不同粒径支撑剂组合比例对支撑剂回流及缝内分布影响研究

针对压裂施工后压裂液返排时裂缝内支撑剂的运动特性建立数学模型,模拟不同粒径支撑剂组合时裂缝内压裂液返排及支撑剂的回流过程,通过模拟计算掌握了不同粒径支撑剂组合比例对支撑剂回流量及支撑剂在裂缝内分布的影响规律。研究结果表明随中粒径支撑剂所占比例增加,支撑剂回流量逐渐增加,但裂缝内支撑剂分布状况逐渐变好,综合考虑支撑剂回流量及裂缝内分布状况,中粒径支撑剂在大、中、小三种粒径支撑剂组合中比例不应低于1：10：1。     

支撑剂回流及其在裂缝内分布影响因素研究

针对压裂施工后压裂液返排时裂缝内支撑剂的运动特性建立数学模型,模拟裂缝内压裂液返排及支撑剂的回流过程,通过模拟计算掌握了压裂液返排粘度、支撑剂密度、支撑剂粒径对支撑剂回流量及支撑剂在裂缝内分布的影响规律。结果表明对于所研究的影响因素伴随着支撑剂回流量的减少缝内支撑剂的分布状况逐渐变差,因此在具体设计时必须综合考虑各方面的影响,以便获得最优的结果。     

压裂返排技术优化

压裂后排液过程中,压裂液的返排速度、破胶黏度对支撑剂总回流量的影响很大.通过研究压裂液返排速度、破胶黏度对支撑剂总回流的影响,确定了压裂液的最佳返排速度及时机,建立了不同井口压力下的放喷制度,形成了完善的压裂助排技术.该技术主要包括超低界面张力助排技术、ADC自生氮化合物助排技术以及预制、伴注气体助排技术.     

纤维压裂技术与现场应用

压裂改造是油气藏增产的重要增产措施,压后快速返排可以进一步提高增产效果,而提高压裂液的返排速度和控制支撑剂的回吐却相对矛盾,若压裂液返排速度过快,超过临界出砂流速,将产生支撑剂回吐现象,致使缝口处的导流能力大大降低;若压裂液返排速度过慢,致使返排率降低,将增加压裂液对储层的伤害。为解决这一矛盾,通过对纤维压裂工艺机理研究的基础上结合现场应用,表明纤维压裂对防止支撑剂回流、提高压裂液返排率、减少储层伤害、增强压裂改造效果等方面具有良好的应用效果。     

压裂液返排过程中支撑剂回流规律研究

油井压裂结束后,均有压裂后返排过程。返排过程中支撑剂回流是评价压裂效果的重要因素,因此有必要对其进行研究。考虑压裂返排过程中缝宽的动态变化,根据质量守恒定律和伯努利方程,考虑返排过程压裂液的滤失,得到缝内任意垂直截面的流速计算模型;对回流过程中支撑剂进行力学分析,得到支撑剂发生回流的临界条件,进而提出控制支撑剂回流的合理返排方案。根据建立的支撑剂返排模型,对吉林油田嫩平1井进行压裂液返排设计,制定出合理的控制支撑剂回流的返排施工方案。     

支撑裂缝处理剂性能研究与应用

研制了一种支撑裂缝处理剂,在实验室考察了该处理剂的应用性能,并在3口井上进行了成功的应用试验.该处理剂为含有氧化剂、助氧化剂、催化剂的水溶液,用于处理加砂压裂后的支撑剂充填裂缝,破解裂缝内压裂液冻胶,溶解压裂液残渣和聚合物滤饼,以改善破胶液返排效果,提高裂缝导流能力.室内性能考察结果表明,与使用过硫酸铵破胶相比,该处理剂在≥40℃破胶迅速,破胶液粘度很低(～1mPa*s),可使压裂液残渣产生量减少73%以上,可完全溶解常规破胶法产生的残渣,使导流能力提高40%以上,对支撑剂的强度无影响.在3口油井试用,压裂液平均返排时间比一口对比井缩短约60%,平均返排率为86.8%,比对比井提高近20%.     

压裂液返排模型的建立及应用

压裂液返排过程中通过合理控制返排时间和流量,可使支撑剂在产层区获得较好的铺置,从而使裂缝具有较高的导流能力。目前压裂液返排工作制度的确定一般依靠现场工程师的经验,缺少可靠的理论依据。为此建立了包含考虑二维滤失的裂缝扩展模型,停泵后即刻返排、停泵后关井闭合返排的数学模型,模拟了返排期间压力、排量随时间的变化规律,建立了压裂液返排模型,得到压裂液返排控制的优化设计方法,并编制了计算程序,指导现场选择合适的返排时间和返排流量。现场实例表明,应用编制的压裂液返排计算软件得到的结果,可为压裂液返排时间和流量的确定提供依据,有助于现场返排的科学化和定量化。     

气井压后测试制度动态优选技术及应用

以川西致密低渗气藏为研究对象,通过对压裂液滤失、返排规律研究,支撑剂回流、沉降规律及求产期间支撑剂回流规律研究,提出气井压后测试制度应根据不同阶段进行动态优化的设计思路,给出相关计算公式,以新场气田为例,进行了实例计算。计算结果与实际吻合,为压后测试制度优选提供了理论基础。     

川西水平井纤维加砂压裂工艺研究与应用

常规水平井加砂压裂工艺存在支撑剂回流现象严重、铺置效果不理想等问题。针对川西气田水平井压裂后压裂液返排效率低、支撑剂回流现象严重等问题,研制出可降解纤维及与之配套的纤维降解剂,形成了可降解纤维材料体系,以提高压裂液返排效率,改善裂缝导流能力,并防止支撑剂回流,改善支撑剂铺置效果,进而提高压裂改造效果。通过在川西气田水平井采用可降解纤维材料体系实施纤维加砂压裂工艺,有效提高了压裂后压裂液返排效率,减少了支撑剂回流量,改善了压裂效果,为水平井防支撑剂回流提供了借鉴经验。     

强制闭合压裂工艺技术研究与应用

基于压裂液返排工艺技术要求,综合考虑压后返排涉及的裂缝闭合、流体滤失、支撑剂运移、地层流体流动和井筒流动等问题,现对压裂液返排模型进行了系统和深入的研究,重点研究了返排过程中支撑剂的运动模型、起动模型和压裂液返排率的计算模型,并首次模拟了考虑返排的压后气井产能。研究成果对于丰富压裂设计模型具有理论意义,对于指导压裂液返排具有重要的意义。     

纤维控制压裂支撑剂回流实验研究

支撑剂回流现象在一些闭合应力低、结构疏松、微裂缝发育的砂岩层段及高压气藏时有发生。纤维控制支撑剂回流技术具有工艺简单,压后快速返排的特点。室内研究表明,在目前常用的压裂液、支撑剂体系下,适用于压裂改造控制支撑剂回流的纤维种类为聚丙烯类纤维,在液相、固相中分散性好,适用纤维长度为8～12mm,纤维浓度为0.8%～1.0%,纤维压裂液体系静态悬砂半衰期可达72h,加入纤维后的支撑剂充填层临界出砂流速可提高10倍以上,对裂缝导流能力和渗透率影响较大,但与储层基质渗透率相比仍然较大,不会影响压裂改造后的产量。     

支撑剂回流室内研究

当前的支撑剂回流的研究主要是以物理模型实验为主,围绕缝宽、闭合应力、流速三个主要参数进行室内实验基础上的定性分析和为数不多的定量分析。系统分析了影响支撑剂回流的诸多因素中四个较为重要的参数,介绍了当前国外研究支撑剂回流的三套实验装置的原理、方法,并提出了建议。     

树脂包覆支撑剂控制回流方法研究

近年来,为提高压裂效果,最大限度地挖掘油层产能,压裂施工规模逐步增大,加砂量和施工砂比也逐步提高.而压后生产过程中支撑剂回流井筒造成油井生产能力下降快及卡泵等现象越来越引起生产单位的重视.对支撑剂回流原因进行了分析,开展了可固结支撑剂的室内试验,开发了一种新型包覆支撑剂产品及包覆工艺,该产品可较好地满足稳定缝口、防止支撑剂回流且保持高导流能力的要求.     

支撑剂回流控制技术的新发展

水力加砂压裂已成为油气田增产的一种重要措施，但是压后支撑剂的回流给生产带来了严重影响，带到地面的支撑剂可能损坏地面测试设备，增加作业费用，降低水力压裂作业的改造效果。经过几十年的努力，在控制支撑剂回流方面已取得了突破性的进步。现在国内外控制支撑剂回流的新技术主要有树脂包层支撑剂（RCP）防砂技术、纤维防砂技术、热塑性薄膜（TFS）防砂技术和可变形支撑剂（DIP）防砂技术，这些技术在国内的应用还比较少。文章简要介绍了这４种防砂技术的技术特点、防砂原理、使用条件和施工工艺等方面。现场试验证明，这些防砂新技术都可以在一定程度上减少或消除支撑剂的回流，减少作业费用，提高油气井产量，增加油气田的经济效益。     

纤维对压裂液携砂能力的影响

稠化剂浓度的降低会导致压裂液的携砂性能变差,进而影响压裂改造效果。而基液中加入纤维可以在降低压裂液中稠化剂浓度的前提下,保证甚至提高压裂液的携砂能力。静态携砂实验结果表明,随着纤维加量和纤维长度的增加,支撑剂的沉降速度降低。加入质量分数大于0.2%、长度大于8 mm的XW-3纤维即可有效改善压裂液的携砂能力,并且纤维对压裂液的耐温耐剪切性能没有影响。在变剪切实验中,随着纤维加量从0增至2.0%,黏度增值由335.9降为107.4 mPa.s。加入纤维后,剪切速率的降低对压裂液黏度升高的影响变小。含有纤维的压裂液中,支撑剂的沉降遵循Kynch定律。在长庆油田关X井的现场应用证实了纤维改善压裂液携砂能力的可行性。     

压裂液返排期间放喷油嘴的磨损规律研究

压裂液返排期间,由于支撑剂的回流返吐导致放喷油嘴磨损严重,不仅增加了更换油嘴的成本,而且影响压裂施工效果。为了延长放喷油嘴的使用寿命,基于光滑粒子流体动力学(SPH)和有限元(FEM)的耦合方法,对压裂液返排期间放喷油嘴的磨损规律进行数值模拟研究。以磨损速率为判断标准,优化设计了放喷油嘴的内流道结构,优选了油嘴材料,探讨了支撑剂质量分数和粒径对油嘴磨损程度的影响。研究结果表明:放喷油嘴收缩段与直线段的过渡段和出口处的磨损最严重,优选油嘴的内流道结构为流线形,收缩段长度为25 mm,整体长度为42 mm,材料为陶瓷;随着支撑剂质量分数和粒径的增加,放喷油嘴的磨损速率均呈现先增大后减小的规律;优化的放喷油嘴耐磨性强,使用寿命长,可保证压裂液返排施工高效进行。研究结果可为高压高含砂条件下的耐磨油嘴设计提供参考。     

纤维支撑剂团静态沉降速度计算方法

水力压裂过程中,脉冲注入含纤维的支撑剂团可以有效保持其在裂缝输送沉降过程中的完整性,从而形成柱状支撑裂缝.通过实验再现了纤维支撑剂团静态沉降过程中的完整性,将压裂液-纤维-支撑剂三相混合物处理为单相流体,通过修正液相的流变性获得混合物的物性,考虑纤维支撑剂团在静态沉降过程中所受的重力、浮力、壁面摩擦力和绕流阻力,建立其...     

可降解纤维压裂液的研究及其在苏里格气田的应用

为了提升苏里格气田支撑剂铺置效果,防止出砂和支撑剂回流,对纤维进行了表面改性处理,优化了纤维尺寸、加量,对纤维降解性、分散性、岩心伤害、悬砂性能、压裂液体系耐温耐剪切性能、破胶等性能进行了评价。结果表明,纤维直径为10 μm、长度为12 mm,加量为0.15%,在压裂液中分散良好,120 h可降解80%以上,降解后纤维溶液伤害率小于5%,纤维压裂液增黏性能优异,在剪切速率170?s?1、110?℃下剪切120 min后黏度保持在120 mPa·s以上。纤维通过桥接作用形成网状结构,将支撑剂束缚于其中,降低支撑剂沉降速度,现场试验未发生出砂和支撑剂回流现象,压后无阻流量为108.61×104 m3/d,现场压裂效果良好。