【正文】 4 , 50 0dps slasps sluasps slsd guNtd guuNtd guNt??? ? ? ? ?????? ???????? ??? ? ? ???? ? ?? ? ? ?? ? ?????????? ???? ? ? ??????????????? （ 25） 放噴油嘴選擇 在油井壓后強制返排過 程中 ， 可能會有很少一部分支撐劑回流到地面 。 圖 31 計算機程序應用示意圖 （ 1）壓裂液臨界流量計算 該程序是根據臨界流量模型中式（ 23）編制的 。采用模擬軟件預測施工停泵時的裂縫向上延伸 m，向下延伸 m。 下面就對支撐劑回流速度進行分析，根據 支撐劑回流速度計算模型 ，隨著 dul/dt 的變化，支撐劑回流速度是變化的。 所以一個合理的采油速度不僅可以延長壓裂的有效期 ， 而且 可以減少作業(yè)次數和設備損失 ， 從而提高經濟效益 。 取日產量分別為 112 m3/d， 150 m3/d， 200 m3/d， 根據 程序 計算 這些產量下的液體的流速。 采用不同的油嘴直徑進行放噴 ， 裂縫閉合時對應的支 撐劑最大沉降距離隨著油嘴直徑的增加而減小 ， 而支撐劑回流量隨著油嘴直徑的增加而增加 。 通過計算可以得到壓裂油井防止支撐劑回流 的最大日產量 。 為此 ， 在考慮流量時 ， 以井壁處裂縫的流速為準 ， 并假設所有液體都是通過裂縫流入井筒的 。 0~1。 他們主要通過觀察砂拱的失穩(wěn)來確定臨界返排流量 ， 并考慮不同的實驗條件 ， 諸如不同的支撐劑粒徑 、 裂縫寬度和閉合壓力等 ， 對臨界返排流量的影響 。 這種實驗方法較為簡單 ， 不能模擬縫寬變化和閉合壓力變化對臨界流速的影響 。 Robinson 等人所做的研究突出了裂縫閉合應力對支撐劑破碎以及裂縫閉合時間對支撐劑沉降的影響 。 可變形支撐劑防砂技術 ：幾年前 ， 一種可變形支撐劑 (DIP)防砂技術被用來控制支撐劑回流 。 樹脂涂層支撐劑用于油氣田井下作業(yè)始于 20世紀 70 年代中期 。 由于在砂子表面包裹了一層高強度樹脂 ， 使閉合壓力分布在較大的樹脂層中國石油大學（北京）現代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 3 的面積上 ， 減少了點負荷 ， 這樣即使壓碎了包層內的砂子 ， 外邊的樹脂層仍可以將碎 塊 、 微粒包裹在一起 ， 防止它們運移或堵塞支撐劑帶的孔隙 ， 使裂縫保持有較高的導流能力 。 因此 ， 對返排過程進行合理優(yōu)化 ， 使之有據可依 ， 合理控制壓裂液的返 排速度 ， 合理控制壓裂液的返排過程 ，就顯得尤為必要 。本文 分析了支撐劑回流機理 ， 建立了壓裂液返排過程中臨界返排流量 、 支撐劑返排速度和沉降速度計算模型 ， 提出了控制支撐劑回流的放噴油嘴選擇原則 。 當開始返排時 ， 返排速度十分關鍵 。 因此石英砂僅適用于淺井 、 低閉合壓力油氣層的水力壓裂 。 下面介紹一下控制支撐劑回流的新技術[2]。 隨著溫度的升高 ， 薄膜的表面將變得粘稠 ， 它就會把支撐劑粘附在表面形成小的支撐劑團 。 壓裂液返排研究現狀 近十多年來 ， 國外學者在壓后壓裂液返排問題上形成了多種認識 ，其中有代表性的觀點主要有小排量返排 、 強化返排和反向脫砂三種 [4]。 常見的實驗模 型有如下幾種 ： (1)圓管 —射孔模型 [8] 這種模型主要是研究射孔附近沒有側限應力時 ， 支撐劑發(fā)生回流的臨界流速 。 Romero 和 Feraud[13]通過考察支撐劑顆粒從支撐劑充填層被侵蝕的情況來確定臨界返排流量 。 在考慮油井生產過程中既要返排注入地層中的壓裂液 ，同時又不將地層砂 (包括支撐劑 )帶入井筒的前提下 ， 推導壓裂氣井的臨界產量計算公式 ， 為指導壓 裂液返排和確定油井合理產能提供依據 。 其中 ， 沖擊力 F 可由 2o ocF Av?? （ 211） 計算 ， 若砂粒半徑 rd 為則 31,22ddL r H r?? （ 212） 234, 3d d cA r G r g??? ? ? （ 213） 將式（ 211） ， 式（ 212）和式 （ 213） 代入式（ 210）中 ， 得 12433oc c d ogvr????????? （ 214） 式中 ， rd—砂粒的半徑 ， m； ρc—支撐劑的密度 ， kg/ m3。 通過該程序可以計算油井生產過程中能返排壓裂液的產量 。 通過對比不同油嘴對應的井口壓力與時間關系不難發(fā)現 ， 油嘴直徑越大 ， 返排速度就越快 ，裂縫閉合時間也就越短 。 根據前面對生產過程中出砂控制的研究首先對油井的攜液產量進行計算結果為 m3/d。 壓裂液返排時選擇一個合理返排流量 ， 使壓裂液及時有效的排出 ， 實現既不傷害儲層又不出現支撐劑回流的目的 。 表 31 NRe≤2 時對應 dul/dt 的支撐劑回流速度 dul/dt 4 6 8 10 uu/ m/s 106 105 104 104 中國石油大學（北京）現代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 21 NRe≤2時 對應dul/dt的支 撐劑回流速度+000 5 10 15du1/dtuu/ m/suu/ m/s 圖 38 NRe≤2 時 dul/dt 于支撐劑回流速度的關系 當 2＜ NRe≤500 時 ， 分別對 dul/dt 進行取值為 4， 6， 8， 10 計算得到對應的支撐劑回流速度 。由圖 32 可知，裂縫在關井后 200 min還不能閉合 。 它所涉及是參數有攜帶介質關于時間的導數 、 支撐劑粒徑 、 支撐劑密度 、 攜帶介質密度 、 攜帶介質黏度以及雷諾數 。 在前面建立模型基礎上還必須結合井筒內的流動進行計算 。 Mark Parke[8]等人采用 King 和 Biezen 提出的隨機方法 ， 并結合Darcy 方程建立了隨機模型去預測支撐劑的回流 。 研究人員對造成支撐劑充填層松動并導致支撐劑回流的主要原因的解釋有如下三種觀點 ： Gidley[10]等人認為 ， 支撐劑充 填層的失穩(wěn)主要是因為充填層以外的自由砂對其不斷侵蝕而造成的 。 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鋪砂濃度的影響 ， 提出了 “反向脫砂 ”工藝 。 由于這種支撐劑的內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 。 根據纖維的這一原理 ， 我們可以把纖維用來防止支撐劑的回流 。 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量 、 穩(wěn)產量與更長的有效期 。 石英顆粒相對密度約在 左右 ， 體積密度約在 。 A case is presented， which can guide the flowingback of fracturing fluid and the determination of the reasonable productivity of fractured oil wells。 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。 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)質石英砂中石英含量可達 98%以上 。 鹽水中陳化 240 h 后抗壓強度不變 。 纖維防砂技術 ：利用纖維形成的網絡結構可以允許流體自由通過而不影響土壤微粒性質的特點 ， 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 。 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 。 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 。 該實驗可以模擬裂縫中的閉合壓力和地層中的溫度 ， 并可以得到不同流速和支撐縫寬時支撐劑發(fā)生回流的臨界點 。 Asgian[15]等人采用 Cundall 等人發(fā)展的離散單元法模擬了支撐劑充填層中顆粒的受力運動 。 為防止在壓裂液返排過程中出現大量支撐劑回流 ， 要把支撐劑的臨界返排流量作為一個重要的參考依據 ， 控制支撐劑返排 。 圖 32 臨界流量計算機程序計算示意圖 （ 2）支撐劑回流速度計算 該程序是根據支撐劑回流速度模型中式（ 25）編制而成的 。計算表明只有當井口壓力小于 MPa 時，裂縫才能閉合。 當 NRe≤2 時，分別對 dul/dt