确定地层闭合压力的多种方法

上述确定地层滤失方法研究中，如压降分析和两次瞬时停泵压力测试等，在求出滤失的同时也可求出地层的闭合压力。下文将对平衡测试确定闭合压力的方法进行探讨。

1.理论分析

平衡测试法求地层闭合压力是一种注入测试法，类似于常规的注入或关井或压力降测试法。该方法不关井而是以低排量i2连续注入流体，开始处理时压力下降。由于i2比主压裂作业时的泵排量i1小得多，因此注入率i2小于压裂液滤失率。当压裂液滤失率大于注入率时，裂缝体积和压力随时间增加而降低。当裂缝体积下降到一定程度时裂缝趋于闭合，裂缝长度也随之缩减。压裂液滤失率将随时间增加而减少，直到最后压裂液的滤失率等于注入率。这时裂缝体积保持稳定，井眼压力达到平衡并开始逐步上升，因为从这时起压裂液滤失率随时间增加而下降且注入率保持不变。压裂液注入率与滤失率达到平衡时（teq）的最小压力即为平衡压力peq。当压力达到平衡后立即关井，测试结束。

平衡压力是裂缝闭合压力的上限。通过减去最后关井时的瞬时压力变化Δpsi，可以消除摩擦和扭曲成分。校正后的平衡压力（peq-Δpsi）与裂缝的闭合压力只相差裂缝中的净压力，由于注入率i2较小，净压力相对较小，因此校正后的平衡压力近似等于裂缝闭合压力。如果把校正后的平衡压力再减去净压力，则得到更准确的裂缝闭合压力。

2.国外现场实例

1）实例1

地层深9 056～9 191 ft，净厚度115 ft，渗透率0.07 mD。增产措施计划包括：平衡测试、压裂液效率测试（FET）和主支撑压裂作业。在平衡测试期间，i1＝15 bbl/min，i2＝ 1.67 bbl/min。基于压裂压力计算的裂缝闭合压力为7 583 psi。在平衡测试关井和FET关井后根据压力降推算的闭合压力分别为7 570 psi和7 683 psi。仅根据关井后的压力降数据推算的闭合压力具有多解性，只有在用平衡测试法确定了闭合压力之后，才能在压力降曲线上识别出正确的裂缝闭合点。

2）实例2

地层深5 440～5 487 ft，净厚度38 ft，渗透率0.02 mD。增产措施计划包括：平衡测试、FET、支撑压裂处理。i1＝15 bbl/min，i2＝1.16 bbl/min。i1注入时间tp为3 min。由于压裂液的滤失率低，16 min后才达到压力平衡。根据处理压力计算的裂缝闭合压力为4 710 psi，而根据FET关井后压力降推算的闭合压力约为4 751 psi。推算结果与平衡测试结果具有很好的一致性。

3）实例3

在本次作业中，注入压裂液的目的不是为了确定裂缝闭合压力，而是一次支撑压裂作业前的导流处理，目的是在裂缝底部形成一个人工屏障。导流处理包括大排量泵入前置液，形成一定的裂缝长度，然后以低排量泵入砂浆，沉淀后形成屏障。由于作业过程恰好与平衡测试法类似，因此用平衡法分析导流处理期间记录的压力数据，推算裂缝闭合压力。根据处理压力数据计算的闭合压力为2 901 psi。在第一次注入、第二次注入和导流处理结束后，关井压力降分析推算的裂缝闭合压力分别为2 950 psi、3 105 psi和3 130 psi。(www.xing528.com)

3.方法应用的分析讨论

1）注入率的选择

由于裂缝净压力在一定程度上对注入率的变化十分敏感，因此i2/i1应尽可能小，当比值小于0.2时有利于结果。如果裂缝延伸速度已知，则i2应大于或等于估算的裂缝延伸率。

2）压裂液的选择

一般情况下平衡测试法选用低黏度压裂液，这样裂缝中的净压力较低，从而能提高闭合压力的估算精度。对于高渗、高滤失性地层，则i2相对较大，则要使用低滤失性压裂液，而不宜使用延迟交联凝胶。

3）注入时间

注入的压裂液体积必须足够大才能在目的层产生裂缝，但如果注入的压裂液太多则形成的裂缝会过大，那么将延长达到压力平衡的时间。在极致密的地层中，常规小型压裂后裂缝需要较长时间才能闭合。

4）达到平衡的时间

现场观测发现井与井之间达到压力平衡所需的时间有很大差异。达到平衡所需时间是注入率、滤失率和裂缝体积的函数。如果i2很大而裂缝体积很小，则能很快达到压力平衡，但过快达到压力平衡会使测试分析十分困难。另外，在致密地层中达到压力平衡所需的时间teq可能较长。