【正文】 壓裂過程中，其有效孔隙度和滲透率發(fā)生了變化，因此特別有必要建立殘液返排的滲流模型，這樣更有利于對(duì)返排率的預(yù)測和壓裂后生產(chǎn)井的效果預(yù)測。（2）以往建立的壓裂液返排模型雖然在理論上對(duì)壓裂施工具有一定的指導(dǎo)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(shí)際情況，忽略了低滲透油氣藏中啟動(dòng)壓力梯度對(duì)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(shù)學(xué)模型和物理模型，分析影響因素，指導(dǎo)壓裂作業(yè)。壓裂液在儲(chǔ)層中的返排過程類似于油(氣)驅(qū)水過程，井口壓力大小直接關(guān)系到油(氣)驅(qū)水流動(dòng)過程中的壓力梯度，會(huì)最終影響排驅(qū)效率。從合理控制返排的目標(biāo)出發(fā)，必須對(duì)壓裂液返排過程的機(jī)理進(jìn)行深入分析，了解裂縫的閉合過程，認(rèn)識(shí)壓裂液返排的規(guī)律。在低滲透儲(chǔ)層中，一般都要進(jìn)行大型水力壓裂作業(yè)，壓后返排出現(xiàn)的這些問題就更加突出了。這在很大程度上降低了裂縫的導(dǎo)流能力，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致壓裂施工的失敗；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(shè)備。對(duì)于油氣層壓力低的井，返排困難的問題十分突出；而當(dāng)油氣層壓力較高時(shí)，油氣井產(chǎn)量大時(shí)，對(duì)于油井，過大的放噴速度會(huì)使支撐劑回流；對(duì)于氣井，過大的放噴速度會(huì)產(chǎn)生氣竄，使氣體將殘液分割在地層中不能排出，因此仍然存在排液速度控制的問題。但是，由于對(duì)壓后關(guān)井期間或返排過程中裂縫閉合情況、支撐劑運(yùn)移情況、壓裂液濾失及流體性質(zhì)的變化情況不能很好地把握，所以對(duì)返排流量的控制經(jīng)常顯得無據(jù)可依。由于這一過程是在裂縫閉合期間進(jìn)行的，因而，適當(dāng)?shù)姆蹬懦绦蛲ǔＪ潜３至芽p良好導(dǎo)流能力的關(guān)鍵所在，壓后油氣田的生產(chǎn)能力在很大程度上取決于裂縫導(dǎo)流能力。在實(shí)際施工過程中常常由于對(duì)地層客觀認(rèn)識(shí)不足，對(duì)工作液、添加劑選擇不當(dāng)，或施工工藝不合理，使返排率低，造成對(duì)儲(chǔ)層的傷害。壓裂液能否順利、及時(shí)地排出對(duì)施工效果影響非常明顯，特別是對(duì)于低滲低壓地層，由于返排困難，殘液可能造成地層再次傷害，影響增產(chǎn)效果。所以，結(jié)合這些學(xué)科的知識(shí)對(duì)指導(dǎo)水力壓裂工藝的理論基礎(chǔ)進(jìn)行深入的探討，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義，即可引導(dǎo)工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)出更合理的水力壓裂工藝控制程序。水力壓裂具有多學(xué)科性，它是與巖石力學(xué)（控制著裂縫幾何形態(tài)） 、流體力學(xué)（控制著液體流動(dòng)與支撐劑的鋪置和回流）以及化學(xué)（控制著施工的材料性能，如壓裂液）密切地聯(lián)系著的。[中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）0低滲透油田壓裂液返排規(guī)律研究畢業(yè)論文目 錄第 1 章 緒論 ..........................................................1 壓裂液返排規(guī)律研究的目的和意義 ............................1 目前關(guān)于壓裂液返排規(guī)律研究存在的不足 ......................2第 2 章 低滲透油田特點(diǎn)及壓裂液返排規(guī)律研究現(xiàn)狀 ........................3 國內(nèi)外低滲透油田儲(chǔ)量分布及特點(diǎn) ............................3 國外低滲透油田儲(chǔ)量分布 ......................................3 國外低滲透油田的主要特點(diǎn) ....................................3 國內(nèi)低滲透油田儲(chǔ)量分布 ......................................4 國內(nèi)低滲透油田的主要特點(diǎn)： ..................................4 壓裂液返排規(guī)律研究現(xiàn)狀 ....................................5 國外壓裂液返排的推薦做法 ....................................5 國內(nèi)壓裂液返排的研究現(xiàn)狀 ....................................7 裂縫形態(tài)的數(shù)學(xué)模型 ........................................8第 3 章 裂縫閉合期間壓裂液返排模型 ....................................9 裂縫閉合過程中模型的假設(shè)條件 ..............................9 壓裂液返排的二維數(shù)學(xué)模型 ..................................9 壓裂液從地層返排的數(shù)學(xué)模型 ..................................9 初始條件及邊界條件 .........................................13 模型的數(shù)值解法 ...........................................14 返排模型的離散 .............................................14 求解方法 ...................................................17 裂縫閉合時(shí)間及壓裂液返排量的確定 .........................18 裂縫閉合時(shí)間確定 ...........................................18 壓裂液返排量的計(jì)算 .........................................18 停泵后裂縫體積變化量的計(jì)算 .................................19 實(shí)例計(jì)算與分析 ...........................................20 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究 .........................................22 實(shí)驗(yàn)方法 ...................................................22 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理 .............................................23第 4 章 壓裂液返排的實(shí)驗(yàn)研究 .........................................26 實(shí)驗(yàn)儀器材料 .............................................26 實(shí)驗(yàn)步驟 .................................................26 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析 ...................................26[中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1 采用瓜膠壓裂液進(jìn)行壓裂實(shí)驗(yàn) .................................26 采用田菁膠壓裂液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 .............................29圖 46 累計(jì)流量與滲透率恢復(fù)值 ....................................30 結(jié)論與建議： .............................................30第 5 章 壓裂過程中的濾失與返排效果預(yù)測 ...............................31 壓裂液濾失理論 ...........................................31 受壓裂液黏度控制的濾失系數(shù) C1...............................32 受地層流體壓縮性控制的濾失系數(shù) C2 ..........................32 壓裂液造壁性控制的濾失系數(shù) C3...............................34 綜合濾失系數(shù) C .............................................34 一維總濾失體積計(jì)算 .......................................35 壓裂液返排數(shù)學(xué)模型 .......................................36 飽和度呈線性分布 ...........................................36 實(shí)例計(jì)算 .................................................37 影響壓裂液造壁性濾失系數(shù)實(shí)驗(yàn) .............................38結(jié) 論 ..............................................................39參考文獻(xiàn) ............................................................40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(chǎn)和提高采收率的最有效的措施之一 [12]。隨著水力壓裂技術(shù)在低滲透油氣田勘探、開發(fā)及其它工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的廣泛使用，其在理論方法、工藝、設(shè)備及工具方面都得到了迅速的發(fā)展。由于這種多學(xué)科交叉的復(fù)雜性，人們對(duì)水力壓裂工藝整個(gè)過程的研究還有許多不完善的地方，有些水力壓裂的指導(dǎo)方法或控制程序到目前為止還只是建立在現(xiàn)場工程師的經(jīng)驗(yàn)之上。壓裂是重要的油氣井增產(chǎn)措施，而壓裂液的返排是壓裂施工中的一個(gè)主要的步驟。研究表明：施工結(jié)束后，為了防止殘液長期滯留地層造成二次傷害，一般說來應(yīng)將殘液盡可能地快速排出?？梢姡蹬旁趬毫?、酸化工藝中占有非常重要的位置，如果[中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2不能及時(shí)排完、排凈會(huì)給地層帶來再次傷害，返排效果的好壞直接影響措施效果。在壓裂液返排過程中，工程技術(shù)人員往往希望通過對(duì)返排流量的控制使支撐劑在產(chǎn)層區(qū)獲得較好的鋪置，繼而使裂縫具有較高的導(dǎo)流能力。到目前為止，工程現(xiàn)場反饋了很多問題，其中的一些問題導(dǎo)致了嚴(yán)重的后果。這些問題主要有兩大方面 [34]：一是沒有選擇合理的時(shí)機(jī)對(duì)支撐劑的運(yùn)移進(jìn)行控制，導(dǎo)致大量的支撐劑回流到井筒（吐砂） ，或在近井筒帶破碎，從而使產(chǎn)層區(qū)的支撐劑很少或分布不合理。而且，往往發(fā)現(xiàn)這些問題時(shí)，施工基本完成，想進(jìn)行挽救為時(shí)已晚。存在這些問題的一個(gè)很重要的原因就是由于壓裂液返排控制中經(jīng)驗(yàn)成分過多，缺少可靠的理論依據(jù)。 目前關(guān)于壓裂液返排規(guī)律研究存在的不足綜上所述，雖然在低滲油氣藏壓裂液返排規(guī)律研究上已取得了很大的進(jìn)步，但還存在以下幾方面不足 [510]：（1）以往在壓裂液返排工藝研究上，缺乏量化的操作流程，返排時(shí)的井口壓力完全依賴經(jīng)驗(yàn)。因此有必要建立井口不同返排壓力與返排效果的關(guān)系，根據(jù)油藏實(shí)際情況選擇合適的返排井口壓力。（3）影響返排效果的因素是多方面的，對(duì)于不同油氣藏，其儲(chǔ)層物性和流體性質(zhì)也不同，各影響因素(返排壓差、滲透率、流體的黏度、界面張力、潤濕性和孔隙度等)對(duì)返排效果影響程度也不盡相同，因此有必要了解不同油氣藏的主要因素，從而為現(xiàn)場壓裂作業(yè)[中國石油大學(xué)（北京）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3提供合適可行的方案。目前國內(nèi)現(xiàn)場放噴排液基本上還處于靠經(jīng)驗(yàn)操作的階段，沒有一套科學(xué)的排液理論來加以指導(dǎo)和量化，導(dǎo)致排液措施隨意性大，往往對(duì)施工效果造成非常不利的影響，但是這種影響又經(jīng)常被忽視。第 2 章 低滲透油田特點(diǎn)及壓裂液返排規(guī)律研究現(xiàn)狀 國內(nèi)外低滲透油田儲(chǔ)量分布及特點(diǎn) 國外低滲透油田儲(chǔ)量分布世界上低滲透油田資源十分豐富，分布范圍廣泛，各產(chǎn)油國基本上都有該類型的油田[1113]。近些年來，小而復(fù)雜的低滲透油田比例越來越大。有的地區(qū)，低滲透油田連片分布，成為低滲油區(qū)。低滲透儲(chǔ)層的儲(chǔ)量達(dá)數(shù)百億噸，其中，滲透率低于 50103 的低滲透層儲(chǔ)量約有 150108t，2μm占低滲透儲(chǔ)量的 90%以上，占俄羅斯可采儲(chǔ)量的 30%以上。這些低滲透層大部分已投入開發(fā)。低滲透儲(chǔ)集層中石油黏度在 10mPa1998 年美國低滲透油氣田可采儲(chǔ)量占全國總儲(chǔ)量的 10%～15%。其中，20～10010 3 的油田占2μm這些低滲透油藏總數(shù)的 60%，20～110 3 的占 30%，少數(shù)低于 1103 ，約占 5%。由于顆粒細(xì)、分選差、膠結(jié)物含量高，經(jīng)壓實(shí)和后生成巖作用使儲(chǔ)層變得十分致密，滲透率一般小于 ，少數(shù)低于 (統(tǒng)計(jì)北美2μm2μm172 個(gè)低滲透砂巖油藏的數(shù)據(jù))。大部分為 7%~20%，個(gè)別高達(dá) 28%。一般含水飽和度 30%~40%，個(gè)別高達(dá)60%（美國東堪頓油田） ，原油比重多數(shù)小于 ，地層油黏度多數(shù)小于 3mPa（4）油層砂泥交互，非均質(zhì)性嚴(yán)重。（5）天然裂縫相對(duì)發(fā)育。（6）油層受巖性控制，水動(dòng)力聯(lián)系差，邊底水驅(qū)動(dòng)不明顯，自然能量補(bǔ)給差，多數(shù)靠彈性和溶解氣驅(qū)采油，油層產(chǎn)能遞減快，一次采收率低，只能達(dá)到 8%~12%，采用注水保持能量后，二次采收率可提高到 25%~30%。（8）由于孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，喉道小，泥質(zhì)含量高，以及各種水敏性礦物的存在，導(dǎo)致開采過程中易受傷害，損失產(chǎn)量可達(dá) 30%~50%，因此，在整個(gè)采油工藝系列中，保護(hù)油層是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。大慶外圍油田均屬這類油藏。90 年代以來在大慶、吉林、遼河、勝利、長慶等主要油田陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多低滲透油藏?？梢姷蜐B透油藏是我國今后相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)增儲(chǔ)上產(chǎn)的主要資源基礎(chǔ)。而且，在我國陸上原油探明儲(chǔ)量中低滲透油田占有非常大的比例，目前探明儲(chǔ)量約40108t。（2）低滲透儲(chǔ)層中特低滲透及超低滲透層儲(chǔ)量占較大的比例根據(jù)滲透率大小，低滲透油藏可分為 3 類：Ⅰ類是滲透率為 10～50 ，其儲(chǔ)3210μm量占 53%，Ⅱ類滲透率為 1～1010 3 ，其