【正文】 。 石英顆粒相對(duì)密度約在 左右 ， 體積密度約在 。 對(duì)于低閉合壓力的儲(chǔ)層 ， 使用石英砂作為壓裂用支撐劑取得了一定在增產(chǎn)效果 。 石英砂的相對(duì)密度較 ， 便于施工泵送 ，且價(jià)格便宜 ， 因而在淺井中至今仍被大量使用 。 但是石英砂具 有以下缺點(diǎn)： (1)石英砂強(qiáng)度較低 ， 開始破碎的壓力約為 20MPa， 不適合在于中高閉合壓力的壓裂層中使用 。 (2)石英砂圓球度較差 ， 表面光潔度較低 ， 對(duì)支撐裂縫滲透率有不利影響 。 (3)石英砂的抗壓強(qiáng)度低 ， 破碎后將大大降低裂縫的導(dǎo)流能力 ； 圓球度 、 表面光潔度較低 ， 加之受嵌入 、 微粒運(yùn)移 、 堵塞 、 壓裂液傷害（濾餅和殘?jiān)┘胺沁_(dá)西流動(dòng) 、 時(shí)間等因素的影響 ， 其導(dǎo)流能力可降低到1/10 或更低一些 。 因此石英砂僅適用于淺井 、 低閉合壓力油氣層的水力壓裂 。 我們通過對(duì)石英砂改造就形成 了 樹脂包層砂 。 預(yù) 固化樹脂包層砂是近 10 余年來發(fā)展起 來的 ， 針對(duì)天然 石英砂抗壓強(qiáng)度低、導(dǎo)流能力差 而研制的支撐劑 ， 采用特殊工藝將改性苯酚甲醛樹脂包裹到石英砂的表面上 ， 并經(jīng)熱固處理制成 ， 一般它的顆粒密度為 ， 比石英砂略輕 。 由于在砂子表面包裹了一層高強(qiáng)度樹脂 ， 使閉合壓力分布在較大的樹脂層中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 的面積上 ， 減少了點(diǎn)負(fù)荷 ， 這樣即使壓碎了包層內(nèi)的砂子 ， 外邊的樹脂層仍可以將碎 塊 、 微粒包裹在一起 ， 防止它們運(yùn)移或堵塞支撐劑帶的孔隙 ， 使裂縫保持有較高的導(dǎo)流能力 。 適用于 深層低滲透油氣藏的支撐劑應(yīng)該是人造陶粒支撐劑 。 對(duì)于深層低滲透油氣藏 ， 油氣層埋藏較深 ， 地層閉合壓力高 ， 溫度也較高 ， 石英砂不能適應(yīng)該條件下水力壓裂的需要 。 目前深層低滲透油氣藏主要使用的支撐劑是人造陶粒支撐劑 ， 陶粒從生產(chǎn)工藝上分為電解和燒結(jié)兩種 ， 其主要物料是鋁磯土 。 陶粒具有很高的強(qiáng)度 ， 尤其 是在高閉合壓力下仍具有非常高的導(dǎo)流能力 。 隨閉合壓力的增加或承壓時(shí)間的延長 ， 陶粒的破碎率要比石英砂低的多 ， 導(dǎo)流能力的遞減率也要慢得多 。 鹽水中陳化 240 h 后抗壓強(qiáng)度不變 。 因此對(duì)于任一深度任一儲(chǔ)層來說 ， 使用陶粒支撐水力裂縫都會(huì)獲得較高的初產(chǎn)量 、 穩(wěn)產(chǎn)量與更長的有效期 。 水力壓裂后的支撐劑回流一直是困擾油氣采輸?shù)碾y題之一 ， 有的施工井支撐劑回流量高達(dá) 注入總量的 20% 。 70 年代末 ， 樹脂涂層 (包膠 )支撐劑投入應(yīng)用并獲成功后 ， 這種支撐劑控制回流技術(shù)受到廣泛重視 ，發(fā)展迅速 。 80 年代相繼開發(fā)出可固化 、 預(yù)固化和雙涂層支撐劑及現(xiàn)場(chǎng)包膠注入技術(shù) 。 進(jìn)入 90 年代后 ， 包膠支撐劑已能在保持 102um3滲透率的同時(shí) ， 抗壓強(qiáng)度達(dá) 62MPa。 同時(shí) ， 現(xiàn)場(chǎng)上也應(yīng)用了一些新支撐劑回流控制方法 ， 收到了良好效果 。 下面介紹一下控制支撐劑回流的新技術(shù)[2]。 樹脂涂層防砂技術(shù) ：樹脂涂層支撐劑 (RCP)是在普通的石英砂表面均勻地涂覆一層樹脂而制成的防砂材料 。 這種材料呈松散狀 ， 在常溫常壓下穩(wěn)定 ， 不 發(fā)生粘連 。 樹脂涂層支撐劑用于油氣田井下作業(yè)始于 20世紀(jì) 70 年代中期 。 這種防砂技術(shù)就是利用砂粒表面包復(fù)的樹脂在地層溫度 、 壓力下發(fā)生固化反應(yīng) ， 使涂層砂固結(jié)而形成具有中等強(qiáng)度的可滲濾的人工井壁 ， 成為可阻擋地層砂進(jìn)入井筒的防砂屏障 。 由于樹脂涂層支撐劑具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)抗破碎能力 比較 好 ； (2)可防止支撐劑吐出及嵌入地層 ； (3)防止細(xì)粉運(yùn)移 ， 因而能保持裂縫有較好的滲透率 。 中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 但樹脂涂層支撐劑能與壓裂液的部分添加劑 (如 pH 值調(diào)節(jié)劑 、 交聯(lián)劑和破膠劑等 )發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ， 從而影響支撐劑在裂縫中的堆積 ， 并且 RCP 的固化 需要較長的關(guān)井時(shí)間 ， 增加了施工時(shí)間及費(fèi)用 。 另外 ， 樹脂涂層支撐劑不能在溫度大于 200 ℃ 時(shí)使用 ， 并且在溫度低于 50 ℃ 時(shí)需要催化劑以促使包膠樹脂固化 。 所以樹脂涂層支撐劑的應(yīng)用受到了一定的限制 ， 要使用 RCP 必須進(jìn)行合理的選井選層 。 纖維防砂技術(shù) ：利用纖維形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以允許流體自由通過而不影響土壤微粒性質(zhì)的特點(diǎn) ， 所以纖維早期用于固定土壤以防止因洪水 、 塌方和土壤侵蝕引起的自然災(zāi)害 。 根據(jù)纖維的這一原理 ， 我們可以把纖維用來防止支撐劑的回流 。 纖維材料通過在裂縫中構(gòu)成一種類似網(wǎng)狀的互繞結(jié)構(gòu) ， 固定住支撐劑 、 增加支撐劑充 填層的穩(wěn)定性 ， 但不影響液體的自由流動(dòng) 。 由于它采用的是物理穩(wěn)固機(jī)理 、 而非復(fù)雜的化學(xué)固化反應(yīng) ， 與壓裂液及交聯(lián)劑 、 破膠劑等添加劑的配伍性好 ， 它受地層溫度 、 裂縫閉合壓力和關(guān)井時(shí)間的影響較小 ， 應(yīng)用范圍廣 。 作業(yè)者有較強(qiáng)的靈活性來選擇排液程序 ， 最大限度增加油井產(chǎn)能 、 降低排液費(fèi)用 。 熱塑性薄膜防砂技術(shù)：熱 塑性薄膜 (TFS)與支撐劑一起泵入井底進(jìn)入裂縫后 ， 這種薄片和支撐劑在裂縫中相互粘結(jié) ， 形成無數(shù)固結(jié)團(tuán) ， 限制了支撐劑的自由運(yùn)動(dòng) ， 使新壓開的裂縫保持張開狀態(tài)并防止支撐劑回流 。 低溫下 (小于 115℃ )， 熱塑性薄膜有較高的摩阻表面 ， 可減緩支撐劑在生產(chǎn)管線內(nèi)的滾動(dòng) ； 高溫下 ， 熱塑性薄膜通過粘接 、 收縮作用固定支撐劑 。 隨著溫度的升高 ， 薄膜的表面將變得粘稠 ， 它就會(huì)把支撐劑粘附在表面形成小的支撐劑團(tuán) 。 如果溫度進(jìn)一步提高 ， 薄膜會(huì)發(fā)生收縮形成更緊密和更牢固的固結(jié)團(tuán) 。 這些固結(jié)團(tuán)比單個(gè)支撐劑微粒曲線度高 ，更利于橋連在一起 ， 形成較大的空間 ， 減小了破膠液在支撐劑充填層中回流時(shí)的流動(dòng)阻力 ， 從而有利于減少支撐劑的回流 。 可變形支撐劑防砂技術(shù) ：幾年前 ， 一種可變形支撐劑 (DIP)防砂技術(shù)被用來控制支撐劑回流 。 這些可變形的支撐劑是由樹脂和惰性填充物包裹在一起而形成的 。 它們具有相似的形狀和網(wǎng)格分布 。 更重要的是 ，在這些微粒被泵送到井底后 ， 在一定地應(yīng)力下是可以變形的 。 當(dāng) DIP 均勻地與普通壓裂用支撐劑混合后 ， 在一定閉合壓力下 ， 由于變形在這種中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 支撐劑的表面會(huì)形成一些小的窩或凹陷處 。 這些窩或凹陷處有助于穩(wěn)定和鎖住周圍的支撐劑 。 這種綜合效應(yīng)將增強(qiáng)整個(gè)支撐劑填充層抗流動(dòng)和壓力的能力 。 由于這種支撐劑的內(nèi)核具有較好的柔韌性并具有較大的外涂層 ， 所以具有較好的抗腐蝕能力 ， 并且在混和 、 泵送的過程中和在較高的地應(yīng)力下不易被破壞 。 水力加砂壓裂已成為油氣田增產(chǎn)的一種重要措施 ， 但是壓后支撐劑 的回流給生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重影響 ， 帶到地面的支撐劑可能損壞地面測(cè)試設(shè)備 ， 增加作業(yè)費(fèi)用 ， 降低水力壓裂作業(yè)的改造效果 。 支撐劑的回流主要有兩種情況 ： 一是在壓裂施工結(jié)束后 ， 隨壓裂液返排的回流 ； 二是在生產(chǎn)過程中支撐劑的回流 ， 其影響主要體現(xiàn)在 ： 直接導(dǎo)致支撐裂縫的導(dǎo)流能力降低 ， 進(jìn)而影響油井生產(chǎn) ； 回流的支撐劑會(huì)造成設(shè)備破壞 (如加快泵 、 套管 、 管線等的磨損 )； 以及回流支撐劑在井眼沉降 ， 造成堵塞 。因此 ， 有效地預(yù)測(cè) 、 預(yù)防以及控制回流尤為重要 [3]。 目前 ， 國內(nèi)外支撐劑回流控制技術(shù)在不斷的完善和進(jìn)步 。 它們的防止支撐劑回流的機(jī)理不盡相同 ， 但 它們都可以有效的防止支撐劑和出砂 ， 當(dāng)然不同的防砂方法有不同的適用范圍 。 壓裂液返排研究現(xiàn)狀 近十多年來 ， 國外學(xué)者在壓后壓裂液返排問題上形成了多種認(rèn)識(shí) ，其中有代表性的觀點(diǎn)主要有小排量返排 、 強(qiáng)化返排和反向脫砂三種 [4]。 1988 年 ， Robinson[5] 等人討論了采用小油嘴排液以減小裂縫閉合應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn) ， 提出 了 “小排量早期返排 ”的觀點(diǎn) 。 實(shí)際上 ， “小排量早期返排 ”是一種有控制的返排 。 Robinson 等人所做的研究突出了裂縫閉合應(yīng)力對(duì)支撐劑破碎以及裂縫閉合時(shí)間對(duì)支撐劑沉降的影響 。 他們認(rèn) 為低滲透儲(chǔ)層壓裂后通常需要較長的閉合時(shí)間 ， 在此之前壓裂液己完全破膠 ， 支撐劑已大量沉降 ， 排液初期通過控制返排速度的辦法 ， 盡可能減小地層閉合應(yīng)力 ， 讓支撐劑留在裂縫內(nèi) ， 從而減少支撐劑的破碎和回流 。 1990 年 ， 與 Robinson 等人相反 的 Ely[6]等人提出 用強(qiáng)制裂縫閉 合工藝 ， 配以較高的支撐劑濃度和嚴(yán)格的壓裂液質(zhì)量控制措施 ， 能極大地改善低滲透油井支撐裂縫的導(dǎo)流能力 。 Ely 等人推薦的排液做法是在頂 替壓裂液的 30 秒內(nèi)完成裂縫的閉合 ， 當(dāng)從地面壓力檢測(cè)到近井筒地帶裂中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 縫己經(jīng)閉合后 ， 以小于 3857L/min 的速度返 排 30 分鐘 ， 然后放大返排量至 160～ 320L/min， 只要不發(fā)生支撐劑回流 。 這種 “強(qiáng)制裂縫閉合 ”實(shí)際上是一種強(qiáng)化返排方式 。 強(qiáng)化返排減少了壓裂液在地層中的停留時(shí)間 ， 從而減少了液體傷害 ， 有助于改善裂縫的導(dǎo)流能力 。 這種返排程序非常適合特低滲地層 ， 能極大地改善低滲透油井的返排效果 。 1995 年 ， Barree 和 Mukherjee[7]使用全三維裂縫幾何模擬器 ， 系統(tǒng)研究了裂縫閉合期間支撐劑的沉降規(guī)律 ， 討論了返排速度 、 射孔段位置 、最終鋪砂濃度 、 裂縫幾何形態(tài)對(duì)保持閉合后裂縫內(nèi)鋪砂濃度的影響 ， 提出了 “反向脫砂 ”工藝 。 這種工藝實(shí)際上是一種快速返排加 井 筒脫砂