水力压裂支撑剂应用现状与研究进展

水力压裂支撑剂是在储层压裂改造中用来支撑水力裂缝的一种关键材料,是压裂作业中必不可少的元素.在系统调研了国内外压裂支撑剂相关研究的基础上,简要介绍了传统支撑剂的应用现状和优缺点,重点对四种新型支撑剂进行了详细综述,发现新型支撑剂凭借其独特的物理化学性质可以有效提高裂缝导流能力和压裂改造效果,在油气田开发中表现出良好的应...     

陶粒压裂支撑剂研究进展

水力压裂是应用于石油天然气行业中的一种有效增产措施.随着非常规油气藏的发展,其已成为我国亟待攻克的技术难点之一.而压裂支撑剂是水力压裂过程中的关键材料,即用于支撑裂缝从而提高油气藏渗透率的球形颗粒.文章综述了国内外陶粒支撑剂的研究现状及发展趋势,重点介绍了铝矾土基和高岭土基压裂支撑剂的研究进展以及压裂支撑剂的制备工艺.     

支撑剂的沉降规律研究

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,支撑剂则是压裂施工的关键材料。支撑剂在裂缝中的沉降分布规律影响着压裂施工的好坏,因此研究和掌握支撑剂在裂缝中的沉降规律,对石油压裂工艺发展具有重要意义。本文主要采用可视化缝隙导流沉降装置进行支撑剂在裂缝中沉降模拟实验,对比分析砂堤形态及支撑剂沉降速度,从而达到优选支撑剂的目的。     

压裂用支撑剂应用现状和研究进展

水力压裂是石油、天然气开采中应用较广的一门技术,支撑剂是压裂施工的一种关键材料.支撑剂由压裂液带入到地下裂缝中并直接影响着压裂效果.目前市面上使用的支撑剂主要是石英砂、陶粒、树脂覆膜支撑剂,随着支撑剂技术的日臻成熟,许多新的支撑剂也被研发出来.简要地总结了现在的支撑剂的优缺点,主要介绍了三种新型支撑剂,包括低密度支撑剂、表面改性支撑剂和液体支撑剂等,讨论了发展趋势,对压裂支撑剂研究和相关行业具有一定的指导意义..     

压裂裂缝内支撑剂沉降及运移规律研究现状与展望

世界范围内非常规油气藏具有储藏面积大、储量巨大、开发潜力大的特点。当前对于开发非常规油气藏占有重要的增产改造的手段就是利用水力压裂对油气储层进行压裂改造。由于在水力压裂过程中,储层压裂改造的最终效果取决于由裂缝内支撑剂的沉降及运移规律影响着的支撑剂颗粒在压裂裂缝内的铺置情况。因此,研究压裂裂缝内支撑剂沉降及运移规律对未来增加非常规油气藏的产量枀具必要性。根据非常规油气藏水力压裂后裂缝中支撑剂的沉降和运移规律研究现状和发展历史,探讨了压裂裂缝中支撑剂沉降和运移规律的发展趋势。     

压裂缝闭合预测模型构建

水力压裂技术作为一种有效的增产措施在非常规油气藏开发过程中应用普遍,而水力压裂后开发过程中压裂缝闭合是影响油气藏生产的主要问题之一。以岩石力学理论为基础,考虑支撑剂变形与支撑剂嵌入岩石两种闭合机理构建了压裂缝闭合预测模型,并应用该模型对支撑剂颗粒的大小、支撑剂弹性模量、裂缝宽度和岩石弹性模量对裂缝闭合的影响效果进行研究。结果表明:在其他前提不变时,支撑剂粒径的变化对裂缝闭合量影响不明显,而支撑剂弹性模量的影响则更明显,其弹性模量越大,裂缝闭合量越小;裂缝宽度越大,裂缝闭合量越大;岩石弹性模量增大,裂缝闭合量减小。     

陶粒压裂支撑剂研究现状及新进展

压裂支撑剂是石油、天然气工业水力压裂过程中,随压裂液一起泵入到地层裂缝中起支撑裂缝、增大油气导流率的专用材料.陶粒压裂支撑剂与石英砂、树脂包砂相比具有破碎率低、耐腐蚀、导流能力好且性价比高的特点,已经被越来越多的油田所采用.目前陶粒支撑剂生产工艺已相当成熟,在压裂作业中取得了良好的效果,但也存在密度偏高、回流严重等问题.文章简要介绍了陶粒压裂支撑剂,总结了目前陶粒压裂支撑剂存在的问题和最近几年国内外陶粒压裂支撑剂的研究进展,重点介绍了标记型、核-壳结构型及选择性支撑剂等几种新型陶粒压裂支撑剂,最后探讨了陶粒压裂支撑剂发展前景及方向.     

支撑剂嵌入对致密砂岩储层裂缝导流能力的影响

致密砂岩储层经过水力压裂施工后,支撑剂通常会嵌入裂缝壁面导致有效缝宽减小,进而导致裂缝导流能力的降低,影响压裂施工的效果。以鄂尔多斯盆地某致密砂岩油藏储层段岩样为研究对象,评价了不同类型支撑剂、支撑剂粒径以及铺砂浓度条件下支撑剂嵌入对裂缝缝宽和导流能力的影响,结果表明：在相同的试验条件下,石英砂在致密砂岩板上的嵌入对缝宽和裂缝导流能力的影响要大于陶粒;支撑剂粒径和铺砂浓度越小,有效缝宽越小,支撑剂嵌入导致裂缝导流能力的下降幅度越大。在致密砂岩储层压裂施工过程中,应根据现场实际情况优化压裂施工设计,选择合适的压裂施工参数,尽可能地降低支撑剂嵌入对裂缝导流能力的影响。     

裂缝转向对低渗地层水平井压裂的影响探讨

裂缝中支撑剂的传输和流体的流动规律很不正常,都会造成一种井筒裂缝弯曲的现象,这种现象一般都由于水力裂缝的张力转向对裂缝造成压裂造成的不良影响。这种现象会更直接的影响到水力压裂技术是否成功应用,在应用上能够保证导流能力更加顺畅,这方面非常重要。本文主要介绍水平压力差对裂缝的转向距离在操作过程中决定性的影响,这在研究裂缝转向对水平井的压力有重要的意义。     

煤基固体废弃物制备压裂支撑剂研究进展

近年来我国非常规油气勘探开发取得重要进展，水力压裂技术已成为油气增产的重要措施，作为压裂技术中重要组成部分的支撑剂，其种类、参数、压裂液携带和自身运移等问题受到关注。压裂支撑剂是水力压裂过程中用于支撑裂缝使其保持张开状态的一种重要材料，是提高非常规油气采收率的关键。但压裂支撑剂面临原材料过度开采带来的资源枯竭以及生产成本高等问题，因此，与压裂支撑剂原材料成分相契合的煤基固体废弃物为原料制备压裂支撑剂备受关注。概述了煤基固体废弃物的产生、性质及综合利用现状，重点讨论了国内外煤基固体废弃物制备压裂支撑剂的研究进展。煤矸石、粉煤灰是最常见、污染最严重的煤基固废，其化学组成以SiO₂和Al₂O₃为主。煤矸石、粉煤灰中残余的碳和有机物在烧结过程中逸出的CO₂、水蒸气以及有机质的分解可产生气孔，被液相包裹形成闭气孔，起到类似造孔剂的作用，可有效降低压裂支撑剂的视密度和体积密度，提高支撑剂的导流能力。利用煤基固体废弃物制备压裂支撑剂既可有效减少天然矿物的消耗、降低生产成本和缓解环境污染，又可获得符合行业标准的压裂...     

水力压裂裂缝导流能力的影响因素分析

水力压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要的技术措施,其目的是提供一条连通地层与井筒的高导流能力通道,改变地层流体的渗流方式,提高生产指数。裂缝导流能力是指支撑裂缝所能提供液体流动的能力的大小,而影响裂缝导流能力大小的因素可归结为:储层条件、支撑剂物理性质、压裂工艺水平和压后生产管理这四个方面,并对这些因素进行了分析。     

A review of fracturing fluid systems used for hydraulic fracturing of oil and gas wells

Hydraulic fracturing has been used by the oil and gas industry as a way to boost hydrocarbon production since 1947. Recent advances in fracturing technologies, such as multistage fracturing in horizontal wells, are responsible for the latest hydrocarbon production boom in the US. Linear or crosslinked guars are the most commonly used fluids in traditional fracturing operations. The main functions of these fluids are to open/propagate the fractures and transport proppants into the fractures. Proppants are usually applied to form a thin layer between fracture faces to prop the fractures open at the end of the fracturing process. Chemical breakers are used to break the polymers at the end of the fracturing process so as to provide highly conductive fractures. Concerns over fracture conductivity damage by viscous fluids in ultra‐tight formations found in unconventional reservoirs prompted the industry to develop an alternative fracturing fluid called “slickwater”. It consists mainly of water with a very low concentration of linear polymer. The low concentration polymer serves primarily to reduce the friction loss along the flow lines. Proppant‐carrying capability of this type of fluids is still a subject of debate among industry experts. Constraints on local water availability and the potential for damage to formations have led the industry to develop other types of fracturing fluids such as viscoelastic surfactants and energized fluids. This article reviews both the traditional viscous fluids used in conventional hydraulic fracturing operations as well as the new family of fluids being developed for both traditional and unconventional reservoirs. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2014 , 131, 40735.     

A Self‐Healing PAM/CMHPG System for Unconventional Reservoir Stimulation

A hybrid chemically and physically linked polyacrylamide (PAM)/carboxymethyl hydroxypropyl guar gum (CMHPG) system is prepared via a fast and controllable one‐pot strategy. Due to the synergetic effect of the non‐covalent interactions between chains, these systems show improved, balanced mechanical properties. The apparent morphology, storage modulus G′, and loss modulus G″ show that these systems have rapid and almost full recovery ability (the self‐healing efficiency can reach 95%) with several hydrogen‐bonding interactions between two networks. This self‐healing property can cover the shortage of G′, G″, and viscosity loss at high shear force, which will help the system keep enough viscosity to create fractures or carry proppants during the whole fracturing process. Meanwhile, the self‐healing fracturing fluid can be broken easily and flow back to surface with little damage to the fracture conductivity, indicating great potential in unconventional reservoir which is sensitive to the fracturing fluid damage.     

一种新型覆膜砂支撑剂导流能力室内评价研究

覆膜砂在国内主要用于油气井防砂和控制压裂吐砂领域,但对其作为压裂支撑剂的系统评价研究较少。本文应用一种改性环氧树脂和固化剂得到一种新型FM S覆膜砂支撑剂,并对该支撑剂导流能力进行了室内实验评价研究。研究表明:该覆膜砂支撑剂在高闭合压力(大于40M Pa)下的导流能力与空白支撑剂相比得到提高;在低闭合压力下覆膜支撑剂的导流能力一般低于空白支撑剂,导流能力主要受覆膜层厚度、固化剂的性能、固化时间和固化时的闭合压力等因素控制;该支撑剂在地层条件下结成块状,这可防止压裂液反排过程中普通支撑剂出现的吐砂现象,以及因支撑剂破碎后微粒运移造成的导流能力下降等问题。新型覆膜砂的破碎率、浊度、圆度、球度和酸溶度等指标与普通石英砂相比也得到改善。研究结果对覆膜砂的压裂应用具有一定的参考价值。     

掺锰超轻支撑剂的制备及性能研究

在保证支撑剂高强度的条件下,尽可能降低支撑剂的视密度是页岩气清水压裂技术开发的关键。本工作以低品位铝矾土、微米SiO2为主原料,水玻璃、纳米SiO2、氧化锰为辅料,用等离子动态烧结和后期高温烧结法制备方法制备超轻支撑剂,探讨了不同氧化锰掺杂量和不同烧结时间对其物相成分、体积密度、视密度和承压69 MPa下破碎率的影响。并基于经典PKN压裂模型模拟超轻支撑剂在裂缝中沉降与运移规律进行研究。结果表明,成功制备了视密度为1.639 g/cm3,在69 MPa下破碎率8.91%的超轻支撑剂,其最佳氧化锰掺杂量为7.5wt%,最佳烧结温度和烧结时间为950℃和2 h。超轻支撑剂比常规支撑剂在水平方向上运移了更长的距离,支撑剂在裂缝内部的分布也相对更均匀,可以满足中深油井的清水压裂要求。     

支撑剂在滑溜水中沉降规律探讨

支撑剂在压裂液中的沉降计算多采用单颗粒支撑剂在静止液体中的Stokes公式,没有考虑压裂液输送支撑剂是一个动态过程。同时,支撑剂在低粘滑溜水压裂液中的沉降运移规律不同于以往的高粘压裂液。对此,修正了单颗粒Stokes沉降公式,并且考虑支撑剂沉降所形成砂堤的稳定性,给出了动态沉降计算方法。对影响临界速度和沉降速度的主要因素计算分析后,认为裂缝高度或过流高度越大、支撑剂粒径越小和密度越大,临界流速越大,形成的砂堤也就越稳定。通过与相关室内实验结果对比后,表明所用理论方法比较可靠。计算结果表明,加砂设计时应逐渐降低排量,这与目前所采用的保持排量不变的加砂方式不同,提供了新的压裂设计思路。     

压裂支撑剂的覆膜改性技术

针对油气田开发对压裂支撑剂的性能要求愈来愈高的产业重大需求,油田化学领域运用现代化学理论与技术,开展了一系列卓有成效的压裂支撑剂化学覆膜改性研究和产品研发,为油气工业的快速发展做出了突出贡献。本文从化学和工程两个视角,系统阐述了压裂支撑剂化学覆膜改性的研究方向。化学角度,主要研究方向包括：在支撑剂表面涂层构成化学覆膜、通过化学手段科学改变支撑剂表面特性、化学涂层与改性并举。工程角度,大致分为三个重要研究方向：一是通过在石英砂、陶粒等支撑剂表面涂敷覆膜来提升支撑剂强度;二是通过在石英砂、陶粒等支撑剂表面涂敷覆膜来降低整个支撑剂的相对密度（如自悬浮涂层技术等）;三是石英砂、陶粒等支撑剂表面涂敷覆膜实现堵水疏油的功能。本文还简要阐述了树脂覆膜支撑剂、疏水支撑剂、憎水憎油支撑剂、自悬浮支撑剂、自聚型支撑剂、无机聚合物涂覆支撑剂以及功能性支撑剂等主要产品的特性。展望支撑剂未来的发展趋势,提出支撑剂应向多功能、高性能、小尺寸和智能化方向发展以及开发出更加适合无水压裂的支撑剂和原位生成型自支撑压裂体系。     

PEG-based polymer coated proppants in supercritical CO2: A new approach in current fracturing protocols

Liquified carbon dioxide (CO₂) can be used in hydraulic fracturing fluids to provide nonaqueous alternatives to conventional water-based fluids as it is more environmentally benign and minimizing depletion of natural-source freshwater. However, conventional CO₂-based fluids are not sufficiently viscous to suspend proppants that are added to fracturing fluids to hold open subterranean fractures. Because of this reduced ability to suspend proppants, CO₂-based fluids have not found its niche yet as future fracturing fluids. Accordingly, a need exists for nonaqueous hydraulic fracturing fluids that adequately support and suspend proppant particles. The present study presents a green alternative of developing a poly(ethylene glycol) based polymers coated proppants which can swell in supercritical CO₂ so as to decrease the entire density of the proppant during fracturing process.     

煤层气直井缝网压裂设计方法研究

我国煤层气单井产量较低,严重制约着煤层气产业的发展。要提高单井产量,关键在于增大煤层气解吸速度和范围。只有对煤层气直井进行缝网压裂,才能达到这种效果。首先从煤层可压性分析入手,讨论煤层气的开采特征、地应力分布、天然裂缝和层理等对缝网形成的影响。其次,提出缝网压裂设计思路和内容,利用诱导应力改变水平地应力分布,产生应力反转,同时,针对射孔方式、小型测试压裂和主压裂设计、支撑剂和压裂液的选择等提出具体设计方法。所提出的煤层气直井缝网压裂设计方法,需要结合现场试验,逐步完善推广,具有较好的应用前景。