 液体与支撑剂选择153

5．5．2 前置液量154

5．5．3 支撑剂输送156

5．5．4 支撑剂允许进入裂缝的可行性157

5．5．5 压裂模型158

5．6 经济学与实施研究159

5．6．1 经济学159

5．6．2 作业160

附录 水力压裂设计与评估的发展161

第6章 水力压裂力学181

6．1 引言181

6．2 早期水力压裂模拟182

6．2．1 基本的压裂模拟182

6．2．2 水力压裂模拟183

6．3 三维和拟三维模型191

6．3．1 平面三维模型193

6．3．2 以单元为基础的拟三维模型199

6．3．3 块体拟三维模型208

6．4 滤失209

6．4．1 滤饼210

6．4．2 滤失带210

6．4．3 油藏带211

6．4．4 联合机理211

6．4．5 滤失的通用模型212

6．4．6 其他影响213

6．5 支撑剂铺置214

6．5．1 支撑剂对压裂液流变性质的影响214

6．5．2 对流214

6．5．3 支撑剂输送215

6．6 热传递模型216

6．6．1 以往的热传递模型216

6．6．2 改进的热传递模型216

6．7．1 线弹性断裂力学218

6．7 缝端效应218

6．7．2 线弹性断裂力学的延伸220

6．7．3 现场校核222

6．8 裂缝弯曲以及其他近井筒效应223

6．8．1井筒附近的裂缝几何形状223

6．8．2 射孔与射孔偏差的影响223

6．8．3 孔眼摩阻224

6．8．4 裂缝弯曲225

6．8．5 射孔相位不当226

6．9．1 酸压模型的历史227

6．9．2 酸反应化学计算227

6．9 酸压裂227

6．9．3 酸蚀裂缝的导流能力228

6．9．4 酸压中的能量平衡229

6．9．5 酸反应动力学229

6．9．6 传质230

6．9．7 酸反应模型231

6．9．8 酸压：裂缝几何模型232

6．10 多层压裂232

6．11 泵注程序设计235

6．12 压力历史拟合237

第7章 压裂液化学和支撑剂239

7．1 引言239

7．2 水基液239

7．3 油基液243

7．4 酸基液244

7．4．1 控制酸液滤失的材料和技术245

7．5 多相液246

7．5．1 泡沫液246

7．4．2 控制酸反应速度的材料和技术246

7．5．2 乳化液247

7．6 添加剂248

7．6．1 交联剂248

7．6．2 破胶剂252

7．6．3 降滤失剂254

7．6．4 杀菌剂256

7．6．5 稳定剂256

7．7 支撑剂257

7．6．7 粘土稳定剂257

7．6．6 表面活性剂257

7．7．1 支撑剂的物理性能258

7．7．2 支撑剂分类259

7．8 施工260

7．8．1 混配260

7．8．2 质量保证261

第8章 压裂材料的性能263

8．1 引言263

8．2 压裂液性能表征263

8．4 现场情况转换到实验室环境264

8．5 稠化剂的分子性能表征264

8．3 压裂液性能表征的基础264

8．5．1 相对分子重量和粘度的关系265

8．5．2 浓度和链重叠266

8．5．3 分子重量的分布267

8．5．4 不溶组分的性能表征267

8．5．5 交联的反应过程和反应动力学267

8．6 流变学268

8．6．1 基本的流动关系269

8．6．2 幂律模型270

8．6．3更完整描述流体性能的模型271

8．6．4 压裂液流变性的确定272

8．6．5 泡沫液和乳化液的流变性276

8．6．6 粘度计几何形状对液体粘度的影响278

8．6．7使用动态振荡测量进行液体微结构性能表征279

8．6．8 松弛时间和滑移280

8．6．9 携砂液的流变性280

8．7 支撑剂的影响282

8．7．1 支撑剂输送的性能表征283

8．7．2 颗粒的移动和浓度285

8．8 液体滤失286

8．8．1 静态液体滤失287

8．8．2 动态滤失288

8．8．3 裂缝内的剪切速率及它对液体滤失的影响289

8．8．4 渗透率和岩心长度的影响289

8．8．5 差压的影响290

第9章 使用压力诊断的压裂评估291

9．1 介绍291

9．2 背景292

9．3．1 裂缝中液体流动293

9．3 水力压裂的基本原理293

9．3．2 物质平衡或质量守恒294

9．3．3 岩石弹性应变295

9．4 泵注中的压力301

9．4．1 时间变化对极限液体效率影响302

9．4．2 由压力解释裂缝几何尺寸303

9．4．3 控制裂缝高度延伸期的诊断305

9．4．4 泵注压力分析例子307

9．4．5 对非理想裂缝延伸的诊断309

9．4．6 地层压力能315

9．4．7 脱砂后的压力动态318

9．4．8 由双对数曲线斜率进行裂缝诊断319

9．4．9 近井筒效应320

9．5 裂缝闭合期的分析325

9．5．1 液体效率325

9．5．2 基本的压降分析328

9．5．3 非理想条件下的压降分析329

9．5．4 一般的压降分析332

9．6 裂缝闭合后的压力解释336

9．6．1 在裂缝闭合后为什么会有线性和径向流337

9．6．2 线性、过渡和径向流压力动态339

9．6．3 微型压降测试340

9．6．4 闭合前后的综合分析341

9．6．5 物理和数学的描述342

9．6．6 初滤失的影响344

9．6．7 闭合后诊断的框架工作组成345

9．6．8 闭合后分析的应用347

9．6．9 现场实例348

9．7．1 压力拟合351

9．7．2 非唯一性351

9．7 压力的数值模拟：泵注和闭合的分析结合351

9．8 复杂的测试试验次序352

9．8．1 评论已有的与压裂有关的资料352

9．8．2 确定储层生产参数353

9．8．3 定义闭合压力353

9．8．4 裂缝几何形状的特征353

9．8．5 确认近井筒问题353

9．8．6 液体滤失特性353

9．8．7 闭合后反应的评定353

9．8．10 验证相反的加砂施工压力354

9．8．8 相互确认评估结果354

9．8．9 进行压力的历史拟合354

附录 水力压裂压力分析技术的背景355

第10章 压裂设计372

10．1 简介372

10．2 设计考虑374

10．2．1 经济优化374

10．2．2 压裂优化设计方法374

10．2．3 裂缝导流能力375

10．2．4 无量纲裂缝导流能力377

10．2．6 支撑剂优选379

10．2．5 非达西流影响379

10．2．7 压裂规模380

10．2．8 液体滤失381

10．2．9 粘度影响382

10．2．10 泵注排量384

10．3 裂缝形态模拟384

10．3．1 模型选择386

10．3．2 地层参数来源386

10．4 泵注程序387

10．4．1 常规加砂程序389

10．4．2 端部脱砂392

10．5 多层压裂395

10．5．1 限流压裂395

10．5．2 分层压裂395

10．5．3 穿过多层的单裂缝396

10．5．4 多层油藏中的双裂缝396

10．5．5 油田实例399

10．6 酸压401

10．6．1 酸蚀裂缝导流能力402

10．6．2 酸液滤失404

10．6．3 酸反应速度406

10．6．4 酸压模型407

10．6．5 参数敏感性407

10．6．6 地层反应特性412

10．6．7 加砂压裂和酸压结论412

10．7 斜井压裂413

10．7．1 油藏考虑414

10．7．2 裂缝间距415

10．7．3 汇聚流动417

10．7．4 斜井与水平井的压裂施工418

10．7．5 水平井实例419

第11章 压裂施工422

11．1 引言422

11．2 完井422

11．2．1 斜井和S型井的完井422

11．2．2 水平井和多底井的完井423

11．2．3 小眼井和单一井完井423

11．2．4 层位隔离423

11．3 射孔431

11．3．1 背景431

11．3．2 对坚硬岩石水力裂缝的射孔相位433

11．3．3 其他压裂射孔考虑435

11．3．4 裂缝及充填和大排量水充填438

11．3．5 没有砾石充填滤网的防砂压裂439

11．3．6 超平衡压裂439

11．3．7 井和裂缝的连通性440

11．4 压裂施工的地面设备440

11．4．1 井口隔离440

11．4．2 精制施工钢管440

11．4．3 高压泵443

11．4．5 支撑剂存储和输送444

11．4．4 混合设备444

11．4．6 必要的传感器信号445

11．4．7 设备放置447

11．5 井底压力测量和分析447

11．5．1 由地面的测量计算井底压力448

11．5．2 带存储器的井底压力表449

11．5．3 导线传输的压力表449

11．5．5 测量选择450

11．6 支撑剂回流控制450

11．5．4 连续油管传输的压力计450

11．6．1 强制闭合451

11．6．2 树脂冲洗451

11．6．3 树脂包裹的支撑剂451

11．6．4 纤维技术451

11．7 返排对策452

11．8 质量保证和质量控制453

11．9 健康安全和环境453

11．9．1 安全措施453

11．9．2 环境保护455

附录 对孔眼穿透深度及流动特性的认识456

第12章 压后评价和压裂井的性能467

12．1 引言467

12．1．1 裂缝绘图技术467

12．1．2 压力不稳定分析472

12．2 压后裂缝评估475

12．1．1 以井筒存储为主的流动476

12．2．2 裂缝存储线性流动476

12．2．3 双线性流477

12．2．4 地层线性流478

12．2．5 拟径向流480

12．2．6 拟稳态流481

12．3 影响压裂井性能的因素482

12．3．1 非达西流482

12．3．2 非线性流体486

12．3．3 裂缝伤害和空间变化的裂缝特性487

12．3．4 高渗裂缝内的伤害491

12．3．5 非均质系统491

12．4 垂直裂缝井的试井分析493

12．4．2 裂缝存储线性流分析494

12．4．1 井筒存储为主的流动分析494

12．4．3 双线性流分析495

12．4．4 地层线性流分析496

12．4．5 拟径向流分析496

12．4．6试井设计需考虑的事项497

12．4．7 试井分析举例497

12．5 压裂井的性能预测505

第13章 基质增产508

13．1 引言508

13．1．1 井层选择508

13．1．5 泵入方案的设计和模拟510

13．1．4 液体和添加剂的选择510

13．1．2 地层伤害的描述510

13．1．3 增产技术的确定510

13．1．6 经济评价511

13．1．7 施工511

13．1．8 评估511

13．2 井层选择511

13．2．1 区分低产能井和需增产的井511

13．2．2 地层伤害对产能的影响514

13．3 地层伤害特征516

13．2．3 措施前的经济评价516

13．4 确定增产技术519

13．5 施工设计520

13．5．1 基质增产技术520

13．5．2 处理液选择521

13．5．3 泵注程序方案的确定和模拟528

13．6 设计后的经济评价540

13．7 现场实施541

13．7．1 质量控制541

13．7．2 数据采集542

13．8 处理评估543

13．8．1 施工前评价543

13．8．2 实时评估544

13．8．3 施工后评估545

第14章 地层伤害：起因、诊断和处理对策547

14．1 引言547

14．2 伤害特征548

14．2．1 拟伤害548

14．2．2 拟表皮系数和完井及井下管柱结构549

14．3 地层伤害描述550

14．3．1 微粒运移550

14．3．2 膨胀粘土552

14．3．3 垢552

14．3．4 有机沉积物553

14．3．5 混合沉积物555

14．3．6 乳化液555

14．3．7 外来微粒堵塞556

14．3．9 酸反应及酸反应产物557

14．3．8 润湿性改变557

14．3．10 细菌558

14．3．11 水锁559

14．3．12 油基钻井液559

14．4 地层伤害的起因560

14．4．1 钻井565

14．4．2 固井567

14．4．3 射孔567

14．4．5 修井568

14．4．4 砾石充填568

14．4．6 增产措施和补救措施569

14．4．7 常规生产和注入操作570

14．5 实验室分析和处理方法选择572

14．5．1 伤害识别572

14．5．2 处理措施的选择574

14．6 处理对策和考虑的因素578

14．6．1 微粒和粘土580

14．6．2 垢580

14．6．3 有机沉积物581

14．6．7 外来微粒堵塞582

14．6．6 细菌582

14．6．5 乳化物582

14．6．4 混合沉积物582

14．6．8 油基钻井液583

14．6．9 水锁584

14．6．10 润湿反转584

14．6．11 井筒伤害584

14．7 结论585

15．1 前言586

第15章 酸化用添加剂586

15．2 缓蚀剂587

15．2．1 金属的腐蚀587

15．2．2 酸对钢的腐蚀587

15．2．3 酸腐蚀的点蚀类型588

15．2．4 氢脆588

15．2．5 不同酸类型的腐蚀特征589

15．2．6 缓蚀剂类型589

15．2．7 缓蚀剂与其他添加剂的配伍性590

15．2．8 缓蚀剂的实验室评价590

15．3 表面活性剂591

15．2．9 缓蚀剂选择的建议591

15．3．1 阴离子表面活性剂592

15．3．2 阳离子表面活性剂592

15．3．3 非离子表面活性剂592

15．3．4 两性表面活性剂593

15．3．5 氟碳表面活性剂593

15．3．6 表面活性剂的性能593

15．3．7 表面活性剂的应用和类型596

15．4．3 聚胺598

15．4．2 季铵盐表面活性剂598

15．4．1 多电荷阳离子598

15．4 粘土稳定剂598

15．4．4聚季铵599

15．4．5 有机硅600

15．5 互溶剂600

15．5．1 互溶剂的吸附601

15．5．2 互溶剂的氯化601

15．6 铁稳定剂601

15．6．1 铁的来源601

15．6．2 铁的控制方法602

15．7．3 延缓酸的反应604

15．7．2 促进流体返排604

15．7．1 解除水堵604

15．7 醇类604

15．7．4 降低酸液中水的浓度605

15．8 乙酸606

15．9 有机分散剂606

15．10 有机溶剂606

15．11 转向606

15．13．1 排放要求607

15．13 酸化后排液的危害607

15．12 添加剂配伍性607

15．13．2 返排液危害的防止608

第16章 酸化原理609

16．1 简介609

16．2 酸与矿物的反应610

16．2．1 酸—矿物反应的化学计量式610

16．2．2 酸岩反应动力学613

16．2．3 反应产物的沉淀617

16．3．1 介绍620

16．3．2 酸液选择620

16．3 砂岩酸化620

16．3．3 砂岩酸化模型621

16．3．4 渗透率响应626

16．4 碳酸盐岩酸化627

16．4．1 不同特征627

16．4．2 蚓孔628

16．4．3 蚓孔的产生629

16．4．4 酸化试验631

16．4．5 蚓孔的扩展634

附录 理解和预测蚓孔的最新进展636

第17章 碳酸盐岩酸化设计652

17．1 引言652

17．2 碳酸盐储层中矿物和伤害物特征652

17．2．1 矿物特征652

17．2．2 伤害物特征653

17．3 用盐酸酸化碳酸盐岩653

17．3．1 引言653

17．3．2 历史回顾653

17．3．3 碳酸盐矿物与盐酸的反应654

17．3．4 酸化物理特征655

17．3．5 现场设计660

17．4．1 有机酸661

17．4 其他酸配方661

17．4．2 稠化酸663

17．4．3 乳化酸663

17．4．4 微乳液664

17．4．5 其他酸化方法664

17．4．6 自转向酸666

17．5 酸化设计666

17．5．1 酸化井的选择666

17．5．4 置放667

17．5．2 泵注程序667

17．5．3 添加剂667

17．6 结论668

第18章 砂岩酸化669

18．1 简介669

18．2 处理液669

18．2．1 盐酸的化学反应669

18．2．2 氢氟酸体系的化学反应670

18．3 产物的溶解性673

18．3．4 铁化合物674

18．3．3 氟化铝和氢氧化铝674

18．3．1 氟化钙674

18．3．2 硅氟酸碱金属和氟铝酸碱金属674

18．4 动力学：反应速度的影响因素675

18．4．1 氢氟酸的浓度675

18．4．2 盐酸的浓度675

18．4．3 温度676

18．4．4 矿物学组成和反应的表面积676

18．4．5 压力677

18．5 氢氟酸反应模型677

18．6．1 氟硼酸678

18．6 其他酸化模型678

18．6．2 土酸680

18．6．3 醇土酸681

18．6．4 土酸加氯化铝来缓速681

18．6．5 有机土酸682

18．6．6 自生土酸体系682

18．6．7 缓冲调节氢氟酸体系682

18．7．2 地层特征683

18．7．1 地层对酸的响应683

18．7 解堵机理683

18．7．3 地层水的配伍性684

18．7．4 原油的配伍性684

18．7．5 地层矿物和流体系统的配伍性685

18．7．6 酸类型和浓度686

18．8 控制沉淀的方法688

18．8．1 前置液688

18．8．2 土酸的用量和浓度689

18．8．3 后置液或后冲洗液689

18．9．2 典型的砂岩施工步骤690

18．9 酸化设计的考虑因素690

18．9．1 流体步骤的选择690

18．9．3 清洗管柱691

18．9．4 前置液691

18．9．5 主体酸阶段692

18．9．6 后冲洗阶段692

18．9．7 转向技术693

18．9．8 典型砂岩酸化步骤693

18．10．1 计算694

18．10 基质酸化的设计指南694

18．10．2 返排和清洁技术696

18．11 酸化评估697

18．12 结论698

第19章 液体置放和挤酸技术700

19．1 前言700

19．2 挤酸技术的选择700

19．2．1 酸液正确置放的重要性700

19．2．2 各种转向方法的比较701

19．2．4 MAPDIR方法702

19．2．3 酸液分布与注入排量702

19．3 化学转向技术703

19．3．1 历史回顾703

19．3．2 转向剂性能703

19．3．3 转向剂分类704

19．3．4 转向酸处理过程中的主要问题705

19．3．5 转向剂效率的实验室评价705

19．3．6 转向剂效果模拟706

19．4．2 泡沫机理710

19．4．1 历史回顾710

19．4 泡沫转向710

19．3．7 施工设计710

19．4．3 多孔介质中的泡沫行为712

19．4．4泡沫转向实验评价714

19．4．5 泡沫转向模拟和预测715

19．4．6 现场应用717

19．5 堵球719

19．6 机械置放技术720

19．7．1 最佳处理方法721

19．7 水平井721

19．7．2 液体置放技术723

19．8 结论724

第20章 基质增产处理评价726

20．1 前言726

20．2 由井口测定推算井底参数726

20．3 表皮系数的实施监测726

20．3．1 Mcleod和Coulter技术727

20．3．2 Paccaloni方法727

20．4．1 处理过程中表皮系数的计算730

20．4．2 酸处理前油（气）藏特征的确定730

20．4 Prouvost和Economides方法730

20．5 Behenna方法732

20．6 逆注入能力诊断图732

20．7 基质处理评价技术的局限734

20．7．1 油（气）藏对注入排量变化的响应734

20．7．2 各种处理液的不同粘度734

20．7．3 由暂堵剂和封堵球引起的暂时表皮系数735

20．7．4 其他因素735

20．7．5 反应性流体去除伤害735

20．8 施工过程中的响应诊断735

20．8．2 施工优化737

20．8．1 井的判别737

20．9 处理后评价738

20．9．1 返排液分析738

20．9．2 示踪测井738

20．10 结论740

术语表741

符号759

参考文献766

单位换算表834

作者简介835