压裂液悬砂及支撑剂沉降机理实验研究

压裂液的携砂性能优劣直接影响着支撑剂在裂缝中的输送铺置效果及压后裂缝的有效导流能力。研制了“XS-I型”压裂液悬砂及支撑剂沉降物理模拟实验装置;开展了3种陶粒支撑剂（70/140目、40/70目、30/50目）在SRFP-1型压裂液中的悬砂特性研究,分析了支撑剂在携砂液中的沉降量、沉降速率以及二者随沉降时间的变化规律,得出影响压裂液悬砂性能的主控因素。实验研究表明,携砂液中支撑剂沉降分为快速沉降、缓慢沉降、稳定平衡3个阶段。压裂液黏度是影响压裂液悬砂性能的最主要因素,其次是支撑剂粒径、携砂液砂比。低黏度压裂液仅对70/140目支撑剂有一定悬浮能力（支撑剂充分沉降时间10～20 min）,对40/70目和30/50目的支撑剂悬浮性能较差（支撑剂充分沉降时间仅为1.0 min～5.5min）,整体悬砂能力较差。中黏度压裂液对70/140目支撑剂悬浮效果好（仅有9.9%～11.1%的支撑剂沉降）,在小于15%砂比下对40/70目及30/50目支撑剂有较好的悬浮能力（支撑剂充分沉降时间80 min～240 min）。中高黏度压裂液中,大粒径（30/50目）支撑剂在高砂比（25%～30%）条件下加入,也仅有12%～13.1%的支撑剂沉降,悬砂性能优,适宜作为主加砂阶段的携砂液。研究结果丰富了压裂液悬砂能力测试方法及支撑剂优选评价手段,为压裂液、压裂施工参数的优化及支撑剂的优选,提供基础数据依据。      

压裂输砂与返排一体化物理模拟实验研究

为了研究压裂和返排过程中支撑剂在裂缝中的运移、沉降和回流规律,自主研制了“YF-1”型压裂输砂和返排一体化模拟实验装置,在模拟储层温度、闭合应力和滤失情况下,开展了不同裂缝宽度、压裂液黏度、支撑剂类型、排量和出砂临界流速等因素在输砂和返排过程中对砂堤剖面的影响实验。实验结果表明：输砂和返排过程中,液体黏度是影响砂堤剖面的最主要因素,其次是支撑剂粒径和排量,裂缝宽度对砂堤剖面的影响最小;在返排过程中,液体黏度越小,出砂临界流速越大;缝宽和支撑剂粒径越大,出砂临界流速越大,在压裂后放喷时,应保证压裂液完全破胶,避免出砂。研究结果为压裂液优选、压裂施工参数优化、支撑剂优选及压裂后返排制度的制订提供了依据。     

页岩气藏压裂支撑剂沉降及运移规律实验研究

页岩气资源储量巨大,但由于页岩渗透率低,往往需要压裂才能有效开采。滑溜水压裂有利于形成复杂的裂缝网络,是中外页岩储层压裂改造首选的压裂液体系。由于滑溜水粘度低,携砂能力差,增加了滑溜水压裂的风险。中国在该领域的研究尚处于起步阶段,尤其对滑溜水携砂支撑剂沉降及运移规律的研究更少,同时缺乏必要的实验手段。为此,设计了裂缝模拟装置,通过实验模拟了施工排量、缝宽、支撑剂粒径、压裂液粘度和砂比等参数对裂缝内支撑剂沉降和运移规律的影响,获得不同参数下支撑剂的沉降速度和水平运移速度,分析了各因素的影响规律,并求解了各因素对支撑剂沉降速度和水平运移速度的修正系数。结果表明,随着缝内流速和压裂液粘度的增大,支撑剂沉降速度减小,水平运移速度增大;随着支撑剂粒径与缝宽比值和砂比的增大,支撑剂沉降速度和水平运移速度均减小。     

页岩气支撑剂铺置影响因素探讨

支撑剂在裂缝中的铺设形态决定了压裂改造的最终效果,为研究压裂通道中砂堤的形成规律,通过微地震事件、缝高模型的建立、砂堤平衡高度公式的推导,结合裂缝形态、铺砂形态特征以及沉降影响因素开展了支撑剂的铺置研究。理论及现场试验表明:压裂中改变施工排量、携砂液黏度以及支撑剂密度能有效调整支撑剂的沉降速度以及运移距离,从而达到改善支撑剂的铺置形态。     

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。     

基于CFD-DEM算法的压裂支撑剂缝内铺砂规律

为优化页岩气支撑剂的输送性能，采用计算流体力学-离散元(CFD-DEM)耦合方法对中等矩形裂缝进行数值模拟，考虑了重力、浮力以及颗粒-颗粒、颗粒-流体、颗粒-壁面之间的相互作用，采用单一因素控制变量法对支撑剂密度、携砂液流速、支撑剂质量分数以及压裂液黏度4个影响因素进行评价。研究结果表明：降低支撑剂与压裂液之间的质量分数差，可以提高86%的输送距离，确保支撑剂运移至裂缝深处；较高的携砂液流速会增大支撑剂的流化度，在距离入口较远处沉降；由于液体对颗粒的曳力作用，一定程度地提高压裂液的黏度会使支撑剂填充层的液体体积分数增加23%;增大支撑剂的砂比可以提前达到支撑剂的“平衡高度”,但在入口处有堆积，容易产生卡泵现象，可以采取变速加砂和梯度混砂的方式提高支撑剂的输送效果。研究结果可为现场压裂作业提供参考。     

含砂压裂液流变规律实验研究

为了达到较理想的压裂效果,现场施工会泵注携带支撑剂的压裂液进入地层,研究含砂压裂液的流变规律可以为压裂液在管道和裂缝中的携砂能力预测提供更加准确的理论依据。将压裂液和支撑剂看作整体进行流变实验,研究混合流体表观黏度随剪切速率变化的规律和机理。含砂压裂液流变实验结果显示,压裂液在加入支撑剂后,在一定剪切条件下黏度低于压裂液本身黏度,另外实验还观察到含砂压裂液表观黏度随剪切强度的变化呈现先降低后升高的“V”形趋势,这是由于固液混合流体的内部结构变化与支撑剂颗粒扰动共同作用的结果。含砂压裂液特有的流变行为同样受到支撑剂浓度、粒径和液体温度等因素的影响。强剪切条件下颗粒碰撞作用明显,含砂压裂液表观黏度随浓度增大而增大,弱剪切条件下,含砂压裂液由于支撑剂造成的附加剪切破坏,表观黏度随浓度增加会先下降后升高。并且含砂压裂液黏度与颗粒粒径以及流体温度呈现反相关关系。      

瓜胶压裂液携砂微观机理研究

通过对瓜胶压裂液进行静态支撑剂沉降实验、动态黏弹性测试、屈服应力测试、分子结构表征,研究了瓜胶压裂液的宏观性能、分子结构与压裂液携砂性能间的关系。支撑剂沉降实验表明,压裂液黏度的变化与支撑剂沉降速率呈非线性关系,用黏度指标很难准确表征压裂液的携砂性能。动态黏弹性测试表明,压裂液损耗模量的增加有利于降低支撑剂沉降速率,而储能模量的大幅度提高赋予流体弹性特征,这才是支撑剂能够长时间保持均匀悬浮状态的根本原因。压裂液微观结构分析表明,压裂液基液具有杂乱、松散、多孔洞的网络堆砌结构,而交联压裂液具有均匀、紧密的整体堆砌结构,该结构赋予交联压裂液弹性,使其携砂能力发生本质变化。     

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.     

压裂多级裂缝内动态输砂物理模拟实验研究

为了研究压裂过程中裂缝内支撑剂的动态输砂规律及分布形态,采用自主研制的多尺度裂缝系统有效输砂大型物理模拟实验装置,进行了压裂液黏度、支撑剂类型、注入排量和砂比等对支撑剂在不同尺寸裂缝中的动态输送和砂堤剖面高度影响的模拟实验。实验结果表明,裂缝内动态输砂规律的影响因素,按影响程度从大到小依次为压裂液黏度、支撑剂粒径、砂比和排量;压裂液黏度越高,沉砂量越少,砂堤剖面高度越小而平缓,且在主裂缝中更为明显;支撑剂粒径越大,沉砂量越多,砂堤剖面高度越大,且在主裂缝中更加明显;砂比越高,沉砂量越大,砂堤剖面高度也越大,且在分支缝中增幅更大;随排量增大,主裂缝中的沉砂量略减小,分支缝中的沉砂量差别不大。研究结果为优选压裂液、支撑剂,制定压裂方案,以及优化压裂施工参数提供了理论依据。      

在地图上量算面积的精确算法

由于计算机技术的快速发展,特别是ＣＡＤ技术和设备的发展,为在地图上精确量取地理信息的定量数据提供了方便,可用不同的基本原理、公式来精确量取地图上的面积。本文介绍一种运用地图投影变换的原理,椭球面上求积的原理以及测量中的加权平差方法,在地图上量取面积的精确算法。     

GP—1缓蚀剂对钢质管道的缓蚀作用

应用阴阳极极化曲线、线性极化、氢渗透等电化学试验方法，对新研制的输气管产慢剂－ＧＰ－１进行了评定，并探索其缓蚀机理和特性。该方法与的挂咱 失重法进行比较，试验结果吻合。     

双塔流程在轻烃回收装置中的应用

在轻烃回收装置的设计中,如果装置的设计只回收Ｃ３以上的组分,而原料天然气的组分又相对较富,甲烷含量不是很高,原料天然气的压力在４．０－６．０ＭＰａ,稍微增中一些工程投资对整个工程影响不大,在这种情况下均可以采用双塔流程。从设备的复杂程度上看,双塔流程比单塔流程要复杂一民比单塔流程要复杂,但通过投资情况和操作费用的分析对比可以看出,双塔流程的操作费用比单塔流程的操作费用少７８５．４－５９．０６＝７２     

设计阶段的投资控制

目前，我国工程建设项目概算超估算，预算超概算，决算超预算的现象十分严重，工程遣价居高不下。造成这一状况的一个重要原因是长期以来我国普遍忽视工程项目前期工程阶段对投资的控制，而把控制投资的主要精力集中在施工阶段。这样做尽管能取得一定效果，但毕竟是“亡羊补牢”，只能是事倍功半。要有效地控制投资，就应把投资控制工作的重点转移到项目建设前期阶段上来，尤其是要抓住“设计”这个关键阶段。勘察设计不仅对工程建设的进度和质量起着重要作用，而且对项目的投资效益也起着关键作用。一个项目在作出投资决策后，设计就成为控…     

克拉玛依四水厂工程设计

在引额济克工程风克干渠的三坪水库旁建水厂 ,从三坪水库取水 ,这样做的优点是 ,水厂建成后 ,水量充足 ,原水水质较好 ,水厂的地面高程最高 ,且建在供水的中心位置上 ,电耗省。采用了串联式微涡圆管混合器 ,小网格反应及小间距斜板低脉动沉淀技术 ,这 3项新技术联合运用的优点是 :节省投药量 30 %以上 ,可延长滤料更换周期 ;节省反冲洗水近30 %     

液-液水力旋流器的模拟试验

液-液水力旋流器是一种新型的油水分离器。主要是由旋流腔、收缩腔、尾维、尾管和溢流管组成，分离机理为离心沉降。用有机玻璃制成的液-液水力旋流器的模拟试验结果表明，其分离效率与污水中的含油浓度无关，而随进口流量的增大而增大；当液-液水力旋流器的几何结构确定以后，进口流量随进口压力增大而增大。用计算机仿真与用激光实测所得的水力旋流器内的流场分布基本吻合，故其可作为样机设计的理论指导。液-液水力旋流器具有分离效率高、处理量大、重量轻、占地面积小、无运动部件、维修费用低等优点、特别适用于海洋钻井平台和边远油田的污水处理。     

注碱液和聚合物驱地面流程防腐防垢试验

油田在三次采油中，注碱液和注聚丙烯酰胺聚合物，对地面流程中管网和容器造成内腐蚀和结垢等影响，通过动态试验获得Ａ３钢和２０＾＃钢的腐蚀率。当碱液浓度为５％、ｐＨ值为１１时，Ａ３钢的腐蚀率为０．００８ｍｍ／ａ，２０＾＃钢腐蚀率为０．０１１２ｍｍ／ａ，均属“弱”级腐蚀。腐蚀原因系溶解氧和二氧化碳的作用。聚丙烯酰胺溶液浓度为１１００ｐｐｍ，ｐＨ值为１１时，Ａ３钢的腐蚀率为０．０４７ｍｍ／ａ，２０＾＃钢的腐     

校准器的应用研究

校准器是容积式流量计上的重要部件。简要介绍了校准器的作用，类与设置，并且着重介绍了超越离合器式校准器和摩擦轮式校准结构的工作原理，以及修正量的计算、调整方法等。供从事计量工作的技术人员与仪表检定人员、仪表维修人员参考。     

FSH—K5型原油含水率监测仪在线运行误差因素分析

ＦＳＨ－Ｋ５型原油含水率监测仪，属射线型自动含水监测仪，其优点是测量速度快，可以连续进行测量，易和计算机联接等。通过工业现场使用，发现该仪表存在较大的计量误差，这些误差主要受被测原油的温度、流速及组份等因素影响，其中温度最为敏感。     

潜油电泵试验介质温度控制研究

为将潜油电泵试验介质温度控制在规定温度范围内并提高控温精度,保护电泵机组,建立了电动潜油泵试验系统的数学模型,并在模型的基础上对介质温度的控制规律进行了研究。仿真结果表明,采用ＰＩ控制算法并引入非线性控制机制对高温试验装置内介质温度进行控制,具有良好的控制效果,可满足控温要求。