防回流纤维对支撑剂导流能力影响实验研究

水力压裂裂缝内的导流能力是影响油气井压后产量的重要因素。为研究防回流纤维对裂缝内支撑剂导流能力的影响,运用FCES-100裂缝导流仪,对不同粒径支撑剂在纤维以及压裂液影响下的导流能力进行实验测试,掌握了其影响规律。实验结果表明,纤维对不同粒径支撑剂导流能力的影响具有相似规律,在闭合压力较低时几乎无影响,而随闭合压力的增高其影响逐渐增大,当闭合压力达到70MPa后由于纤维的影响可导致导流能力下降30%～40%。压裂液残渣可导致支撑剂导流能力下降50%以上,而在较高闭合压力下由于纤维和压裂液残渣的共同影响可导致支撑剂导流能力下降70%以上。因此对于闭合压力较高的地层应慎重使用纤维防止支撑剂回流。     

压裂支撑剂在裂缝中的沉降规律

水力压裂是油气藏增产的一项重要技术,形成高导流能力的填砂裂缝是水力压裂成功的关键.通过研究支撑剂在垂直裂缝中的沉降规律,建立了受压裂液性能和裂缝几何尺寸等多种因素影响的支撑剂沉降数学模型,编制了相应的计算机软件.通过敏感性分析,研究了影响支撑剂沉降的主要因素以及支撑剂在携砂液中的沉降规律.以胜利油区大北11-29井为例,以获得最合理的支撑剂分布为目标,对施工排量、支撑剂和压裂液参数进行了优化,该井经压裂后日产油量增加了5.7倍,获得了较好的增产效果.     

预防支撑剂回流的纤维增强技术实验研究

支撑剂回流对压裂井有着不利影响,油气田上提出了多种方法来消除或减少支撑剂的回流,其中以纤维增强支撑剂技术最具发展潜力。通过配伍性实验,从5种纤维材料中筛选出了在压裂液中分散性好、不影响压裂液性能的纤维材料A样。把A样纤维和支撑剂混合后,进行了不同闭合压力、不同压裂液粘度和不同纤维浓度的支撑剂充填层稳定性测量实验,并优选出合适的纤维加量为0.9%-1.2%。实验结果表明,加入纤维后,支撑剂充填层的临界出砂流速提高了10倍以上,明显增强了支撑剂充填层的稳定性,对预防支撑剂回流返吐非常有效;同时纤维对支撑剂导流能力的影响可以忽略不计,即不会降低压裂井的增产效果。     

支撑剂在三维裂缝中的运移分布计算

综合应用流体力学、渗流力学、输砂力学和流体热力学等理论,分析支撑剂在三维裂缝中的运移分布规律,建立了一会考虑缝高变化时支撑剂运移分布的数值计算模型,并利用该模型进行了实例计算。该模型和方法能满足三维压裂设计的工程计算需要。     

压裂井支撑剂回流预测方法研究进展

压裂井支撑剂回流会降低压裂效果，增加修井费用，影响油气井的正常生产，因此必须在压裂设计阶段开展支撑剂回流预测工作。支撑剂回流预测方法可分为经验法、理论法、半力学法和数值模拟法四大类。经验法包括stimlab图版法和经验关系法，就是将室内实验数据绘制成图版或者拟合成经验关系式。理论法是基于流化理论，计算结果比较保守；半力学法也是基于流化理论，但考虑了地层和支撑剂的影响。数值方法包括边界元法、个别元素法和流线法，其中流线法采用沿流线追踪界面的思路，是支撑剂回流预测方法的发展方向。     

支撑剂在三维裂缝中的运移分布计算

综合应用流体力学、渗流力学、输砂力学和流体热力学等理论,分析支撑剂在三维裂缝中的运移分布规律,建立了一套考虑缝高变化时支撑剂运移分布的数值计算模型,并利用该模型进行了实例计算。该模型和方法能满足三维压裂设计的工程计算需要。     

支撑剂在交叉裂缝中运移规律的数值模拟

支撑剂运移是水力压裂体系中一个重要的流体-颗粒两相流问题.如何改善支撑剂在缝网中的铺置情况,是压裂改造后提高储层有效传导率的关键.针对这一问题,结合计算流体力学-离散元(CFD-DEM)方法,文中对支撑剂在交叉裂缝中的运移规律进行了数值模拟研究,主要分析了在不同裂缝交角和携砂液黏度条件下支撑剂的运移规律.结果表明:随着裂缝交角增大,支撑剂进入支缝的比例不断下降;提高携砂液黏度,能够改善支撑剂在支缝中的运移情况;在特殊条件下,支撑剂在狭窄支缝中可能出现空间非均匀性的聚团效应.利用CFD-DEM方法能够准确刻画颗粒与颗粒/壁面及流体与颗粒之间的相互作用.     

压裂过程中支撑剂的应用效果

本文主要介绍了采用低粘度压裂液、低浓度支撑剂的水基压裂技术,及其在油田中的应用实例。采用该项技术,在节省压裂费用的同时,可大幅更提高压裂措施效果。     

支撑剂段塞用量计算模型与影响因素分析

支撑剂段塞技术是裂缝性储层降低压裂液滤失的重要工艺措施,目前段塞用量都凭借工程设计人员的经验确定,无有效的定量计算理论,难免对压裂施工效果造成一定影响。依据支撑剂颗粒在幂律性压裂液中的沉降规律,在缝高方向上将裂缝分为n个单元,由颗粒的垂向沉降时间来确定水平运移距离,从而计算封堵每个单元的段塞用量,建立了设计压裂裂缝长度上支撑剂段塞的定量计算模型,并计算分析了其影响因素,对支撑剂段塞技术更好的现场应用具有一定的促进作用。     

控制水力压裂支撑剂返排的玻璃短切纤维增强技术

介绍了用玻璃短切纤维增强技术(FRP)控制水力压裂支撑剂返排的作用机理,建立了介质塑性滑移机制的细观力学模型,对玻璃短切纤维的性能进行了测试,并对适用于控制支撑剂返排的玻璃短切纤维最佳参数进行了试验评价。     

石英砂陶粒组合支撑剂导流能力影响因素

为探究石英砂陶粒组合支撑剂导流能力的影响因素,首先通过单因素实验分析了石英砂占比、压裂液类型、铺砂浓度、闭合压力的影响,然后根据均匀设计实验,利用灰色关联分析了各因素的影响程度.结果 显示:4个因素对导流能力的影响程度从大到小分别为闭合压力、铺砂浓度、支撑剂配比、压裂液类型;不同配比中,闭合压力为40.0 MPa时,陶...     

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。     

支撑剂在超临界二氧化碳中的跟随性计算

超临界二氧化碳作为一种新型压裂液,是目前国内外的研究热点,但其携砂机理尚不明确,成为制约该项技术的关键问题之一。将跟随性的概念引入压裂液携砂研究,以支撑剂水平速度和压裂液水平流速的比值来表征支撑剂的跟随性或压裂液的携砂性能,并以跟随性为标准,对超临界二氧化碳的水平携砂性能进行了评价。在经典BBO方程的基础上,改进了拖曳力的表达式,联立拖曳力系数辅助方程组,建立了支撑剂在超临界二氧化碳中的跟随性计算模型,为评价和优化超临界二氧化碳输送支撑剂提供了理论依据。采用自主研发的实验设备,通过跟随性实验对该模型进行了检验,并采用模型进行了支撑剂在超临界二氧化碳中跟随性的影响因素分析。研究结果表明,在常用密度范围内,支撑剂密度对跟随性的影响不大,该数值分析结论与以往学者的实验研究结果相一致。此外,对比了砂粒在超临界二氧化碳、滑溜水以及空气中的跟随性,超临界二氧化碳的高密度特性对其携砂性能的影响大于低黏度特性对其携砂性能的影响,两者综合作用导致其携砂性能远高于空气,小于并接近滑溜水的携砂性能,特别是在较高流速下,超临界二氧化碳的水平携砂性能与滑溜水相当。     

压裂井支撑剂回流预测研究

新疆油田准东、石西和陆梁油田部分油井在压裂后出现支撑剂回流现象,影响了油井的正常生产,降低了压裂效果。针对压裂井支撑剂回流问题,开展了支撑剂回流预测研究,建立了支撑剂回流预测模型,以便在压裂设计阶段预测支撑剂回流趋势、采取适当的控制措施。在建立模型时,考虑了地层力学性质、地层流体、人工裂缝和支撑剂的影响。裂缝导流能力和地层渗透率决定了产出液在裂缝和基质之间的分配关系;在建立裂缝临界流量模型时,首先推导出理论临界流速,然后考虑缝宽、闭合应力和支撑剂的影响对其进行修正。现场实例计算表明,模型的预测结果与现场生产实际相符合。     

压裂液返排速度对支撑剂回流量及其在裂缝内分布的影响

根据压裂过程中压裂液返排时裂缝内支撑剂的运动特性建立了数学模型,模拟了裂缝内压裂液返排及支撑剂的回流过程,通过模拟计算发现压裂液的返排速度对支撑剂的回流量及支撑剂在裂缝内的分布影响很大.随着压裂液返排速度的增大,支撑剂的回流量逐渐增加,但增加的幅度逐渐变缓;支撑剂在裂缝内的分布状况则随着压裂液返排速度的增大而逐渐变好.计算结果表明,为了获得较好的支撑剂缝内分布,在施工条件许可的范围内应尽量提高压裂液的返排速度,既可改善支撑剂在裂缝内的分布,又减少了压裂液对地层的伤害.     

Experimental Research on the Conductivity of a Fracture Influenced by Fiber

The conductivity of fracture is significant for fractured well production. In order to study the influence of glass fiber, which is used for preventing proppant flowback on conductivity of proppant, the conductivities of various proppants were tested by applying FCES-100 device, thus grasping the law of proppant conductivity change with fiber and fracturing fluid residues. The experimental results indicate that the law is similar for various proppants. The fiber is nearly no influence on proppant conductivity under lower pressure. However the influence of fiber becomes prominent when increasing pressure. The conductivity of proppant decreases about 30–40% caused by fiber when the pressure reaches 70 MPa. Fracturing fluid residues can reduce the conductivity of proppant more than 50% and combined with fiber the conductivity of proppant can be reduced more than 70%. So it is suggested that fiber should not be used for preventing proppant flowback in high closure pressure reservoir.     

考虑支撑剂裂缝导流能力计算及缝内支撑剂运移模拟

裂缝导流能力是影响油气田产能的重要因素。根据支撑剂的最密排列以及Carman-Kozeny公式,结合弹性力学的相关知识,建立了考虑铺砂浓度、闭合压力、支撑剂粒径、支撑剂材料以及支撑剂嵌入的裂缝导流能力计算模型。结果表明:随着铺砂浓度的增加、支撑剂粒径的变大,裂缝的导流能力增大;低闭合压力的情况下支撑剂嵌入壁面对导流能力影响非常小,而在高压下支撑剂嵌入对导流能力影响稍大。该计算模型很好地结合了上述导流能力的影响因素,为油气田压裂生产提供了理论依据。     

透油阻水支撑剂在近水层油层压裂中的应用

当水层距离压裂油层较近时,在施工过程中即使采取相应的缝高控制措施其水层被压开可能也在所难免,这就会导致油井压后大量产水甚至水淹,措施失败。研究分析了一种新型的透油阻水支撑剂,该支撑剂在油水流过时能对水相起到一定阻挡作用而让油相自由通过。通过Y井现场应用,该井由压前试油不出液到压后产液量为5.7 t/d,产油量为2.5 t/d,累计投产24个月,含水率一直稳定在55%~60%。W井由压前含水率83.8%到压裂后投产16个月含水率基本稳定在20%之内,该透油阻水型支撑剂在近水层油层压裂中取得了较好的增油控水效果。     

水力压裂水平裂缝支撑剂回采预测模型

针对大庆油区聚合物驱油井压裂后裂缝支撑剂回采严重的问题，基于1164个水力压裂油层的裂缝支撑剂回采资料，研究了聚合物驱油井压裂裂缝支撑剂回采机理及影响因素，并利用灰色关联分析方法，计算了影响支撑剂回采的36个因素的关联度，确定了19个因素为主要因素；同时，运用多元二次非线性回归方法建立了水力压裂水平缝支撑剂回采预测模型。研究结果表明，模型拟合结果总符合率为98．80％，模型预测结果总符合率为93．81％，证明了模型具有较高的精度，能够满足油田生产对油井压裂裂缝支撑剂回采状况的预测需要。