非连续铺砂裂缝动态闭合实验

采用脉冲式高频段塞压裂进行储层改造时,缝内支撑剂砂团在压后裂缝动态闭合过程中能否保持非连续有效分散,是工艺成功的关键因素。通过研制裂缝动态闭合过程模拟评价装置,对缝内压裂液滤失条件下的裂缝动态闭合过程开展了实验研究,分析了累计滤失量、缝宽及缝内流体压力等参数随裂缝动态闭合时间变化的情况。实验结果表明:压后裂缝动态闭合过程分缝内流体承压、承压过渡、支撑剂砂团承压3个阶段,且各阶段主控影响因素不同,分别受流体滤失、支撑剂砂团受压形变及局部嵌入破碎等因素控制;闭合过程各阶段缝宽变化及累计滤失量随闭合时间的增加,呈现出前期平缓、中期激增、后期平缓的阶段特征;同时结合非连续铺砂裂缝缝内支撑剂的分布状态,定义了缝内孔道率和缝宽持有率,可作为数学表征的参考值,能够精确描述非连续铺砂裂缝缝内孔道特征及动态缝宽特征。利用实验结果修正了滤失系数、支撑剂砂团高度及裂缝形变量等参数计算模型,可用于指导压裂参数优化设计以获取最优缝内孔道率。

非连续铺砂裂缝支撑机理及形变规律研究

为改善致密砂岩等非常规储层压裂裂缝渗流条件及压后长期导流能力,引入缝内非连续多层铺砂理念,通过开展室内支撑剂砂团受压形变实验评价,分析了支撑剂砂团在闭合压力作用下轴向及径向形变特征,结合邓肯—张本构模型拟合得到支撑剂砂团扩展半径与闭合压力及携砂液砂浓度关系方程;根据接触力学中弹性半空间固体形变原理,在考虑支撑剂砂团受压径向形变与裂缝壁面闭合耦合作用的条件下,建立了三维非连续支撑裂缝壁面形变计算模型,以苏里格地区某区块致密砂岩气藏为例,对多因素影响下残余缝宽变化规律进行了计算分析。结果表明:(1)随着脉冲间隔时间与泵注排量增大,相同闭合应力作用下未支撑区域裂缝壁面闭合风险逐渐增高,当脉冲周期超过18 s或者排量高于4.5 m^3/min时,未支撑区域中部出现闭合;(2)随支撑剂砂团浓度增加,支撑剂砂团稳定性提高,可减小裂缝闭合程度;(3)储层岩石有效杨氏模量越高,未支撑区域裂缝形变量越小,裂缝闭合风险越小。