【正文】 在生產(chǎn)過程中采用合理的生產(chǎn)產(chǎn)量 ， 既達到的產(chǎn)量的最大化又防止了支撐劑回流 ， 同時也提高的壓裂的有效期和穩(wěn)定性 。 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(xiàn)既不傷害儲層又不出現(xiàn)支撐劑回流的目的 。 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 26 第 四 章 總結(jié) 通過對 壓裂井返排優(yōu)化設計 研究 ， 對支撐劑回流機理分析 ， 要實現(xiàn)防止支撐劑的回流可以做以下幾點： 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 。 如果生產(chǎn)速度過快 ， 高速流動的液體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 。 表 34 壓裂油井不同日產(chǎn)液量對應液體流速 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 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（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 說明當產(chǎn)量過大時液體流速會超過支撐劑所允許的臨界流速時 ， 就有可能出現(xiàn)支撐劑回流 ， 所以當該井把產(chǎn)量定 在 150m3/d 和 200 m3/d 時就會發(fā)生支撐劑回流 ， 所以把產(chǎn)量定在 110 m3/d 左右比較合適 。 下面對不同日產(chǎn)量下的液體流速和支撐劑回流情況進行討論 。 根據(jù)前面對生產(chǎn)過程中出砂控制的研究首先對油井的攜液產(chǎn)量進行計算結(jié)果為 m3/d。 綜上對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：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較高的返排速率 ， 使地層中的壓裂液在較短的時間內(nèi)返排出來 ， 避免壓裂液的地層中時間過長對地層造成二次傷害 ， 使地層的導流能力受到影響 。 表 33 NRe＞ 500 時對應 dul/dt 的支撐劑回流速度 dul/dt 4 6 8 10 uu/ m/s 102 102 101 101 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 23 NRe ＞50 0時對應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 時對應 dul/dt 的支撐劑回流速度 對 表 3表 3表 3圖 3圖 3圖 310 進行分析 ， 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 。 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(xiàn)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(guān)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 。同時支撐劑回流速度還受攜帶介質(zhì)流動形態(tài)而改變。 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（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)計算機程序計算 ， 該井防止支撐劑回流的臨界返排流量為，很顯然這個返排速度太慢，雖然不會引起支撐劑 回流但是長時間的返排會造成產(chǎn)層的二次傷害。 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 ， 但當油嘴直徑變大以后 ， 縫中回流的支撐劑量也隨著迅速增加 。 圖 37為不同油嘴直徑所對應的支撐劑沉降距離和出砂量的計算結(jié)果 。 通過對比不同油嘴對應的井口壓力與時間關(guān)系不難發(fā)現(xiàn) ， 油嘴直徑越大 ， 返排速度就越快 ，裂縫閉合時間也就越短 。 油嘴直徑越大 ， 井口壓力下降越快 。 如果壓裂停泵之后采用裂縫自然閉合方式 ， 可能對儲層造成二次傷害 ， 因此建議采用裂縫強制閉合技術(shù) 。由圖 32 可知，裂縫在關(guān)井后 200 min還不能閉合 。 圖 36 為預測出的關(guān)井后的壓降曲線。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。 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（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)量計算機程序示意圖 壓裂液 返排過程中支撐劑回流 模型應用 根據(jù)前面建立的壓裂液返排控制模型 ， 對某油田油井壓裂停泵后即刻返排進行了計算 。 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) 。 通過該程序可以計算油井生產(chǎn)過程中能返排壓裂液的產(chǎn)量 。 （ 4）油井攜液產(chǎn)量計算 該程序是根據(jù)控制壓裂油井出砂的合理產(chǎn)量中油井攜液產(chǎn)量公式即式（ 29）編制而成的 。 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 16 圖 33 支撐劑回流速度計算機程序示意圖 （ 3）支撐劑沉降速度計算 該程序是考慮顆粒間的相互干擾和裂縫壁面效應 ， 支撐劑在冪律流體中得到的沉降速度編制而成的 。 它所涉及是參數(shù)有攜帶介質(zhì)關(guān)于時間的導數(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) 。 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算機程序 臨界流量計算 回流速度計算 沉降速度計算 攜液產(chǎn)量計算 最大產(chǎn)量計算 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 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 15 系數(shù) ， 通過計算可以得到控制支撐劑回流的臨界流量 。 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 。 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 ， 該油井就不會破壞裂縫中的支撐砂粒 ， 使裂縫保持長期的有效性 。 根據(jù)裂縫中的流動特性可知 ， 只要井壁處的砂粒不被沖出 ， 那么 ， 整個裂縫中的砂粒就不會被沖出 。 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。 假設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 。 控制壓裂油井出砂的合理產(chǎn)量 對于壓裂油井 ， 臨界產(chǎn)量確定主要考慮了以下因素： （ 1）油井在生產(chǎn)過程中要能返排注入地層中的壓裂液 ； （ 2）油井 生產(chǎn)過程中 ， 不能將壓裂裂縫中的支撐劑帶入井筒 ， 否則壓裂裂縫就會閉合 ； （ 3）要考慮在一定的生產(chǎn)壓差范圍內(nèi)生產(chǎn) ； （ 4）考慮一定的穩(wěn)定期 。 在前面建立模型基礎上還必須結(jié)合井筒內(nèi)的流動進行計算 。 排液過程中的支撐劑回流量由支撐劑回流速度和排液時間確定 。單個支撐劑顆粒 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） 中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文） 10 式中 ， ul—攜帶介質(zhì)流速 ， m/s； t—時間 ， S； Cd—阻力系數(shù) 。 2 之間取值 ； D—井筒直徑 ， m； Qlc—臨界返排流量 ， m3/min。 臨