【正文】 ， m； ρc—支撐劑的密度 ， kg/ m3。 這樣 ， 油井的日產(chǎn)量為 2 86 40 0 /oc f oc oq kw hv B?? （ 215） 由此可知 ， 只要油井生產(chǎn)的產(chǎn)量小于 qoc， 那么 ， 該油井就不會(huì)破壞裂縫中的支撐砂粒 ， 使裂縫保持長(zhǎng)期的有效性 。 它所涉及的參數(shù)有支撐劑顆粒直徑 、 支撐劑顆粒密度 、 攜帶介質(zhì)密度 、 井筒直徑以及放大計(jì)算機(jī)程序 臨界流量計(jì)算 回流速度計(jì)算 沉降速度計(jì)算 攜液產(chǎn)量計(jì)算 最大產(chǎn)量計(jì)算 合理的壓裂液返排速度 最大的 生產(chǎn)產(chǎn)量 不出現(xiàn)支撐劑回流及出砂 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） 15 系數(shù) ， 通過計(jì)算可以得到控制支撐劑回流的臨界流量 。 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） 16 圖 33 支撐劑回流速度計(jì)算機(jī)程序示意圖 （ 3）支撐劑沉降速度計(jì)算 該程序是考慮顆粒間的相互干擾和裂縫壁面效應(yīng) ， 支撐劑在冪律流體中得到的沉降速度編制而成的 。 通過該程序可以計(jì)算油井生產(chǎn)過程中能返排壓裂液的產(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） 18 圖 35 壓裂油井生產(chǎn)過程中防止支撐劑回流最大產(chǎn)量計(jì)算機(jī)程序示意圖 壓裂液 返排過程中支撐劑回流 模型應(yīng)用 根據(jù)前面建立的壓裂液返排控制模型 ， 對(duì)某油田油井壓裂停泵后即刻返排進(jìn)行了計(jì)算 。 圖 36 為預(yù)測(cè)出的關(guān)井后的壓降曲線。 如果壓裂停泵之后采用裂縫自然閉合方式 ， 可能對(duì)儲(chǔ)層造成二次傷害 ， 因此建議采用裂縫強(qiáng)制閉合技術(shù) 。 通過對(duì)比不同油嘴對(duì)應(yīng)的井口壓力與時(shí)間關(guān)系不難發(fā)現(xiàn) ， 油嘴直徑越大 ， 返排速度就越快 ，裂縫閉合時(shí)間也就越短 。 從減少縫中支撐劑的沉降距離形成裂縫有效支撐角度而言 ， 油嘴直徑越大越好 ， 但當(dāng)油嘴直徑變大以后 ， 縫中回流的支撐劑量也隨著迅速增加 。同時(shí)支撐劑回流速度還受攜帶介質(zhì)流動(dòng)形態(tài)而改變。 表 33 NRe＞ 500 時(shí)對(duì)應(yīng) dul/dt 的支撐劑回流速度 dul/dt 4 6 8 10 uu/ m/s 102 102 101 101 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） 23 NRe ＞50 0時(shí)對(duì)應(yīng)du 1/d t的支撐劑回流速度+000 5 10 15du1/dtuu/ m/s系列1 圖 310 NRe＞ 500 時(shí)對(duì)應(yīng) dul/dt 的支撐劑回流速度 對(duì) 表 3表 3表 3圖 3圖 3圖 310 進(jìn)行分析 ， 縱向比較 ， 支撐劑回流速度隨著 NRe 的增加而增加 ； 橫向比較 ， 支撐劑回流速度隨著 dul/dt 的增加而增加 。 根據(jù)前面對(duì)生產(chǎn)過程中出砂控制的研究首先對(duì)油井的攜液產(chǎn)量進(jìn)行計(jì)算結(jié)果為 m3/d。 表 34 壓裂油井不同日產(chǎn)液量對(duì)應(yīng)液體流速 日產(chǎn)量 / m3/d 112 150 200 液體流速 / m/s 作出油井日產(chǎn)液量與液體流速的關(guān)系圖如下 油井日產(chǎn)液量與液體流速00 100 200 300油井日產(chǎn)液量/m3/d液體流速/m/s液體流速/m/s 圖 311 油井日產(chǎn)液量與液體流速的關(guān)系圖 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） 25 結(jié)合壓裂液返排過程中返排的臨界速度為 ， 以上 圖表 說明當(dāng)產(chǎn)量過大時(shí)液體流速會(huì)超過支撐劑所允許的臨界流速時(shí) ， 就有可能出現(xiàn)支撐劑回流 ， 所以當(dāng)該井把產(chǎn)量定 在 150m3/d 和 200 m3/d 時(shí)就會(huì)發(fā)生支撐劑回流 ， 所以把產(chǎn)量定在 110 m3/d 左右比較合適 。 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） 26 第 四 章 總結(jié) 通過對(duì) 壓裂井返排優(yōu)化設(shè)計(jì) 研究 ， 對(duì)支撐劑回流機(jī)理分析 ， 要實(shí)現(xiàn)防止支撐劑的回流可以做以下幾點(diǎn)： 從支撐劑方面來講 ， 使用改造支撐劑工藝技術(shù)如樹脂涂層支撐劑防砂技術(shù) 、 纖維防砂技術(shù) 、 熱塑性薄膜防砂技術(shù) 、 可變形支撐劑防砂技術(shù)等來有效的防止支撐劑回流 。 在生產(chǎn)過程中采用合理的生產(chǎn)產(chǎn)量 ， 既達(dá)到的產(chǎn)量的最大化又防止了支撐劑回流 ， 同時(shí)也提高的壓裂的有效期和穩(wěn)定性 。 壓裂液返排時(shí)選擇一個(gè)合理返排流量 ， 使壓裂液及時(shí)有效的排出 ， 實(shí)現(xiàn)既不傷害儲(chǔ)層又不出現(xiàn)支撐劑回流的目的 。 如果生產(chǎn)速度過快 ， 高速流動(dòng)的液體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 。 下面對(duì)不同日產(chǎn)量下的液體流速和支撐劑回流情況進(jìn)行討論 。 綜上對(duì)返排過程中支撐劑回流的分析 ， 壓裂液返排要做到以下兩點(diǎn)：第一控制好返排速度并且并且返排速度的穩(wěn)定性 ， 避免返排速度過大或者速度變化引起支撐劑的回流影響壓裂效果 ； 第二在控制好返排速度的前提下要保持一個(gè)較高的返排速率 ， 使地層中的壓裂液在較短的時(shí)間內(nèi)返排出來 ， 避免壓裂液的地層中時(shí)間過長(zhǎng)對(duì)地層造成二次傷害 ， 使地層的導(dǎo)流能力受到影響 。 表 31 NRe≤2 時(shí)對(duì)應(yīng) dul/dt 的支撐劑回流速度 dul/dt 4 6 8 10 uu/ m/s 106 105 104 104 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） 21 NRe≤2時(shí) 對(duì)應(yīng)dul/dt的支 撐劑回流速度+000 5 10 15du1/dtuu/ m/suu/ m/s 圖 38 NRe≤2 時(shí) dul/dt 于支撐劑回流速度的關(guān)系 當(dāng) 2＜ NRe≤500 時(shí) ， 分別對(duì) dul/dt 進(jìn)行取值為 4， 6， 8， 10 計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的支撐劑回流速度 。 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） 20 圖 37 不同油嘴下支撐劑沉降距離與回流量的關(guān)系 根據(jù)計(jì)算機(jī)程序計(jì)算 ， 該井防止支撐劑回流的臨界返排流量為，很顯然這個(gè)返排速度太慢，雖然不會(huì)引起支撐劑 回流但是長(zhǎng)時(shí)間的返排會(huì)造成產(chǎn)層的二次傷害。 圖 37為不同油嘴直徑所對(duì)應(yīng)的支撐劑沉降距離和出砂量的計(jì)算結(jié)果 。 油嘴直徑越大 ， 井口壓力下降越快 。由圖 32 可知，裂縫在關(guān)井后 200 min還不能閉合 。sn，支撐劑視密度 2850 kg/ m3，支撐劑體積密度 1710kg/m3，支撐劑平均粒徑 mm，返排液密度 1020kg/ m3，井筒半徑 80 mm。 它包括壓裂裂縫寬度 、 裂縫縫高 、 砂粒的面孔率 、 砂粒半徑 、 支撐劑密度 、 原油密度 、 原油體積系數(shù)等參數(shù) 。 （ 4）油井?dāng)y液產(chǎn)量計(jì)算 該程序是根據(jù)控制壓裂油井出砂的合理產(chǎn)量中油井?dāng)y液產(chǎn)量公式即式（ 29）編制而成的 。 它所涉及是參數(shù)有攜帶介質(zhì)關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù) 、 支撐劑粒徑 、 支撐劑密度 、 攜帶介質(zhì)密度 、 攜帶介質(zhì)黏度以及雷諾數(shù) 。 通過這些程序可以得到控制支撐劑回流的最佳返排速度和最大產(chǎn)量 。 根據(jù)裂縫中的流動(dòng)特性可知 ， 只要井壁處的砂粒不被沖出 ， 那么 ， 整個(gè)裂縫中的砂粒就不會(huì)被沖出 。 假設(shè)油井壓裂中加入的砂粒都是球形的 ， 且砂粒的堆積方式如圖 21 所示 。 在前面建立模型基礎(chǔ)上還必須結(jié)合井筒內(nèi)的流動(dòng)進(jìn)行計(jì)算 。單個(gè)支撐劑顆粒 在返排流體攜帶力 、 阻力和重力作用下的回流速度為 4 d ( )[]3dps lsu dsd ugu Ct? ? ? ????? （ 24） 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） 10 式中 ， ul—攜帶介質(zhì)流速 ， m/s； t—時(shí)間 ， S； Cd—阻力系數(shù) 。 臨界流速還受返排壓裂液黏度 、 裂縫閉合壓力和裂縫寬度的影響 ，對(duì)臨界流速修正為 , lcuu? ? （ 22） 則防止支撐劑回流返排量為的臨界 215lc lcQ D u??? （ 23） 式中 ， α —放大系數(shù) ， 一般在 1。 四川石油管理局井下作業(yè)處曾在 8o 年代末試圖開題研究 ， 但因技術(shù)難度較大而擱淺 。 Mark Parke[8]等人采用 King 和 Biezen 提出的隨機(jī)方法 ， 并結(jié)合Darcy 方程建立了隨機(jī)模型去預(yù)測(cè)支撐劑的回流 。 Naval Goel[9]等人則在實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到 ， 隨著縫寬與支撐劑粒徑的比值從 增加到 ， 臨界返排流量是減少的 。 Nava Goelld[9]等人對(duì)臨界返排流量做了進(jìn) 一步的研究 。 并且他們認(rèn)為 ， 砂拱的失效有可能 是由于砂拱受到過大的來自流體的剪切應(yīng)力以及法向閉合應(yīng)力在支撐劑充填層中所誘發(fā)的徑向擠壓力而造成的 。 研究人員對(duì)造成支撐劑充填層松動(dòng)并導(dǎo)致支撐劑回流的主要原因的解釋有如下三種觀點(diǎn) ： Gidley[10]等人認(rèn)為 ， 支撐劑充 填層的失穩(wěn)主要是因?yàn)槌涮顚右酝獾淖杂缮皩?duì)其不斷侵蝕而造成的 。 實(shí)驗(yàn)過程中 ， 先 將狹槽調(diào)到一定寬度 ， 再將支