在水力壓裂作業的設計中可以調整幾個因素，以積極影響壓裂效率和作業成本。利用預測分析進行壓力估算，重點是套管優化，創建準確預測的時間表、降低成本以及最大限度提高效率的潛力，將壓裂作業設計的波動性降至最低。
 
當與完井工程師談論他們在規劃和執行水力壓裂作業方面的優先事項時，效率和成本幾乎是他們的優先話題。這些方面是如此緊密地交織在一起和相互依存，以至于如果不仔細考慮另一個方面的影響，就無法操控其中一個方面。在全面考慮壓裂作業時，可以對許多因素進行調整，來最大限度地提高效率，同時還要降低成本。

流速和壓力
流速和壓力是壓裂作業的基本要素。鉆井方案、套管設計、壓裂馬力需求和許多其他因素完全依賴于一口井的泵送流速和壓力要求，目標是在整個壓裂過程中達到最高的流速，同時保持最大允許的地面壓力。選擇泵送流速和壓力都是為了提高作業效率和優化增產，最大限度地提高油井預計的最終采收率。

那么，如果在壓裂過程中，這些要求中的其中一個無法達到，會發生什么呢？在大多數情況下，由于很高處理壓力，導致處治率降低。這些降低的處治率會極大地影響壓裂作業的效率，從而推高整體的完井成本，延遲現金流回流。由于已經使用了高性能的減摩劑，而且對射孔或沙漿設計做出重大更改的愿望有限，因此選項僅限于應對高壓和降低的處治率。如果未來的井預測可能出現類似的問題，則必須在規劃過程的早期對完井設計的某些方面進行調整。

分析方法
為了幫助運營商解決這個問題，Universal Pressure Pumping公司開發了一種利用預測壓力分析工具來評估套管設計靈敏度的方法。這一內部開發的工具能夠提供輸入計劃的預作業參數，例如流體類型、射孔設計和裂縫梯度，從而生成一個預期處治的摘要。 

一些最重要的輸出包括油管摩擦、最大可實現的流速以及最大流速時的壓力，所有這些都是分級進行的。了解這些因素后，技術服務團隊有能力提出套管設計的多種變化，這些變化可對井的整體處治和壓裂效率產生積極影響。通過為運營商提供廣泛的故障分解，區分可能的套管設計方案以及這些設計方案對其油井的影響，他們可以自信地選擇一個最符合他們想要的油井處治結果，成本與效率兼顧的套管設計方案。

預測壓力分析工具
使用預測壓力分析工具時需考慮許多因素。大多數的輸入數據是設計常數，包括井的斜深和垂深、壓裂級數、以及處理的體積量。不過，該工具還包括了更有可能發生變化的因素，例如射孔設計、估計的平均ISDP（instantaneous shutdown pressure瞬時停機壓力）、摩擦減少百分比、當然還有套管設計。這些都是技術服務團隊在整個作業中尋找流速最大化方法時需要探究最多的變量。

其中一些變量的輸入數據相對容易調查，并被識別為“受教育常量”，這意味著盡管它們不是運營商提供的常量，如測量深度或壓裂級數，但它們仍可以被準確地估計，用于進行壓力分析。這些受教育的常量包括射孔設計、平均 ISDP 和摩擦減少百分比。盡管射孔和裂縫集群設計的改變會影響流速和壓力，但不會有很大變化，對于整體處理的產量變化可以忽略不計。通過收集和分析鄰井類似儲層的完井數據來評估平均ISDP，然后再根據可比信息進行預測。

套管的設計
利用將在作業中使用的水，以及運營商處置時使用的各種減摩劑，所做的作業前的水分析，能為分析提供準確的摩擦減少百分比。隨著潛在可變因素的數量減少至一個，套管優化現在可以成為重點了。套管設計的變化提供了油井泵送流速和壓力波動的最大范圍。在分析套管重新設計以獲得更有效的壓裂時，需要考慮多個因素，包括單直徑套管柱和錐形套管柱、套管尺寸和套管重量。

套管設計說明了一口井基于其套管設計最大流速和壓力的一個寬范圍的普遍例子。流速和壓力差的一些主要數據來源是油管摩擦力和套管最大額定壓力。改變套管尺寸或在設計中引入錐形套管柱，對整個系統的總體油管摩擦力有顯著的影響。油管的摩擦力與地面的泵送壓力直接相關，而地面泵送壓力又直接影響著可實現的流速。還必須細心考慮整個設計中所使用的套管的重量。增加管柱最薄弱部分的套管重量將能提高整個設計的最大額定壓力，從而增大一口井可實現的泵流速。 

運營商們可以考慮這種比較式的分析，并根據其預先的完井設計、成本和套管的可用性探索各種選擇。套管設計B和C在流速和壓力分析方面產生了相似的結果，但可能包括一種難以獲得的或購買起來偏貴的套管，見表1。通過這種分析，運營商還可以得出這樣的結論，如果他們增大套管尺寸，由于與原始設計相比摩擦壓力降低，他們也許可以延長井的水平段長度。運營商在設計他們的套管柱時必須考慮這些類型的場景以及許多其他情況。預測壓力分析工具在這里特別有用，因為它能快速更改輸入數據，并能快速分類眾多可行和不可行的選項。

對壓力的分析
預測分析工具的易用性和準確性最近促使了一家二疊紀的運營商向技術服務團隊尋求有關壓力分析確認的建議。在敏感的地層中作業，以最高流速操作是優化壓裂復雜性的關鍵，客戶希望確認當前的套管設計能承受20%的流速增加，同時還能使這個增大的流速保持在該井最大的額定壓力范圍。利用當前的井的參數和壓裂前的輸入數據，技術服務團隊能夠確認該井確實可以以最佳流速實施壓裂，同時還能在整個作業過程中保持在最大壓力限值之內。

壓力對總井深的走勢給出了實際作業處理的分級壓裂分析，與壓裂前的預測壓力分析并行示意，壓裂作業符合預測分析，而且作業是在沒有任何流速或壓力限制的情況下完成的。該運營商不僅能夠提高促產率，以獲得更有效的壓裂，而且一個更高效的壓裂時間表也帶來了相關的好處。通過縮短作業平臺20%的總時間，運營商能夠有效促進生產，從而提前兌現。該運營商還通過有效縮短平臺作業時間，以最佳的方式完成作業，降低了相關成本，例如運營日費和設備租賃費。

贏得的價值
長期的博弈就是效率和成本。如果一個運營商能夠利用預測分析的方法來開發或分析一個套管柱，使他們能在保持最高壓力限值的同時達到最大的泵流速，那么壓裂效率就成為一個波動性較小的因素。由于一個更有效的套管設計，延遲和挫折的可能性就會即刻減少，運營商們就能更準確地制定運作時間表，探究完井過程中其他方面的成本節省。
同樣重要的是要認識到，計劃外的泵流速降低不僅會影響壓裂效率，還可能影響井的產量。驗證射孔速度是否保持在最大EUR的目標范圍內對于井的成功至關重要。使用專注于套管優化的預測壓力分析工具，運營商可以準確預測時間表、成本和效率，同時知道他們選擇的設計幾乎沒有大的波動。