压裂气井支撑剂回流及出砂控制研究及其应用

加砂压裂是低渗气藏开发评价和增储上产必不可少的技术措施,然而经过大量的现场施工发现,如果压裂后气井排液控制不当或生产过程中配产不合理,将导致支撑剂回流或出砂,引起气井产能严重下降,从而影响最终的压裂效果.分析了支撑剂回流机理,建立了压裂液返排过程中临界返排流量、支撑剂返排速度和沉降速度计算模型,提出了控制支撑剂回流的放喷油嘴选择原则.在考虑气井生产过程中既要返排注入地层中的压裂液,同时又不将地层砂(包括支撑剂)带入井筒的前提下,推导出了压裂气井的临界产量计算公式.结合实际的压裂施工资料进行了实例计算分析,为指导压裂液返排和确定气井合理产能提供依据.

压裂液返排过程中支撑剂回流规律研究

油井压裂结束后,均有压裂后返排过程。返排过程中支撑剂回流是评价压裂效果的重要因素,因此有必要对其进行研究。考虑压裂返排过程中缝宽的动态变化,根据质量守恒定律和伯努利方程,考虑返排过程压裂液的滤失,得到缝内任意垂直截面的流速计算模型;对回流过程中支撑剂进行力学分析,得到支撑剂发生回流的临界条件,进而提出控制支撑剂回流的合理返排方案。根据建立的支撑剂返排模型,对吉林油田嫩平1井进行压裂液返排设计,制定出合理的控制支撑剂回流的返排施工方案。

压裂液强制返排中支撑剂回流理论及应用研究

对于低渗致密储层,压裂施工结束后常采用压裂液强制返排技术,支撑剂是否回流是该技术成功与否关键性的评价标准。针对目前支撑剂回流机理研究的局限性,详细分析了支撑剂运移回流的物理过程,通过对注入的最后一段支撑剂中的单颗粒支撑剂的受力分析,建立了支撑剂回流的运动模型和起动模型。计算结果表明:注入的最后一段支撑剂在停泵后瞬间就在裂缝口停下来,支撑剂是否发生回流主要取决于返排的压裂液是否有足够的速度将支撑剂起动;在强制返排的过程中,先用小油嘴放喷返排,然后换用较大油嘴,既能及时把压裂液排出地层,又能较好地防止支撑剂回流。为定量选择放喷油嘴直径提供理论依据,优化返排工艺。

压裂液强制返排及支撑剂回流模型研究

如何科学合理选择放喷油嘴尺寸,同时准确预测裂缝闭合时间,是压裂液强制返排的核心.根据支撑剂运移和压裂液强制返排机理,同时考虑支撑剂受力、压裂液二维滤失、压裂液压缩性和井筒摩阻,并结合物质平衡原理、岩石力学和流体力学的相关理论,建立了裂缝闭合前后放喷油嘴尺寸选型的支撑剂运移及力学模型和裂缝强制闭合时间计算模型.采用建立的模型,不仅可使放喷油嘴尺寸定量化,同时在不需要冗长的压降数据情况下,就能确定裂缝强制闭合时间.经实例验证,本模型的计算结果稳定可靠,可用于实际分析.

气藏压裂提高裂缝有效导流能力的技术分析

提高压裂裂缝有效导流能力是改善气藏压裂效果的重要方面。本文从提高裂缝初始导流能力、降低导流能力的伤害、保持裂缝长期导流能力等方面系统分析了近年来实现高导流能力的一些典型压裂工艺技术措施,包括:二次加砂压裂、端部脱砂压裂、提高支撑缝宽的超常规压裂、高砂比大粒径压裂、低伤害压裂液压裂、防支撑剂回流压裂等工艺。通过其施工工艺和技术特点的分析,为气藏压裂工艺技术措施选择提供依据。

压后返排支撑剂回流模型研究(英文)

支撑剂回流是压后返排工艺中一个重要的评价标准。在分析了支撑剂运移回流的物理过程基础上,对于裂缝闭合前后支撑剂不同的受力情况,建立了支撑剂回流力学模型。计算结果表明:裂缝闭合前,沉降在裂缝底部的支撑剂不易发生回流,悬浮在裂缝上部的支撑剂较易发生回流。裂缝闭合后,闭合应力开始作用在支撑剂上,颗粒之间胶结更加紧密,发生回流需要的临界流速也变得更大。破胶压裂液粘度直接影响支撑剂回流效果,粘度越大,返排临界流速越小,支撑剂回流越容易发生。裂缝闭合前采用小流速返排,裂缝闭合后增大返排流速,同时尽可能降低破胶压裂液粘度,即可使压裂液得以尽快返排,同时保证了尽可能多的支撑剂停留在裂缝中,该模型丰富和完善了压裂返排支撑剂回流理论。

蒙古国N油田压后返排方案优化设计研究

蒙古国低渗透复杂断块N油田采用压裂措施投产,合理的压后返排是降低储层伤害、减少支撑剂回流、保证裂缝高导流能力的有效措施,有必要对压后返排方案进行优化研究。基于颗粒动力学理论,考虑人工裂缝闭合前后支撑剂的不同受力情况,优化N油田压后返排的支撑剂回流临界力学模型,计算支撑剂临界流速,建立裂缝闭合前后不同时刻井口压力与最佳油嘴匹配关系图版,规范了现场实时返排实施方案。裂缝闭合前采用直径2~4mm的油嘴放喷,裂缝闭合后逐级采用直径6~12mm的油嘴放喷。截至2023年11月,已实施8口水平井,平均返排率达到31.8%,无支撑剂回流现象发生。N油田压后返排优化方案,既能保障地层压裂液的及时返排,又较好地防止支撑剂回流,保障施工效果,也可为同类油田提供一定的施工借鉴。