【正文】 中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 壓裂井返排優(yōu)化設(shè)計(jì)研究 姓 名： 12212 學(xué) 號(hào)： 2121232 性 別： 212 專 業(yè) : 石油工程 批 次： 2121212 學(xué)習(xí)中心： 2121212 指導(dǎo)教師： 121212 2021 年 3 月 30 日 中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） i 壓裂井返排優(yōu)化設(shè)計(jì)研究 摘要 加砂壓裂是低滲 油 氣藏開發(fā)評(píng)價(jià)和增儲(chǔ)上產(chǎn)必不可少的技術(shù)措施 ，然而經(jīng)過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)施工發(fā)現(xiàn) ， 如果壓裂后 油 井排液控制不當(dāng)或生產(chǎn)過(guò)程中配產(chǎn)不合理 ， 將導(dǎo)致支撐劑回流或出砂 ， 引起氣井產(chǎn)能嚴(yán)重下降 ，從而影響最終的壓裂效果 。本文 分析了支撐劑回流機(jī)理 ， 建立了壓裂液返排過(guò)程中臨界返排流量 、 支撐劑返排速度和沉降速度計(jì)算模型 ， 提出了控制支撐劑回流的放噴油嘴選擇原則 。 在考慮氣井生產(chǎn)過(guò)程中既要返排注入地層中的壓裂液 ， 同時(shí)又不將地層砂 (包括支撐劑 )帶入井筒的前提下 ， 推導(dǎo)出了壓裂 油 井的臨界產(chǎn)量計(jì)算公式 。 結(jié)合實(shí)際的壓裂施工資料進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算分析 ， 為指導(dǎo)壓裂液返排和確定氣井合理產(chǎn)能提供依據(jù) 。 關(guān)鍵詞 ：油 井壓裂 ； 支撐劑回流 ； 壓裂液返排 ； 出砂 ； 臨界產(chǎn)量 中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ii ABSTRACT Sand fracturing is the necessary technical measures to the development evaluation and the reservesincreasing and outputincreasing of lowpermeability oil reservoirs。 But a lot of field constructions show that，the improper flowingback control and the irrational allocation of fractured oil wells will lead to the back flow of porppant and the sanding of reservoir， and then cause the reduction of the productivity of fractured oil wells。 Based on the analysis of the mechanism of the proppant backflow，the models for calculating critical flowing back flow rate ， proppant backflow speed and proppant settling rate are established， and the principles for selecting boosting beans to control the proppant backflow are presented 。 The critical output calculating formula of the fractured oil wells is derived under the presupposition of formation sand and proppant being not carried to wellbore in fracturing fluid flowingback process。 A case is presented， which can guide the flowingback of fracturing fluid and the determination of the reasonable productivity of fractured oil wells。 Key words:oil well； fracturing； backflow of proppant； flowing back of fracturing fluid； sanding； critical output中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iii 目錄 摘要 ........................................................ I 第一章 前言 ................................................ 1 研究的目的與意義 ....................................... 1 研究現(xiàn)狀 ............................................... 1 支撐劑及支撐劑防砂現(xiàn)狀 ............................. 1 壓裂液返排研究現(xiàn)狀 ................................. 5 支撐劑回流研究現(xiàn)狀 ................................... 6 第二章 壓裂油井支撐劑回流及出砂控制模型的建立 .............. 9 臨界流量的建立 ......................................... 9 支撐劑的回流速度 ....................................... 9 放噴油嘴選擇 .......................................... 10 控制壓裂油井出砂的合理產(chǎn)量 ............................ 10 第三章 計(jì)算機(jī)程序編制及模型的應(yīng)用 ......................... 14 計(jì)算機(jī)程序的編制 ...................................... 14 壓裂液返排過(guò)程中支撐劑回流模型應(yīng)用 .................... 18 壓裂油井生產(chǎn)過(guò)程中出砂控制模型應(yīng)用 .................... 23 第四章 總結(jié) ............................................... 26 參考文獻(xiàn) ................................................... 27 中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 一 章 前言 研究的目的與意義 加砂壓裂是低滲油氣藏開發(fā)評(píng)價(jià)和增儲(chǔ)上產(chǎn)必不可少的技術(shù)措施 ，而油井壓后的壓裂液返排是水力壓裂作業(yè)的重要環(huán)節(jié) 。 因?yàn)榧词顾毫训脑O(shè)計(jì)和施工做得再好 ， 如果在壓后返排方式上做得不夠理想 ， 也很難充分發(fā)揮油井的潛在產(chǎn)能 。 由于返排這一過(guò)程是在 裂縫閉合期間進(jìn)行的 ， 因而適當(dāng)?shù)姆蹬懦绦蚝头蹬潘俣仁潜３至芽p導(dǎo)流能力的關(guān)鍵 ， 油井壓后的產(chǎn)能在很大程度上取決于該導(dǎo)流能力 。 壓裂施工后合適的返排 ， 就是使最少的支撐劑流出 ， 保持裂縫較高的導(dǎo)流能力 ， 同時(shí)又流出最大量的注入液體 ， 提高壓裂液的返排效率 。但是 ， 由于對(duì)壓后關(guān)井期間或返排過(guò)程中的裂縫閉合情況 、 支撐劑運(yùn)移情況 、 壓裂液的濾失變化情況不能很好地把握 ， 所以對(duì)返排流量的控制顯得無(wú)據(jù)可依 。 當(dāng)開始返排時(shí) ， 返排速度十分關(guān)鍵 。 如果排液速度過(guò)快 ， 高速流動(dòng)的壓裂液沖刷近井筒地帶的砂拱 ， 引起支撐劑充填失效 ， 導(dǎo)致支撐劑回流 ， 從而導(dǎo)致 人工裂縫的支撐狀況變差 ， 導(dǎo)流能力下降 ， 影響油井產(chǎn)量 ，或?qū)е戮壮辽岸逊e掩埋油層 ， 或出砂侵蝕地面油嘴和閥門 ， 影響采油工作的正常進(jìn)行 ； 如果排液速度過(guò)慢 ， 壓裂液攜帶支撐劑濾失進(jìn)生產(chǎn)層中 ， 壓裂液殘?jiān)斐傻貙佑行B透率的降低 ， 對(duì)儲(chǔ)層造成二次傷害 ， 并且壓裂液不及時(shí)返排的話 ， 產(chǎn)層中的氣體進(jìn)入到裂縫中 ， 引起氣液兩相流 ， 地層壓降遞減 ， 地層能力損耗 ， 從而影響壓裂液的最終返排效率 。 存在這些問(wèn)題的重要原因是在壓裂液的返排控制過(guò)程中大多采用經(jīng)驗(yàn)方法 ， 缺少可靠的理論依據(jù) 。 因此 ， 對(duì)返排過(guò)程進(jìn)行合理優(yōu)化 ， 使之有據(jù)可依 ， 合理控制壓裂液的返 排速度 ， 合理控制壓裂液的返排過(guò)程 ，就顯得尤為必要 。 研究現(xiàn)狀 支撐劑及支撐劑防砂現(xiàn)狀 中國(guó)石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 水力壓裂從 20 世紀(jì) 40 年代末開始以來(lái) ， 其 支撐劑經(jīng)歷了六十年的發(fā)展 ， 所用的支撐劑大致可分為天然的和人造的兩大類 ， 前者以石英砂為代表 ， 后者主要為電解 、 燒結(jié)陶粒 。 5060 年代曾經(jīng)使用的金屬鋁球 、塑料球 、 核桃殼和玻璃球等支撐劑由于自身存在的缺點(diǎn)已被淘汰 。 石英砂在 60 年代后開始在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用 ， 90 年代以后仍在淺井 、 中深井中廣泛應(yīng)用 。 但隨著深層致密油氣層的開發(fā) ， 油氣層閉合壓力增加到一定值 ，石英砂已不能適應(yīng) 這 種地層水力 壓裂的要求 ， 而研制了高強(qiáng)度的人造陶粒支撐劑 [1]。 首先介紹一下天然石英砂 。 石英砂 是一種分布廣 、 硬度大的天然的穩(wěn)定性礦物 ， 其主要化學(xué)成分為二氧化硅 ， 主要產(chǎn)于沙漠 、 河灘和沿海地帶 ， 礦物組分以石英為主 ， 石英含量一般在 80%左右 ， 國(guó)外優(yōu)質(zhì)石英砂中石英含量可達(dá) 98%以上