粗糙壁面压裂裂缝内支撑剂运移铺置特征 被引量：5

1

作者 黄海 郑永 +5 位作者 王毅 王海柱 倪军 王斌 杨兵 张文通 《石油勘探与开发》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期399-408,共10页

采用铸模工艺对岩石露头粗糙劈裂裂缝面进行立体重建,搭建大型可视化粗糙裂缝实验装置并开展支撑剂运移实验,研究粗糙壁面裂缝内支撑剂运移铺置的典型特征及其内在机制,分析裂缝倾斜程度、裂缝宽度以及压裂液黏度对支撑剂在粗糙裂缝内... 采用铸模工艺对岩石露头粗糙劈裂裂缝面进行立体重建,搭建大型可视化粗糙裂缝实验装置并开展支撑剂运移实验,研究粗糙壁面裂缝内支撑剂运移铺置的典型特征及其内在机制,分析裂缝倾斜程度、裂缝宽度以及压裂液黏度对支撑剂在粗糙裂缝内运移铺置的影响规律。研究表明:裂缝的粗糙特征会引起流道形状和流体流动模式的改变,导致支撑剂运移时易发生桥接堆积并形成未充填区,携砂液出现窜流、反向流和绕流等多种复杂流动形式,并影响砂丘堆积的稳定性;支撑剂在倾斜粗糙裂缝内具有更高的铺置率,实验中相较于垂直裂缝其铺置率最大增加了22.16个百分点,但砂丘的稳定性差;缝宽减小会加剧支撑剂的桥接堆积并导致更高的泵注压力;增大压裂液黏度能够减轻裂缝面粗糙特征引起的支撑剂桥接堆积。 展开更多

关键词 储层压裂 粗糙裂缝 支撑剂 运移铺置特征 桥接堆积

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复杂裂缝中低密度支撑剂铺置数值模拟 被引量：22

2

作者 任岚 林辰 +3 位作者 林然 刘军 胡哲瑜 王潘 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期52-61,共10页

低密度支撑剂具有沉降速度慢、有效支撑缝隙长等特性,在缝网压裂中的应用越来越广泛。目前低密度支撑剂在复杂裂缝中运移铺置规律研究较少,且主要通过室内实验开展分析。基于计算流体力学(CFD),建立了压裂液和低密度支撑剂的液固两相流... 低密度支撑剂具有沉降速度慢、有效支撑缝隙长等特性,在缝网压裂中的应用越来越广泛。目前低密度支撑剂在复杂裂缝中运移铺置规律研究较少,且主要通过室内实验开展分析。基于计算流体力学(CFD),建立了压裂液和低密度支撑剂的液固两相流数学模型,运用有限体积法进行求解,通过与室内实验结果对比验证了模型的可靠性与准确性,分析了低密度支撑剂在复杂裂缝中的沉降运移规律及其与常规支撑剂的区别,研究了铺置过程中泵注排量、砂比、压裂液黏度以及裂缝夹角的影响因素。结果表明:低密度支撑剂体系运移能力更好,降低了在缝口处的沉降堆积,在复杂裂缝中铺置更均匀;采用大排量、高黏度压裂液可减缓低密度支撑剂在分支缝的阻力效应,更好地铺置裂缝深处,但缝口支撑剂更易被卷起,形成不均匀砂堤;在现场施工时,建议初期采用大排量、高黏压裂液携带低密度支撑剂铺置缝网远端,后期用大排量、低黏度尾追中—高密度支撑剂铺置裂缝近端;裂缝夹角对低密度支撑剂铺置运移影响较小,采用低密度支撑剂可以减缓沉降,有效避免裂缝相交处发生砂堵。 展开更多

关键词 低密度支撑剂 液固两相流 支撑剂铺置 复杂裂缝 数值模拟

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基于Cross本构方程的裂缝内清洁压裂液支撑剂铺置行为数值模拟 被引量：2

3

作者 王治国 蔺靖杰 +3 位作者 郭姜汝 孙晓 苏晓辉 张恒 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第3期42-49,共8页

支撑剂在裂缝中的铺置行为直接决定着压裂增产效果。以提高支撑剂在裂缝中的携砂能力为目的,采用流变仪研究了黏弹性表面活性剂清洁压裂液的流变特性,运用Cross非牛顿流体本构方程拟合得到了清洁压裂液的流变参数,基于Eular-granular颗... 支撑剂在裂缝中的铺置行为直接决定着压裂增产效果。以提高支撑剂在裂缝中的携砂能力为目的,采用流变仪研究了黏弹性表面活性剂清洁压裂液的流变特性,运用Cross非牛顿流体本构方程拟合得到了清洁压裂液的流变参数,基于Eular-granular颗粒动力学方法研究了支撑剂在清洁压裂液中的运移特性。模拟结果表明,Eular-granular颗粒动力学方法模拟结果与室内实验吻合较好,能够描述裂缝内砂堤铺置行为。对清洁压裂液而言,零剪切黏度越高,剪切稀化性越低,结构松弛时间越小,其携砂性能越好;采用低密度、小粒径的支撑剂可以有效降低缝内砂堤平衡高度,延长支撑剂的铺置距离,减少裂缝内近井段支撑剂的堆积,防止返排时产生回流。 展开更多

关键词 支撑剂铺置行为 清洁压裂液 数值模拟 Cross本构方程

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复杂裂缝内支撑剂铺置规律及有效支撑面积 被引量：5

4

作者 崔传智 李景林 +2 位作者 吴忠维 姚同玉 曹昕乐 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第30期12926-12935,共10页

复杂裂缝内支撑剂的铺置规律比较复杂,目前大多数研究都是基于数值模拟方法,存在耗时费力的情况,为了实现支撑面积的快速预测,利用数值模拟方法,在研究注入速度、流体黏度、砂比、粒径及密度等因素对铺置效果影响的基础上,运用神经网络... 复杂裂缝内支撑剂的铺置规律比较复杂,目前大多数研究都是基于数值模拟方法,存在耗时费力的情况,为了实现支撑面积的快速预测,利用数值模拟方法,在研究注入速度、流体黏度、砂比、粒径及密度等因素对铺置效果影响的基础上,运用神经网络、实验数据,建立了裂缝内支撑剂有效支撑面积神经网络预测模型。结果表明:不同因素都有合理的取值范围,取值超过该范围都会导致铺置效果变差,各级裂缝随影响因素的变化规律不相同,且主次缝的支撑剂铺置是相互影响的,分支前主缝砂堤高度超过一定高度后,砂堤高度越高,次级缝的砂堤面积越小,主次缝最大砂堤面积不会同时出现;基于反向传播(back propagation,BP)神经网络的裂缝内有效支撑面积预测模型,模型预测结果与数值计算结果误差在3.42%~6.46%,该模型能够准确、快速的预测支撑剂在裂缝中运移后形成的砂堤面积。研究结果可以为非常规资源的压裂开发提供理论帮助。 展开更多

关键词 复杂裂缝 数值模拟 支撑剂运移 铺置规律 神经网络 支撑面积预测

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支撑剂在裂缝中的运移规律及铺置特征 被引量：26

5

作者 狄伟 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期355-359,共5页

针对高闭合应力储层加砂压裂难度大的问题,文中以提高支撑剂在裂缝中的铺置效率和导流能力为目的,利用数值模拟的方法分析了影响支撑剂运移的主要因素,并采用物理模拟实验对数值模型进行校正,进而明确支撑剂在裂缝中的运移规律和铺置特... 针对高闭合应力储层加砂压裂难度大的问题,文中以提高支撑剂在裂缝中的铺置效率和导流能力为目的,利用数值模拟的方法分析了影响支撑剂运移的主要因素,并采用物理模拟实验对数值模型进行校正,进而明确支撑剂在裂缝中的运移规律和铺置特征。结果表明:采用低密度、小粒径支撑剂和高排量、低砂比以及高黏度压裂液体系可以有效降低缝内砂堤平衡高度,延长支撑剂的铺置距离,减少缝内砂堵。依据运移规律及铺置特征分析结果,应用压裂模拟软件对定北区块压裂设计参数进行优化。通过现场应用,施工成功率由75.0%提高至97.8%,产量也取得突破,获得了较好的应用效果。 展开更多

关键词 支撑剂 运移规律 铺置特征 数值模拟 物理实验 压裂参数优化

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支撑剂铺置模式及其对水力裂缝导流能力的影响规律 被引量：10

6

作者 赵传峰 曹博文 +1 位作者 肖月 许泽宇 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第19期7997-8004,共8页

为确定支撑剂铺置模式对水力裂缝导流能力的影响规律,通过对加砂和返排过程中支撑剂颗粒的定性受力分析,研究了支撑剂在水力裂缝内的铺置模式,在此基础上建立了支撑剂颗粒数目以及裂缝导流能力的理论计算模型,定量地把支撑剂铺置模式和... 为确定支撑剂铺置模式对水力裂缝导流能力的影响规律,通过对加砂和返排过程中支撑剂颗粒的定性受力分析,研究了支撑剂在水力裂缝内的铺置模式,在此基础上建立了支撑剂颗粒数目以及裂缝导流能力的理论计算模型,定量地把支撑剂铺置模式和裂缝导流能力关联起来。结果表明:支撑剂在裂缝内的铺置过程为通过受迫流动形成的两阶段非自然堆积过程,包括支撑剂颗粒被高黏度携砂液高速携带进裂缝内部的无序随机渐次堆积以及在工作液反向携带和裂缝有效闭合压力共同作用下的有序紧密压实堆积。根据最大填充率能量原理和颗粒堆积稳定性原理,经过两阶段的非自然堆积过程后,支撑剂颗粒的配位数会越来越大,颗粒体系的填充率会越来越大,颗粒之间的孔隙体积会越来越小,直至达到最稳定的六方密堆积或立方密堆积或二者的混合模式。六方密堆积模式和立方密堆积模式所对应的裂缝导流能力基本相当,但远低于正方体堆积模式。在实际压裂施工过程中,即便支撑剂颗粒体系可能达不到也会趋近这两种紧密堆积模式,最终的裂缝导流能力仍然会远小于立方体堆积模式。本文的理论模型以及研究结论可为水力压裂设计提供分析工具和理论依据。 展开更多

关键词 水力裂缝 支撑剂铺置模式 导流能力 颗粒堆积 六方密堆积 立方密堆积

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裂缝扩展与输砂动态耦合的缝内支撑剂铺置特征 被引量：3

7

作者 李小刚 何建冈 +4 位作者 黄雁红 易良平 张景强 杜博迪 黄刘科 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期146-155,共10页

裂缝扩展与支撑剂运移动态耦合是目前水力压裂数值模拟技术面临的挑战之一。为了探究页岩动态裂缝缝内支撑剂铺置特征,基于三维离散元方法,建立考虑层理的页岩储层裂缝扩展与支撑剂运移动态耦合数值模型,分析了不同支撑剂粒径、支撑剂... 裂缝扩展与支撑剂运移动态耦合是目前水力压裂数值模拟技术面临的挑战之一。为了探究页岩动态裂缝缝内支撑剂铺置特征,基于三维离散元方法,建立考虑层理的页岩储层裂缝扩展与支撑剂运移动态耦合数值模型,分析了不同支撑剂粒径、支撑剂密度、压裂液黏度和支撑剂注入方式下的裂缝扩展与支撑剂铺置规律。研究表明:粒径越小,支撑剂铺置范围越广,铺置越均匀,粒径为150μm的支撑剂的铺置面积与铺置效率是粒径为600μm的支撑剂的1.8倍;支撑剂密度不是影响裂缝扩展和支撑剂运移的主要因素;压裂液黏度越高,裂缝面积和铺置面积越小,铺置效率越高,黏度从1 mPa·s增至15 mPa·s,裂缝面积减少45%,铺置面积减少34%,铺置效率增大12%;支撑剂注入方式为阶梯注入时,压裂液造缝与携砂效果最好。该研究成果可为页岩储层有效改造提供理论指导。 展开更多

关键词 页岩 层理 裂缝扩展 支撑剂 铺置特征 动态耦合 离散元

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页岩体积压裂支撑剂铺置运移模拟及其应用 被引量：10

8

作者 林啸 杨兆中 +3 位作者 胡月 许旭东 刘一婷 罗攀 《大庆石油地质与开发》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期151-157,共7页

支撑剂在裂缝中的运移是页岩体积压裂中的难点及研究热点,目前一般将裂缝考虑为矩形平板状,但据现场实际、室内实验、微地震监测、理论分析,体积压裂裂缝一般具有不规则齿状特征,裂缝初始延伸方向很有可能与最终延伸方向存在一定夹角,... 支撑剂在裂缝中的运移是页岩体积压裂中的难点及研究热点,目前一般将裂缝考虑为矩形平板状,但据现场实际、室内实验、微地震监测、理论分析,体积压裂裂缝一般具有不规则齿状特征,裂缝初始延伸方向很有可能与最终延伸方向存在一定夹角,并极有可能形成裂缝网络。针对页岩体积压裂中支撑剂在粗糙、迂曲的复杂裂缝中运移的问题,通过自底向顶的方式建立了三维粗糙迂曲裂缝模型,模拟了不同粗糙程度和迂曲程度中的固液两相流,研究了压裂液和支撑剂性能对铺砂的影响。结果表明:裂缝粗糙程度越大,裂缝迂曲、扭转程度越大,裂缝内平均砂浓度越高,铺砂越均匀;压裂液流速、黏度越大,支撑剂粒径、密度越小,平均砂浓度越高,铺砂越均匀。基于此结论对某井进行了支撑剂优选和组合,压裂施工过程顺利,压后效果较好。 展开更多

关键词 三维粗糙裂缝 三维迂曲裂缝 支撑剂运移 支撑剂铺置 携砂液 两相流

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页岩复杂裂缝支撑剂铺置实验装置的研制及应用 被引量：10

9

作者 彭欢 马辉运 +2 位作者 彭钧亮 韩慧芬 苏军 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2020年第S01期76-80,I0004,I0005,共7页

页岩储层脆性大、天然裂缝和水平层理发育,体积压裂过程中容易发生剪切滑移和张性破坏而形成复杂裂缝。压裂过程中支撑剂能否进入复杂裂缝,并在主裂缝和分支裂缝中形成有效支撑,决定了复杂裂缝的导流能力和体积压裂的增产效果。通过将... 页岩储层脆性大、天然裂缝和水平层理发育,体积压裂过程中容易发生剪切滑移和张性破坏而形成复杂裂缝。压裂过程中支撑剂能否进入复杂裂缝,并在主裂缝和分支裂缝中形成有效支撑,决定了复杂裂缝的导流能力和体积压裂的增产效果。通过将无序的复杂裂缝离散化得到正交立体的复杂裂缝物理模型,自主研发设计了模拟裂缝复杂程度处于国内领先的复杂裂缝实验装置,并形成了整套页岩复杂裂缝中支撑剂铺置特征实验装置,结合现场施工参数,研究支撑剂性能参数、排量、砂浓度、液体黏度、裂缝形态对页岩储层复杂裂缝中支撑剂铺置特征影响,在实验结果及分析的基础上,应用敏感性分析方法,分析复杂裂缝中支撑剂铺置特征的影响程度,按影响因素敏感性大小排序依次为裂缝形态、支撑剂性能、液体黏度、排量、支撑剂浓度,该实验装置及研究成果可为页岩气体积压裂入井材料优选、施工参数优化提供有力的实验支撑。 展开更多

关键词 页岩气 体积压裂 支撑剂 铺置装置 复杂裂缝 实验研究

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页岩气多裂缝结构支撑剂沉降规律实验 被引量：9

10

作者 高金剑 万晶 +3 位作者 胡蓝霄 曹珍荣 张世站 朱彦群 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期643-646,共4页

为了研究页岩气储层压裂改造中支撑剂的沉降规律,研制了多裂缝支撑剂铺置模拟设备,开展了不同裂缝结构、排量以及黏度下的实验。实验结果表明:随着压裂液黏度增加,主干裂缝中砂堤堆积高度减小,砂堤长度增加,砂堤表面变平缓,次级裂缝砂... 为了研究页岩气储层压裂改造中支撑剂的沉降规律,研制了多裂缝支撑剂铺置模拟设备,开展了不同裂缝结构、排量以及黏度下的实验。实验结果表明:随着压裂液黏度增加,主干裂缝中砂堤堆积高度减小,砂堤长度增加,砂堤表面变平缓,次级裂缝砂堤堆积高度变小;当排量增加时,主干缝砂堤坡度在裂缝入口端变平缓,在裂缝末端坡度增加,次级裂缝高度减小;对比不同裂缝结构,多裂缝结构的主干缝在节点处砂堤会出现突变,节点处砂堤高度忽然降低,形成“凹点”;次级裂缝数量越多,主干缝砂堤长度越小,“一”形多裂缝为0.55 m,而“T”形多裂缝和“十”形多裂缝的主干缝砂堤长度分别为0.50,0.42 m,减小了9.09%,23.64%。实验研究结果丰富了支撑剂沉降理论。 展开更多

关键词 多裂缝支撑剂铺置模拟设备 缝网结构 砂堤形状 压裂液 沉降规律

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多因素作用下单裂缝铺砂规律CFD数值模拟 被引量：5

11

作者 刘平礼 雷飞云 +3 位作者 李骏 罗应扬 曾然 邱礼彬 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第5期86-90,共5页

为研究压裂过程单裂缝中入口速度(排量)、粒径等因素对支撑剂铺置运移影响规律,运用CFD数值模拟软件,建立简化二维模型,鉴于以往模型出口设置引起支撑剂回流铺置,设计模型出口为全开出口。模拟结果表明:随着排量的增大,支撑剂主要沉降... 为研究压裂过程单裂缝中入口速度(排量)、粒径等因素对支撑剂铺置运移影响规律,运用CFD数值模拟软件,建立简化二维模型,鉴于以往模型出口设置引起支撑剂回流铺置,设计模型出口为全开出口。模拟结果表明:随着排量的增大,支撑剂主要沉降区向裂缝深处移动,同时,入口处湍流效应增加,近井筒区域支撑剂空缺带变大,降低支撑剂铺置效果;增加砂比到一定值,其对砂堤形态的影响逐渐减小;高排量、高砂比时,在一段时间内,砂堤高度先逐渐增高再降低达到平衡高度,砂堤形态非均匀性先增大再减小。 展开更多

关键词 水力压裂 支撑剂 铺置运移 数值模拟 入口速度

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基于PIV/PTV的平板裂缝支撑剂输送试验研究 被引量：2

12

作者 唐堂 郭建春 +3 位作者 翁定为 石阳 许可 李阳 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期121-129,共9页

为了解水力压裂过程中水力裂缝内支撑剂的铺置规律,基于平板裂缝开展了支撑剂输送试验,分析了泵注排量、压裂液黏度、注入位置、支撑剂类型对支撑剂铺置过程的影响;运用PIV/PTV技术,测试了压裂液-支撑剂两相运动速度,从颗粒运动角度分... 为了解水力压裂过程中水力裂缝内支撑剂的铺置规律,基于平板裂缝开展了支撑剂输送试验,分析了泵注排量、压裂液黏度、注入位置、支撑剂类型对支撑剂铺置过程的影响;运用PIV/PTV技术,测试了压裂液-支撑剂两相运动速度,从颗粒运动角度分析了不同因素对最终砂堤形态的影响。试验发现:平板单缝内支撑剂铺置存在“裂缝前端先堆积至平衡高度,再稳定向后端铺置”和“砂堤整体纵向增长,稳定向后端铺置”2种典型模式,2种模式可以在泵注的不同阶段出现并转换;砂堤不同位置形态主控因素存在差异,注入位置与排量主要控制前缘形态,黏度与排量主要控制中部形态,黏度主要控制后缘形态;在裂缝远端,支撑剂沉降存在“回流式”和“直接式”2种模式,前者受涡流控制,后者则仅依靠重力沉降;现场施工时可考虑“定向射孔+大排量中高黏70/140目石英砂(主体支撑剂)+40/70目陶粒架桥+大排量中高黏70/140目石英砂长距离输送+排量尾追40/70目陶粒”,兼顾缝长方向远距离铺置和近井地带裂缝与井筒的高连通性。平板裂缝内支撑剂运移与铺置规律试验结果可以为页岩储层压裂主裂缝内支撑剂高效铺置及储层改造工艺参数优化提供参考。 展开更多

关键词 水力压裂 平板裂缝 粒子图像测速 支撑剂输送 铺置模式 PIV技术 PTV技术

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