复合压裂不同粒径支撑剂组合长期导流能力实验研究

为了优选复合压裂时不同粒径支撑剂的比例,文章运用FCES-100长期裂缝导流仪,对不同粒径支撑剂及其组合的导流能力进行测试,掌握了支撑剂的导流能力随闭合压力的变化规律并找到了不同支撑剂组合的最佳比例,研究结果对现场复合压裂施工设计具有重要的指导意义。实验结果表明,每种支撑剂及不同支撑剂组合的导流能力随闭合压力的增加都有很大程度的下降,在低闭合压力时每种支撑剂及其组合的导流能力差别较大,当闭合压力增高后其差距变小;10/20目、20/40目和30/60目3种支撑剂组合时其比例为1∶3∶1时导流能力最大,20/40目、30/60目和100目3种支撑剂组合的导流能力要明显的小于10/20目、20/40目和30/60目3种支撑剂组合时的导流能力。

压裂水平井支撑剂运移及产量研究

根据压裂水平井实际情况,首先建立了支撑剂在三维裂缝的运移分布和水平井压后产能预测模型;结合裂缝三维延伸模型、温度场模型和压裂优化设计方法研制了压裂水平井设计软件。其中支撑剂运移模型通过引入支撑剂对流质量传递方程,考虑了支撑剂对流、温度分布、压裂液滤失等因素对支撑裂缝尺寸的影响;产能预测模型考虑了水平井压后形成的多裂缝间的相互干扰、裂缝条数、裂缝间距、裂缝导流能力、裂缝平面与水平井筒夹角等因素对水平井压后产能的影响。通过实例应用,模拟结果与实际情况吻合程度高,表明了模型的可靠性。

控制水力压裂支撑剂返排的玻璃短切纤维增强技术

介绍了用玻璃短切纤维增强技术（FRP）控制水力压裂支撑剂返排的作用机理，建立了介质塑性滑移机制的细观力学模型，对玻璃短切纤维的性能进行了测试，并对适用于控制支撑剂返排的玻璃短切纤维最佳参数进行了试验评价。

支撑剂嵌入对水力压裂裂缝导流能力的影响

根据室内实验,对蒙纳尔钢片、砂岩岩心板和泥岩岩心板在相同的铺置浓度和相同的裂缝闭合应力下的缝宽、渗透率以及导流能力进行了比较,就支撑剂嵌入对于裂缝宽度、渗透率以及导流能力的伤害等影响做了详细的研究。研究发现,支撑剂在裂缝闭合后将不可避免的嵌入到岩层中,砂岩纯度越高,其嵌入越小,从而对于支撑裂缝缝宽和导流能力影响越小,泥质含量越高,则其嵌入越严重,支撑裂缝的导流能力损失就越大;而对于蒙纳尔钢片几乎没有嵌入,其导流能力跟嵌入几乎没有关系。

滑溜水压裂液中减阻剂的制备及特性研究

采用反相微乳液法制备了一种用于滑溜水压裂液中的水溶性减阻剂,对减阻剂的粒径大小分布、重均分子量、降阻率和悬砂能力进行了测试。结果表明,减阻剂粒径小,分布窄,分子量高[Mw=(2.08±0.65)×107g/mol],具备高分子减阻的特性;向清水中加入0.05%的减阻率,减阻率可达55%,并且具有一定的携砂能力。因此,该减阻剂的应用能很好的降低压裂施工摩阻、减小泵功、适当提高砂比,有助于非常规低渗储层的开采。

白云石对焦宝石陶粒晶粒发育及性能的影响

以陶粒的新原料-焦宝石为主要原料,白云石为熔剂性辅料利用陶瓷烧结工艺成功制备了粒径425~850μm满足35 MPa闭合压力下使用的支撑剂。重点研究了助熔剂白云石的不同添加量对焦宝石陶粒支撑剂晶粒发育及性能的影响。利用SEM和XRD分别对含有不同添加量的白云石的陶粒支撑剂进行了显微形貌和物相结构的分析,并多次测试了陶粒支撑剂的体密、视密和破碎率,结果揭示了白云石的添加有助于促进棒状莫来石晶粒的发育,同时在保证破碎率低于9%的前提下具有降低陶粒支撑剂体密/视密的作用。

控缝高水力压裂中支撑剂和隔离剂输送规律

研究了水力压裂缝高控制中人工隔层产生的机理，支撑剂和隔离剂输送规律．由全三维裂缝扩展模型得出裂缝几何尺寸、压裂液压力、温度、粘度、流速等参数，在此基础上建立了支撑剂和隔离剂输送模型，对支撑剂浓度控制方程在特征流线上进行分析，给出求解方案．由于施工过程实际上是在不同时间区段注入不同性质、不同浓度的液体和支撑剂或隔离剂，计算中把裂缝面划分成网格，记录在不同时刻、不同网格节点的液体和支撑剂或隔离剂的注入时间区段，可以给出液体的流动轨迹和支撑剂或隔离剂的输送规律．沉积与流固（支撑剂、隔离剂）两相滑移速度相关，而滑移速度可统一由裂缝三维压裂延伸程序求解．经过计算机仿真证实可以比较精确地描述支撑剂和隔离剂在裂缝中输送及最终的分布规律．

水力加砂压裂试验装置的研制及应用

为研究非常规天然气开采过程中支撑剂的运移规律,自主研发水力加砂压裂试验装置。该装置主要由岩石三轴试验机、压裂液泵压伺服控制系统、声发射监测系统3个部分组成,且具有以下特点:1可以模拟不同地应力、不同排量条件下携砂压裂试验;2压裂液注入可以通过流量模式和压力模式控制;3改进的声发射探头具有耐高油压性能,能够用于三轴室内。采用该装置进行了不同地应力、不同排量以及携砂条件下水力压裂试验,结果显示:地压力越大、排量越大红色砂岩起裂压力越大;携砂压裂后的压裂面离裸眼越远,支撑剂浓度越低且支撑剂并不是遍布所有压裂面;声发射累计计数在初期比较稳定,呈线性增加,在起裂前迅速增多。

木质原料和阻燃剂对刨花板性能的影响

分析了5种不同阻燃剂(FR-A、FR-B、FR-C、FR-D、FR-E)、阻燃剂添加量(6%、8%、10%、12%)以及2种不同木质原料(木材刨花和工业大麻秆)对刨花板物理力学性能和燃烧性能的影响。结果表明:阻燃剂对板材的物理力学性能可产生不利影响,但随着阻燃剂添加量的增加,板材的氧指数增加,烟密度等级变小;工业大麻秆刨花板的氧指数和烟密度等级均小于木材刨花板。试验表明,阻燃剂FR-A和FR-B适合用于制备工业大麻秆阻燃刨花板,阻燃剂FR-C、FR-D和FR-E适合用于制备木材阻燃刨花板,即木质原料的物理结构以及阻燃剂化学成分对刨花板的物理力学性能和燃烧性能影响较大。

储氢合金/AP/HTPB推进剂的热分解性能

采用TG-DTG、DSC以及动力学分析方法研究了储氢合金/AP/HTPB推进剂的热分解性能。结果表明,相对于Al/AP/HTPB推进剂,储氢合金/AP/HTPB推进剂的热分解温度降低,放热量提高;A20/AP/HTPB推进剂的凝聚相反应程度提高2.44%,第二、三温区的热分解活化能(Kissinger法)分别降低4.06%和22.63%;A30/AP/HTPB推进剂的凝聚相反应程度提高10.61%,第二、三温区的热分解活化能(Kissinger法)分别降低30.89%和38.87%。储氢合金对AP/HTPB推进剂的热分解有催化作用,并且该催化作用随着储氢合金中Mg0.45Ni0.05B0.5Hx含量的增加而增强。

聚合物、聚表剂和Cr^(3+)聚合物凝胶分子构型及其渗流特性差异

利用扫描电镜(SEM)、动态光散射(DLS)、流变仪和岩心驱替等实验方法研究聚合物、聚表剂和Cr3+聚合物凝胶的分子结构形态、分子线团尺寸、流变性、传输运移能力和渗流特性差异。结果表明:聚合物分子在水溶液中形成无规则的空间立体网络结构;聚表剂分子结构形态呈现片-网状结构;聚合物凝胶1发生以分子内为主、分子间为辅的交联反应,聚合物凝胶2发生以分子间为主、分子内为辅的交联反应;在相同质量浓度条件下,聚表剂分子线团尺寸最大,其次是聚合物凝胶2,再次为聚合物,聚合物凝胶1分子线团尺寸最小;聚表剂分子线团尺寸分布最分散,其次是聚合物凝胶1,再次为聚合物凝胶2,聚合物分子线团尺寸分布最集中;4种驱油剂均表现出先剪切增稠、后剪切变稀的流变特性,其中聚表剂剪切增稠和剪切变稀现象最明显;聚合物溶液传输运移能力最好,其次为聚合物凝胶1,再次为聚合物凝胶2,聚表剂溶液传输运移能力最差;聚合物凝胶残余阻力系数大于阻力系数,表现出独特的渗流特性。

粉煤灰基煤层压裂支撑剂的研究

采用粉煤灰为主要原料,铝矾土、高岭土、长石为烧结助剂,制备粉煤灰基支撑剂。结合TG-DTA、SEM、EDS、XRD等现代测试手段对样品的结构和性能进行了表征。结果表明:材料主要以O,A1,Si等元素为主,主晶相为莫来石和石英,晶粒之间有大量5～10μm的气孔。材料具有较好的圆球度,粒径为0.5～0.8 mm的煤层压裂陶粒支撑剂,体密度为0.998 g/cm^3,视密度为2.559 g/cm^3,酸溶解度为0.284%,22 MPa条件下,抗压破碎率为8.241%,导流能力67.24μm^2·cm。

压裂气井防支撑剂回流技术研究

压裂气井支撑剂回流造成的危害极大。从优化压裂施工顶替液量、压裂液的破胶性、压后排液工艺措施以及树脂涂层支撑剂和纤维支撑剂的防回流技术等方面分析了各种防回流技术的原理及其工艺特征。对纤维支撑剂进行了室内混合性评价,分析了压裂液破胶性能和闭合压力对支撑剂稳定性的影响,为压裂防止支撑剂回流技术提供依据。

环状分子交联剂的合成及其改性硅橡胶膜的富氧性能

通过控制2,4,6,8-四甲基环四硅氧烷(D4H)和乙烯基三甲氧基硅烷(VTMO)的摩尔比合成了环状分子上含有硅氢原子和三甲氧基硅基的交联剂,并用IR进行了表征.以乙烯基摩尔分数为10%的硅橡胶和上述交联剂为基质材料,以氯铂酸为催化剂,经溶液浇铸和通过双重交联反应──乙烯基与硅氢的加成反应和三甲氧基硅基的水解、缩合反应制备了改性硅橡胶气体分离膜.气体渗透的测试结果表明,该膜具有良好的富氧性能,例如,在20℃和0.05 MPa压差下,PO2为595 Barrer,αO2/N2高达2.89.改性硅橡胶膜的成膜过程和交联反应可在室温下同时进行,与其它改性硅橡胶膜相比,不仅改性方法简单,且分离性能明显提高.

低渗透气藏水力压裂研究

大量的天然气储存于低渗透、特低渗透地层中，水力压裂是实现其经济开发的必要手段。气藏的水力压裂面临着较油藏更多的不利因素，因此大量的水力压裂实践未能取得良好的效果。针对这种现状，分析了影响低渗透气藏压裂效果的因素及其作用机理，主要包括：地层伤害的来源及机理；支撑剂导流能力的影响因素、作用机理及影响程度；压裂设计中容易出现的技术缺陷；气井压裂后的管理对支撑裂缝的影响。由上述分析出发，提出低渗透气藏水力压裂要解决的中心问题是降低压裂液的伤害，提高裂缝的导流能力。为此，提出了低渗透气藏水力压裂设计实施的思想和方法，主要措施包括：优选压裂液配方，优化破胶剂加入程序，选用高性能的支撑剂；掌握关键的基础参数，选用拟三维软件，提高压裂设计结果的可靠性；根据气藏的特性，及裂缝导流能力的保持水平，进行施工参数设计，提高压裂设计的针对性；建立一套比较完整的实施程序，使低渗透气藏的水力压裂技术得以完善提高。

碳酸钙填充聚丙烯熔体的流变性质

本工作以轻质碳酸钙粒子填充聚丙烯熔体为体系,利用RMS-605和Instron3211流变仪测定各种物料函数,研究了粒子浓度和界面状态的影响。

支撑剂裂缝渗透率差异及其优质问题对压裂后经济净现值的影响

对不同铺置浓度的支撑刻裂缝导流能力及渗透率试验结果进行了分析研究，论述了支撑剂导流能力及渗透率与铺砂浓度的关系；并使用二维教学模型以渗透率为变量进行模拟计算，研究了渗透率差异对增产效果与经济净现值的影响，这对正确地进行优化压裂设计有着重要的意义。

压井液中暂堵剂颗粒尺寸优选研究

在压井作业转层测试时,为了保护支撑裂缝,达到最好的暂堵效果,研究并优选了匹配裂缝尺寸的暂堵剂及最优比例。根据颗粒堆积理论得出,3种尺寸的颗粒堵漏效果最优,且量比为7∶1∶2时堆积率最高;此外,还对支撑陶粒进行了孔隙尺寸分布的精细描述。研究结果表明,对于20/40目陶粒,120/200目超细碳酸钙的量比关系为9.25∶1时,调试出的新压井液具有很好的储层保护作用。此外,可根据支撑陶粒的尺寸推算及优选暂堵剂颗粒的尺寸及量比关系。

煤层压裂工艺技术初探

煤储层的机械性质及煤层气的形成、储集、运移、产出机理 ,均与常规油气储层不同 ,因而煤层气的压裂具有特殊性。本文针对煤粉的产生及危害、煤层压裂处理压力过高、压裂液对煤储层的危害、压裂液滤失的危害及控制等几方面原因对煤储层的特性进行了系统分析 ,提出了煤层压裂设计中应选择合适的压裂模型、适宜的压裂液及支撑剂。结合国内外煤层气勘探开发经验 ,对比分析了目前常用的压裂方法 (凝胶压裂、加砂水压裂、不加砂水压裂及泡沫压裂 )

十八烷基三氯硅烷自组装抑水石英砂的制备及性能评价

为减缓疏松砂岩油藏开发过程中产出液的含水上升速度,达到改善端部脱砂压裂防砂效果的目的,采用自组装法将十八烷基三氯硅烷(OTS)用于石英砂支撑剂表面的抑水改性处理,研究了OTS浓度、浸泡时间和风干时间对OTS自组装石英砂破碎率、酸溶解度和流体阻力比(NFRR值)的影响,采用正交实验优化得到石英砂表面抑水处理的最佳条件,考察了OTS自组装石英砂的耐冲刷性,介绍了自组装分子膜成膜及抑水机理。结果表明,OTS浓度对OTS自组装抑水石英砂破碎率的影响最大,浸泡时间对酸溶解度和NFRR值的影响最大。在OTS浓度10 mmol/L、浸泡时间1.0 h和风干时间84 h的条件下,OTS自组装抑水石英砂的NFRR值最大(2.531),抑水效果最佳。OTS自组装抑水石英砂具有优良的抑水透油性能,岩心经去离子水连续冲刷5 d后的水测渗透率基本不变,石英砂表面性质稳定,能满足改善端部脱砂压裂防砂增产的需求。