自生固相化学压裂温度场模拟研究

发布时间：2020-06-08 00:10

【摘要】：为解决常规水力压裂存在的加砂工艺复杂、易砂堵、压裂液残渣伤害、支撑剂破碎及嵌入地层等问题,提出了一种全新的水力压裂工艺措施一自生固相化学压裂技术。其原理是利用不混相的两种(或多种)流体压开并形成一定几何尺寸的人工裂缝,通过化学方法让裂缝中流体之一或之二形成众多独立的“化学砂堆”支撑裂缝,从而形成高导流能力的自生固相化学支撑裂缝,从而提高单井产量。对于自生固相化学压裂技术而言,温度尤为关键。一方面,温度控制着化学压裂液的相变,决定着能否相变及相变时机;另一方面,温度控制着压裂液的流变性,从而影响压裂裂缝的几何尺寸和导流能力。因此,认清整个化学压裂过程中的液体温度分布规律对参数优化设计和材料选择具有重要的指导意义。本文针对自生固相化学压裂的工艺特点,从化学压裂裂缝延伸、注液过程中井筒-裂缝温度场模型等方面展开研究,对现有温度场模型进行了推导和改进,主要工作如下:(1)对新型化学压裂液的相变温度、相变时间、粘温关系、滤失性和比热容开展了实验测试,并拟合了粘温关系、比热容-温度关系,为后续温度场模拟提供基础参数;(2)建立了井筒一维传热、地层二维传热的非稳态井筒温度场模型。计算讨论了管柱结构、摩擦生热、轴向导热对温度场的影响程度,并对泵注排量、液量、体积比、粘度等参数进行了敏感性分析;(3)耦合拟三维裂缝模型和裂缝传热模型,构建了自生固相化学压裂拟三维裂缝温度场模型。计算分析了粘度、比热容对裂缝尺寸和温度的影响,并对影响裂缝温度场的参数进行了敏感性分析;(4)耦合了井筒温度场模型、拟三维裂缝延伸模型和裂缝传热模型,编制程序进行了实例计算,对化学压裂全过程中井筒-裂缝-地层温度进行了模拟,明确了不同时间相变区域。本文的研究对化学压裂设计及现场施工具有重要的指导意义。研究表明:首先,在压裂施工过程中,在滤失前缘和靠近裂缝尖端部分裂缝中,液体温度高于相变温度,存在“提前”相变的可能,需采取泵注前置液降温降滤等措施;其次,停泵后,靠近缝口部分缝中液体升温到相变温度需要较长时间,需尾注一段相变温度较低的化学压裂液体系或携砂压裂液。
【图文】：

图２－１控制相变时间为４０ｍｉｎ实验过程逡逑

图２－２剪切速率１７０＃下相变压裂液粘温曲线逡逑如图２－２所示，相变压裂液的初始粘度很低，常温下最高不过３５ｍＰａ＿ｓ
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE357.1

【参考文献】

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本文编号：2702209