支撑裂缝导流能力研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 支撑裂缝导流能力研究 摘 要：裂缝导流能力的大小决 定了水力压裂效果的好坏。准确的预测 出地层裂缝导流能力的大小对石油的采 收率有很大的影响。本文分别从影响地 层裂缝导流的的外部环境因素，闭合压 力，温度，裂缝宽度三个方面和支撑剂 自生因素，支撑剂的强度，均匀度，铺 砂浓度以及压裂液四个方面进行了实验 研究。 中国论文网 /1/view-12798043.htm 关键词：裂缝导流能力；水力压 裂；外部环境因素；支撑剂 水力压裂是油气增产的有效措施， 在油田有很广泛的应用。对于不同的裂 缝应采用不同支撑剂，支撑剂的作用在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 于泵注停止并且缝内液体排出后保持裂 缝处于张开状态，地层内流体可以通过 高导流能力的支撑带由裂缝顶端流向井 底支撑剂的好坏直接影响到裂缝的长期 导流能力。对于不同的地层如何评价支 撑剂的性能和选用什么类型的支撑剂就 显得格外的重要。本文对影响导流能力 的环境因素和影响导流能力的支撑剂做 了实验研究，对评价支撑剂的性能和选 用什么类型的支撑剂具有一定的参考价 值。 一、实验准备 实验过程中使用 FCES100 型 裂缝导流仪，实验严格按照 API 的程序 进行操作，闭合压力按每 6MPa 递增。 FCES-100 型导流仪使用 API 标准导流 室，支撑裂缝渗透率依据达西定律，通 过测得不同流量下的压差计算得到。不 同闭合压力下的裂缝宽度由位移计测量。 二、实验评价与分析 （一）外部环境因素 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 1、闭合压力因素对导流能力的 影响 闭合应力是裂缝闭合所产生的， 由地层传递给支撑剂。闭合应力作用的 后果是引起支撑剂破碎，使支撑剂颗粒 尺寸减少，圆球度变差，面积增大，粒 径不均匀，这些因素都将引起支撑剂充 填层渗透率降低。闭合力的作用，还将 进一步压实充填层支撑剂，使得孔隙度 减小，从而降低渗透率。另一方面闭合 压力的作用，可使支撑剂嵌入地层，导 致缝宽减小，渗透率降低。对中等硬度 的砂岩的研究表明，当闭合压力大达到 一定的数值时，表现为渗透率下降，导 流能力减小。随着闭合压力增大，渗透 率将迅速下降。压力对地层导流能力有 很大的影响。 由于油井的周期性关井，会产生 交变应力，当交变的压力作用到支撑剂 时，其导流能力将下降。渗透率受到伤 害，充填缝宽减小，这些都将在裂缝受 到交变载荷时发生。另外，支撑剂和地 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 层物质因交变应力的作用而产生疲劳破 坏，这将导致流体通道坍塌，支撑剂嵌 入岩石，从而引起支撑剂渗透率和缝宽 下降。 2、温度对导流能力的影响 实验室大多数导流测试都是在固 定的温度下完成的，但是当裂缝中的支 撑剂处于高温时会对支撑剂强度产生影 响，导致导流能力下降。是闭合压力在 34.5MPa 和 69MPa 下进行的陶粒导流能 力随温度变化的试验。根据图我们可以 得出结论，在 34.5MPa 闭合压力下，温 度由 30增加到 100，陶粒导流能力 降低 7.6%；当闭合压力为 69MPa 时， 温度由 30增加 100，陶粒导流能力 降低 20.3%。随着闭合压力的增加，陶 粒导流能力随温度变化的这种降低趋势 更加明显。 3、裂缝宽度对导流能力影响 裂缝的宽度是决定导流能力的一 个重要参数，裂缝闭合后，支撑剂颗粒 在闭合压力的作用下会产生初始变形， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 随着持续时间的增加，压力溶蚀作用， 支撑剂颗粒的嵌入，蠕变效应等因素的 影响会使支撑裂缝的宽度持续减小，进 而降低了导流能力。 （二）支撑剂自生因素 1、支撑剂的强度 通过实验表明随着底层压力的增 加，当地层压力达到一定的数值时，支 撑剂的破碎率会大幅的增加，破碎形成 的支撑剂微粒，随着流体的流动发生运 移，堵塞孔喉半径，增加渗流阻力，从 而影响支撑剂充填层的渗透性，因此导 流能力下降的幅度较大。在实际作业时 应使用破碎率较低的支撑剂来提高裂缝 的长期导流能力。 2、支撑剂的均匀度 陶粒不同规格下的长期导流能力 试验来看，提高支撑剂粒度的均匀程度 可获得较高的裂缝导流能力，所以使用 的支撑剂应达到其规定要求，即符合粒 径范围的质量百分比在 90%上，并尽可 能使粒径集中在较小的范围内，0.40- -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 0.80mm 规格的陶粒粒径集中在 0.50- 0.80mm 时导流能力较高。陶粒筛析与 未筛析长期导流能力差值达 10m2 cm 以上，这主要是细微颗粒即小于规 定粒径范的细小陶粒以及粉尘颗粒的差 异造成了长期导流能力的显著差异，因 此在使用某个范围内的粒径大小时因尽 量减少细微颗粒的所占的比率。 3、铺砂浓度对导流能力的影响 相同支撑剂下不同铺砂浓度的导 流能力不同。实验采用 40/70 低密度陶 粒分别在 5kg/m2 和 7kg/m2 的铺砂浓度 下测试其导流能力。结果表明：7kg/m2 铺砂浓度初始的导流能力大于 5kg/m2 铺砂浓度，提高了 41.8%的导流能力； 随着闭合压力的增大导流能力都有所减 小，在 25MPa 时，二者的导流能力都 已很小，但 7kg/m2 铺砂浓度是 5kg/m2 下铺砂浓度的 2 倍左右。说明增大铺砂 浓度是提高导流能力的可行方法。但针 对不同地层和不同支撑剂下的量化关系 还需要实验测定。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 4、压裂液对导流能力的影响 实验研究表明，在压裂过程中， 随着压裂液的注入形成裂缝。裂缝中压 裂液不断滤失。当裂缝闭合后，裂缝中 压裂液进一步浓缩，稠化剂的浓度将增 加。还有破胶剂浓度分布的不合理性， 也会引起破胶剂浓度分布发生变化，致 使滤饼及其周围的压裂液不能破胶或只 有部分破胶，破胶剂未能充分发挥作用， 势必造成对支撑裂缝的伤害。 压裂液残渣对支撑裂缝导流能力 损害压裂液的残渣来源是稠化剂，残渣 在岩石表面形成滤饼，可降低压裂液的 滤失，并且阻止大颗粒残渣继续浸入储 集层内。 三、结语 1、地层温度对支撑裂缝的导流 能力有一定的影响，在相同的地层压力 条件下，导流能力随温度的升高而降低。 降低地层温度可以提高导流能力。 2、提高裂缝长期导流能力的方 法有：降低地层的闭合压力、使用破碎 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 率较低的压裂支撑剂、尽量减少支撑剂 的细微颗粒、提高支撑剂粒度