页岩储层复杂裂缝支撑剂非均匀分布规律及导流能力研究

发布时间：2022-07-08 09:37

　　页岩储层压裂的关键是形成大范围的有效改造体积,并获得足够导流能力的裂缝网络体系。然而,压裂液和支撑剂在复杂裂缝中存在分流现象,考虑到滑溜水压裂液低携砂性能,直接影响主、次裂缝中的支撑剂量和展布形态,以及裂缝的导流能力和有效性。目前,对于复杂裂缝体系内支撑剂的分布规律、铺置状态、网络裂缝有效性等问题认识尚不清楚。因此,如何深化认识支撑剂的受力、分流、运移特征及其影响因素,明确支撑剂的分流与展布机理,提出提高裂缝长期有效性的方法,对于页岩储层的高效开发有着重要意义。以固液两相流理论为基础,开展了支撑剂在压裂液中沉降规律研究,对影响颗粒沉降及运移的主控因素进行评价。根据页岩储层压裂施工特点及复杂裂缝分流机理,采用变密度离散相模型和欧拉拉格朗日模型相耦合的方法,建立了三维复杂裂缝网络支撑剂运移模型。模型克服了一般离散相模型颗粒体积系数小于10%的难题。分析了支撑剂在变裂缝宽度下的流场和浓度分布,开展了任意类型复杂裂缝内支撑剂的运移轨迹追踪,研究了颗粒在主次裂缝内铺置状态,揭示复杂裂缝网络内有效支撑的裂缝尺寸及形态。根据实际压裂泵注工序,通过研究不同粒径支撑剂颗粒在复杂裂缝内的分布规律,提出了提... 

【文章页数】：163 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
创新点
第1章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 支撑剂沉降与运移规律研究
        1.2.2 支撑剂非均匀分布研究
        1.2.3 复杂裂缝导流能力研究
        1.2.4 考虑支撑剂非均匀分布的产能模型
    1.3 存在的主要问题
    1.4 主要研究内容及技术路线
第2章 支撑剂非均匀分布机理研究
    2.1 颗粒在流体中的沉降规律
        2.1.1 颗粒在牛顿流体中的沉降
        2.1.2 颗粒在非牛顿流体中的沉降
    2.2 影响支撑剂沉降速度的关键因素
        2.2.1 裂缝宽度与壁面效应的影响
        2.2.2 支撑剂浓度的影响
        2.2.3 湍流效应的影响
        2.2.4 压裂液粘度的影响
        2.2.5 天然裂缝及滤失的影响
        2.2.6 新型纤维对沉降的影响
    2.3 复杂裂缝内支撑剂的分流特征
        2.3.1 复杂裂缝平衡砂堤高度和平衡时间
        2.3.2 页岩储层复杂裂缝内分流
    2.4 本章小结
第3章 复杂裂缝支撑剂非均匀分布规律研究
    3.1 复杂裂缝支撑剂运移数学模型
        3.1.1 模型的基本假设
        3.1.2 计算流体动力学方程
        3.1.3 支撑剂颗粒受力方程
        3.1.4 几何模型和网络划分
        3.1.5 初始和边界条件
    3.2 支撑剂非均匀分布特征
        3.2.1 支撑剂在单缝中的分布规律
        3.2.2 分段多簇压裂分布规律
        3.2.3 支撑剂在复杂裂缝中的分布规律
        3.2.4 裂缝内进砂规律研究
        3.2.5 定量化表征支撑剂非均匀分布
    3.3 影响支撑剂分布的主控因素分析
        3.3.1 压裂液排量
        3.3.2 壁面粗糙度
        3.3.3 支撑剂密度的影响
        3.3.4 支撑剂粒径的影响
        3.3.5 砂比的影响
    3.4 本章小结
第4章 页岩储层复杂裂缝导流能力研究
    4.1 原始未压裂裂缝和原位闭合裂缝渗透率测试
        4.1.1 实验仪器和方法
        4.1.2 原位裂缝与闭合裂缝结果及分析
    4.2 页岩自支撑裂缝渗透率
    4.3 支撑剂充填裂缝导流能力
        4.3.1 不同支撑形式的裂缝导流能力
        4.3.2 通道裂缝导流能力
        4.3.3 转向裂缝导流能力
        4.3.4 水岩作用后的裂缝导流能力
    4.4 本章小结
第5章 复杂裂缝导流能力计算模型
    5.1 考虑支撑剂嵌入、重新排列的导流能力计算模型
        5.1.1 模型的基本假设
        5.1.2 模型的建立
        5.1.3 模型验证与影响因素分析
    5.2 考虑压裂液伤害的导流能力计算模型
        5.2.1 模型的建立
        5.2.2 压裂液影响因素分析
    5.3 通道压裂裂缝导流能力的计算模型
        5.3.1 模型的基本假设
        5.3.2 模型的建立
        5.3.3 模型的验证与影响因素分析
    5.4 本章小结
第6章 考虑支撑剂沉降及非均匀分布对压裂效果的应用评价
    6.1 考虑支撑剂非均匀分布的产能新模型
        6.1.1 非均匀铺砂成因分析
        6.1.2 支撑剂非均匀分布的表征方法
        6.1.3 支撑剂沉降的表征方法
        6.1.4 产能模型的建立
    6.2 缝间支撑剂非均匀分布的产能研究
        6.2.1 非均匀铺砂对产能的影响
        6.2.2 裂缝半长的影响
        6.2.3 裂缝导流能力的影响
        6.2.4 裂缝高度的影响
        6.2.5 裂缝簇间距的影响
        6.2.6 储层基质渗透率的影响
    6.3 缝内支撑剂沉降的产能研究
        6.3.1 支撑剂沉降对产能的影响
        6.3.2 不同射孔层位对产能的影响
        6.3.3 不同裂缝主导流能力对产能的影响
        6.3.4 不同基质渗透率对产能的影响
    6.4 复杂裂缝支撑剂非均匀分布的产能研究
    6.5 本章小结
第7章 结论
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂裂缝内支撑剂输送的关键参数及算法[J]. 侯磊,蒋廷学,李根生,曾义金,程轶妍.  科学通报. 2017(26)
[2]新型通道压裂支撑剂铺置试验[J]. 温庆志,杨英涛,王峰,段晓飞,杨柳,金占鑫.  中国石油大学学报(自然科学版). 2016(05)
[3]页岩气井压后返排规律[J]. 刘乃震,柳明,张士诚.  天然气工业. 2015(03)
[4]页岩气网络压裂支撑剂导流特性评价[J]. 贾长贵.  石油钻探技术. 2014(05)
[5]页岩气水平井泵送桥塞射孔联作常见问题及对策[J]. 刘祖林,杨保军,曾雨辰.  石油钻采工艺. 2014(03)
[6]页岩气储层主要特征及其对储层改造的影响[J]. 琚宜文,卜红玲,王国昌.  地球科学进展. 2014(04)
[7]考虑支撑剂及其嵌入程度对支撑裂缝导流能力影响的数值模拟[J]. 吴国涛,胥云,杨振周,杨立峰,张静.  天然气工业. 2013(05)
[8]页岩气地质选区及资源潜力评价方法[J]. 李延钧,刘欢,刘家霞,曹利春,贾学成.  西南石油大学学报(自然科学版). 2011(02)
[9]压裂支撑剂在裂缝中的沉降规律[J]. 温庆志,罗明良,李加娜,李建军,魏志文,田应杰.  油气地质与采收率. 2009(03)
[10]页岩气的形成与开发[J]. 张林晔,李政,朱日房.  天然气工业. 2009(01)

博士论文
[1]超临界二氧化碳磨料射流流场与射孔特性研究[D]. 贺振国.中国石油大学(北京) 2016

硕士论文
[1]页岩储层压裂裂缝中支撑剂输送规律数值模拟研究[D]. 张旭东.西南石油大学 2016
[2]压裂缝内支撑剂沉降和运移规律实验研究[D]. 李靓.西南石油大学 2014



本文编号：3656786