液体支撑剂回流实验研究

压 裂气 井在返 排 过 程 和生 产 过 程 中 ， 裂 缝 没 有
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ８— ２ ０
基金项 目： 重庆市 自然科学基金资助项 目（ Ｃ Ｓ Ｔ Ｃ， ２ ０ １ ０ Ｂ Ｂ ４ ２ ８ １ ） ； 重庆科技学院校 内科研基金资助项 目（ Ｃ Ｋ ２ ０ １ ０ Ｂ １ ３ ） 作者简介 ： 朱相慧 （ １ ９ ８ ９一） ， 女， 山东东营人 ， 重庆科技学院在读 硕士研究生 ， 研究方向油气 井增产 与完井技术 。
第１ ５卷 增 刊
重庆 科技学 院学 报 （ 自然科学 版 ）
２ ０ １ ３年 ｌ ２月
液 体 支 撑 剂 回流 实 验 研 究
朱 相 慧 宋 莎 莎 杨 显 斌
（ １ ． 重庆科技 学院石 油与天然 气工程 学院 ， 重庆 ４ ０ １ ３ ３ １ ； ２ ． 长庆油 田公 司第九采油厂 ， 银川 ７ ５ ０ ０ ０ ０ ）
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朱相 慧 ， 等： 液体 支撑 剂 回流 实验研 究

支撑 剂 被 压 碎 ， 引 起 充 填 层 的结 构失 稳 ，导 致 支 撑
剂 回流 。在相 对低 闭合 应 力条 件下 ，只有 一 小 部 分
对 比实 验 １ 、 ２ 、 ４， 即可 反 映 出缝 宽 对 支 撑 剂 回流 的 影响， 通 过改 变 上覆 压 力 的值 ， 改 变 闭合 应 力 的值 ，
ｔ ｏ ｎ—Ｔ ａ ｙ ｅ ｒ 等人 通 过 大量 实 验发 现 在一 个 比较 小 的缝 宽 比范 围 内， 支 撑剂 充 填 层会 从 稳 定 过 渡 到不
人认 为 ， 由于支 撑剂 的沉 降 ， 支撑 剂填 充层 的顶 部及
其 内部很 容易 形成 不 规 则 的小 通 道 ， 如 果 缝 中 流体 的流速过 大 ， 则 通道 周 围的支撑 剂颗粒 就会 流化 ， 从
稳定； 缝 宽 在 ６倍 粒 径 时裂 缝 通 常是 不 稳 定 的 。 这些 结论 都是基 于不 考虑 其他影 响 因素与缝 宽 的相
互 作用 ， 对实 际应用 具有 一定 的指导 意义 。
而使 小通 道在 支 撑剂 填 充 层 中迅 速 扩 展 ， 致使 大 面
积 的支撑 剂 回流 。Ｂ ｒ ａ ｔ ｌ ｉ 等人 提 出 ， 支撑 剂填 充 层在 靠 近射孔 区域 有 可 能形 成 多 为半 球 形 的砂 拱 ， 砂 拱 形 成 的不 完善 或遭 到破坏 则直 接导致 支撑 剂 的松 动
和支撑 剂 的回流 。
闭合 压力 对支撑 剂 回流有着 重要 的影 响 。闭合 应 力变 大 ， 会 增 大颗 粒 间 的摩擦 力 ，充填 层 内达 到
更 稳定 的状 态 。但 闭合 应 力 过 大 会 导 致 支 撑 剂 回 流， 因闭合应 力达 到 了支 撑材料 的名 义强度 时 ， 部 分
控 制 支撑剂 回流 至关重 要 。
研 究支 撑剂 回流 的主要 目的是搞 清楚 压 裂井 支
撑剂 回流 的原 因 ， 识别影 响支 撑剂 回流 的关键 因素 ，
为支 撑剂 回流预 测做准 备 Ｊ 。
１ 支 撑 剂 回流 机 理
支撑剂 回流 的主要 原 因是 由于裂缝 中支 撑剂 填 充层 的松动 ， 支撑 剂 回流解 释 有 ３种 观点 Ｊ ： Ｇ ｉ ｄ ｌ ｅ ｙ 等人认 为 ， 支撑 剂 填充 层 的失稳 主要 是 由于填 充 层 以外 的 自由砂 对其 不 断 的侵蚀 而 造 成 的 ， 缝 中流 体 的 流速越 大 ， 这种 侵 蚀 现 象 就会 越 严 重 。Ｓ ｐ ａ ｒ ｌ ｉ ｎ等
２ 支撑 剂 回流 影 响 因素
支撑剂 发生 回流 的因素 包括缝 宽 、 排 液 速度 、 毛 细管 力 、 贾 敏效 应 、 闭合 应力 及流 体黏度 等 。研究 证
实， 其 中敏感 的因素是 缝 宽和 闭合 应力 。
缝 宽是支撑 剂 回流 现 象 中最 敏感 的变 量 。Ｍｉ ｌ —
回流停 止 。
过 程 中会 发 生 支撑 剂 回流 ， 影 响增 产 效果 。支 撑剂
回流 主要有 ２种情 况 ： 一 种为 随压裂 液返排 的 回流 ； 另 一种 为生 产过程 中支 撑剂 回流 。 支 撑剂 回流危 害很 大 ， 会 导致支 撑缝 长 、 缝 宽 和 导 流能 力 的下降 ， 严 重影 响压 裂效果 ， 还会 损坏 井 下 以及地 面设 备 。搞 清 楚支 撑 剂 回流机 理 ， 预 防 以及
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｅ ３ ５ ７ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３—１ ９ ８ ０ （ ２ ０ １ ３ ） Ｓ １— ０ ０ ８ ８— ０ ４
水力 压 裂是 油气 井 的主 要增 产 措 施 ， 但 在 生产
完 全 闭合或者 裂 缝 中只部 分 填充 了支 撑 剂 ， 存在 流 动 的余 地 。部 分 支撑 剂 未 能 被裂 缝 壁 夹住 ， 悬 浮在 裂缝 中 ， 液 体 的 回流 可 能将 这 些 支 撑 剂 带 回井 筒 。 在地层 应力 的作 用 下 ， 初 始 产 出 支撑 剂 会 闭 合 。随 着裂缝 的闭合 ， 支 撑剂可 能在缝 中形 成砂 桥 ， 支撑 剂
摘 要： 支撑剂 回流会导致支撑缝长 、 缝宽和导 流能力下 降 ， 严 重影响压 裂效果 ， 同时 出砂 会腐蚀井 下及地 面设备 。
利用 Ｄ Ｌ一 ２ ０ ０ ０型酸蚀裂缝导流能力评价试验仪 ， 对缝宽 和闭合应力 影响 因素进行液测 支撑剂 回流室 内实验 ， 得 到 其与支撑剂 回流间的关 系。实验结果表 明， 闭合压 力保持不 变 ， 缝 宽增大 ， 实验体更 易 出砂 ， 临界 出砂流量 值降低 。 缝宽保持不变 ， 随闭合压力升高 ， 充填层更加稳 固， 临界出砂流量大 幅度提高 。 关键词 ： 支 撑剂 回流 ； 实验 ； 裂缝宽度 ；闭合压力