Sintering mechanism of high-intensity and low-density ceramic proppants prepared by recycling of waste ceramic sands

Waste ceramic sands were effectively used to prepare the high-intensity and low-density ceramic proppants, realising the recycling of the waste ceramic sands. The technology involved the pelletising in an intensive mixer, in which the waste ceramic sands and other starting materials were added, and followed by heat-treatment under different sintering conditions. The sintering temperature, holding time and heating rate were optimised by investigating the crystalline phase, microstructure, density and breakage ratio of the obtained proppants. The results showed that the proppants sintered at 1260°C for 2?h with a heating rate of 5°C?min^–1 under air atmosphere exhibited high crush resistance and low density, with the breakage ratio of 8.5% under 52?MPa closure pressure and bulk density of 1.65?g?cm^–3. The proppants prepared by bauxite, waste ceramic sands and sintering aids are promising candidates as high-intensity and low-density fracturing proppants in future applications.     

The Synthesis and Characterization of a Clean Hydrofracturing Fluid

Abstract

Surfactant-based fracturing gels are considered as clean gels due to the absence of insoluble residues after hydraulic fracturing of tight reservoir. Conventionally used highly viscous polymer gels damage the formation by blocking the fluid path in a fractured formation. The present work has been accomplished with the purpose of evaluating an anionic surfactant-based gel for hydraulic fracturing. Rheological properties and proppant carrying capacity of the synthesized gel were studied as a function of shear rate, temperature, and pH, which affect the gel behavior at the downhole. Proppant carrying capacity was also reported with varying proppant loadings. Rheological properties and proppant carrying capacity of synthesized gel were compared with conventionally used guar gel.     

支撑剂异常影响裂缝导流能力的实验研究

阐述石英砂、树脂砂与人造陶粒的物理综合性能评价情况。对石英砂、树脂砂和人造陶粒三种支撑剂在不同闭合压力下的导流能力进行对比,并测试同种支撑剂不同粒度范围的导流能力。与以往实验室测试不同的是在三种支撑剂导流能力下降到一定数值后将闭合压力降低为零,再次测试三种支撑剂经高闭合压力后的导流能力情况,以此判断导流能力受到何种异常...     

连续油管水力压裂管内摩阻研究进展

连续油管水力压裂摩阻是压裂设计中的重要内容,同时也是压裂能否成功的指标之一。连续油管水力压裂过程中,由于对流体性质、支撑剂、曲率效应等造成的复杂流动理解不足,使得准确预测管内摩阻非常困难,尤其在卷筒上的螺旋段,因而实验成为当前研究连续油管管内摩阻的重要手段。研究认为:在其他条件不变的情况下,摩阻随连续油管管径的增大急剧变小;随压裂液排量增大而增大;随连续油管下入深度的增加总摩阻变小;随黏度和流行指数的增大而增大;随支撑剂积分数增大摩阻先增大而后减少。     

致密砂岩储层水力加砂支撑裂缝导流能力

裂缝的导流能力对于水力加砂压裂效果影响很大,分析裂缝导流能力影响因素、研究如何增加裂缝导流能力,对于提高压裂增产效果具有重要意义。针对长庆油田安83区块致密砂岩储层的特点,使用Meyer软件对裂缝的各项参数进行模拟预测,考察了支撑剂类型、粒径、铺砂浓度、嵌入以及压裂液残渣对砂岩储层裂缝导流能力的影响,并进行了增产效果预测。结果表明:陶粒的导流能力远大于石英砂和树脂砂;低闭合压力下,粒径越大,导流能力越高,随着闭合压力的增大,大粒径支撑剂导流能力下降幅度较大;不同粒径组合支撑剂的导流能力下降幅度相比较于单一粒径支撑剂要平缓得多;铺砂浓度越高,裂缝导流能力越高;当闭合压力为70 MPa时,支撑剂的嵌入可使导流能力下降30.1%;压裂液残渣可使不同粒径支撑剂的裂缝导流能力出现不同程度的下降;增产倍数与裂缝导流能力成正比,当陶粒筛选目数10/20、20/40和40/60组合且比例为1∶3∶1时,增产倍数最大。在低渗透储层压裂现场应用,增产效果较好。     

利用PNST测井评价示踪陶粒压裂裂缝Ⅱ:时间谱

为满足水力压裂支撑缝高评价需要,针对含高热中子俘获截面材料氧化钆的非放射性示踪陶粒的辨识问题,研究了PNST俘获时间谱测井资料处理与解释方法。从预处理2个伽马探头和热中子探头的俘获时间谱出发,研究了示踪陶粒沾污套管内壁、进入水泥环窜槽和支撑地层裂缝等几种典型情况的时间谱特征,以及反映时间谱特征的地层与井眼俘获截面、非弹与俘获计数率、井眼与地层成分俘获计数率等测井曲线的提取方法,并展示了测井曲线在示踪陶粒压裂井的应用。通过比较压裂前后PNST各探头的这些测井曲线,能直观、清晰地辨识示踪陶粒;仅利用压裂后近伽马计数率和近/远伽马计数率比值交会解释,能定性辨识示踪陶粒支撑的裂缝。     

电动压裂作业船支撑剂气力输送试验及弯头磨蚀寿命研究

为了验证压裂支撑剂密相气力输送的可行性,搭建了压裂支撑剂气力输送试验台架,开展了支撑剂密相气力输送试验。采用CFD软件的DPM模型对多工况下的支撑剂气力输送进行了气固两相流分析,并对输送管线各弯头的磨蚀寿命进行了预测。研究结果表明:压裂支撑剂在直管道中能顺利通过,在弯头处具有一定的冲击振动,整个管线未出现堵塞现象,表明支撑剂密相气力输送可行; 支撑剂在弯头处向外打旋,随着支撑剂速度的增大,打旋幅度越大,且管线弯头的最大磨蚀率显著增大,磨蚀率较大位置均在弯头入弯15°左右位置; 管线中各弯头磨蚀率具有一定的差异性,为不同材质弯头的选择提供了理论依据; 仿真分析中工况2最贴近实际工况,弯头6的磨蚀情况最严重,磨蚀寿命为15 159 h,按照实际作业工况进行计算,其工作寿命可达到38.3个月,与试验结果相吻合,表明弯头数值仿真寿命预测具有一定的可靠性。     

压裂工具与技术新进展及发展建议

页岩气、致密气、致密油等非常规油气的大力开发对压裂工具与技术提出了更高要求。介绍了国外压裂工具与技术的新进展。压裂工具包括InterFrac^TM多级压裂系统、BLITZ^TM连续油管压裂滑套系统、快速压裂系统、DEEPFRAC深水多级压裂系统、Toe-XT液压滑套、Elect^○R电子压裂滑套、i-Opener TD趾端滑套、ProDrill^○R Express系列复合压裂桥塞、ProDrill^○RVelocity^TM Fast-Drillout复合压裂桥塞、MILLITE^TM压裂桥塞、Scorpion^TM复合压裂桥塞、VapR可溶解压裂桥塞和Illusion^○R Spire可溶解压裂桥塞; 压裂技术包括BroadBand Shield裂缝几何形状控制技术、PSI-Clone固体火箭推进剂压裂技术、MajiFrac Plus压裂技术和微压裂技术; 而支撑剂包括导电支撑剂、超低密度支撑剂、陶瓷微支撑剂和SandTec^○R矽尘抑制支撑剂涂层。在此基础上, 对国内压裂工具与技术的未来发展提出了建议。提出我国应尽快完成核心压裂工具与技术的国产化, 以实现页岩气和致密油气的经济有效开发。     

煤层气水力压裂缝内变密度支撑剂运移规律

针对煤层气水力压裂有效支撑缝长过短且缝内铺砂浓度分布不均匀的问题,研究变密度支撑剂颗粒在裂缝内的运移规律。采用Pseudo Fluid模型考虑了裂缝内支撑剂颗粒之间的相互影响,借助Visual Studio 2012设计平台编制相应计算软件,并通过与现场监测值进行对比,校核了软件计算的准确性。讨论了压裂液黏度、裂缝壁面、排量和支撑剂密度等参数对缝内铺砂浓度和有效支撑缝长影响规律,分析了超低密度支撑剂在不同围压和温度工况下的破碎率。结果表明:坚果壳支撑剂在围压为69 MPa、环境温度为90℃工况下破碎率2%,满足现场需求;随着压裂液黏度、施工排量增加,裂缝支撑长度增加,缝内铺砂更加均匀;支撑剂颗粒直径增加使得裂缝支撑长度降低;采用变密度支撑剂较单一陶粒砂有效支撑半缝长增加了19.5 m,且铺砂效果更均匀。     

考虑应力敏感性和长期导流能力条件下的支撑剂优选方法

针对以往压裂支撑剂优选方法的局限性，进行了研究改进，其要点包括：长期导流能力的测试与评价分析；测试介质由原用的蒸馏水改为压裂液破胶液；研制了可考虑长期导流能力及应力敏感性的压裂井动态预测模型。研究结果表明，即使两种支撑剂的长期平均导流能力完全相同，但如初期导流能力及其随时间的下降幅度不同，则优选的结果也不同。这比以往的研究有重要改进，并会在一定程度上提高压裂的效果。