地应力的大小对压裂液性能的选择主要表现在对压裂液的摩阻和压裂液的流变性要求上。
(1)地应力的大小与压裂液摩阻选择
施工泵压与摩阻可用下式表示:
P=3σmin-σmax-Pb+σt-PW+PS (5-1)
式中:P——井口施工泵压,MPa;σmin——地层最小水平主应力,MPa;σmax——地层最大水平主应力,MPa;Pb——地层孔隙压力,MPa;σt——地层岩石抗张强度,MPa;PW——井筒中的液柱压力,MPa;PS——管线及孔眼的摩阻,MPa。
当地面施工泵压恒定时,最小主应力越大,要求摩阻压力越小。当最小水平主应力大到一定程度时,再降低施工摩阻已不可能。因为要降低施工摩阻,从施工参数要求上一是降低施工排量,二是进一步降低压裂液的粘度。排量太低,会增加施工中过早脱砂的风险,导致压裂施工的失败;降低压裂液的粘度,压裂液的悬砂性能将会降低,压裂后的闭合裂缝将得不到很好的支撑,增产效果将变差。因此施工摩阻的降低是有一定限度的。
(2)地应力大小与压裂液流变性设计关系
压裂液的流变参数中,压裂液在水力裂缝内流动时剪切速率γ及流动粘度μ的设计与地应力大小有关,其计算式为:
油气藏现今地应力场评价方法及应用
式中:γ——压裂液在裂缝内流动时的剪切速率,s-1;Q′——裂缝中流量,m3/min;Q1——压裂前油气井的稳定日产量,t/d;H——裂缝高度,m;W——裂缝宽度,m;K′——压裂液的稠度系数,MPa·s-1;E——岩石的杨氏模量,MPa;PH——裂缝内的压力,MPa;n′——压裂液的流态指数,无量纲。