水力喷射多簇压裂簇间流量分配特征

水力喷射压裂是非常规油气资源的有力增产手段。压裂液簇间流量分配直接影响多簇裂缝起裂与扩展。本文建立了水力喷射多簇压裂环空流动模型,研究了喷嘴周围的流场特征,分析了环空流速、射流速度、簇间压差和环空出口压力等关键因素对压裂簇间流量分配的影响规律。结果表明,环空中速度和压力变化集中于射流周围:射流中心静压高于环空压力,射流周围存在低压区和类似点汇流动的特征,且流场非均匀分布。本文条件下簇间无干扰:相同孔眼出口条件下最大簇间流量差异仅0.08 kg/s;最大簇间裂缝延伸压力差达到4 MPa,参考簇流量仅变化0.05 kg/s;延伸压力差改变,各簇孔眼流量仍以同一规律变化。孔眼流量与射流速度、环空出口压力等正线性相关,环空流速对孔眼流量无影响,上述因素均不引起簇间流量分配差异。簇间裂缝延伸压力差异是流量非均匀分配的主控因素:各簇孔眼流量随裂缝延伸压力减小而线性增加;簇间流量差异和簇间裂缝延伸压力差异呈正线性关系。实验条件下,环空流速低于3 m/s或环空出口压力高于40 MPa,压裂液利用效率可达100%。研究结果可为水力喷射多簇压裂设计提供理论依据。