【正文】 ...............................................................18精選資料可修改編輯 壓裂液返排量的計算 ....................................................................................18 停泵后裂縫體積變化量的計算 ....................................................................19 實例計算與分析 ........................................................................................20 室內實驗模擬研究 ....................................................................................22 實驗方法 ........................................................................................................22 實驗數據及處理 ............................................................................................23第 4 章 壓裂液返排的實驗研究 ...................................................................................26 實驗儀器材料 ............................................................................................26 實驗步驟 ....................................................................................................26 實驗數據處理與結果分析 ........................................................................26 采用瓜膠壓裂液進行壓裂實驗 ....................................................................26 采用田菁膠壓裂液進行實驗的結果 ............................................................29圖 46 累計流量與滲透率恢復值 ..........................................................................30 結論與建議： ..............................................................................................30第 5 章 壓裂過程中的濾失與返排效果預測 ...............................................................31 壓裂液濾失理論 ........................................................................................31 受壓裂液黏度控制的濾失系數 C1 ...............................................................32 受地層流體壓縮性控制的濾失系數 C2 ......................................................32 壓裂液造壁性控制的濾失系數 C3 ...............................................................34 綜合濾失系數 C ............................................................................................34 一維總濾失體積計算 ................................................................................35 壓裂液返排數學模型 ................................................................................36精選資料可修改編輯 飽和度呈線性分布 ........................................................................................36 實例計算 ....................................................................................................37 影響壓裂液造壁性濾失系數實驗 ............................................................38結 論 .............................................................................................................................39參考文獻 .........................................................................................................................40精選資料可修改編輯第 1 章 緒論 壓裂液返排規(guī)律研究的目的和意義 壓裂工藝是油、氣藏增產和提高采收率的最有效的措施之一 [12]。在實際施工過程中常常由于對地層客觀認識不足， 對工作液、添加 劑選擇不當，或施工工藝不合理，使返排率低，造成對儲層的傷害。這在很大程度上降低了裂縫的導流能力，嚴重的會導致壓裂施工的失??；二是返排流量控制不好，使回流的支撐劑沖出井口，刺壞放噴油嘴以及破壞其他設備。（2）以往建立的壓裂液返排模型雖然在理論上對壓裂施工具有一定的指導意義，但這些模型一般適合于中、高滲透油氣藏的開發(fā)，沒有考 慮到低滲透油氣藏的實際情況，忽略了低滲透油氣藏中啟動壓力梯度對返排效果的影響，因此有必要建立適合于低滲透油氣藏壓裂液返排的數學模型和物理模型，分析影響因素，指導壓 裂作業(yè)。例如，俄羅斯近年來在西西伯利亞地區(qū)新發(fā)現的低滲透、薄差 層儲量已占探明儲量的 50%以上。s 以下，其有效厚度多數在 2～10m ，埋藏深度大多為 1200～1400m，采出程度不高。（3）原始含水飽和度較高，原油物性較好。（7）由于滲透率低，孔隙度低，必須通過酸化壓裂投產，才能 獲得經濟價值或必須通過壓裂增產，才能提高經濟效益。我國陸地低滲透油田廣泛分布于全國 20 多個油區(qū)，它們分布在不同的巖性地層中，物性參數相差很大。對于低速非達西滲流，沒有判斷低速非達西準則，往往 僅以地層滲透率作為界限。 小排量返排1988 年，Robinson 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” （Early Flowback）的觀點。待裂 縫閉合后立即關井等待壓裂液破膠，即使這樣仍會有部分支撐劑倒流入井筒。E1y 等人推薦的排液做法，是在頂替壓裂液的 30s 內就完成裂縫的閉合，當從地面壓力檢測到近井筒帶裂縫己經閉合后，以小于 38～57（L/min）的速度返排 30min，然后放大返排量至 160～320（L/min），只要不出砂。Barre 和 Mukherjee 使用全二維裂縫幾何模擬器，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鋪砂濃度的影響，解釋了“強制裂縫閉合”與“反向脫砂 ”在返排程序設計上的區(qū)別，并且深入到多個射孔段之間的交叉流動對支撐劑運移規(guī)律的影響，至今仍是水力壓裂作業(yè)返排設計的指導性原則。（5）在向上延伸的裂縫里，裂縫閉合期間支撐劑的沉降將大大增加裂縫內鋪砂濃度，強制裂縫閉合方式會使裂縫過早閉合。在克羅拉多州的 Dodell 低滲透（～ ）致密砂巖氣層的水力壓裂作業(yè)中，就采用了支撐劑中混入纖維材料23μm10??的辦法，返排速度高達 320L/min 時也無支撐劑返出。降低入井液的表面張力，可以減小毛細管阻力和提高入井液的返排率，從而達到保護儲集層的目的。精選資料可修改編輯對于全三維模型，國外，Clifton 與 Abousaved 及 Cleary 等人提出兩種具有代表性的全三維裂縫延伸模型；國內的趙金洲、吳迪祥等人也在裂縫三維延伸方面作了大量的研究工作，并取得了一些成果。這是因為地面停泵后，壓裂液的注入量為 0，裂縫內的壓 裂液在內外壓差的作用下繼續(xù)濾失到地層，從而導致井底（井口）壓力下降。在建立數學模型時分別 考慮濾液在濾餅區(qū)和侵入區(qū)的輸運過程以及地層流體在儲層區(qū)的滲流過程，而且，假定地層流體驅替濾液采取的是活塞式，侵入區(qū)與 儲層區(qū)交界處的流速連續(xù)。結合式（36 ）和（37 ），將式（33）代入式（35），則可得到如下的偏微分方程： （38）??220dxf0fxfe 22y0df0fyfe()1()()KVppcccxy??? ?? ???????????????? ????????????? ?? ??將式（38 ）中兩式相加，略去 項，這樣可以得到：2fipcx??????? （39）??2 etf0fxyd1() cpcpK?????????令 ， ，由于不考慮油藏的非均質性，則可令ff 0()???ttf01()cp??，因此式（29 ）可以寫成：xy?精選資料可修改編輯 （310）2 etf dcppcxyK??????????????方程（310 ）描述了濾液在侵入區(qū)的非穩(wěn)態(tài)滲流。但是， 濾餅形成過程的復雜性常使濾餅壓降與式（316）的計算結果有差異。通過分析動濾失的實驗數據，用下式對 進行修正：c （318）c1c200c 00tttt?????????????????式中， 為修正后的 濾餅 因數，無因次； 為外濾餅開始形成的時間，s ； 為從開始濾失c?? t t算起的時間，s；β c1 內濾餅 參數，無因次； βc2為受侵蝕濾餅參數，無因次。濾餅與地層間的裂縫面處，縫面壓力可依據式（3fL19）算出。圖 31 網格系統(tǒng)示意圖 侵入區(qū)滲流方程的離散由方程（37 ）可以看出，壓裂液的有效黏度 是壓力梯度的函數，所以，對壓力進行求e?解的時候構成一個非線性系統(tǒng)。同樣，附加 邊界條件和初始條件后，式（327 ）構成一個五對角方程組。連同濾餅模型和邊界條件，可以形成關于壓力的耦合方程組。 裂縫閉合時間及壓裂液返排量的確定 裂縫閉合時間確定由于關井時間一般比較長，縫中平均壓力與井底壓力基本處于平衡狀態(tài)。fh()pttp??h由式（330 ）可知，積分式中關于 的函數為非線性函數，為了求解返排過程中不同時)(t刻的累積返排量 ，需采用復合梯形公式的形式將積分式進行離散，則有：outV （335）[()1]()2(1)2nniipppC???? ??????? ?? ??其中： （336）)1(????RrrC???式（332 ）中，?t 為時間步長 ，與前面 計算井口壓降和濾失量時的取法一致；上標 i 表示時 刻； 表示剛返排 時井口壓力，如果返排是從停泵后立即進行的，那么 等于瞬0t)(0p )(0tp時停泵壓力 ISIP。精選資料可修改編輯表 31 壓裂液返排模擬計算中需要輸入的基本參數儲層參數 參數值 壓裂參數 參數值有效厚度(m) 19 裂縫高度(mm) 40泊松比(無因次) 瞬時停泵壓力(MPa) 楊氏模量(Mpa) 17360 井筒靜液柱壓力(MPa) 15閉合壓力(MPa) 24 壓裂排量(m 3/min) 地層滲透率(μm 2) ~ 施工時間(min) 地層孔隙度(無因次) 15%~20% 注入支撐劑體積(m 3) 侵入區(qū)滲透率(μm 2) ~壓裂返排液密度(kg/m3) 侵入區(qū)孔隙度(無因次) 12 %~16%壓裂液稠度系數(Pa?sn) 地層壓力(MPa) 壓裂液流態(tài)指數(無因次) 地層原油粘度(mPa?s) 裂縫長度(m) 100裂縫凈壓(MPa) ~ αc(無因次 ) 5129綜合壓縮系數(MPa 1) t0(min) 238井控面積(m 2) 64000 βc1(無因次) βc2 (無因次) 由圖 32 可以看出，關井初期壓力下降比較快。其次，在同一時刻，返排過程中的