【正文】 撐劑和水的混砂漿從左端孔眼泵入狹槽中充填中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 裂縫 ， 然后利用水力錨給支撐劑充填層施加一定的閉合壓力 。 實驗開始后 ， 慢慢增加流體流速 ， 直到發(fā)現(xiàn)裝置末端的集砂器中出現(xiàn)支撐劑為止 。 限于設(shè)備的原因 ， 國內(nèi)尚未見這一方面的研制和應用的詳細報道 。 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 。 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 ， 當從地面壓力檢測到近井筒地帶裂中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（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 。 實際上 ， “小排量早期返排 ”是一種有控制的返排 。 目前 ， 國內(nèi)外支撐劑回流控制技術(shù)在不斷的完善和進步 。 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力下不易被破壞 。 更重要的是 ，在這些微粒被泵送到井底后 ， 在一定地應力下是可以變形的 。 這些固結(jié)團比單個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的流動阻力 ， 從而有利于減少支撐劑的回流 。 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 ， 限制了支撐劑的自由運動 ， 使新壓開的裂縫保持張開狀態(tài)并防止支撐劑回流 。 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 。 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（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)生化學反應 ， 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)井時間 ， 增加了施工時間及費用 。 這種材料呈松散狀 ， 在常溫常壓下穩(wěn)定 ， 不 發(fā)生粘連 。 進入 90 年代后 ， 包膠支撐劑已能在保持 102um3滲透率的同時 ， 抗壓強度達 62MPa。 因此對于任一深度任一儲層來說 ， 使用陶粒支撐水力裂縫都會獲得較高的初產(chǎn)量 、 穩(wěn)產(chǎn)量與更長的有效期 。 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 。 預 固化樹脂包層砂是近 10 余年來發(fā)展起 來的 ， 針對天然 石英砂抗壓強度低、導流能力差 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 。 (2)石英砂圓球度較差 ， 表面光潔度較低 ， 對支撐裂縫滲透率有不利影響 。 石英顆粒相對密度約在 左右 ， 體積密度約在 。 石英砂在 60 年代后開始在現(xiàn)場應用 ， 90 年代以后仍在淺井 、 中深井中廣泛應用 。 存在這些問題的重要原因是在壓裂液的返排控制過程中大多采用經(jīng)驗方法 ， 缺少可靠的理論依據(jù) 。 壓裂施工后合適的返排 ， 就是使最少的支撐劑流出 ， 保持裂縫較高的導流能力 ， 同時又流出最大量的注入液體 ， 提高壓裂液的返排效率 。 A case is presented， which can guide the flowingback of fracturing fluid and the determination of the reasonable productivity of fractured oil wells。 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 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（論文） ii ABSTRACT Sand fracturing is the necessary technical measures to the development evaluation and the reservesincreasing and outputincreasing of lowpermeability oil reservoirs。中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育 畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 壓裂井返排優(yōu)化設(shè)計研究 姓 名： 12212 學 號： 2121232 性 別： 212 專 業(yè) : 石油工程 批 次： 2121212 學習中心： 2121212 指導教師： 121212 2021 年 3 月 30 日 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設(shè)計（論文） i 壓裂井返排優(yōu)化設(shè)計研究 摘要 加砂壓裂是低滲 油 氣藏開發(fā)評價和增儲上產(chǎn)必不可少的技術(shù)措施 ，然而經(jīng)過大量的現(xiàn)場施工發(fā)現(xiàn) ， 如果壓裂后 油 井排液控制不當或生產(chǎn)過程中配產(chǎn)不合理 ， 將導致支撐劑回流或出砂 ， 引起氣井產(chǎn)能嚴重下降 ，從而影響最終的壓裂效果 。 結(jié)合實際的壓裂施工資料進行了實例計算分析 ， 為指導壓裂液返排和確定氣井合理產(chǎn)能提供依據(jù) 。 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。 由于返排這一過程是在 裂縫閉合期間進行的 ， 因而適當?shù)姆蹬懦绦蚝头蹬潘俣仁潜３至芽p導流能力的關(guān)鍵 ， 油井壓后的產(chǎn)能在很大程度上取決于該導流能力 。 如果排液速度過快 ， 高速流動的壓裂液沖刷近井筒地帶的砂拱 ， 引起支撐劑充填失效 ， 導致支撐劑回流 ， 從而導致 人工裂縫的支撐狀況變差 ， 導流能力下降 ， 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行 ； 如果排液速度過慢 ， 壓裂液攜帶支撐劑濾失進生產(chǎn)層中 ， 壓裂液殘渣造成地層有效滲透率的降低 ， 對儲層造成二次傷害 ， 并且壓裂液不及時返排的話 ， 產(chǎn)層中的氣體進入到裂縫中 ， 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 。 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已被淘汰 。 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 ， 國外優(yōu)質(zhì)石英砂中石英含量可達 98%以上 。 但是石英砂具 有以下缺點： (1)石英砂強度較低 ， 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 。 我們通過對石英砂改造就形成 了 樹脂包層砂 。 對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 ， 石英砂不能適應該條件下水力壓裂的需要 。 鹽水中陳化 240 h 后抗壓強度不變 。 80 年代相繼開發(fā)出可固化 、 預固化和雙涂層支撐劑及現(xiàn)場包膠注入技術(shù) 。 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 。 由于樹脂涂層支撐劑具有以下優(yōu)點： (1)抗破碎能力 比較 好 ； (2)可防止支撐劑吐出及嵌入地層 ； (3)防止細粉運移 ， 因而能保持裂縫有較好的滲透率 。 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 ， 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害 。 作業(yè)者有較強的靈活性來選擇排液程序 ， 最大限度增加油井產(chǎn)能 、 降低排液費用 。 如果溫度進一步提高 ， 薄膜會發(fā)生收縮形成更緊密和更牢固的固結(jié)團 。 它們具有相似的形狀和網(wǎng)格分布 。 這種綜合效應將增強整個支撐劑填充層抗流動和壓力的能力 。因此 ， 有效地預測 、 預防以及控制回流尤為重要 [3]。 1988 年 ， Robinson[5] 等人討論了采用小油嘴排液以減小裂縫閉合應力的優(yōu)點 ， 提出 了 “小排量早期返排 ”的觀點 。 1990 年 ， 與 Robinson 等人相反 的 Ely[6]等人提出 用強制裂縫閉 合工藝 ， 配以較高的支撐劑濃度和嚴格的壓裂液質(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 。 支撐劑回流研究現(xiàn)狀 支撐劑回流現(xiàn)象是近幾年來研究的一個熱門問題 ， 到目前為止 ， 針對支撐劑回流的研究主要是以物理模型實驗為主 。 實驗時 ， 不銹鋼管中先充填支撐劑 ， 然后用實驗流體使其飽和 。 裝置右端的多個入口處 ， 可以模擬裂縫中的線性流 ， 左端的三個孔眼可以模擬裂縫向井筒的流動 。 該實驗可以模擬裂縫中的閉合壓力和地層中的溫度 ， 并可