弱胶结地层中影响支撑剂嵌入的因素研究

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复杂条件下支撑剂导流能力的实验研究与分析

存在较大的差异。为了准确评价和优选支撑剂，本
文选用油田常用的支撑剂进行实验，测试分析了支撑剂嵌人、压裂液残渣、压裂液破胶效果、地层微粒侵入、酸碱性和闭合时间等复杂条件对导流能力的影响，并根据实验结果，形成一套预测地层条件下支撑剂导流能力的计算方法，对水力压裂的设计
２２
国外油田工程第２６卷第１期（００１）１２１．１
复杂条件下支撑剂导流能力的实验研究与分析
陈娟郭建春李勇明王文耀
（“ 气藏地质及开发工程 ” 国家重点实验室・种复杂条件对
缝导流能力。
实验选用不会发生嵌入现象的钢板来模拟裂缝
缝壁，用会发生嵌入现象的岩心片来模拟地层，测试支撑剂在这两种情况下的导流能力［６图２。４］（－）
量下的压差计算而得到支撑裂缝导流能力。实验过
程中的闭合压力按每１０ｏｐｉ（ｓ．９Ｐ）ｏｓ１ｐｉ８５ｋａ一６
具有重要意义。Ｊ
式中
Ｗ为充填宽度，ｃｍ。
支撑剂充填层导流能力：
ｋＷ一：
Ａｐ
二！
（）３
２实验结果与分析
２１支撑剂嵌入对导流能力的影响．
在压裂裂缝闭合后，由于支撑剂与裂缝面的相
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

支撑剂嵌入对裂缝长期导流能力的影响研究_温庆志

通过回归, 得到导流能力与闭合压力的表达式为: FRCD = - 0. 0051p 3 + 0. 9189p 2 - 55. 708p + 1186. 4
( 4) 式中: FRCD 为长期导流能力, Lm2 # cm ; p 为闭合压力, 例, 用类似的方法, 绘制某一时间段内导流能力与时间的关系曲线, 可回
粉砂岩
2. 57
60. 57
2. 218 0. 35
砾岩
2. 69
48. 71
1. 939 0. 19
白云质泥岩 2. 68
88
1. 276 0. 32
别使用 3 号、5 号岩心。由使用岩心与使用钢板的实验曲线分析可知, 压力低于 50 MP a 时, 两条曲线基本重合, 表明支撑剂没有发生嵌入现象或者嵌入现象不明显, 导流能力没有因为嵌入而受到影响。当闭合压力大于 50 M Pa 时, 两条曲线开始分开, 使用岩心的曲线下降迅速, 表明当闭合压力高于 50 M Pa 后, 导流能力开始受嵌入的影响。闭合压力为 60 MP a 时, 使用钢板导流能力为 140 Lm 2 # cm, 使用岩心导流能力 85Lm2 # cm, 仅仅由于嵌入就可以导致导流能力下降 39. 3% 。随着闭合压力进一步增大, 达 80 MP a 后, 两者的差别开始减小, 这是由于使用钢板的支撑剂进一步破碎, 支撑剂破碎造成的导流能力伤害逐步接近嵌入造成的伤害。但有嵌入发生的导流能力始终要小于无嵌入发生的导流能力。当闭合压力低于 50 M Pa 时, 两条曲线基本重合, 当闭合压力大于 50 MP a 时, 两条曲线开始分开, 使用岩心的曲线下降更加迅速, 表明导流能力开始受嵌入的影响。闭合压力为 90 MP a 时, 两者的差距最大, 使用钢板导流能力为 92 Lm2 # cm, 而使用岩心的导

影响支撑剂嵌入的因素研究

断
块
油
气
田
２１年７月０１
稠井浆，未能解决问题，迫起钻处理钻井液。化成被转强抑制性高钙盐聚合物体系后，井液漏斗黏度由钻
情况，保证了钻井工程的正常进行。５应用井未出现井下复杂情况，径规则，）井平均井径扩大率小于５１％，下钻顺利，套管一次成功．７起下
３结论
１综合化学抑制、）物理封堵、化学封固、合理密度的有效应力支撑等防塌方法，对裂缝发育的硬脆性针
泥页岩地层和泥岩分散膨胀型地层，研究形成了强抑
［中华．井液性能及井壁稳定问题的几点认识［］断块油气田，１王］钻Ｊ．
７０
施工条件许可的范围内，当增加支撑剂的铺砂浓度。适
蠢５０鐾
。
强
ｌ０
３０
５０
７０
闭合压力Ｐａ
图１２～０目不同支撑剂嵌入影响程度Ｏ４
圈３２ — ０目３号陶粒不同铺砂浓度下嵌入影响程度０４
研究铺砂浓度时，验采用的支撑剂类型、实粒径及
岩心都相同，验结果见图３从图３可以看出，实。支撑
剂的嵌入影响程度随铺砂浓度的减小而增加。这是由
于在较低的铺砂浓度下，的铺砂层数较少，总一旦发生嵌入，入层占总铺砂层数的比例相对较大，嵌其影响也

支撑剂嵌入深度计算模型

支撑剂嵌入深度计算模型赵金洲;何弦桀;李勇明【摘要】压裂施工后，支撑剂嵌入人工裂缝壁面会导致支撑缝宽减小、导流能力降低，严重影响压裂改造效果。

为了明确闭合压力、弹性模量等参数对嵌入深度的影响，在弹性力学理论的基础上，建立了考虑缝面变形的支撑剂嵌入深度计算模型。

应用该模型进行了实例计算，并对闭合压力、弹性模量、支撑剂粒径等参数进行了敏感性分析。

计算结果显示，该模型准确度高、与试验测试结果符合良好，支撑剂嵌入深度随闭合压力的增大而增大，随弹性模量和支撑剂粒径的增大而减小。

该研究对于优化压裂设计方案、增加施工成功率和准确评价压裂改造效果具有重要意义。

【期刊名称】《石油天然气学报》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】4页(P209-212)【关键词】支撑剂嵌入;弹性力学;嵌入深度;模型;计算分析【作者】赵金洲;何弦桀;李勇明【作者单位】油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学，四川成都610500;油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学，四川成都610500;油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学，四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE357.1水力压裂是高效开发油气田的主要技术之一,其根本目标是在地层中形成高导流能力的压裂裂缝。

然而,由于闭合压力的作用会产生支撑剂嵌入裂缝壁面的现象,支撑剂嵌入导致支撑裂缝宽度减小,裂缝导流能力下降,缩短压裂有效期[1,2]。

因此,有必要针对支撑剂的嵌入问题开展研究,为支撑剂的优选提供理论依据。

目前对于支撑剂嵌入的相关研究主要以室内试验测试为主[3～9],而对于支撑剂嵌入深度理论计算模型的研究还比较少[10,11]。

为此,应用弹性力学理论,进行了支撑剂嵌入深度计算模型研究,分析了闭合压力、地层弹性模量、支撑剂粒径对嵌入深度的影响。

建立支撑剂嵌入深度计算模型的假设条件如下:①支撑剂颗粒圆球度好,为一标准球形;②支撑剂在岩石表面的嵌入为线性形变;③支撑剂颗粒强度足够大,对岩石发生嵌入作用时,支撑剂不破碎,且不会产生形变;④支撑剂嵌入深度不超过其粒径。

单层铺砂条件下支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响实验研究

表１实验岩芯性质
同的支撑剂下，支撑剂嵌入深度越小。实验得到盒１储层和山２储层大岩芯嵌入深度与闭合压力的关系分别满足：ｈ＝一０．０００１０５Ｐ＋０．００８８１Ｐ一
⑥ ２０１４Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
单层铺砂条件下支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响实验研究
胡智凡卢渊伊向艺，肖阳李沁张紫薇李凤颖
（成都理工大学能源学院，地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），成都６１００５９；中海石油（中国）有限公司湛江分公司研究院，湛江５２４０５７）
摘
要
在支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响实验中，主要研究了裂缝闭合应力对支撑剂嵌入深度的影响和支撑剂嵌入
深度对裂缝导流能力的影响。研究发现，支撑剂嵌入深度随着闭合压力的增大而增大，但并不遵循线性关系，当闭合压力大
于２５ＭＰａ时，嵌入深度与闭合压力呈直线关系。单层铺砂浓度下，裂缝导流能力随嵌入深度的变化非常明显，趋近于线性变
化，对压力较为敏感。文中还建立了支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响的定量计算模型，可以用来预测支撑裂缝的导流能
力，对现场压裂有一定的指导意义。
关键词水力压裂
中图法分类号
支撑裂缝闭合压力支撑剂嵌入深度ＴＥ３５７．１；文献标志码Ａ
实验装置，加压装置用来测量载荷，位移传感器用来测量嵌入深度，并采用计算机自动控制系统来进行

支撑剂的研究现状及展望

支撑剂的研究现状及展望贾旭楠【摘要】随着深层油藏和非常规储层开发进程加快,裂缝几何尺寸、储层物性复杂化,压裂工艺对支撑剂的性能要求也越来越高.支撑剂作为压裂作业中必不可少的元素,通过支撑水力压裂形成的人工裂缝,为油气畅流入井提供高速导流通道,故加深对支撑剂的研究将有助于高效经济地提高油气产量.本文调研了国内外支撑剂的发展现状,分类阐述了现有支撑剂特点,分析了支撑剂性能的影响因素并对比了不同压裂液体系支撑剂的运移规律,最后对支撑剂的发展及应用趋势做出了展望.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2017(036)009【总页数】6页(P1-6)【关键词】石英砂;陶粒;覆膜支撑剂【作者】贾旭楠【作者单位】中国石油大学(北京),北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE357.12支撑剂在压裂改造提高油气产量的工艺中扮演着至关重要的角色，随着非常规储层的加速开发以及受原油价格下降的影响，开发研制功能型、智能型和经济型支撑剂成为一项不容忽视的任务。

为加深对支撑剂的了解，从以下几方面对支撑剂展开了调研分析。

支撑剂的发展（见图1）可以追溯到1947年，原标准石油公司在Hugoton油田的压裂实验中首次引入Arkansas River的河沙作为支撑剂，解决了不加支撑剂时裂缝闭合的问题，并带来了一定的经济效益，从此开启了支撑剂的发展历史。

20世纪50年代，支撑剂得到了第一次演化，高质量矿砂取代了易破碎的河沙。

20世纪60年代，在支撑剂中混入圆球度较高的核桃壳、玻璃和塑料微珠。

20世纪70年代，为解决支撑剂回流和微粒运移导致裂缝导流能力下降的问题，研究人员开创了在压裂过程中尾追一定量的覆膜支撑剂和用铝矾土烧结高抗压强度的人造陶粒支撑剂工艺。

80年代，通过优化添加材料，开发了低密度和中密度陶粒支撑剂。

随着对支撑剂在裂缝中支撑机理的认识不断加强以及结合开发的经济性原则，之后很长一段时间，研究人员将重点集中在覆膜支撑剂上，从改性方法、材料选择以及工艺创新等方面入手，研发出不同功能的覆膜支撑剂。

压裂液残渣及支撑剂嵌入对裂缝伤害的影响

维普资讯
第２４卷第５期
２００７年９月
钻井液
Ｓｐｔｅ．２０７０
ＤＲＩＬＬＩＮＧＵＩ＆ＣＯＭＰＬＦＬＤＥＴＩＯＮＵＩＦＬＤ
文章编号：０１５２（Ｏ７Ｏ一Ｏ９Ｏ１０－６０２Ｏ）５Ｏ５一３
水力压裂是油气藏增产的有效措施之一，否能形成较高的裂缝导流能力是压裂施工的关键。支撑
裂缝不断受到外界压力的作用，几何尺寸收缩、撑支
３２０＋１（成聚合物压裂液）０．５ＦＡ一０合
对导流能力影响的差别。通过研究不同压裂液对支撑缝的伤害程度，现残渣对支撑缝的伤害程度影响显著，发应选择低残渣压裂液；同一种体系，合压力升高会导致导流能力、透率的降低，过对两者与闭合压力的关系对闭渗通
压裂液残渣及支撑剂嵌入对裂缝伤害的影响
王丽伟蒙传幼崔明月邱晓慧朱文
（国石油勘探开发研究院廊坊分院，北廊坊）中河
摘要运用ＺＪ２０型导流能力试验装置测试了３种不同压裂液在相同支撑剂类型、Ｃ－０铺置浓度、同闭合压不力下对支撑剂充填裂缝导流能力的伤害程度；用蒸馏水作为介质测试了２种支撑剂在不同闭合压力及不同温度下
下降。除此之外，撑剂类型、砂浓度、支铺压裂液残

弱凝胶深部调剖剂的研制及性能评价

弱凝胶深部调剖剂的研制及性能评价一、引言背景介绍：油田工业中深层油藏的勘探和开发一直是一个难题，如何提高采收率和延长油井寿命已成为油田开发研究的热点问题。

研究目的：开发一种高效的弱凝胶深部调剖剂，提高油藏采收率和延长井寿命。

二、研究现状及成果分析1.现有深部调剖技术的优缺点分析2.弱凝胶深部调剖剂的研究历程与成果总结三、弱凝胶深部调剖剂研制1.原材料选用与配方设计。

2.合成工艺改进，实验优化。

3.弱凝胶深部调剖剂的性能优势与特点。

四、性能评价与实验1.弱凝胶深部调剖剂的稳定性、透水性和可控性评估2.实验结果分析及验证3.深部调剖现场应用实验与效果评估五、结论及展望1.弱凝胶深部调剖剂的应用前景展望2.存在问题和未来研究方向3.总结：弱凝胶深部调剖剂为深层油藏的高效开发提供了新的技术手段，具有广阔的应用前景。

一、引言自20世纪80年代以来，我国已经开始探索深部调剖技术，早在1990年代初期，石油勘探行业就开始进行深部调剖剂的研究，得到了很好的应用效果。

深部调剖是一种改善油井勘探和开采效果的方法，通过注入化学药剂来改善油井周围岩石的物理和化学性质，从而改变油藏或改善油井周围岩层的宽度、增加孔隙和缝隙以及改变岩石与石油之间的相互作用，使已经斑块化或覆盖了岩石表面的油能够流向生产井口。

深部调剖技术是一种能够有效提高油井勘探和开采效果的方法。

目前，深部调剖技术已经发展出多种剂型，如粘弹剂、聚合物、溶解剂等，但这些剂型存在缺陷，如粘弹剂容易发生交联、聚合物感温缩水等。

针对这些问题，弱凝胶深部调剖剂应运而生。

弱凝胶深部调剖剂采用高分子化学技术，通过改善岩石渗透性能和地质环境，破坏加密区和保护吸水区域，扩大有效储层，提高采油效果和控制水包气，延长油井寿命，全面提升油田开发效益。

本论文将围绕弱凝胶深部调剖剂的研制及性能评价进行阐述，通过实验验证，进一步提高弱凝胶深部调剖剂在油田应用中的性能和效果，为我国油田行业的发展作出应有的贡献。

支撑剂嵌入不同坚固性煤岩导流能力实验研究

第３５卷第２期
２０１３年３月
石油钻采工艺
０ＩＬＤＲＩＬＬＩＮＧ＆ＰＲ０ＤＵＣＴ１０ＮＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
Ｖｏ１．３５Ｎｏ．２Ｍａｒｃｈ２０１３
文章编号：１０００—７３９３【２０１３）０２—００７５ —０４
ＬＩＵＹａｎ，ＺＨＡＮＧＳｕｉａｎ，ＳＨＩＨｕｉｎｉｎｇ，ＣＡＯＬｉｈｕ，ＬＩＴｉａｎｔｉａｎ，ＺＨＵＷｅｉ
（１．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎｆｏｒＧａｓＥｎｅｒｇｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆ＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｉｎＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｂｅｉｉｎｆｇ１０２２４９，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏａｌｂｅｄＭｅｔｈａｎｅＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｙｔｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｂｅｊｉｉｎｇ１０２２４９，Ｃｈｉｎａ；３．ＯｉｌＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＨｕａｂｅｉＯｉｌｉｅｆｌｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｒｅｎｑｉｕ０６２５５２，Ｃｈｉｎａ）

弱凝胶体系成胶的影响因素

用到弱凝胶体系实验之中。未经处理的物质在聚合物交联体系反应几乎都是在瞬间实现的，因此并不能够满足现场需要。交联剂以及聚合物等交联反应机理能够被视为是Ｃｒ ” 的配位体
此可知水质并不会对成胶性能产生负面影响。
胶效果也将会缩短。
胶，因此，该特性更多是介于本体凝胶以及分散凝胶两者之间，在注入地层之后则需要能够首先进入到高层渗层之中。完全交联完成后就能够产生相对封堵效果，改善高渗透层之中吸收效果。可以实现纵向方向上的一种吸水能力的调节。后续注入到流体之中能够对弱凝胶形成良好驱替影响，改善弱凝胶被剪切
通过实验可以发现，对未成胶效果的交联体系通过岩心之后搜
集出液，并将其放入￣剪切之后还能够成胶。且可以保持在３０ｄ之后黏度达
到ｌＯ００ｍｐａ．ｓ以上。
缘过程中构建一种具有高粘度效果的驱油界面，从而可以降低原油以及驱替液产生的流度比情况，进一步改善驱油效率。
本研究中根据这些情况形成具体对策，并对影响因素采取
（５）水质分析
通过对实验环节之中的回注污水以及清水
了详细分析，希望可以对未来技术发展起到一定积极影响。
合物等之间的组分将会承受多孔介质因素影响，在对交联反映方面表现出一定影响。这也是直接影响现场应用方面的重要因素，因此有待进行更进一步的探索，希望通过本研究可以对未

支撑剂嵌入对裂缝导流能力的影响

越高。
关键词：煤板；支撑剂嵌入；导流能力；铺砂浓度
中图分类号：ＴＥ３５７
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７３—１９８０（２０１６）０３—００６０—０３
在煤层气开发过程中，需对煤层进行压裂，形成高导流能力的支撑裂缝。裂缝导流能力越好，对煤层气开发越有利。在闭合压力下，支撑剂会出现不
摘要：采用自行研制的国家发明专利测试仪器，对地层煤板进行了支撑剂嵌入实验研究。考察了在不同支撑剂类
型、不同支撑剂粒径、不同铺砂浓度、不同闭合压力下支撑剂嵌入对裂缝导流能力的影响。实验结果表明：随着闭合
压力增大，石英砂的导流能力快速降低；铺砂浓度越大，支撑剂充填层抗压能力与抗破碎能力越强，裂缝导流能力
＝
６
后，导流能力递减变缓，但此时其值已较小。铺砂浓
度为１０ｋｇ／ｍ时，导流能力维持在３０Ｘ１０ｍ以
避
上，可提供较高的导流能力；铺砂浓度为５ｋｇ／ｍ
时，导流能力仅１０Ｘ１０ｍ。左右。图１表明石英
支撑剂粒径分别为２０／４０目和３０／５０目，支撑剂铺砂浓度分别为５、１０ｋｇ／ｍ，对８块煤板进行了１０次闭合压力测试实验。
３实验结果及分析
能力。
兰州安宁堡石英砂和宁夏青铜峡石英砂导流
支：：

支撑剂导流能力实验调研

1、覆膜支撑剂长期导流能力评价覆膜支撑剂有单涂层和双涂层两类。

单涂层支撑剂外壳有一层热固性酚醛树脂，当支撑剂进入裂缝后，树脂层在地层温度条件和固化剂作用下发生反应而固化，支撑剂颗粒之间因聚合作用而键合在一起，从而提高了支撑剂的抗破碎能力，防止支撑剂吐出，减少支撑剂嵌入地层的现象发生。

双涂层支撑剂有一层完全固化的树脂内涂层，以提高粒料的抗压碎能力。

在此涂层外是一层部分固化的外涂层，以提高在压裂作业中支撑剂颗粒之间的键合作用。

(1) 实验流程实验导流能力评价采用FCES-100导流仪，该仪器最高模拟闭合压力可达210MPa ，模拟地层温度最高可达170℃，数据采集和处理为微机自动采集，数据处理符合SY/T6302—1997行业标准，实验仪器流程图见图1。

图1 导流仪实验流程图1、2．电子天平；3、4．容器；5、6．背压阀；7、8、17、18．压力表；9、1O．节流阀；11、12．压差传感器；13．压力传感器；14、15．导流池及加压和加热装置；16．脱氧装置；19、20．储液罐；21．储水罐；22．真空泵；23．真空表；24．高压气瓶及调压阀 (2)实验原理和步骤:p W QLKW f ∆=μ式中：K——裂缝渗透率，；2m μ Wf——裂缝宽度，cm；μ——测试流体粘度，mPa·s；Q——流速，cm^3/s；L——测压孔距离，cm；W——导流室宽度，cm；——压差，10p -1MPa。

(3)实验条件实验流体为2％NaCl 溶液，铺砂浓度为5kg/m^2，实验固化温度为120℃，固化剂类型为加成型固化剂，固化时间为4h，闭合压力为60MPa，导流能力实验测试时间约为25d。

(3)实验结果及分析 ①覆膜高强度陶粒长期导流能力实验结果图2 覆膜高强度陶粒长期导流能力与时间关系图覆膜高强度陶粒长期导流能力在早期降低较快，约7d 后趋于缓和。

覆膜陶粒支撑剂随时间早期导流能力降低急剧，其主要原因可能是支撑剂颗粒之间的压实作用，而经过一段时间，这种作用将减缓。

压裂裂缝内支撑剂沉降及运移规律研究现状与展望

压裂裂缝内支撑剂沉降及运移规律研究现状与展望随着页岩气、致密油、煤层气等非常规油气资源的不断开发，压裂技术成为重要手段。

在压裂作业中，压裂液的注入能够形成复杂的裂缝网络，从而促进地下油气的流动和采集。

但对于裂缝的长期稳定性和效率，需要加入支撑剂进行固化，因此支撑剂的投入和运移成为影响压裂效果的关键因素之一。

然而，在储层裂缝中，支撑剂颗粒会受到水力压力、摩阻力、重力、压力梯度、粘滞力、物理和化学相互作用等多种力量的影响，导致支撑剂沉降和运移。

特别是在长周期压裂作业中，支撑剂的长期稳固性需求更高。

因此，对于支撑剂的沉降和运移规律的研究非常重要。

目前，对于支撑剂沉降和运移规律的研究主要有以下几个方面的进展和展望。

首先，目前大多数研究着重于支撑剂在垂向方向上的沉降和堵塞影响。

Xu等人通过理论推导和实验验证，研究了垂向方向上支撑剂的沉降速度和沉降度，提出了影响支撑剂沉降的主要因素。

Wu等人通过数值模拟研究了不同颗粒大小和颗粒密度条件下支撑剂的垂向沉降规律。

Hu等人通过显微镜观察和实验测定等方法，研究了压裂液流体动力学对支撑剂颗粒沉降的影响。

尽管这些研究对于支撑剂在垂向方向上的运移规律有一定的启示作用，但实际上支撑剂的运动轨迹和形态非常复杂，还需要通过更细致的研究来确定。

其次，一些研究者开始注意到了支撑剂在横向方向上的流动和迁移。

支撑剂在垂向方向上沉降的同时，经常受到地层压力和裂缝张力的作用，呈现出一定的横向流动和迁移。

而横向运移的特点具有不确定性，主要是流体作用下的微观多孔细隙介质中流体-固体相互作用的复杂性，需要进一步加深基础研究进行实验模拟和理论探讨。

Cui等人和Xu等人通过理论与试验，揭示了支撑剂在水流作用下的水力传动运输规律。

Wang等人通过数值模拟研究了支撑剂在方形裂缝中的运移规律。

因此，这些研究还需要更深入的探讨，以确定在不同地质环境下支撑剂的运移规律。

最后，目前在支撑剂沉降和运移规律研究中，常常采用模拟实验、数值模拟、理论模型等手段。

支撑剂嵌入对导流能力的影响分析

支撑剂嵌入对导流能力的影响分析作者：陈祈来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第02期摘要：涪陵页岩储层较软，支撑剂在压裂中易嵌入储层岩石，造成支撑剂的无效铺置，影响压裂后的裂缝导流能力。

室内对涪陵页岩气田压裂用支撑剂进行了长期导流能力以及支撑剂嵌入试验，获得了涪陵页岩气田支撑剂的长期导流能力的变化规律，以及支撑剂嵌入对长期导流能力的影响规律，为涪陵页岩气田支撑剂优选提供了参考。

关键词：支撑剂；嵌入；导流能力支撑裂缝导流能力是指支撑剂在储层闭合压力作用下通过或输送储层流体的能力。

裂缝的导流能力越大，水力压裂的效果越好，有效期越长，进而压裂获得的收益就越大。

水力压裂的最终目标是在地层中形成一条高导流能力的支撑裂缝。

在裂缝闭合后，支撑剂与裂缝间的相互作用，产生支撑剂嵌入岩石的现象。

在页岩储层中，支撑剂嵌入后导致支撑裂缝宽度降低，进而降低裂缝导流能力。

因此，有必要对支撑剂嵌入行为进行研究。

1 支撑剂嵌入模型嵌入深度理论计算模型边界条件：①地层均质且嵌入时岩石只发生弹性变形；②支撑剂为理想等直径刚性球体，嵌入过程中不变形、不破碎；③嵌入深度不超过一个支撑剂直径。

计算公式包含胡克定律：在物体的弹性限度内，应力与应变成正比，其比例系数称为杨氏模量（记为E）：式中： a-支撑剂颗粒半径，mm；F -单颗粒承受闭合压力，N；Pc--闭合应力，MPa；g-支撑剂嵌入深度，mm；h-支撑剂球心到岩石嵌入面距离，m；Δsi-第i小块曲面的面积，m2；E-岩石杨氏模量，MPa；A-应变受力面积，m2；L-岩石应变长度，m；λ-曲面直径最大值，m。

2 涪陵页岩气田压裂用支撑剂现状涪陵页岩气田焦石坝地区五峰-龙马溪组储层埋藏2300-2400米，其闭合应力为52-55MPa。

目前主要采用树脂覆膜砂及低密度陶粒作为压裂用支撑剂。

由于铺置支撑剂的人工裂缝，在储层闭合应力影响下呈逐渐闭合状态，受到闭合应力及储层自身松软程度（杨氏模量）的影响，人工裂缝中的支撑剂会出现嵌入储层岩石的现象，造成支撑剂的无效铺置，为此，开展了密度陶粒和树脂覆膜砂支撑剂的长期导流能力评价，获得支撑剂嵌入对导流能力的影响规律，为涪陵页岩气田压裂支撑剂优选提供参考。

单层铺砂条件下支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响实验研究

单层铺砂条件下支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响实验研究胡智凡;卢渊;伊向艺;肖阳;李沁;张紫薇;李凤颖【摘要】在支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响实验中,主要研究了裂缝闭合应力对支撑剂嵌入深度的影响和支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力的影响.研究发现,支撑剂嵌入深度随着闭合压力的增大而增大,但并不遵循线性关系,当闭合压力大于25 MPa时,嵌入深度与闭合压力呈直线关系.单层铺砂浓度下,裂缝导流能力随嵌入深度的变化非常明显,趋近于线性变化,对压力较为敏感.文中还建立了支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力影响的定量计算模型,可以用来预测支撑裂缝的导流能力,对现场压裂有一定的指导意义.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)005【总页数】4页(P232-234,246)【关键词】水力压裂;支撑裂缝;闭合压力;支撑剂嵌入深度;导流能力;数学模型【作者】胡智凡;卢渊;伊向艺;肖阳;李沁;张紫薇;李凤颖【作者单位】成都理工大学能源学院,成都610059;成都理工大学能源学院,成都610059;成都理工大学能源学院,成都610059;地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学),成都610059;成都理工大学能源学院,成都610059;成都理工大学能源学院,成都610059;成都理工大学能源学院,成都610059;中海石油(中国)有限公司湛江分公司研究院,湛江524057【正文语种】中文【中图分类】TE357.1影响支撑裂缝导流能力的因素是多方面的，其中支撑剂的嵌入导致裂缝导流能力降低则是一个重要的方面［1］。

为了考察支撑剂嵌入深度对于裂缝导流能力的影响程度，利用盒1 储层和山2 储层岩芯，来研究裂缝闭合应力对支撑剂嵌入深度的影响和支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力的影响。

结果发现，支撑剂嵌入深度随着闭合压力的增大而增大，但并不遵循线性关系，当闭合压力大于25 MPa 时，嵌入深度与压力呈直线关系。

单层铺砂浓度下，裂缝导流能力随围压的变化非常明显，趋近于线性变化，对压力较为敏感。

影响支撑剂长期导流能力的因素分析与探讨_温庆志

性能提供参考作用。 2 支撑剂的分类
支撑剂可分为天然和人造支撑剂, 天然砂包括石英砂、核桃壳等, 石英砂适合于浅地层, 一般不能超过 2000 米。国内常用的石英砂主要有兰州砂、新疆砂、福州砂等。人造支撑剂有陶粒, 烧结铝矾土等。新出现的第二代人造支撑剂: 树脂包层支撑剂。这类支撑剂强度大, 在地层条件下能固化、胶结, 可以防止破碎颗粒造成的地层堵塞, 同时, 树脂包裹层还可以减少地层液体对支撑剂的腐蚀, 这类支撑剂具有广泛的运用前景。表 1 反映了天然和人工支撑剂的性质及矿物组成。
表 2
闭合压力 ps i
5 00 0 8 00 0
M . G. much 测试 20- 40 目 Jordan 砂导流能力数据
温度 u
短期导流能力 md- ft
作用时间 hour
短期导流能力 md- ft
2 25
19 58
10 0
96 9
2 25
69 3
10 0
21 1
下降百分比 %
51 37
第 29 卷内蒙古石油化工
103
时间的长短对导流能力的影响是非常之大的, M . G. much 在测试 20- 40 目 Jo rdan 砂导流能力时得到以下数据, 在 5000psi 闭合压力作用下, 短期导流能力为 1958md- f t , 温度为 225℃, 经过 100 小时后, 在 5000psi 闭合压力作用下, 最终测得导流能力下降了 51% , 为 969md- f t 。在 8000psi 闭合后压力作用下, 砂粒的短期导流能力为 693m d - ft 经过 100 小时后, 导流能力为 211md- f t 下
的残渣, 这种残渣一是来自胶粉剂中水不溶物, 二是破胶不完全所致。冻胶压裂液在裂缝壁上, 由于滤失的作用而形成滤饼, 在此处聚集了大量的残渣。滤饼和残渣影响流体的通过, 导致导流能力受到不同程度的伤害。滤饼的存在也将减小裂缝的有效宽度。如图 2 所示, 由于紧靠缝壁的那一层支撑剂基本上被滤饼粘在一起, 相邻的那一层支撑剂相对自由, 比较松散。因此, 导流能力和渗透率下降的机理是由于滤饼沉积在井壁上而减小了支撑裂缝的有效宽度。滤饼的伤害作用不完全取决于支撑剂的类型, 对不同的支撑剂来说都有这种问题, 主要是通过减少充填层的有效宽度来减小导流能力的。Alm ond 和 Bland 报告了破胶温度和破胶机理( 即氧化剂及酶素) , 在不同方式下使瓜胶、改性瓜胶、纤维素等基础压裂液对于 2040 目砂支撑裂缝的流动伤害起了重要作用。Kim 和 L osacano 试验了 20- 40 目砂在各种压裂液、多种闭合压力和温度条件下的伤害, 结果表明仅由于压裂液残渣堵塞, 导流能力可降低 40 60% 。为了减少滤饼及压裂液残渣带来的伤害, 提高支撑剂的缝内浓度是一个有效的途径。由于裂缝的导流能力是缝宽与渗透率的体积, 所以在设计及施工中无论提高缝宽或渗透率都可使导流能

支撑剂的嵌入作用对裂缝有效渗透率的影响研究

支撑剂的嵌入作用对裂缝有效渗透率的影响研究摘要：在低渗油藏成为未来油气增产主力的能源背景下，为了实现对低渗油藏的更好开发，需对低渗透油田进行酸化、压裂改造。

评价压裂效果的标准有很多，其中压裂裂缝有效渗透率就是其中一个重要的评价指标。

在围压作用下，进入裂缝的支撑剂会发生嵌入裂缝壁面的现象。

支撑剂嵌入后，一方面会导致裂缝内支撑剂充填层孔隙度降低，另一方面也会减小支撑裂缝宽度，引起裂缝有效渗透率的减小。

支撑剂嵌入作用对于裂缝有效渗透率的影响很大。

本文通过在COMSOL软件建立支撑裂缝及嵌入模型，改变不同的参数进行数值模拟计算。

得到裂缝有效渗透率与这些影响因素之间的关系。

关键词：水力压裂；支撑剂嵌入；粘性剪切；裂缝有效渗透率；孔隙度1背景支撑裂缝的有效渗透率是评价水力压裂作业效果的重要指标。

裂缝闭合时，支撑剂由于硬度较高，和地层岩石相互作用，在围压的作用下嵌入裂缝壁面，造成裂缝宽度的减小和裂缝孔隙度、有效渗透率的下降。

[6]在压裂完成后，支撑剂的嵌入作用对于裂缝有效渗透率有着较大的影响。

2支撑剂的粘性剪切作用支撑裂缝中的流体流动将受到来自裂缝壁和支撑剂表面的粘性阻力。

Teng(2019)指出对于充分支撑的裂缝，如果裂缝宽度足够大，流体与裂缝壁之间的接触面积与流体与支撑剂表面之间的接触面积相比可以忽略不计。

在这种情况下，可以忽略裂缝壁的粘性剪切，认为裂缝中的流体流动主要受支撑剂充填特性的影响。

然而随着支撑剂嵌入作用的发生。

支撑剂的嵌入将减少流体与支撑剂表面之间的接触面积。

如果嵌入足够深，流体与裂缝壁之间的接触面积可以接近或大于流体与支撑剂表面之间的接触面积。

此时裂缝壁的粘性剪切作用不能被忽略。

3支撑剂的嵌入作用水力压裂后，随着围压的增加，支撑裂缝发生闭合。

支撑剂与地层发生相互作用，会产生嵌入现象。

嵌入作用的发生使得裂缝宽度减小，有效渗透率发生变化。

本章通过建立单层铺砂和三层铺砂嵌入程度模型，探究不同支撑剂直径、裂缝孔隙度，考虑是否有裂缝壁粘性剪切情况，得出裂缝有效渗透率随支撑剂嵌入程度的变化情况。