强制闭合压裂工艺技术研究与应用

基于压裂液返排工艺技术要求,综合考虑压后返排涉及的裂缝闭合、流体滤失、支撑剂运移、地层流体流动和井筒流动等问题,现对压裂液返排模型进行了系统和深入的研究,重点研究了返排过程中支撑剂的运动模型、起动模型和压裂液返排率的计算模型,并首次模拟了考虑返排的压后气井产能。研究成果对于丰富压裂设计模型具有理论意义,对于指导压裂液返排具有重要的意义。     

页岩气渗流机理与产能研究

页岩气储存和运移的特殊性导致了其渗流过程描述的复杂性。很多学者按照双重介质渗流研究页岩气渗流．认为吸附气解吸后直接扩散到裂缝中;但由于其忽略了基质颗粒间存在的游离气,使得渗流过程的描述不完整。在前人研究的基础上,文中引入了一个新的流动过程——基质孔隙系统中的流动,建立了相应的页岩气渗流方程;通过空间变换及数值求解,得出了圆形封闭地层中页岩气井定压生产时无因次拟压力的Laplace空间解：在此基础上绘制了产能随时间的变化关系图,分析了吸附系数、封闭边界半径、弹性储容系数等页岩气特征参数对产能曲线的影响。研究结果表明：页岩气井的产能曲线呈初期产能快速下降-稳产-产能缓慢下降的“三段式”特征;封闭边界半径越大,稳产时间越长;吸附系数越大,初期产能下降越慢,稳产时间越长;裂缝弹性储容系数越大。初期产能下降越快。     

M气藏压裂施工砂堵原因剖析

气井压裂施工过程中产生砂堵在影响压裂效果的同时将会产生严重的经济损失。通过考虑影响压裂施工的地层、压裂液、工程、设计等各种因素,剖析了压裂过程中产生砂堵的常见原因。针对M气藏6口压裂施工井的砂堵情况,结合压裂施工曲线、测井曲线、测井解释成果、压裂施工设计及实际施工参数对产生砂堵的具体原因进行分析,在此基础上提出了防止M气藏压裂施工砂堵的具体建议。砂堵原因的深入认识和相关建议对M气藏后续压裂设计和施工具有很高的参考价值,对其他类似的低渗砂岩气藏的压裂施工也具有重要指导意义。     

页岩气储层缝网压裂理论与技术研究新进展

为破解页岩气开发技术的瓶颈,借鉴北美地区页岩气开发已取得的成果与经验,基于我国自2005年来页岩气开发技术的探索与实践认识,并结合最新的研究成果,综合分析了页岩气储层缝网可压性评价、缝网扩展机理、压裂改造体积评价、压裂液研制等方面的理论新进展,主要包括：页岩脆性从建立矿物、力学的半定量门限值测定发展到整合了岩石组分、弹性力学、天然裂缝发育特征的综合评价;缝网扩展从定向延伸理论发展到随机天然裂缝分布下的缝网形成模拟;储层改造体积从依赖微地震监测等仪器技术发展到依托于离散裂缝网络、扩展有限元的数学理论评价方法;压裂液从滑溜水（减阻水）和线性胶压裂液体系的泛用到少水或无水等新型压裂液的研制与应用。在此基础上,指出了页岩气储层缝网可压裂性综合评价、深层页岩气压裂、页岩气压裂施工曲线诊断、页岩气重复压裂理论、新型压裂液体系研制及其返排控制等理论和技术所面临的挑战,并预测了相关技术的发展趋势,以期为我国后续页岩气高效开发提供理论与技术指导。     

压裂液返排率的理论计算

压裂液返排率是评价压裂效果的一个重要参数,而返排率的求取往往是压裂施工结束后现场液体收集得到,缺乏相关理论模型进行预测。为了丰富压裂设计及评价理论体系,从压裂液返排机理出发,考虑裂缝闭合前后压裂液返排不同的返排过程,根据物质平衡原理、岩石力学和渗流力学,建立了返排率计算的数学模型,分析了地层渗透率、孔隙度、裂缝导流能力、破胶压裂液黏度对返排率的影响,计算结果表明,地层孔隙度对压裂液返排率影响较小,破胶压裂液黏度、裂缝导流能力、地层渗透率对返排率影响较大,提高破胶压裂液黏度和裂缝导流能力对于返排率的提高有重要的意义。     

非均质碳酸盐岩水平井酸化数值模拟与分析

酸化是解除碳酸盐岩储层水平井伤害的重要手段,目前其进酸模型都基于均质储层,而忽略了储层本身非均质性的影响。碳酸盐岩非均质性强,酸液更容易进入阻力较小区域反应溶蚀,水平段进酸分布必然受到影响。因此根据流体在水平段的变质量流动,和酸液进入非均质地层的反应溶蚀,考虑了钻井污染与酸液推进,建立了非均质碳酸盐岩水平井酸化模型,并分析了注酸时间、注酸排量与层间非均质性的影响。结果表明:随着注酸时间的增加,酸液分布在水平段的差异逐渐增大,趾部的酸化效果逐渐好于根部;随着注酸排量的增加,水平段进酸分布几乎不变,而蚓孔在大排量注酸时更为发育;低渗带的存在导致酸液更多的进入非低渗带区域,在靠近根部的低渗带主要呈面溶蚀状态,在靠近趾部的低渗带能够发育较短蚓孔。     

裂缝性低渗透油藏酸岩反应理论模型研究及应用

建立了酸液在裂缝中流动的流速场数值计算模型，在考虑酸液纵向传质的基础上，推导了酸液浓度分布的数值模型，给出了模型求解方法；酸液在裂缝内流动反应过程中，缝高方向流速的变化导致其反应速度的变化，采用三维模拟方法计算的酸液浓度在缝高方向不再为一定值；由此可计算酸蚀裂缝导流能力沿缝高的变化，比仅考虑酸液沿缝长作一维流动的传统模型具有更好的适应性。研制和开发了三维酸化压裂模拟设计软件，以某气井为例进行单井施工参数的优化设计，推荐优化施工参数，设计思路对类似油田的酸化压裂方案优化设计具有重要的参考价值。     

WO_3电变色涂层的研究

本文对真空热蒸发 WO_3涂层的电变色特性进行了研究,在室温、真空度为7.5×10~(-7)～7.5×10~(?)Pa 条件下,蒸发沉积的 WO_3涂层为无定形氧化物,经热处理后,无定形氧化物可转化为结晶型。该涂层于液态电解质中,加电场后具有可逆的变色和褪色效应。X 光衍射实验发现,变色后的涂层由原来的三斜 WO_3晶体变成了 H_(0.1)WO_3斜方晶体。本文还用扫描电子显微镜对热处理前后涂层的表面形貌进行了分析。     

压裂液单相滤失模型适用条件研究

压裂液在裂缝净压力作用下驱替油藏流体向地层渗滤,压裂液滤失过程为两相或多相流动。近年国内建立的一些滤失模型普遍假设为压裂液的单相流动,忽略了油藏流体的影响;单相滤失模型便于计算,但并未给出适用条件。基于两相滤失理论,对比研究了单相滤失的误差,以明确单相滤失模型的适用范围;建立了两相滤失模型,用迭代法求解流体压力分布函数,由此计算两相滤失速度,并与单相假设条件下的滤失模型进行对比,得到了单相滤失模型的适用条件和误差。计算表明,一定条件下用单相滤失模型计算的滤失速度误差较大;在应用单相滤失模型前应先分析流体性质差异对滤失的影响。     

一种多参数的压裂液滤失模型

通过引入与时间相关的滤失系数的概念，建立了基于动滤失实验的多参数的滤失计算新模型。该模型不仅考虑了影响滤失的多种实验参数，而且在假设滤液为牛顿液的条件下，全面考虑了滤失的3个区域对滤失速度的影响。通过求解由3个区域组成的滤失方程，得到了压裂液在3个滤失区域的压力随时间变化的关系，并对滤失速度和滤失量进行了预测，最终得到随时间变化的综合滤失系数。该模型充分利用了实验数据，在引入与时间相关的滤失系数后，能够反应非线性滤失的影响和实际滤失偏离线性滤失的程度。