地层微粒侵入对支撑剂充填层伤害实验研究

压裂充填可以作为解除疏松、胶结较差地层在钻完井过程中造成的近井地带伤害的优选方法，但是疏松地层产生的微粒运移伤害甚至堵塞裂缝内支撑剂充填层现象很普遍而且也很严重，直接影响压裂改造的效果，选择合适尺寸的支撑剂对成功压裂松软地层显得尤为重要。通过室内实验分析了地层微粒与不同粒径支撑剂配伍性，为正确选择合适大小粒径支撑剂，防止地层微粒侵入，提高充填层导流能力提供了依据。     

人工阻挡层充填成功地控制裂缝高度的增长

本文提出了在生产层上面和下面人工阻挡层的选择性充填控制裂缝高度增长的一个方法。这些挡层是在正式压理解之前注入不同粒径和密度的支撑剂与低粘携砂液的混合物而形成的。低粘携砂液允许支撑剂快速下沉，或者如果需要的话上浮到裂缝物顶部，或者二者同时进行。一般地注入高粘前置液来产生裂缝通道，注完前置液的丰注入５－１０厘泊的悬浮液。用以携带沉到裂缝通道底部的重支撑剂和上升到裂缝通道顶部的轻支搅剂的混合物。支撑剂县     

在水力压裂时使用有机硅烷可以减少储层微粒向支撑剂填塞带的运移——现场应用实例

利用水力压裂来提高加州众多浅海低渗储层的产率是很必要的.该类储层的闭合压力低,需要进行有效的支撑剂返排控制.这种返排不仅可以减少因为出砂引起的问题,而且能够保证人工裂缝(支撑缝)的完整性及维持一定人工裂缝的导流能力.各种各样的添加荆及技术都曾成功地应用到支撑剂返排的控制中.这些支撑剂包括树脂、树脂涂覆砂、纤维、塑胶及可变形支撑剂(腊球).因支撑剂充填层导流能力损失引起的井产能问题是由于微粒从岩石基质运移到支撑剂充填层引起的,这在以前很少被重视.微粒运移导致支撑剂充填层渗透率降低,从而引起导流能力的损失,这种导流能力的损失产生了瓶颈效应,加快了井产率的下降速度.在加州Lost Hills油田的C/D砂层,粒级的变化范围是从0.06 mm到0.1 mm.这些微粒比粉砂岩及陶粒的粒级大,而比细砂的小,是烃及地层水进入井筒自然产生的.考虑到酸溶影响,在酸化过程中,一种有机硅烷添加剂成功地应用到酸化处理中来稳定颗粒.本文创立了井压裂时使用有机硅烷来稳定颗粒的一种新工艺.在进行大规模的压裂作业时有机硅烷以一种低浓度添加进含卤水的前置液当中.实际井产量情况表明,添加有机硅烷应当与酸化压裂、稳产及减少因微粒侵入而导致的修井作业配合起来使用.本文论述了这一理念并以实例进行了验证,结果令人满意.     

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在生产过程中，油气在裂缝中绝大多数处在非达西条件下流动，这对压裂设计及产能预测非常重要，通常用Forchheimer方程描述。20/40(0.45～0.90 mm)支撑剂充填层非达西流实验结果表明，在低流速条件下偏离Forchheimer方程，在高流速下Forchheimer方程线性很明显；紊流系数和渗透率与支撑剂粒度、球度、圆度、支撑剂充填层孔隙度和实验条件等有关。在非达西流条件下，模拟压裂液对支撑剂充填层损害及返排实验表明，压裂液对非达西流的紊流系数和充填层渗透率均有一定影响，甚至会造成渗透率长久性的损害。实验还表明，支撑剂充填层非达西渗流的研究，有助于优化压裂设计和提高压后产能预测，非达西渗流紊流系数和渗透率可作为评价和筛选支撑剂性能的重要指标。     

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。     

地层微粒侵入对支撑剂充填层伤害实验研究

压裂充填可以作为解除疏松、胶结较差地层在钻完井过程中造成的近井地带伤害的优选方法,但是疏松地层产生的微粒运移伤害甚至堵塞裂缝内支撑剂充填层现象很普遍而且也很严重,直接影响压裂改造的效果,选择合适尺寸的支撑剂对成功压裂松软地层显得尤为重要。通过室内实验分析了地层微粒与不同粒径支撑剂配伍性,为正确选择合适大小粒径支撑剂,防止地层微粒侵入,提高充填层导流能力提供了依据。     

压裂支撑剂长期导流能力试验

压裂支撑剂长期导流能力的大小决定了压裂效果的好坏,准确获得支撑剂长期导流能力试验数据对于预测压裂效果具有重要作用。对油田常用压裂支撑剂进行了长期导流能力试验,获得了压裂支撑剂在长期状态下的导流能力变化规律,并提出采用降低油层闭合压力、使用破碎率较低的支撑剂、尽量减少支撑剂的细微颗粒、提高支撑剂粒度的均匀程度、加大铺砂浓度等措施来提高支撑剂的长期导流能力,可为提高压裂优化设计水平和预测及改善压裂效果提供帮助。     

四川八角场低渗透气田大型水力压裂应用实例研究及启示

美国安然公司注资并组织国内的压裂液和相关设备，在八角场地区实施了几口支撑剂规模在２５０ｔ以上的大型水力压裂，并取得了满意的施工效果，为确保压裂成功。，应用了压裂注优化设计技术，使用了２０００型大水马力的压裂车组和具有两干两湿添加剂外加泵的混砂车，特制了直径６ｍ可装载５００ｔ支撑剂的立式支撑剂输送装置以适应连续输送支撑剂的需要。研究表明，新技术、新装备、新压裂液是此次大型水力压裂施工成功的关键，而强     

水层或衰竭层上方产层压裂缝高的控制技术

为避免层间连通，许多位于水层或压力衰竭层上方几米处的潜在产层均未实施压裂处理或不再深入探查。这使产量无法优化，且往往损失一部分可采储量。现场已成功地试验了几项控制地层裂缝高度生长的技术。所用压裂液为低粘（２０～５０ｃＰ）水基或油基压裂液。一般做法是控制不同时段的排量和支撑剂浓度，并在前置液中使用缝高控制材料。试验一律填充约５ｔ支撑剂，追踪到的总缝高生长小于１５ｍ。压后测试表明，在渗透率小到０.１ｍｄ的地层内裂缝长度达９０ｍ。实施现场压裂前使用数值模型进行压裂模拟有助于设计出最优的压裂方案。现已成功地实施了１０次处理，没有发现有压裂缝高大于计算机模拟缝高的情况。     

因地层微粒侵入引起的支撑剂充填层伤害的研究

数值模拟研究表明 ,减少微粒侵入支撑剂充填层从而改进裂缝导流能力的一个方法是优化选择支撑剂尺寸。近来的研究表明 ,在采用表面改性化学剂的支撑剂控制地层微粒的侵入时 ,为提高裂缝的导流能力 ,可根据需要对支撑剂尺寸的筛选规则做一定的调整。研究结果表明 ,防止地层微粒侵入的关键是形成稳定的支撑剂充填层 /地层界面     

采用TCP支撑剂携带器进行极高正压增产作业

两年来，一种带有支撑剂携带器的油管传送射孔系统连同极高正压射孔已在现场场得到应用。实践表明，系统在某些应用中已取得成功。     

包胶支撑剂及回流控制技术的新进展

经过20余年的发展,包胶支撑剂（包括树脂包胶支撑剂、加维支撑剂、热塑膜支撑剂和表面改良支撑剂）已成为控制水力压裂后支撑回流的主要手段之一,随着色胶支撑剂的发展,各种性能都在不断改进和完善,应用范围也在逐步扩大,而国内还处于技术空白区。本文介绍了“边色胶边注入”施工工艺,“二次包胶支撑剂”的应用;介绍了加纤维支撑剂,它是稳定支撑剂充填层,可替代固化色胶支撑剂,是阻止支撑返排的一种新工艺;介绍了热塑膜支撑剂,它可进一步提高支撑剂的回流控制效果、增大支撑剂抵抗地层应力振荡的能力,而施工费用仅为树脂涂敷支撑剂的50％～70％;还介绍了表面改良支撑剂能增加粘胶性或附着力、提高充填层的孔隙度和裂缝导流能力,同时介绍了配伍使用和分子结构模型。     

压裂支撑剂长期导流能力试验

压裂支撑剂长期导流能力的大小决定了压裂效果,准确获得支撑剂长期导流能力试验数据对于预测压裂效果具有重要作用。对油田常用的10种压裂支撑剂进行了120~324h的常温长期导流能力试验,获得了压裂支撑剂导流能力的变化规律,并提出采用降低油层闭合压力、使用破碎率较低的支撑剂、尽量减少支撑剂的细微颗粒、提高支撑剂粒度的均匀程度、加大铺砂浓度等措施来提高支撑剂的长期导流能力,为提高压裂优化设计水平和预测及改善压裂效果提供了帮助。压裂支撑剂长期导流能力试验     

实现快速排液的纤维增强压裂工艺现场应用研究

川西新场气田在压后排液测试及采气初期，常常出现支撑剂回流返吐的问题，给压裂井测试和正常输气造成不利影响。为此，文章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稳定性测量实验，结果表明，加入纤维后的支撑剂充填层的临界出砂流速提高了10倍以上，稳定性显著增强，对预防支撑剂回流非常有效。CX483井现场试验表明，采用纤维增强加砂压裂工艺，排液速度明显加快，排液时间显著缩短，见气时间显著提前，达到了“能快速、高效排液，避免支撑剂回流返吐”的应用效果。这项工艺的成功应用，为进一步降低川西低渗致密气藏压裂液的滞留伤害和预防因地面管线的冲蚀破坏而造成的安全生产隐患提供了可靠的技术保证，具有良好的推广应用前景。     

压裂裂缝充填覆膜支撑剂控水增油实验

压裂裂缝内的支撑剂通常用于防止裂缝闭合,而通过拓展附加功能的覆膜支撑剂增加了透油阻水能力,通过"荷叶原理"利用疏水材料在支撑剂表面覆膜制备一种新型控水增油支撑剂,该覆膜支撑剂充填到压裂裂缝内使其具有水相低导流能力和油相高导流能力。研究先利用填砂模型对覆膜支撑剂层的透油阻水能力进行测试实验,再利用大型的3D驱油设备进行水平井压裂裂缝内分别充填常规支撑剂和覆膜支撑剂的水驱油开发实验。结果表明:覆膜支撑剂层的透油阻水能力皆优于常规支撑剂层;当驱替压差小于0.4 MPa时,透油阻水能力略有提高且阻水效果增加超过10%;此外,压裂裂缝内充填覆膜支撑剂的3D驱油开发实验最终采收率比充填常规支撑剂的提高3.95%。     

新型轻质支撑剂在阿巴拉契亚盆地致密气藏的现场应用

增产处理方案设计必须实现完井效率和经济可行性的平衡。服务公司已投入了大量的研发资金，用于研制适用于致密含气层的高成本效率的处理液。这方面的研究重点一般是压裂液和携带支撑剂的粘滞液。实践已证明稀驱油液（Thin banking fluids）是适用于阿巴拉契亚盆地致密气层的最高成本效率的压裂液，但由于其携砂能力差，因此很难获得更长久而且更有效的支撑裂缝。影响裂缝中支撑剂输送的因素有多种，但最容易被忽视的一个因素是支撑剂的密度。人们已把研究重点从流体性质对携砂能力的影响转向支撑剂特性对携砂能力的影响，由此而开发出的新技术已用于解决阿巴拉契亚盆地降低成本一提高产量的难题。在组约、宾夕法尼亚、俄亥和西弗吉尼亚北部地区的几个详细的实例中记载了，为在很紧的经济条件下获得更高效益的裂缝，采用了一种新型的轻质支撑剂。本文将分析用这种新型轻质支撑剂处理的有效性，即根据气井的经济效益来判断运用这种新技术于最难对付的盆地之一是否真的既具有成本效益又提高天然气产量。运用斯托克斯定律计算表明，比重1．25g／cc的轻质支撑剂的终端沉降速度只有筛目尺寸相同（20／40）的白色渥太华砂的四分之一。采用简单的单相气体模拟模型确定不同裂缝长度条件下的初产量和累计产量。模拟结果表明，如果能够获得比较长的视有效裂缝长度，那么产量将提高，储采比则降低。     

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。     

水力压裂支撑剂嵌入深度计算方法

针对水力压裂支撑剂嵌入问题,基于支撑剂嵌入岩体的力学过程,建立支撑剂嵌入岩体的本构方程,并结合岩体-支撑剂体系的接触应力分析,提出考虑弹塑性变形的支撑剂嵌入深度计算方法,基于该方法分析了嵌入深度的影响因素。相对于弹性模型,新方法计算结果更接近于实验测量结果,预测更加可靠,且更便于进行理论计算和分析。研究表明:支撑剂嵌入岩体的过程主要发生弹塑性嵌入;支撑剂单层铺置条件下铺置浓度越高嵌入深度越小,多层铺置条件下增大支撑剂铺置浓度不会改变嵌入深度;支撑剂嵌入比例越大,承压支撑剂越多,支撑剂嵌入深度越小;高闭合应力情况下支撑剂嵌入更加显著,流体压力下降会显著增大支撑剂嵌入深度;增大支撑剂粒径或岩石与支撑剂弹性模量比值,会减小支撑剂嵌入深度。     

压裂支撑剂发展综述与展望

支撑剂作为非常规油气开采过程中的一种重要材料,在提高非常规油气采出率中起着至关重要的作用。随着支撑剂技术的发展,人们设计制备了一些多功能支撑剂来满足各种需求,而了解支撑剂在非常规油气开采过程中的作用机理及运移铺置规律也可以更有针对性的指导支撑剂的发展方向。本文介绍了支撑剂的分类、作用及现有技术,将支撑剂分为常见普通支撑剂和新型支撑剂后,综述了支撑剂运移铺置规律实验及模拟研究。目前,国内外支撑剂主要向着低密度高强度、高导流能力和多功能化方向发展,而结合支撑剂运移铺置实验数据来完善欧拉—欧拉、欧拉—拉格朗日以及拉格朗日—拉格朗日模型的模拟研究也是未来支撑剂运移规律探索的重要发展方向。     

页岩气藏压裂支撑裂缝的有效性评价

为了了解、掌握页岩气藏清水压裂缝网能够提供的导流能力大小及裂缝的有效性,利用四川盆地某构造的页岩进行了室内裂缝导流能力测试。实验结果表明：支撑剂浓度不足单层的情况时,闭合压力低于30 MPa,导流能力可与一定量的高浓度（多层）情况相当,但支撑剂嵌入和破碎显著增加,其导流能力不稳定,随时间增加可持续降低,闭合压力40 MPa时,20/40目陶粒嵌入程度可达71.8%,闭合压力进一步增大,裂缝将闭合失效;较低硬度的页岩支撑剂嵌入严重,导致低支撑剂浓度裂缝残余支撑缝宽不足,仅增加支撑剂粒径不足以克服嵌入影响,裂缝内需要有足够的支撑剂浓度,形成的缝网不能过于复杂;页岩黏土含量高,支撑剂充填层泥化严重,对支撑裂缝有效性的伤害不容忽视,可变形的树脂覆膜砂在一定程度上解决了支撑剂嵌入和充填层泥化问题。