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。     

不同粒径组合支撑剂导流能力实验研究

在油气田开发过程中,深井、超深井通常具有高温、高压、高闭合压力等复杂情况。在此类油井中进行水力压裂作业时,由于上述特点而面临诸多问题。高闭合压力下,大粒径支撑剂由于颗粒间接触面积小,承压能力差,破碎率高,支撑裂缝的导流能力下降快;小粒径支撑剂由于粒径小,形成的流动孔隙小,不能提供足够的裂缝导流能力。综合考虑以上因素,开展不同粒径组合支撑剂短期和长期导流能力的实验研究。实验结果表明：高闭合压力下,不同粒径支撑剂按照适当比例组合后,其抗破碎能力和导流能力较单一粒径支撑剂有显著的改善。     

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。     

石英砂陶粒组合支撑剂导流能力实验研究

为优选现场压裂设计25~35 MPa 闭合应力下支撑剂,使用FCES-100 裂缝导流仪根据SY/T 6302—2009 推荐方法测量了长庆现场用陶粒和石英砂破碎率和导流能力、石英砂与陶粒不同体积比混合导流能力,以及石英砂后尾追不同比例陶粒导流能力。结果显示:不同闭合应力下石英砂与陶粒组合体积比为1∶1,2∶1,3∶1 时,石英砂后尾追陶粒导流能力大于石英砂陶粒均匀混合导流能力,闭合应力越高,差距越明显,相同条件下优选尾追型;混合型和尾追型石英砂和陶粒体积比均为1∶1 时,混合型导流能力接近尾追型。闭合应力35 MPa 储层,选用1∶1 混合型或尾追型,考虑成本因素建议选择尾追型2∶1; 闭合应力25 MPa 储层考虑成本推荐3∶1 尾追型;闭合应力20 MPa 储层推荐4∶1 尾追型。25~35 MPa 闭合应力下支撑剂组合中陶粒占比达到50% 即可提供足够导流能力,其值可作为陶粒使用上限。实验数据为现场闭合应力在25~35 MPa 储层支撑剂的优选提供了重要依据。     

支撑剂长期导流能力实验研究

结合长庆油田低渗透油藏特征,通过支撑剂充填裂缝长期导流能力实验,研究了支撑剂类型、粒径和不同粒径的支撑剂组合对裂缝导流能力的影响。实验结果表明,每种类型的支撑剂和不同支撑剂组合的导流能力随时间都有明显的下降趋势,其中陶粒的导流能力明显高于石英砂和树脂砂;裂缝的导流能力随着支撑剂粒径的增加而降低;10/20目、20/40目和40/60目3种支撑剂组合时其比例为1:3:1时导流能力随时间变化的幅度较小,在实验结束时导流能力最大。     

复合压裂不同粒径支撑剂组合长期导流能力实验研究

为了优选复合压裂时不同粒径支撑剂的比例，文章运用FCES－100长期裂缝导流仪，对不同粒径支撑剂及其组合的导流能力进行测试，掌握了支撑剂的导流能力随闭合压力的变化规律并找到了不同支撑剂组合的最佳比例，研究结果对现场复合压裂施工设计具有重要的指导意义。实验结果表明，每种支撑剂及不同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，在低闭合压力时每种支撑剂及其组合的导流能力差别较大，当闭合压力增高后其差距变小；10/20目、20/40目和30/60目3种支撑剂组合时其比例为1∶3∶1时导流能力最大，20/40目、30/60目和100目3种支撑剂组合的导流能力要明显的小于10/20目、20/40目和30/60目3种支撑剂组合时的导流能力。     

覆膜支撑剂长期导流能力评价

压裂支撑剂的长期导流能力对油气井的压裂效果和压裂有效期具有重要影响。为了正确评价覆膜支撑剂作为压裂支撑剂的有效性，用裂缝导流仪首次在国内对覆膜支撑剂的长期导流能力进行了评价，并对实验后的样品进行了电镜观察。从实验结果分析中发现，覆膜陶粒支撑剂的长期导流能力早期随时间变化急剧降低，7 ｄ后变化趋缓，其值明显低于短期导流能力，而且长期导流能力比短期导流能力实验后的覆膜陶粒支撑剂涂层破坏明显；单涂层砂比双涂层砂长期导流能力效果好。     

复杂条件下支撑剂导流能力的实验研究与分析

地层裂缝所处的各种复杂条件对水力压裂施工有重大的影响,利用导流能力测试仪器,测试分析了支撑剂嵌入、压裂液残渣、压裂液破胶效果、地层微粒侵入、闭合时间、酸碱性等复杂条件对支撑裂缝导流能力的影响。实验结果对正确评价支撑剂性能以及合理选择支撑剂具有一定的参考价值。基于实验测试的导流能力数据,应用统计分析原理,回归出导流能力随压力变化的函数关系式,对分析支撑剂导流能力和压裂施工设计具有一定的指导意义。     

基于支撑剂破碎率预测裂缝导流能力的新方法

支撑剂裂缝导流能力是储层水力压裂设计的重要参数。对于同一种支撑剂而言,闭合压力越大其形变和破碎现象就越明显,也影响裂缝导流能力。基于不同闭合压力条件下的破碎率与导流能力实验结果,建立了依据破碎率预测裂缝导流能力的方法;考虑5种影响因素,设计了破碎率与导流能力的正交试验,得到了其主控因素;针对实验结果,利用Matlab软件进行多元回归分析,得到不同粒径支撑剂导流能力预测方程。结果表明：闭合压力对支撑剂的破碎率、导流能力的影响最大,其次为支撑剂粒径、铺砂浓度、温度、闭合时间;新的支撑剂裂缝导流能力预测方法结果与实际测试结果平均误差仅为3.06%,预测结果较好;利用该方法进行导流能力预测可进一步降低实验成本。研究结果可为现场压裂设计支撑剂优选、导流能力预测以及降本增效提供技术参考。     

镇泾油田长8油层纤维网络加砂压裂试验研究

镇泾油田长8油层是典型的超低渗透致密砂岩储层,压裂改造后出现支撑剂回流现象,导致近井地带地层出砂严重,造成裂缝部分或完全闭合,严重影响了油井的长期稳产。阐述了镇泾油田长8油层地质特征及压裂改造难点,从预防支撑剂回流、防止支撑剂沉降的角度考虑,对纤维材料性能进行了试验研究和评价,优选出了适合镇泾油田长8储层的纤维网络加砂压裂工艺。目前已经应用该工艺在现场试验了6井次,对于射孔井段位于砂体上部、中上部的储层其改造效果较好,平均日产量12．19m^3,平均日产油量5．03t。该工艺与常规加砂压裂工艺相比,不仅实现了油井的增产,而且延长了油井的生产周期,适合在镇泾油田长8油层推广应用。     

石英砂支撑剂长期导流能力变化规律实验研究

利用石英砂代替陶粒支撑剂能有效降低施工成本,在致密油气藏压裂改造中广为应用。为探究石英砂支撑剂对裂缝长期导流能力的影响规律,选用20～40目、40～70目和70～140目石英砂,开展长期导流能力测试实验,探究闭合应力、铺砂浓度、粒径组合、铺置模式等因素对石英砂长期导流能力的影响并拟合参数化经验模型。研究认为：长期导流能力随铺砂浓度的增加,先升高再降低,反映了从“支撑”到“封堵”的演化;在低铺砂浓度条件下,大粒径石英砂易破碎堵塞流道,因此可在高闭合压力储层优选细砂,在低闭合压力储层优选中砂或粗砂;在考虑混合铺置时,应先采用低黏度压裂液泵送大粒径石英砂,后采用高黏度压裂液泵送小粒径石英砂。同时文章给出的混合铺置导流能力预测模型适用于混合铺置支撑剂粒径及比例的优化设计。     

支撑裂缝导流能力影响因素实验研究与分析

支撑剂性能好坏直接影响支撑裂缝的导流能力,影响支撑剂性能的因素很多,除了支撑剂自身因素外,外界环境因素也不容忽视。从实验角度研究分析了支撑剂强度、粒径及粒径组合、铺砂浓度、闭合压力、温度和时间、支撑剂嵌入、地层微粒和压裂液残渣对导流能力的影响,实验结果对正确评价支撑剂性能以及合理选择支撑剂具有一定的参考价值。     

Experimental Research on the Conductivity of a Fracture Influenced by Fiber

The conductivity of fracture is significant for fractured well production. In order to study the influence of glass fiber, which is used for preventing proppant flowback on conductivity of proppant, the conductivities of various proppants were tested by applying FCES-100 device, thus grasping the law of proppant conductivity change with fiber and fracturing fluid residues. The experimental results indicate that the law is similar for various proppants. The fiber is nearly no influence on proppant conductivity under lower pressure. However the influence of fiber becomes prominent when increasing pressure. The conductivity of proppant decreases about 30–40% caused by fiber when the pressure reaches 70 MPa. Fracturing fluid residues can reduce the conductivity of proppant more than 50% and combined with fiber the conductivity of proppant can be reduced more than 70%. So it is suggested that fiber should not be used for preventing proppant flowback in high closure pressure reservoir.     

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。     

影响支撑剂嵌入的因素研究

运用FCES-100裂缝导流仪,进行了大量地层岩心的支撑剂嵌入实验研究.通过对比导流能力,全面考察了不同类型、不同铺砂浓度、不同粒径及不同常规性能的陶粒支撑剂在不同岩心和闭合压力条件下的嵌入程度.通过实验发现:支撑剂的嵌入使导流能力大幅度降低;不同类型的支撑剂在相同条件下嵌入程度不同,嵌入程度从大到小依次为石英砂、陶粒...     

水力压裂低密度支撑剂铺置规律研究及应用

水力压裂过程中支撑剂在裂缝中铺置情况对增产效果的影响很大。研究低密度支撑剂在清水、0.08% HPG基液、0.3% HPG基液3种不同黏度的流体介质在不同排量（分别为1、2、4、6 m3/h）、不同砂比（5%、10%、15%、20%）条件下的砂堤铺置形态。通过线性拟合计算发现,随着排量增大,支撑剂的水平运移速度增大,垂直运移速度减小,支撑剂在沉降过程中出现“波动”状态;当缝口流速较小时（不大于0.5 m/s）,支撑剂水平运移速度增长量较快;缝口流速较大时（大于0.5 m/s）,支撑剂水平运移速度增长量减缓。目前已完成3口井低密度支撑剂现场应用试验,平均无阻流量为28.015×104 m3/d,是常规井的1.91倍,对现场施工具有良好的指导作用。      

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。      

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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。     

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在低渗透油气藏中，油气藏流体的流动一般不遵循达西定律，而是低速非达西流。水力压裂已成为开发低渗透油气藏的较为常用且相当有效的增产措施，试井在分析压裂井动态方面有其独特的作用。文章针对低渗透油气藏中的低速非达西流，从渗流力学基本理论出发，在总结、继承前人成果的基础上，给出了低速非达西流下考虑表皮和井筒存储效应的有限导流垂直裂缝井三线性流动试井分析模型，用积分变换的方法求得了该模型的Laplace空间解，并利用Stehfest方法对此解进行了数值反演，作出了考虑表皮和井筒存储效应、不考虑表皮和井筒存储效应以及不同启动压力梯度下的模型的试井分析曲线。文章对上述典型曲线进行了特征分析，在考虑井储和表皮效应的情况下，对现场实例进行了拟合分析，拟合效果较好。