考虑压裂缝网动态滤失的停泵压降模型

通过在传统主裂缝物质平衡方程中引入主裂缝-基质、次裂缝-基质、主裂缝-次裂缝耦合流动表达式,建立了“主裂缝-次裂缝-基质”滤失耦合流动模型,同时将主、次裂缝缝宽的应力敏感方程和井筒注入量方程进行压力-流量连续性耦合求解,实现了滑溜水体积压裂改造停泵后井底压降和缝网闭合的模拟计算。研究表明:停泵井底压降导数双对数曲线呈现5个特征斜率段,反映了停泵后“缝间窜流控制”、“缝网滤失控制”、“缝网闭合控制”和“残余滤失控制”4个主控阶段。水平井体积压裂改造停泵初始时刻,主、次裂缝间的窜流现象明显,随后滤失占据主导,主、次裂缝的滤失呈现出非均匀的递减趋势:主裂缝滤失速度慢,次裂缝滤失速度快,缝网整体呈现先快、后慢,直至接近于零的滤失规律。缝网导流能力对停泵压降曲线形态的影响相对弱于缝网规模;缝网导流能力与滤失量、裂缝闭合程度正相关;次裂缝规模与滤失量、次裂缝闭合程度正相关,但与主裂缝闭合程度负相关。经现场施工数据检验,该模型能够有效地反映缝网的闭合特征,解释结果可靠且能够反映实际水平井各压裂段的非均匀改造效果。

纳米ZnO增强粘弹性表面活性剂压裂液动态滤失性能研究

为了对纳米ZnO增强粘弹性表面活性剂(VES)压裂液动态滤失性能进行研究,针对常规VES压裂液不能很好地在地层形成滤饼,容易造成流体地层滤失等问题,将纳米ZnO添加至VES压裂液中,通过流变学测试及动态滤失实验方法,优选纳米ZnO增强VES压裂液配方,研究不同质量分数的纳米ZnO对VES流体流变性能的影响,以及纳米ZnO增强VES压裂液的动态滤失特性及对岩心的伤害。实验结果表明:1)形成的压裂液配方为0.1%纳米ZnO+1.4%十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)+0.28%水杨酸钠(NaSal);2)纳米颗粒含量为0.1%时VES流体形成的黏度总体最高,其变化趋势为先增大后逐渐减小,即纳米颗粒的含量应控制在0.1%;3)纳米体系溶液的弹性占主导地位,添加适量的纳米颗粒可以增强VES流体的粘弹性,即添加纳米颗粒质量分数为0.1%;4)VES压裂液体系相比于常规聚合物压裂液,滤失量明显降低,纳米体系VES压裂液滤失量小,有利于VES胶束形成更加稳定的网状结构。该研究成果对同类盆地探区现场压裂的施工具有一定参考价值。

考虑动态滤失系数的压裂井裂缝闭合及返排优化

依据渗流力学理论,借助岩心滤失试验,引入动态滤失系数,建立致密气井压裂后强制裂缝闭合理论模型和动态滤失系数模型,对加砂压裂及压后关井过程中的压裂液滤失量、滤液侵入机制、近缝地层压力剖面进行动态分析。结果表明:动态滤失系数模型可更好地描述压裂液滤失的动态过程,前期滤失速率大,后期滤失速率变小并趋于定值;压裂液滤失由缝口至缝端逐渐降低,侵入伤害带主要集中在缝口处,侵入深度与储层的物性参数、压裂液流体参数及施工规模有关;气井中压降主要集中在原状地层区,返排的主要能量来源于压裂及关井过程中地层气体压缩产生的附加能量。

基于PIC单片机的岩芯动态滤失率测试仪的研制

为测量岩芯受到的钻井液动态损害,优选出保护油层需要的钻井液和完井液,设计出了基于PIC18F单片机的岩芯动态滤失率测试仪。该测试仪通过模拟井下高温高压和流体流速的环境来测量岩芯的动失水和评价钻井液的优劣。实际应用表明,该仪器能实时显示模拟的温度、流量和压力等试验参数,并可实时显示测试过程中的滤失曲线,具有操作简便、准确高效的特点。

不同储层类型压裂液动态滤失对比分析

不同储层类型在压裂施工中存在明显的差异,主要是压裂液的滤失。将储层类型分为基质模型、裂缝模型、双重介质模型,分别建立不同储层类型的压裂液动态滤失计算的数学模型。考虑压裂液粘度的变化,得到随时间变化的滤失参数,对比分析了不同储层类型压裂液动态滤失速度的差异。认为基质模型与裂缝模型的动态滤失速度变化趋势一致;双重介质模型滤失速度最快,且比基质模型滤失速度大出几个数量级。

盐水泥浆的动态滤失性能和与储层相容性的试验研究

为了确定ＮａＣｌ泥浆的动态滤失性能和与储层的相容性，进行了一系列动态岩心流动试验，试验岩心为Ｂｅｎｔｈｅｉｍｅｒ砂岩。泥浆固相颗粒和滤液引起的储层伤害程度是借助于岩心各段伤害率（ＳＤＲ值）进行评价的。试验在德国Ｃｌａｕｓｔｈａｌ工业大学深钻所研制的动态井底模拟循环试验装置上进行。试验研究选用了两种泥浆配方。动态循环试验中还测量了滤液总量以及污染前后岩心的渗透率。试验研究结果表明所研制的ＮａＣｌ泥浆和模拟储层的相容性很好。试验研究还探讨了高温和油水两相条件下泥浆对储层的伤害程度以及对滤液总量的影响。

新型聚合物压裂液的动态滤失及其对地层伤害规律研究

为研究新型聚合物压裂液滤失及对地层伤害规律,设计了一套压裂液动态滤失及岩心伤害测试装置,研究了剪切速率、滤失压降、岩心渗透率3种因素对压裂液滤失量、滤失系数及岩心伤害率的影响,并与常规胍胶压裂液进行了对比分析。实验结果表明:剪切速率升高时,压裂液滤失系数及总滤失量均升高,岩心伤害率在低剪切速率阶段增幅较大,而在高剪切速率阶段增幅较小;滤失压降升高时,初期压裂液滤失量增加,滤失系数基本不变,岩心伤害率逐渐升高;岩心原始渗透率升高时,初期压裂液滤失量及滤失系数均升高。3种影响因素下新型聚合物压裂液相对于胍胶压裂液均表现出良好的低滤失性及低伤害性。

动态滤失过程中泥饼形成的研究

提出了一个泥饼形成的新模式。该模式指出:泥饼形成的速率与泥浆中颗粒的分布、泥浆的流变性和剪切速率有直接的关系。大颗拉和小颗粒可以同时沉积到泥饼的底部,而只有小颗粒才能沉积到泥饼的上部,这样形成的泥饼具有非均质性。当泥浆中最小颗粒沉积到泥饼上后,泥饼的厚度即会达到动态平衡,从而使滤失速率也达到动态平衡。

考虑动态滤失系数的垂直井压裂缝延伸机理研究

为了深入探讨应力场、裂隙场、渗透场三场耦合条件下的压裂缝延伸规律。首先基于有效应力原理,考虑煤储层应力敏感性,建立了动态渗透率计算模型;其次,考虑相应的滤失系数动态变化对裂缝扩展的影响,基于PKN模型建立了改进的压裂缝延伸模型,并进行实际单井的应用及分析;最后,运用ABAQUS软件模拟滤失系数动态条件下应力演化规律与压裂缝延伸过程,并将理论值与数值模拟值进行对比分析。结果表明,压裂缝延伸过程中储层渗透率变化最大,增大了约22.25倍;滤失系数次之,增大了约7.03倍;孔隙度变化最小,增大了约2.02倍,而裂缝延伸距离随压裂时间的增长而增长,但前期增长较快,后期基本趋于稳定,当压裂时间为60min,压裂缝延伸距离为141.23m,与数值模拟结果(132.8m)较为吻合,从而验证了模型的正确性,研究成果可为实际施工控制提供理论依据。

动态滤失测量改善压裂设计

从动态滤失试验中获取的数据可改善压裂设计,这些数据表示出的裂缝内的实际滤失更准确,试验结果还说明各种降滤失剂在动态条件下的各自优点。

水力裂缝动态扩展的压裂液滤失模型

为了解决经典滤失理论认为从压裂开始到结束的整个过程中水力裂缝长度均为裂缝最终长度这一认识带来的问题,通过建立考虑裂缝动态扩展的压裂液滤失计算的二维模型,利用古典五点隐式差分法对模型求解来研究压裂液在水力裂缝动态扩展中的滤失。结果表明,在裂缝扩展阶段,压裂液滤失速度随裂缝增长而增加,当裂缝长度稳定后,压裂液滤失速度才开始递减,与经典滤失理论计算的结果差异较大,但该模型由于考虑了裂缝动态扩展,更接近物理实际,对认清滤失过程、指导压裂设计具有一定意义。

酸液滤失实验数据处理方法的几点认识

评价液体在储层中的滤失特性 ,长期以来一直采用单一的滤失系数和初滤失量来表达 ,这对压裂液适用 ,但对于复杂的酸液滤失就太片面和不完善 ,为此 ,文中提出了酸蚀孔洞的突破时间、突破时注入的孔隙体积倍数及动态滤失系数的三项重要参数用来综合评价酸液滤失过程 ,使得酸液滤失实验方法更科学、更全面、更能代表酸液在储层中的滤失特征 ,更能综合评价降滤失剂及降滤失工艺 ,对现场工具有更大的指导作用。

北美压裂液滤失性的评价方法概述

压裂技术是油气藏增产的一个重要手段。压裂液的滤失可以从静态滤失和动态滤失两个方面来进行评价,其中动态滤失可以更好地模拟压裂施工现场。国内页岩气开发过程中,需要对压裂压裂液滤失性等进行评价,文章介绍了国际标准化组织(ISO)2006年发布的对增产改造液的静态滤失评价方法及2014年发布的完井液的动态滤失评价方法,详细介绍了压裂液滤失性的测量方法、测试步骤及测试结果分析方法等。

动态情况下压裂液的破胶液造成储层伤害的主要原因研究

本文阐述了在利用FDS-800—10000地层伤害仪在动态情况下压裂液破胶液对地层伤害的影响规律。根据压裂液破胶液中固相和液相的不同伤害机理，分析压裂液破胶液在伤害不同渗透率储层时的主要伤害因素；通过切换不同的剪切速率，分析在压裂液返排时返排速度对地层伤害的影响规律。研究结果对今后压裂液的性能选择和现场施工有重要意义。．

压裂液伤害程度表示方法探讨

利用SY/T 5107—2005中有关压裂液对地层伤害的定义与测试方法来评价对地层的伤害程度存在缺限。压裂液对地层的伤害源于滤失,滤液侵入深度和滤液侵入区渗透率降低程度共同决定了压裂液对地层的伤害程度。滤液侵入深度不同,其对地层的伤害率也不同,因此用伤害率不能准确表示压裂液对地层的伤害程度。通过渗流原理,推导了一个不受岩心长度影响的独立参数——附加厚度,该参数是具有长度的量纲,可全面反映压裂液对地层的伤害程度。附加厚度可通过室内实验测得,利用该值可方便地预测施工现场压裂液对地层的实际伤害程度及其对产能的影响。

氮气泡沫压裂液的性能研究及评价

通过对添加剂的优选,研制出一种氮气泡沫压裂液,即基液配方为：0.5％羟丙基瓜胶＋0.5％YSJ杀菌剂＋1％FP-1起泡剂＋1％KCl＋0.3％DL-1助排剂;交联液配方为：0.02％过硫酸铵＋0.5 ％HTC-160交联剂.实验结果表明,该压裂液是一种以黏性为主的黏弹性流体,起泡及稳泡性能好,泡沫质量在60％～80％之间,放置24 h后无液体析出;耐温耐剪切能力强,在80℃、170 s-1时压裂液黏度仍可达178 mPa·s;携砂能力强;破胶迅速且彻底,残渣含量为176.5 mg/L;采用室内设计的一套泡沫压裂液动态滤失测量装置,测得该压裂液的液体和气体滤失系数分别为2.660×10-4、1.193×10-4 m/min0.5,岩心伤害率为25％,其滤失量及对岩心的伤害均很小,适合低压、低渗透及水敏性强等复杂地层的增产作业.

隔离膜处理剂CMJ性能研究

通过动态岩心滤失试验、静滤失实验仪以及抗张强度试验研究了隔离膜处理剂CMJ有效成膜的岩心孔隙和渗透率范围及其对岩心破裂压力的影响。结果表明:隔离膜处理剂CMJ能在40 min、渗透率小于813×10-3μm2、最大孔喉直径约小于114μm的岩心上形成不透水的隔离膜。加有隔离膜处理剂的钻井液均可明显提高突破压力,提高井眼破裂压力,稳定井壁,保护储层。

物理封堵剂AquaSeal的室内评价及应用

针对泥页岩地层失稳问题,由软性材料和可变形材料复配制备了一种物理封堵剂Aqua Seal。室内通过静态和动态两种封堵形式,选用砂床、PPT砂盘和动态滤失封堵对比评价了其封堵能力,同时考察了其对膨润土基浆、PEM体系流变性能的影响。评价结果表明,在膨润土基浆中加入3%物理封堵剂Aqua Seal,可将基浆砂床滤失量由70 m L降至11. 2 m L;在PEM体系基浆中加入3%物理封堵剂Aqua Seal,可将PEM体系基浆PPT滤失量由26 m L降至7. 2 m L,且对膨润土基浆和PEM体系基浆流变性影响均很小;动滤失评价实验表明,加入常规封堵剂的PEM钻井液动滤失速率随着时间延长而增大,由0. 012 m L/min增大至0. 02 m L/min;而加3%物理封堵剂Aqua Seal的PEM钻井液的动滤失速率随着时间延长而减小,其动滤失速率从初始的0. 06 m L/min降至0. 015 m L/min,且有继续减小的趋势,体现出与常规封堵剂不同的封堵能力。在米桑油田的应用表明,物理封堵剂Aqua Seal能够进一步提高钻井液封堵能力,且对流变性能影响较小。测井数据显示,该井径平均扩大率约5%,比早期仅使用常规封堵剂钻探井的井径规则,取得了较好的效果。

SiO2纳米颗粒强化的CO2泡沫压裂液体系

随着CO2泡沫压裂技术的发展,传统聚合物增稠型泡沫强化剂暴露出难破胶、高残渣、伤害地层等问题。将SiO 2纳米颗粒作为CO2泡沫压裂液的新型强化剂,系统研究强化泡沫的界面流变性、生成及稳定性、黏度、滤失及伤害性。结果表明:SiO 2纳米颗粒吸附在泡沫气液界面上增大了界面粗糙度,并提升了高温高压下界面黏弹模量,增强了泡沫液膜抵抗及恢复形变能力;虽然强化泡沫的生成能力减弱,但泡沫在高温高压下的稳定性获得显著提升,且其生成能力随压力增大而增强;泡沫质量分数为50%~93%时,0.5%的SiO 2纳米颗粒将泡沫有效黏度提高了2.2~4.8倍,同时泡沫滤失控制能力增强,气、液相滤失系数对渗透率的敏感性减弱;强化泡沫具备低伤害性。

煤层低伤害氮气泡沫压裂液研究

随着煤层气开发规模不断扩大,在煤层压裂增产过程中压裂液滤失量高、地层伤害严重、返排困难且压裂效果差等问题不断凸显。结合煤层气储层物性,研制低伤害氮气泡沫压裂液体系,即0.5%YSJ杀菌剂+1%FP-1复合起泡剂+2%KCl防膨剂+N2。对该氮气泡沫压裂液体系进行滤失试验和分散试验研究。结果表明:该泡沫压裂液体系起泡及稳泡性能良好,耐剪切能力强,携砂能力强;泡沫和气液两相滤饼的封堵作用可以明显降低压裂液的滤失量,并且氮气可以增强压裂液的返排能力;压裂液体系中的表面活性剂可以降低煤粉与水相的界面张力,提高压裂液对煤粉的分散能力;相对于常规压裂液体系,氮气泡沫压裂液体系对煤层气岩心的伤害较小。