加纤维压裂支撑裂缝导流能力实验研究

学 术 研 讨
红 科 技 ２ １年第４ ０ ２ 期
加纤维压裂支 撑裂 缝导流能 力实验研 究
曲 占 庆 翟 恒 立 温 庆 志 胡 蓝 霄
中 国 石 油 大 学 （ 东 ）石 油 工 程 学 院 华 ．
摘 要
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水力压 裂是 油水井进 行增产增 注的有 效措 施 ，其 目的是在地 层形成高导流能 力的裂缝 ，包括水力压 裂形成 的支撑 裂缝和
１ 实验 仪 器及 实 验原 理
１１ 实验 仪 器 ．
４ 一０ （ ６ 目和６ ～１０ ） ０ ０ 目的支撑剂 ，下降率 分别为７ ． ％和６ ． ％。因 ２３ ２ ８７ ８ 此可以看到 ，随着闭合压力 的增大 ， 导流能 力的下降率是很大的。因 此 ，在选择 支撑剂 的粒径 时 ，要 充分对地 层 的闭合压 力有清楚 的认 识 ，选择合适的 支撑剂粒径 。 （ 纤维质 量浓 度 。该组 实验采用２ ～ （ ２） ０ ４ 目的支撑 剂按 铺砂浓 】 度 为８ ｇ 。 ｋ ／ ，纤 维质 量浓度 分别 为０ 、５ 、１ ％和 ｌ ％。在 常温 ｍ ％ ％ ０ ５ 下 ，测得的导流能力变化 。实验方案 表见表 ｌ 实验结果如 图３ ， 。
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（ ）单一支撑剂粒 径。该组实 验的 目的是 研究单一 支撑剂粒径 １ 对导 流能 力的 影响 。实验 采用 强度均 为６ＭＰ ，粒径 分别 为２ ～ ０ ９ ａ ０ ４ 目、 ～６ 目和 ６Ｊ ０ 目 的 支 撑 剂 。 在 常 温 下 ，铺 砂 浓 度 为 ０ ｆ～１０ ８ ｇ ２ 测得 的导流能 力变化 ，实验结 果如图２ ｋ／ ， ｍ 所示。
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（ ） 裂缝导流能力为 ： ２
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２ 实验 结 果及 分 析
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（ 式２）
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酸化压裂所形成的酸蚀裂缝 。裂缝 的导流能力是决定压裂成败及增产 效果的主要 因素 ，因此对其进行研 究尤为必要 。通过进 行支撑裂 缝 导流能力 实验对 支撑剂粒径 、不同粒径组合、纤维用量等影响 因素进行 了评 价。对 实验结果进行分析 ，得 出了导流能力随各因素的 变化规律及各 因素对导流能力的影响程度 。这 些结果 有助 于加深 对压裂的认识 ，对压裂的研 究与现场施工有一定的指导意义。 关键词 水力压裂 导流能力 酸蚀裂缝 影响 因素
低渗透 油藏 气流动孔 喉半径小 ，渗透率低 ，单井低产 ，采油速度 小 ，采 出程度低 ， 水困难 ，递减严重。基质渗透率低是低渗透储层 注 最 主要 的表现 。对这类储层的开发 ，基本都要进行 压裂 改造。虽然压
裂的种类很多 ，但是决定压裂成败 的条件是能 否在储层中产生一条高 导 流能 力的裂缝 ，所以要对影响导流能力 的因素进 行研 究。本文通过 实验 的方 法对 影响导 流能力的因素进行了研究。
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图３ 不 同纤维质量浓度时导流能力随闭合压力的 变化曲线
可 以计算 出 ，相比于纤 维质 量浓度 为０ ％时 ，支撑 裂缝导流能 力
的损失率 ，绘制 出曲线 ，如 图４ 示。 所
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（ １） 式
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图２ 不同单一粒径导流能力随闭合压力的关 系曲线
有 一部分别渗流通道被纤维 占据 ，在渗流断面上 ，支撑 剂颗粒 所 占的 面 积份 额减小 ，因而 ，导流能力减小 。在 高闭合压力之 下 ，支撑剂充 填层被 充分压实 ，纤维所 占的渗流截面进一步增 大，占据更多的渗流 通道 ，因而 ， 这两个 因素的共同作 用下 ，导流能力减小。 在
介 质 粒径 ． ｎ ｍ ｃ ｔ
２ ～４ ０ ０ ２ ～４ ０ ０ ２ ～４ ０ ０
沙量， ｇ
５ １ ６ ５ １ ６ ５ １ ６
浓度 ， ｋ／ ｇ ｍ
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温度。 ℃
２． １５ ２ １ ５ ２ １５
纤维 质量
浓 度 ， ％
５ ． １ ６ ５． １６
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图４ 不 同 纤 维质 量浓 度 时损 失 率 随 闭合 压 力 的 变化 曲 线
从 图３ 可以看出 ，随着纤维质量浓度的增大 ，使得导流能 力下 和４ 降。并且 ， 着闭合压力的增大 ，下降速率慢慢 减小。 随 掺 入纤维之后 ，对支撑剂充填层的导流能 力造成影 响的主要是 两 个 因素 ：纤维分散状态和闭合压力 。在低 闭合压 力时 ， 是纤维起 主要 作 用 ；在高闭合压力时 ，是闭合压力和纤维共 同起主要作用 。由于纤 维并不 是很理 想的的分散在支撑剂充填层 中，相 比于未掺 入纤维 时 ，
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图 １ 裂 缝 长 期 导 流 能 力评 价 系统
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１ 实 验 原 理 ． ２
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实验 原理 遵循达西定 律 ，根据Ａ Ｉ 准 ，可以对达西 公式进行推 Ｐ标 导 ，得出计算液体渗透率和裂缝导流能力的公式 ： （ ） 液体渗透率为 ： １
０ ５ １ ０
实验仪器为裂缝长期导流能力评价 系统 。该仪 器可以模拟地层条 件 ，对不 同类型支撑剂进行短期或长期导 流能力进 行评价。该仪器按 照Ａ Ｉ Ｐ标准设计 ，实验仪 器的实物图和Ａ Ｉ Ｐ 导流室见以下组图 。
水 水 水
水 水
２ Ｏ～４ ０ ２ ０～４ ０