压裂井支撑剂回流实验研究

采用与现场试验性质相似的原油为工作液,以支撑剂回流试验仪为实验设备,开展不同应力、不同裂缝宽度条件下的常规支撑剂回流实验.实验结果表明,陶粒的临界流量远大于石英砂的临界流量;支撑剂回流临界流量随着闭合应力的增大而增加;随着铺砂浓度的增大,支撑剂回流临界流量急剧减小;支撑剂回流实验曲线具有明显的三段特征,分别为初始段、平衡段和出砂段.实验结果有助于提高支撑剂回流预测模型的准确率.     

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。     

控制支撑剂回流技术新进展

水力压裂后的支撑荆回流一直是困扰油气采输的难题.自从20世纪70年代末预固化树脂包层砂(RCP)防止支撑剂回流成功以后,相继开发出纤雏防砂技术、热塑性薄膜(TFS)防砂技术、表面改良支撑剂(SMA)防砂技术、可变形支撑剂(DIP)防砂技术和超低密度支撑剂(ULW)防砂技术.通过分析这6种技术的防砂原理和技术特点,指出可以根据现场实际情况选用相应的防砂技术,从而提高油气井产量,增加油气田经济效益.     

树脂砂控制支撑剂回流影响因素研究

为了提高树脂砂控制支撑剂回流的有效率，开展了树脂砂控制支撑剂回流研究。室内实验包括树脂砂回流影响因素、树脂砂回流实验和树脂砂导流能力实验。其中树脂砂回流影响因素涉及到树脂砂固化动力学、流体与树脂砂的配伍性、施工条件和地层条件以及油气井日常作业引起的应力循环对树脂砂性能的影响。影响因素实验结果表明，树脂砂在固化2．5h时其抗压强度即可达到1．3MPa，可满足1MPa的控制支撑剂回流的要求。树脂砂抗压强度随着流体pH值的增加而增大，同时随着树脂损失率的增大而减小，树脂砂抗压强度和树脂损失率之间有良好的关联性；压裂液类型对树脂砂的性能有一定的影响；随着地层水矿化度的增加，抗压强度逐渐减小，但变化幅度不大。泵注时的剪切作用可使树脂砂抗压强度减小，树脂损失率增加。树脂砂强度随着固化温度和固化应力的增加而增大，随应力循环次数的增加而降低。在单应力和多应力回流测试中，树脂砂均未出现回流现象。与不固化时相比，固化状态下的树脂砂导流能力在高应力下有较大的提高，对井产能的影响比较小。现场试验表明，通过采用强碱性携砂液、优化泵注参数、增强树脂砂性能和减小油气井作业引起的井底压力的变化幅度和次数，可提高树脂砂防砂的成功率。     

支撑剂回流控制技术优化设计研究

包覆支撑剂用来控制压裂井返排和生产期间的支撑剂回流。包覆支撑剂上的包覆层在地层条件下固化,将支撑剂胶在一起,阻止普通支撑剂或者地层砂向井筒的运移以达到控制支撑剂的目的。以最优化理论为基础,以压裂施工的净现值为目标函数。以砂量、砂比和施工排量为决策变量,建立了包覆支撑剂控制支撑剂回流优化设计模型。所建立的优化模型为多元非线性规划,采用优化方法——因素交替法求解。对每个单变量,采用均匀分批试验法求得最优值。依次对每个变量进行优选,就可求得局部最优解。该设计模型不依赖于裂缝几何尺寸模型与产能预测模型,可在保证支撑剂回流控制效果的基础上,从经济角度确定最优的包覆支撑剂量、包覆支撑剂段的砂比和包覆支撑剂段的施工排量等施工参数。采用该模型进行了实例计算,求出最优的包覆支撑剂加砂量为8m^3,最优砂比40％,最优施工排量为3m^3·min^-1。计算结果表明,所建立的模型对指导现场施工有积极意义。     

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。     

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。     

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。     

支撑剂回流控制技术研究与应用

针对中原油田油气井压裂后支撑剂回流的问题,分析出了影响支撑剂回流的主要因素有液体黏度、排液速度、毛细管力和水锁效应、顶替量、裂缝闭合程度、作业程序等。针对支撑剂回流的原因,研究并采用了分段破胶技术、压裂后处理技术、裂缝强制闭合、高表面活性剂技术、尾追树脂包衣支撑剂、排液程序优化等工艺技术,以阻止支撑剂回流的发生。应用支撑剂回流控制技术分别在油田所属天然气产销厂、采油一厂、采油四厂现场试验及推广应用12井次。其压裂井段为2917．8～3516．0m,共87个小层,厚度170．6m。施工累计用液为3017．6m^3;加砂373．3m^3,平均砂比为26．9％;施工破裂压力为40．9-79．8MPa,排量为3．6-6．0m^3／min,施工工艺成功率为100％。压前日均产油为7．6t,压后日均产油为22．9t,平均增油为15．3t,已累计增产原油为6063t。压前日均产天然气为5．9×10^4m^3;压后日均产天然气为17×10^4m^3,平均日增天然气为11 ．1×10^4m^3,已累计增产天然气为4143×10^4m^3。     

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。     

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。     

地层温度、岩石杨氏模量对支撑剂导流能力影响的定量评估

水力裂缝中支撑剂的导流能力受多种因素的影响。阐述了国内首次使用计算机软件研究温度、岩石杨氏模量对支撑刘导流能力的影响,给出了上述因素对支撑剂导流能力影响的定量结果。模拟计算的研究结果表明,对温度较高、杨氏模量较低的油、气层进行水力压裂设计时,不能忽视这两方面的影响,这对定量压裂优化设计与实施有一定的指导意义。     

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。     

低渗透油田压后处理技术的研究与应用

压裂是吉林低渗透油田新区开发和老区稳产的主要增产措施,而压裂效果的好坏却受着诸多因素的影响。从分析影响因素入手,提出在压裂后的适当时期对人工裂缝进行处理,清除伤害裂缝的物质,恢复裂缝的导流能力,提高油井的产量,延长压裂的有效期。     

油溶性树脂暂堵剂室内评价技术研究

暂堵技术是在修井作业过程中保护油气层的一种有效方法。主要从油溶性树脂暂堵剂优选的室内评价入手,研究了影响地层渗透率恢复率的暂堵剂油溶率、暂堵剂颗粒粒径、地层温度、暂堵压差、暂堵时间、反排压差、重复暂堵、地层渗透率等因素,同时对有效暂堵时间、暂堵深度、暂堵强度等进行了研究,建立了一套油溶性树脂暂堵剂室内评价方法,为矿场实践提供技术指导。     

预固化树脂覆膜砂的研究

开发了一种制备预固化树脂覆膜石英砂支撑剂的方法。石英砂加热至110～350℃，置于混砂机内搅拌。依次往石英砂中加入偶联剂、树脂和增韧剂。搅拌10～20s后，加入固化剂使其表面覆膜树脂开始固化。搅拌60～120S后，加入硬脂酸钙。继续搅拌60～180s后，覆膜石英砂颗粒流动自如。冷却、过筛即可得到树脂覆膜石英砂。讨论了树脂的种类和含量、偶联剂和增韧剂对石英砂表面光滑度、圆度、球度、密度、酸溶解度、破碎率及导流能力的影响。石英砂被覆膜树脂后同中密度的陶粒支撑剂（52MPa）相比，具有密度小、酸溶解度低、抗破碎能力强和短期导流能力好等特性。预固化树脂砂的价格和施工成本都比陶粒低，现场施工已证明。使用预固化树脂砂不仅提高了原油产率，而且延长了压裂后的时效性，是一种具有发展前景的压裂支撑剂。     

不同类型支撑剂组合导流能力实验研究

根据大庆长垣内部油田聚合物驱油井使用多种支撑剂组合的实际情况,运用FCES-100裂缝导流仪,对不同类型支撑剂组合导流能力进行了实验研究,以石英砂为主体,尾随不同比例的核桃壳或树脂砂,发挥出不同类型支撑剂的优势,以获得最大导流能力为目标,优化出了支撑剂组合的最佳比例,并从理论上做出解释,研究结果对矿场压裂设计合理尾随比的确定具有重要的指导意义。实验结果表明,不同类型支撑剂组合的导流能力随闭合压力的增加都有很大程度的下降,当闭合压力达到40MPa时导流能力已降至很低;石英砂尾随核桃壳其体积比为85%∶15%时支撑剂组合的导流能力最大,石英砂尾随树脂砂时随着树脂砂所占比例的增加支撑剂组合的导流能力逐渐增大。     

页岩气网络压裂支撑剂导流特性评价

页岩气水平井长缝网络压裂支撑剂铺置浓度低,嵌入伤害大,导流特性与常规油气藏不同,与北美页岩气水平井中短缝压裂也有明显差异。为评价不同类型支撑剂在低铺砂浓度下的导流特性,采集龙马溪组地层页岩露头制作试验岩样,使用 FCES-100 裂缝导流仪对陶粒、石英砂、覆膜砂3种类型支撑剂在不同粒径、不同铺砂浓度和不同闭合压力条件下的导流特性进行了评价。结果表明:支撑剂类型、闭合压力和铺砂浓度对页岩支撑裂缝的导流能力影响较大;中高闭合压力和低铺砂浓度条件下,覆膜砂的导流能力最大,陶粒次之,石英砂最小。评价结果可为页岩气ESRV（effective stimulation reservoir volume）网络压裂裂缝导流能力的优化、支撑剂的优选和压裂设计提供依据。