不同类型储层支撑裂缝长期导流能力实验研究

不同类型储层支撑裂缝长期导流能力实验研究

赵亚东;张遂安;肖凤朝;贺甲元;董银涛;赵文

【摘要】在油气田压裂作业过程中,对于不同类型岩性储层,支撑剂的嵌入和破碎程度不同,不同程度的嵌入和破碎都会导致裂缝缝宽变窄、导流通道堵塞,使裂缝导流能力降低.为分析不同岩性储层长期导流能力变化趋势以及嵌入和破碎的影响机制,采用FCS-842裂缝导流能力测试系统在模拟地层条件下分别测试了钢板、页岩岩板、中、细砂岩岩板的长期导流能力;并对实验后的各类型岩板和支撑剂进行了微观观察.实验结果表明:各种岩性岩板的导流能力虽大小不同但变化趋势相似,前10 h下降较快,后期趋于稳定略有下降;支撑剂嵌入程度与各岩性岩板的力学性质相关,嵌入程度随闭合压力增加而增加,在低压下嵌入速度较慢;支撑剂和岩板破碎产生的碎屑运移堵塞导流通道会使实验后期导流能力缓慢下降.%In the process of oil and gas field fracturing operation,for different types of lithologic reservoir,the degree of embedding and fragmentation of the support is different,this will lead to narrow gap,conduct channel blockage,so that the fracture conductivity is reduced.In order to analyze the change trend of long-term flow conductivity of different lithologic reservoirs and the influence mechanism of the embedment and fragmentation.The long-term conductivity of steel plate,shale plate,medium sandstone plate,fine sandstone was measured in the simulated reservoir conditions by FCS-842 fracture flow conductivity testing system,and after the experiment,the microscopic observation of the rock plate and the proppant was carried out.The experimental results show that the flow conductivity of all kinds of lithology rock plate is different but the change trend is similar,and the first

10 hours fall relatively fast,and the latter tends to be stable and slightly decreased;The embedding degree of proppantis related to the mechanical properties of the rock plate,and the embedding degree increases with the increase of the closed pressure,low embedding speed in low pressure;The debris migration and blockage conduct channel produced by the proppant and the broken rock plate will make flow conductivity slow decline in the late stage of experiment.

【期刊名称】《科学技术与工程》

【年(卷),期】2017(017)011

【总页数】6页(P192-197)

【关键词】压裂;长期导流能力;岩板;支撑剂;嵌入;破碎;运移

【作者】赵亚东;张遂安;肖凤朝;贺甲元;董银涛;赵文

【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国石化石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249

【正文语种】中文

【中图分类】TE357.1

现阶段，页岩油气、致密砂岩油气、煤层气等非常规油气的开采通常都需要进行水力压裂，通过水力压裂的方法产生高导流能力的压裂裂缝以达到增产的目的，所以分析支撑裂缝长期导流能力的变化情况以及影响因素对压裂施工设计及优化意义重

大。

前人关于支撑裂缝导流能力及其影响因素做了大量研究，Gmuch[1]通过实验研究得出了压力、温度、时间、嵌入以及地层矿物的胶结等因素对导流能力的影响，并就各种因素对导流能力的损害进行了分析；Lacy和Rickards等[2,3]研究得出支撑剂嵌入还会导致地层破碎产生碎屑，携同支撑剂破碎的颗粒堵塞导流通道，使渗透率和导流能力降低；温庆志、王玮、金智荣等[4—6]采用实验和理论推导分析了导流能力的影响因素和影响机理；肖勇军、高旺来、王晓蕾等[7—9]重点分析了支撑剂粒径、闭合压力、嵌入等单因素的影响机制；辛军、张士诚等[10,11]基于实验

对砂泥岩交互储层和煤层的导流能力变化进行了研究。

支撑剂的嵌入和破碎会使支撑裂缝缝宽变窄，与此同时破碎产生的碎屑发生运移堵塞导流通道，都会导致支撑裂缝长期导流能力下降。因此，本文通过长期导流能力测试实验侧重研究在不同岩性储层中导流能力的变化，设计不同岩性储层分别为：页岩、中砂岩、细砂岩，并以钢板为储层作为对比实验，通过实验结果分析各岩性储层的长期导流能力变化，并重点分析嵌入和破碎对导流能力的影响机制，从而更好地为储存于不同岩性储层的非常规油气压裂作业提供指导。

1.1 实验原理

长期导流能力测试[12]的原理遵循达西定律，填砂裂缝支撑剂渗透率为

当支撑剂截面形状为长方形时，截面面积为：

A=wWf

利用式(1)和式(2)的支撑剂充填层导流能力为

式中，K为支撑剂充填层渗透率，μm2；μ为测试温度条件下流体黏度，mPa·s；Q为流速，cm3/s；L为压力端口间长度，cm；A为导流室支撑截面积，cm2；

ΔP为压力差值(上游压力减去下游压力)，kPa；W为导流室支撑剂填充宽度，cm；Wf为支撑剂填充厚度，cm。