压裂气井支撑剂回流研究进展
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撑 剂 回流也有 较 大 的影 响 。
些学 者 用 防砂 技 术 的砂 拱 理论来 解 释支撑 剂
ห้องสมุดไป่ตู้
回流 ， 为近井 眼裂 缝 中 的砂 拱 的形 成 和 破坏 导 致 认
了支 撑剂 回流 的发 生和停 止 。但 在气体 支撑 剂 回流 实验 中 ， 只观察 到 在 导 流室 的 出 口端存 在 “ 口” 缺 和
第 １ ４卷 第 １ 期
重庆 科技 学 院学报 （ 自然 科学 版 ）
２１ ０ ２年 ２月
压 裂气 井 支撑 剂 回流 研 究进 展
焦 国盈 裴 苹 汀 戚 志林 李 彭 游 建 国 王 亚 娟
（． 庆 科 技 学 院 ，重 庆 ４ １ ３ ； ． 南 油 气 田 分 公 司重 庆 气矿 ，重 庆 ４ ０ ２ ； １重 ０ ３ １ ２西 ０ ０ １ ３长 庆 油 田 公 司 油 气 工 艺 研 究 院 ，西 安 ７ ０ １ ） ． １０ ８
・
８ ・ ２
焦 国盈 ， 苹 汀 ， 志林 ， 裴 戚 李彭 ， 建 国 ， 亚娟 ： 游 王 压裂 气 井支撑 剂回 流研 究进 展
摘
要 ： 对 压 裂气 井 支 撑 剂 回 流 问 题 ， 压 裂 气 井 支 撑 剂 回 流 机 理 、 流 预 测 方 法 和 回 流 控 制 技 术 ｉ 个 方 面 针 从 回
综 述 压 裂 气 井 支 撑 剂 回 流 研 究 的 进 展 。提 出７ 支 撑 剂 回 流 控 制 技 术 ， 些 技 术 都 是 基 于 增 强 支 撑 剂 充 填 层 的 种 这 稳 定 性 ， 中 表 面 增 强 技 术 和 液 体 树 脂 技 术 对 支 撑 裂缝 的导 流 能 力 无 影 响 ， 用 前 景 广 阔 。 其 应 关 键 词 ： 裂 气 井 ； 撑 剂 回流 ； 理 ； 测 方法 ； 制 技 术 压 支 机 预 控
“ 沟槽 ” 现象 。 分学 者通 过模 拟研 究发 现 ， 部 出现大 量
２ 支 撑 剂 回流 预 测 方 法
支 撑剂 回流 预测 的关 键是 确定 裂缝 中气 体 的临
界 流速 。 第一 种方 法是 通过 支撑 剂 回流 实验 确定 ， 结 果 受 到实验 时 的裂缝 宽度 、 闭合 应 力等 的 限制 ， 用 通 性 差 ；第二 种方 法是 引入 化学 工程 和机 械工 程 中的
“ 流化 ” 理论 ， 过流化 参 数计算 气 体临 界流 速 ， 提 通 前
条件 与 裂缝 中 的 支撑 剂 充 填 层 的实 际 条 件 有 所 不 同 ；第 三种 方法 是通 过缝 中支 撑剂 颗粒 之 间 的机 械
流 速大 于 支撑 剂 回流 临界 流 速 时 ， 体 会 将 支撑 剂 气 携带 到井 筒 ， 生 了支 撑剂 回流 ； 发 当气 体流 速低 时支
支撑 剂 回流 的裂 缝 在近 井筒 附近 会形 成 瓶 颈 裂缝 ．
也会 导 致 支撑 剂 停止 回流 ， 是 没有 描 述 支撑 剂 回 但 流 的发 生 过程 。同 时 ， 有 学 者认 为 由于 各种 原 因 也 在 裂缝 顶 部形 成 无 支撑 剂 的 通道 ， 当裂 缝 中的气 体
撑剂 回流 的影 响具 有不 确 定性 ，过 大或过 小都 会导 致支 撑 剂发生 回流 。 同时数值 模 拟发 现 ， 当发 生严重
展 。本文 从 压裂 气 井支 撑 剂 回流机 理 、 回流 预 测 和 回流 控 制 技 术 三 方 面 综 述 了压 裂 气 井 支撑 剂 回 流
研 究 进展 。
中图 分 类 号 ： Ｅ ５ Ｔ ３７ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ６ ３ ９ ０ ２ １ ） １ ０ ８ — ３ １ ７ —１ ８ （ ０ ２ ０ — ０ ２ ０
压 裂气 井 支 撑剂 回流 会 影 响压 裂 效果 、 降低 井 产能 、 坏井 下 和地 面设备 与管 线 、 加安 全风 险 和 损 增 生 产 成本 。针对 压 裂气 井 支 撑剂 回流 问题 ， 国内外 相 关 机 构 做 了大 量 的研 究 工 作 ，取 得 了很 大 的进
基金 项 目 ： 庆市 自然 科 学 基 金 项 目 （ Ｓ Ｃ２ １ Ｂ ４ ８ ） 重 庆 市 教 委 自然 科 学 基 金 项 目（ Ｊ １ ４ ８ ： 庆 科 技 学 院校 内科 重 Ｃ Ｔ ，０ ０ Ｂ ２ １ ； Ｋ １ １１ ）重 研 基金 资助 项 目（ Ｋ ０ ０ １ ） Ｃ ２ １ Ｂ ３ 作 者 简 介 ： 国 盈 （９ ６ ）男 ， 西 富 平 人 ， 士 ， 焦 １７ 一 ， 陕 博 副教 授 ， 究方 向 为油 气 井 增 产 技 术 。 研
撑剂 则停 止 回流 。
接触 力来确 定气 体 临界 流速 ， 算 量非 常大 ： 四种 计 第
方 法 是用 摩 尔一 仑 屈 服准 则 确定 临 界 孑 隙压 力 梯 库 Ｌ
研究 支撑 剂 回流 的主要 目的是搞 清楚 压 裂井支
收 稿 日期 ： ０ １ ０ — ９ ２ １－ ８ ２
度 ， 过 临界孔 隙压 力梯 度确定 气 体 临界流 速 ， 考 通 仅
撑剂 回流 的原 因 。 别影 响支 撑剂 回流 的 关键 因素 ， 识
为支 撑剂 回流 预测做 准 备 。
室 内实验 和数值 模 拟均证 实 裂缝 宽度 与支 撑剂 平均 直径 之 比大 于某一 值 时 ，支 撑剂 充填 层是 不稳 定 的，但 现场 生产 实 际也 发现 宽 裂缝 并 没有 发 生支 撑剂 回流 。 曳力 在高 压差 和低 压差 下 的作用 不 同 ， 拖 但也 是影 响支 撑剂 回流 的重 要 因素 。闭合 应力 对支
１ 压 裂 气 井 支撑 剂 回 流 机 理
支撑剂 回流机理 的关 键是 支撑 剂充 填层 在生 产 过 程 中 的稳 定 和破坏 机理 。
一
的支 撑 剂 回流时 ， 井筒 周 围的 闭合应 力发 生 了改变 除 此之 外 ， 撑 剂重 力 、 撑 剂类 型 、 层 温度 对 支 支 支 地
些学 者 用 防砂 技 术 的砂 拱 理论来 解 释支撑 剂
ห้องสมุดไป่ตู้
回流 ， 为近井 眼裂 缝 中 的砂 拱 的形 成 和 破坏 导 致 认
了支 撑剂 回流 的发 生和停 止 。但 在气体 支撑 剂 回流 实验 中 ， 只观察 到 在 导 流室 的 出 口端存 在 “ 口” 缺 和
第 １ ４卷 第 １ 期
重庆 科技 学 院学报 （ 自然 科学 版 ）
２１ ０ ２年 ２月
压 裂气 井 支撑 剂 回流 研 究进 展
焦 国盈 裴 苹 汀 戚 志林 李 彭 游 建 国 王 亚 娟
（． 庆 科 技 学 院 ，重 庆 ４ １ ３ ； ． 南 油 气 田 分 公 司重 庆 气矿 ，重 庆 ４ ０ ２ ； １重 ０ ３ １ ２西 ０ ０ １ ３长 庆 油 田 公 司 油 气 工 艺 研 究 院 ，西 安 ７ ０ １ ） ． １０ ８
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８ ・ ２
焦 国盈 ， 苹 汀 ， 志林 ， 裴 戚 李彭 ， 建 国 ， 亚娟 ： 游 王 压裂 气 井支撑 剂回 流研 究进 展
摘
要 ： 对 压 裂气 井 支 撑 剂 回 流 问 题 ， 压 裂 气 井 支 撑 剂 回 流 机 理 、 流 预 测 方 法 和 回 流 控 制 技 术 ｉ 个 方 面 针 从 回
综 述 压 裂 气 井 支 撑 剂 回 流 研 究 的 进 展 。提 出７ 支 撑 剂 回 流 控 制 技 术 ， 些 技 术 都 是 基 于 增 强 支 撑 剂 充 填 层 的 种 这 稳 定 性 ， 中 表 面 增 强 技 术 和 液 体 树 脂 技 术 对 支 撑 裂缝 的导 流 能 力 无 影 响 ， 用 前 景 广 阔 。 其 应 关 键 词 ： 裂 气 井 ； 撑 剂 回流 ； 理 ； 测 方法 ； 制 技 术 压 支 机 预 控
“ 沟槽 ” 现象 。 分学 者通 过模 拟研 究发 现 ， 部 出现大 量
２ 支 撑 剂 回流 预 测 方 法
支 撑剂 回流 预测 的关 键是 确定 裂缝 中气 体 的临
界 流速 。 第一 种方 法是 通过 支撑 剂 回流 实验 确定 ， 结 果 受 到实验 时 的裂缝 宽度 、 闭合 应 力等 的 限制 ， 用 通 性 差 ；第二 种方 法是 引入 化学 工程 和机 械工 程 中的
“ 流化 ” 理论 ， 过流化 参 数计算 气 体临 界流 速 ， 提 通 前
条件 与 裂缝 中 的 支撑 剂 充 填 层 的实 际 条 件 有 所 不 同 ；第 三种 方法 是通 过缝 中支 撑剂 颗粒 之 间 的机 械
流 速大 于 支撑 剂 回流 临界 流 速 时 ， 体 会 将 支撑 剂 气 携带 到井 筒 ， 生 了支 撑剂 回流 ； 发 当气 体流 速低 时支
支撑 剂 回流 的裂 缝 在近 井筒 附近 会形 成 瓶 颈 裂缝 ．
也会 导 致 支撑 剂 停止 回流 ， 是 没有 描 述 支撑 剂 回 但 流 的发 生 过程 。同 时 ， 有 学 者认 为 由于 各种 原 因 也 在 裂缝 顶 部形 成 无 支撑 剂 的 通道 ， 当裂 缝 中的气 体
撑剂 回流 的影 响具 有不 确 定性 ，过 大或过 小都 会导 致支 撑 剂发生 回流 。 同时数值 模 拟发 现 ， 当发 生严重
展 。本文 从 压裂 气 井支 撑 剂 回流机 理 、 回流 预 测 和 回流 控 制 技 术 三 方 面 综 述 了压 裂 气 井 支撑 剂 回 流
研 究 进展 。
中图 分 类 号 ： Ｅ ５ Ｔ ３７ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： ６ ３ ９ ０ ２ １ ） １ ０ ８ — ３ １ ７ —１ ８ （ ０ ２ ０ — ０ ２ ０
压 裂气 井 支 撑剂 回流 会 影 响压 裂 效果 、 降低 井 产能 、 坏井 下 和地 面设备 与管 线 、 加安 全风 险 和 损 增 生 产 成本 。针对 压 裂气 井 支 撑剂 回流 问题 ， 国内外 相 关 机 构 做 了大 量 的研 究 工 作 ，取 得 了很 大 的进
基金 项 目 ： 庆市 自然 科 学 基 金 项 目 （ Ｓ Ｃ２ １ Ｂ ４ ８ ） 重 庆 市 教 委 自然 科 学 基 金 项 目（ Ｊ １ ４ ８ ： 庆 科 技 学 院校 内科 重 Ｃ Ｔ ，０ ０ Ｂ ２ １ ； Ｋ １ １１ ）重 研 基金 资助 项 目（ Ｋ ０ ０ １ ） Ｃ ２ １ Ｂ ３ 作 者 简 介 ： 国 盈 （９ ６ ）男 ， 西 富 平 人 ， 士 ， 焦 １７ 一 ， 陕 博 副教 授 ， 究方 向 为油 气 井 增 产 技 术 。 研
撑剂 则停 止 回流 。
接触 力来确 定气 体 临界 流速 ， 算 量非 常大 ： 四种 计 第
方 法 是用 摩 尔一 仑 屈 服准 则 确定 临 界 孑 隙压 力 梯 库 Ｌ
研究 支撑 剂 回流 的主要 目的是搞 清楚 压 裂井支
收 稿 日期 ： ０ １ ０ — ９ ２ １－ ８ ２
度 ， 过 临界孔 隙压 力梯 度确定 气 体 临界流 速 ， 考 通 仅
撑剂 回流 的原 因 。 别影 响支 撑剂 回流 的 关键 因素 ， 识
为支 撑剂 回流 预测做 准 备 。
室 内实验 和数值 模 拟均证 实 裂缝 宽度 与支 撑剂 平均 直径 之 比大 于某一 值 时 ，支 撑剂 充填 层是 不稳 定 的，但 现场 生产 实 际也 发现 宽 裂缝 并 没有 发 生支 撑剂 回流 。 曳力 在高 压差 和低 压差 下 的作用 不 同 ， 拖 但也 是影 响支 撑剂 回流 的重 要 因素 。闭合 应力 对支
１ 压 裂 气 井 支撑 剂 回 流 机 理
支撑剂 回流机理 的关 键是 支撑 剂充 填层 在生 产 过 程 中 的稳 定 和破坏 机理 。
一
的支 撑 剂 回流时 ， 井筒 周 围的 闭合应 力发 生 了改变 除 此之 外 ， 撑 剂重 力 、 撑 剂类 型 、 层 温度 对 支 支 支 地