《周边脱砂压裂特点及影响因素探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《周边脱砂压裂特点及影响因素探讨（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、周边脱砂压裂特点及影响因素探讨摘要：为了更有效率地实现周边脱砂压裂，本论文分析周边脱砂压裂裂缝的扩展特点，总结了滤失系数、地应力梯度、盖底层与产层压力差等地层参数对裂缝扩展趋势的影响，探讨了粘度、排量、脱砂时刻 选定等作业参数对压裂的影响，最后对提出周边脱砂压裂的优化设计方向。关键词：压裂、优化、模型、拟三维模型、周边脱砂压裂EXTENSION THAIT AND OPTIMIZATION DESIGN OF PERIPHERY SCREENOUT FRACTURINGAbstract: base on the simulation software which adapt periphery
2、 screenout fracturing propagation; analysed the extension trait of periphery screenout fracturing and the effect of operational parameter and reservoir parameter on fracture; finally, optimized the fracrures parameters after detailed results analysis.Key word: fracturing optimization model pseudo-th
3、ree-dimensional-fracturing periphery screenout fracturing无论是低渗透油田还是中高渗透油田，压裂增产、压裂增注或压裂防砂的最基本原理 都是建立在裂缝附近流体的双线性流动理论基础上的1。根据前人的物理实验和数值模拟可以发现，代表裂缝实际导流能力和地层自然渗透能 力的差异大小的物理量“无因次裂缝导流能力2”的大小决定了压后地层中流体的流动模式C 因此要减小流动阻力、增大裂缝的导流能力，充分发挥裂缝的作用，就要使由式1 中的 fD 达到较大的值以产生明显的双线性流动模式3。1）C K W LfD = f f / K fC式中fD 无因次裂缝导流
4、能力；K裂缝渗透率，md；K地层有效渗透率，md；Wf 裂缝宽度， m；Lf裂缝半长，m。由以上公式可知：当地层有效渗透率K值较大时，要想获得较大的裂缝导流能力，只 能限制裂缝半长并尽可能增加裂缝宽度。但是，在岩石开裂过程中，裂缝三维尺寸之间的关系受到岩石力学性质的较大制约。 也就是说，对岩石的自然条件而言裂缝长则宽、短则窄。脱砂压裂技术就是为了适应“短宽 裂缝”这种特殊需要而诞生的一种特殊压裂技术。它是通过特殊的设计和控制技术，在压裂 过程中形成缝内脱砂带来阻止缝长（和缝高）的自然增长，同时迫使缝宽以超过其正常增长 速度的速度快速增大，从而达到造“短宽裂缝”的目的。1脱砂压裂模型设计 为简化
5、输入参数和达到一定计算速度，采用拟三维模型。周边脱砂压裂的模型分为两 部分，脱砂前和脱砂后的模型。 脱砂前模型与常规模型类似，为使缝高预测更加符合实际， 脱砂前的模型优选了李勇明、赵金洲在Palmer、Nolte模型基础上，引入缝高压降梯度叠加 方法，使该裂缝模型更适合中高渗透层的压裂。脱砂后模型缝高在脱砂后不再改变，保持脱砂时缝高不再改变.连续性方程与脱砂前方 程一致，压力方程与缝宽方程有所改变。1.1缝内压力分布 脱砂后裂缝仅在缝宽方向延伸中将导致压裂液的在缝宽方向上流动，产生的压降又会 限制缝宽方向的延伸。忽略缝宽方向流动会导致较高大的缝宽预测偏差。为使缝宽预测更符 合实际，引入缝宽压降
6、梯度叠加2）P（y）=P（x， 0）+gw（y）1.2 裂缝宽度方程它的主要变化为：缝高摩阻压降可近似为零。但由于缝宽方向的扩展速度增大，因此 缝宽方向的流动压降不能忽略，将缝宽方向压降对缝宽的影响带入England和Green缝宽公式得W(x,z)=4(1Y2)(P+5).4(1YTgwWz，HL4(1丫 2) Su4(1丫 2) Slcosh 1Ehu hl.H 2 (h + ) z2 2兀 .sm i2hu hl+22cosh 1H | h + 他妲 + z | 22兀 .sm i2ZT hu hl、) (hyhu hl+、H 2 3）2(1Y 2) gz2脱砂压裂特点根据以上方程编制软
7、件计算得出周边脱砂压裂脱砂前后裂缝扩展具有以下特点：1）脱砂前缝长、缝高与缝宽随着时间的推移逐渐扩展，但是扩展速度减缓。脱砂后 缝长与缝高保持与脱砂时刻裂缝达到的长度和高度不变，而缝宽增长速度变快。2）滤失量在脱砂前缓慢下降，但在脱砂后滤失量快速下降，但随着时间的推移下降 幅度变缓。脱砂前新的滤失面积随着缝长、缝高的扩展不断产生，脱砂后没有新的滤失面积 产生，滤失量是与时间的平方根成反比的，因此脱砂后滤失量随着时间呈减少趋势。3）脱砂前缝端压力不变，裂缝后端（井筒处）压力缓慢上升；脱砂后缝端和井筒处 的压力急速上升，且缝端处的压力上升幅度大，逐渐接近于井筒处的压力，即在脱砂压裂后 期整条裂缝内
8、的压力趋于相同的压力。脱砂后滤失量减少，说明压裂液在脱砂后主要形成缝 内压力上升，从而造成缝宽增加。3 脱砂压裂参数的影响分析作业参数对裂缝扩展的影响可以在实施脱砂压裂前对各作业参数进行有效的优化 保证压裂施工的高效率和高成功率。下面根据软件计算结果得出以下几方面结论。3.1 地层参数对裂缝扩展的影响（1）滤失系数的影响：随着压裂液的滤失系数的增加，缝长、缝高和缝宽均呈减小趋 势。这是由于滤失系数增加，滤失进入地层的压裂液就增多，用于造缝的压裂液减少，因此 裂缝体积呈减小趋势，因此缝长、缝高、缝宽同时减小。根据这个特点可以根据地层滤失量 大小调节排量。（2）地应力梯度的影响：随着地应力梯度增大
9、，缝长和缝宽略有增加，主要变化是上扩 缝高增加，下延缝高减小，因此在地应力梯度较大的地层中，应注意控制裂缝上窜入盖层中。（5） 缝宽摩阻压降系数的影响：从图1 上可以看出随着缝宽系数的变大缝宽减小，在井 筒截面可以看出整个截面的缝宽均在降低。缝宽摩阻系数的存在，使压裂模拟更符合实际情 况，有利于在压裂前对裂缝扩展作出更精确的预测。图1不同缝宽压降系数下井筒处裂缝形状3.2作业参数对裂缝扩展的影响（1）稠度系数和粘度系数的影响：随着粘度的增加（粘度指数，稠度系数）加，缝长降 低，而缝宽和缝高大幅度增加，而且增加的幅度较大。也就是说，当不需要控制缝高时，提 高压裂液的粘度可以增加裂缝的缝宽减小缝长
10、，这对提高裂缝导流能力是有利的。（2）排量的影响：排量对裂缝的扩展影响比较大，随着排量的增加，在同一时间内， 裂缝长度、高度和宽度均大幅增长。也就是说可以根据要达到的裂缝长度、高度来优选排量， 增加排量可以快速达到规定缝长，但是需要限制缝高则要降低排量。（3）脱砂时刻选取的影响 从曲线上可以看出，达到相同缝长时，脱砂时刻小即排量大的压裂缝高延伸稍大，缝宽在脱砂前基本相同，但脱砂后缝宽增长速度增长快，并且压裂液效率较高这说明在实际规 划一个压裂时，根据优选缝长、缝高的要求尽可能减小脱砂时刻即选择大排量可以以较快时 间，较高压裂液效率达到目标结果。当选取大的脱砂时刻即排量低于一定数值即最小排量极
11、限（这个数值具体与地层滤失、裂缝体积相关）时无法进行脱砂后的扩展，分析原因是排量 过小压裂液无法延缝长方向流动，形成压力的传递，裂缝会发生闭合现象，这样不利于脱砂 带的稳定。16 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91图 2 不同排量对裂缝宽度的影响16 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91图 3 不同排量对压裂液的效率4 周边脱砂压裂参数优化 通过以上对脱砂压裂裂缝扩展特点和各类参数对裂缝的影响的探讨，在根据以往在某一区块成功压裂结果、该区域的压裂目的以及压裂井油层污
12、染情况优选该井缝长及需要达到 的缝宽后，为了得到更有效率的裂缝可以对其参数进行以下优化设计：(1) 综合考虑地层参数(滤失系数、地应力梯度、应力差及缝高和缝宽方向的摩阻系数) 对裂缝的影响，判断裂缝的形状和延伸趋势；(2) 为了提高压裂液效率应尽量选择粘度较大的压裂液；(3) 确定该地层进行脱砂压裂的最小排量极限；(4) 尽量选取较大排量进行脱砂压裂，根据要求缝长、缝高的确定脱砂时刻，根据要达 到的缝宽设计脱砂后压裂结束时刻，这样可以更有效率地完成所设计的压裂。参考资料：1 谢桂学.周边脱砂压裂技术研究：博士学位位论文，西南石油学院，四川：2000.92 张琪.采油工程原理与设计.东营：石油大学出版社，2003:268269.3 谢桂学.压裂防砂技术在胜利油田的研究和应用.石油勘探与开发，2002； 3： 264 步玉环周边脱砂压裂模型优化设计钻采工艺， 2008； 2： 6567
