裂缝导流能力模拟实验
页岩气储层水力压裂复杂裂缝导流能力实验研究
页岩气储层水力压裂复杂裂缝导流能力实验研究王雷;王琦【摘要】为研究页岩气储层水力压裂后复杂裂缝导流能力,运用FCES-100裂缝导流仪,选取页岩地面露头岩心,加工成符合实验要求尺寸岩心板,将页岩复杂裂缝简化为转向裂缝和分支裂缝两种形式,用陶粒和覆膜砂两种类型支撑剂进行导流能力实验测试.实验结果表明:裂缝形态对导流能力影响较大,裂缝转向后导流能力明显低于单一裂缝,低闭合压力条件下转向裂缝与单一裂缝导流能力相差35％～ 40％,随闭合应力增大,差距逐渐增大;低闭合压力下陶粒导流能力高于覆膜砂,而当闭合压力增大后覆膜砂的导流能力反超陶粒,低铺砂浓度下反超趋势更加明显;分支裂缝存在时,等量支撑剂多条分支裂缝的等效导流能力小于单一裂缝,高闭合压力下分支裂缝中不同分支铺砂浓度的差异越大,导流能力与单一裂缝越接近.%In order to study the seepage capacity of complex fracture after fracturing of shale gas well,the outcrop shale being processed into the core plates whose size meets the requirements of the experiments,the complex fractures in the shale being simplified to two types:turning fractures and branching fractures,and ceramsite and coated sand being used as proppant,the seepage capacity of 2 kinds of complex fractures was tested by FCES-100 fracture flow deflector.The experimental results show that:the fracture morphology has a great influence on its seepage capacity,the seepage capacity of turning fracture is lower 35％～40％ than that of single fracture under low closing pressure,and the difference between both increases gradually with the increase of closing pressure;under low closure pressure,the seepage capacity of the ceramic proppant fracture is higherthan that of the coated proppant fracture,but with the increase of the closure pressure,the seepage capacity of the coated proppant fracture increases gradually and exceeds that of the ceramic proppant fracture,and the exceeding trend becomes more obvious under low sand concentration;the equivalent seepage capacity of branching fracture is lower than that of single fracture under the same amount of proppant,the difference between both dwindles with the increase of the difference in the sand concentration of different branch cracks under high closure pressure.【期刊名称】《西安石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(032)003【总页数】5页(P73-77)【关键词】页岩气井;水力压裂;裂缝导流能力;支撑剂;复杂裂缝【作者】王雷;王琦【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室,北京102249;中国石油勘探开发研究院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TE357.1王雷,王琦.页岩气储层水力压裂复杂裂缝导流能力实验研究[J].西安石油大学学报(自然科学版),2017,32(3):73-77.WANG Lei,WANG Qi.Experimental research on seepage capacity of complex fracture in shale gas reservoir after hydraulic fracturing[J].Journalof Xi′an Shiyou University (Natural Science Edition),2017,32(3):73-77.页岩气储层渗透率低、物性差，不采取增产改造措施一般没有工业产能[1-2]，而水力压裂是提高页岩气井生产能力的有效措施[3]。
闭合酸蚀裂缝导流能力模拟研究
ly, there were many computational models for acid fractures geometry and acid penetration distance, but there were few researches
on the computational model of flow capacity. For this reason, we built the acid fracturing model of cracks based on the improved self-affine fractal theory and applied it to the fractal fractures. And then, by the local cubic law（LCL）, we built the acid fracture
were as follows: closure stress>fractal dimension>injection time>matrix permeability>injection rate>standard deviation>matrix po⁃
rosity.
Key words: fractal theory, acid cracks, acid fracturing simulation, conductivity
摘要：酸蚀裂缝导流能力是影响酸压改造效果的关键所在。由于岩石性质、刻蚀形态及闭合压力等因素影响，很难对酸蚀
裂缝导流能力进行准确的预测。目前，对于酸蚀裂缝几何形态和酸穿距离的计算模型较多，而就酸蚀裂缝导流能力的计
算模型研究较少。为此，基于自仿射分形理论建立裂缝酸压模型，进行酸压模拟，利用局部立方规律（LCL）对闭合酸蚀裂
延大采油工程实验指导04裂缝导流能力模拟实验
实验四裂缝导流能力模拟实验一.实验目的1.了解岩石被支撑裂缝的导流能力随闭合压力变化的关系；2.熟悉压力试验机的操作及实验流程。
二.实验原理裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。
≡.实验仪器和材料1.仪器：压力试验机，空气缩机一供气源，精密压力表，浮子流量计，岩心（钢板）模，游标卡尺，放大镜。
2.材料：不同产地的压裂砂、陶粒。
四.实验步骤1.试验支撑剂样品之前，在没有装入支撑剂时，用尺子测量每一个闭合压力值下的岩心室垂向尺寸，也可测量压力机上两个压力盘之间的距离，将这些值作为测量支撑剂填充厚度的基础值。
2.将岩心室腔体内部处理干净；给下底盘放上矩形圈，涂上黄油后装入腔体，并铺放一层不锈钢垫片保护矩形圈。
3.根据实验所需量处支撑剂体积，装入腔体（为了得到更好的重复性，建议为加载时支撑剂最大填充厚度为 1.3cm,最小填充厚度为0.25cm）,并用刮屏工具刮平，不能用震动敲击方法，否则会将较细的支撑剂沉到下面，再放入一层不锈钢垫片。
4.利用装夹工具就爱那个上端盖装入腔体后放在压力机上。
5.开压力机电源，打开油路开关，关闭回油阀，逆时针旋转打开送油阀。
待压力接近实验所需压力值，关小送油阀。
微调送油阀是指针指向实验所需压力值不懂。
测量两个压力盘之间的距离，将这两个值记录下来。
6.连接号实验流程，打开空气压缩机，超压报警停止工作后顺时针打开解压器，将压力值调节到0∙25Mpa;调节定值器，待流量和压力稳定后从U型管压力计读出上压，从浮子流量计读出流量。
7.再将压力机跳到下一个闭合压力点（最大必和压力为IOOMpa,645KN）,重复5-6过程。
8.试验完成后关闭空气压缩机，关闭定值器，解压器。
打开压力机回油阀，关闭压力机电源后拆掉流程管线。
9.拿下岩心室，利用卸甲工具将上端盖，下底盘卸下，清出支撑剂，冲洗岩心室各种组件。
CDLY-2006型裂缝导流能力测试
CDLY-2006型裂缝导流能力测试技术说明江苏华安科研仪器有限公司地址:江苏省海安开发区鑫港路8号CDLY-2006型裂缝导流能力测试一、仪器对油田增产的意义压裂作业是油田生产中对低渗油藏增产改造的主要手段之一。
压裂作业的增产效果与支撑裂缝的导流能力密切相关，导流能力取决于裂缝的宽度和裂缝闭合后支撑剂的渗透率。
因此，只有对不同来源的支撑剂在压裂作业前进行优选和质量控制，才能保证最佳的施工设计，导流能力测量仪是对不同的支撑剂在压裂作业前进行优选和质量控制测试的仪器。
二、仪器基本原理裂缝导流仪是按照API标准研制的。
它可在标准实验条件下评价裂缝支撑剂的导流能力，从而对各种支撑剂进行性能对比，测试方法如下：1．用液压机对装有支撑剂的测试室施加不同的闭合压力，使支撑剂处半稳定状态；2．对支撑剂层注入试验液，对每一闭合压力下的裂缝宽度、压差等进行计量；3．用达西公式计算支撑剂层的渗透率和裂缝导流能力；4．重复此过程直到所要求的各种闭合压力和流速都被评估；5．将测试室加热到油藏温度，再对支撑剂层进行测试。
三、仪器系统流程本仪器由以下各部件组成：1．符合API标准的线性流导流室（径向流导流室）；2．液压机及压力补偿系统；3．线性位移传感器；4. 试验液体驱替系统，包括驱替泵及脉冲压力阻尼器等；5. 压差计、压力传感器；6．回压调节系统；7．天平；8．加热及温控系统；9．真空系统；10．自动控制系统；11．数据采集与处理系统。
流程如图所示：支撑裂缝导流仪流程图四、主要技术指标1．液体流速范围：0～20mL/min；2．测试压力：最大20MPa；3．操作温度：室温～180℃；4．闭合压力：0～100MPa；5．支撑剂厚度：0.25～1.27cm；6. 液体压差：ΔP(0- 6Kpa)、精度0.25%F.S;7. 气体流量计量程： 0-3000ml/min8. 导流能力：0-2000µm2·cm9. 渗透率: 0-4000µm2五、主要技术特点1．仪器自动采集压差、位移、流量、温度等参数，并能自动进行数据处理，计算不同闭合压力下的导流能力。
通道压裂裂缝导流能力数值模拟研究
通道压裂裂缝导流能力数值模拟研究1. 引言1.1 背景1.2 研究意义1.3 目的2. 文献综述2.1 通道压裂技术介绍2.2 裂缝导流能力评估方法概述2.3 数值模拟在通道压裂及裂缝导流能力评估方面的应用3. 数值模拟方法3.1 模拟基本假设3.2 数学模型建立3.3 边界条件设定3.4 数值模拟软件选择及参数设置4. 结果分析4.1 通道压裂后裂缝形态分析4.2 裂缝导流能力数值模拟结果分析4.3 参数敏感性分析5. 结论与展望5.1 结论5.2 展望附录参考文献第一章：引言1.1 背景随着油气勘探和开发提高到更加复杂的地质环境，裂缝导流能力成为裂缝性质评价中的重要参数。
而通道压裂技术，由于其对长水平井的产量提升作用，正在成为非常重要的压裂工艺之一。
然而，通道压裂技术不仅仅需要考虑裂缝的形态和网络，也需要考虑裂缝的导流能力，才能有效判断油气开采效益。
因此，在估算通道压裂裂缝导流能力中，需要特别关注计算准确性和精度。
1.2 研究意义提高通道压裂技术中裂缝导流能力的研究，对于更好地控制裂缝网络、优化压裂工艺、提高油气开采效益有着重要的意义。
同时，通过数值模拟技术，可以更加准确地预估裂缝导流能力，为工程设计和生产执行提供基础数据。
1.3 目的本研究旨在使用数值模拟方法评估通道压裂技术中裂缝的导流能力，精确分析裂缝形态对导流能力的影响，以期对通道压裂技术的优化设计和油气开采效益提升提供指导。
第二章：文献综述2.1 通道压裂技术介绍通道压裂技术是一种新兴的压实性压裂工艺，引入的压实剂可填充裂缝、增加凝聚物沉积，从而增强裂缝在地下储层中的导流。
最初，通道压裂技术是由美国Halbouty等人在60年代提出，以增加地下流体运移能力。
通道压裂技术将地下储层压实后，可以在新加入的裂缝中获得更高的渗透率，提高开采效率。
2.2 裂缝导流能力评估方法概述目前评估裂缝导流能力主要采用数值模拟和实验测量相结合的方法。
其中实验方法主要包括化学标记法、气体标记法、水平渗透法等，这些方法需要建立相应的实验模型，能直接参考地下裂缝的实际模型，但由于实验条件的局限和成本问题，难以探测深部裂缝。
支撑剂裂缝导流能力实验
支撑剂裂缝导流能力实验一、引言支撑剂裂缝导流能力实验是石油勘探和开采过程中的重要环节之一，通过在地下岩层中注入支撑剂，形成裂缝以增加油气储集层的渗透性和产能。
然而，支撑剂在注入过程中可能出现聚集现象，导致裂缝未能达到预期的效果。
因此，为了评估支撑剂的裂缝导流能力，需要进行相应的实验研究。
本文将介绍支撑剂裂缝导流能力实验的目的、实验装置和流程、实验结果及其分析，以及对实验结果的讨论和应用前景。
二、目的支撑剂裂缝导流能力实验的目的是评估不同类型支撑剂在地下岩层中形成裂缝后的导流能力，为石油开发提供理论依据和技术支持。
三、实验装置和流程1. 实验装置实验装置主要由以下部分组成： - 岩心模型：模拟地下岩层，用于注入支撑剂和测量裂缝导流能力。
- 注入装置：用于将支撑剂注入岩心模型，可以控制注入压力、注入速度等参数。
- 测量装置：用于测量裂缝导流能力，包括压力传感器、流量计等。
2. 实验流程实验流程如下： 1. 准备岩心模型：选择合适的岩心样本，按照实验要求进行处理和制备。
2. 注入支撑剂：将支撑剂注入岩心模型，控制注入参数，例如注入压力、注入速度等。
3. 测量裂缝导流能力：通过压力传感器等测量装置，记录裂缝导流能力相关的数据，如注入压力、裂缝宽度、流量等。
4. 分析数据：对实验数据进行分析和统计，计算裂缝导流能力的指标。
四、实验结果及其分析1. 实验结果实验得到的主要结果如下： - 支撑剂注入过程中，裂缝宽度和注入压力的变化曲线。
- 不同类型支撑剂在地下岩层中形成的裂缝宽度。
- 支撑剂注入后的裂缝导流能力，包括流量、渗透率等指标。
2. 数据分析根据实验结果，可以进行如下数据分析： - 不同类型支撑剂的裂缝导流能力对比：比较不同支撑剂的导流能力，评估其在实际应用中的优劣。
- 注入参数对裂缝导流能力的影响：分析注入压力、注入速度等参数对裂缝导流能力的影响程度，为优化注入过程提供依据。
- 支撑剂聚集对裂缝导流能力的影响：研究支撑剂聚集现象对裂缝导流能力的影响，探讨减少聚集的方法。
裂缝导流能力模拟实验
中国石油大学（采油工程）实验报告实验日期： 2014.11.15 成绩：班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者：实验三 裂缝导流能力模拟实验一、实验目的1.了解岩石被支撑裂缝的导流能力随闭合压力变化的关系、以及在相同闭合压力条件下铺有不同层数的支撑剂的裂缝导流能力的差异；2.分析说明达西公式与二项式公式计算出的结果不同的原因；3.熟悉压力试验机的操作及实验流程。
二、实验原理裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。
三、实验仪器和材料1. 仪器：NYL —200D 型压力试验机或NYL —2000D 型压力试验机，空气压缩机—供气源，定值器—气源开关，精密压力表，浮子流量计，岩心（钢板）模，游标卡尺，放大镜。
2. 材料：不同产地的压裂砂、陶粒。
四、实验步骤（一）实验准备1. 在附表1中记录使用的砂子产地、粒径、名称及某温度下的气体粘度；2. 用游标卡尺量出岩心模的外径Ro 及孔眼的内径Re 记录附表1中，用作计算岩心模面积；3. 称一定重量的砂子（记下砂子的颗粒直径）均匀地铺在缠有铜网的岩心面上，要保持单层，铺完后用放大镜检查一下砂子是否铺的均匀和紧密。
然后称剩余砂子的重量，二者之差即为铺在岩心上的砂重，并按下式计算出支撑剂的浓度：2cm g ，铺有支撑剂岩心的面积单层支撑剂的重量支撑剂（砂子）的浓度将此浓度值记入表1中。
4. 将上岩心片（孔眼向下）放于下岩心片的上方，然后上下岩心片放在试验机下承压板中心位置。
5. 认真记录试验机载荷刻度盘上读出加载值。
（二）岩心加压法1. 岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承压板合并，压住岩心模型，准备加载。
2. 旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开启程度控制加压速度，当主动指针（黑针）转到1.5吨（或1KN）时,将送油阀放慢关闭维持此点上，将定值器打开使气体进入浮子流量计中，同时浮子上升，调节定值器旋钮,使浮子指示到流量计刻度的最高度值。
支撑剂裂缝导流能力实验
支撑剂裂缝导流能力实验一、实验介绍支撑剂裂缝导流能力实验是评价支撑剂在裂缝中的导流能力的一种实验方法。
该实验可以模拟地下水流动环境，通过测量不同条件下裂缝中的水压变化来评估支撑剂对于水流导向的影响。
二、实验原理当地下水流经岩石裂隙时，由于裂隙内部摩擦力和黏滞阻力的存在，会形成一定的水压差。
而支撑剂作为填充物进入裂隙后，会改变裂隙中的孔隙度和渗透性，从而影响水流在其中的通透性和导向性。
因此，通过测量不同条件下支撑剂填充后裂隙内部的水压变化情况，可以评估支撑剂对于地下水流动态行为的影响。
三、实验步骤1. 准备实验设备：包括试样（模拟岩石裂缝）、注液装置、压力传感器等。
2. 制备试样：将试样材料（如砾石、沙子等）放置于模拟岩石裂缝中，并按一定比例混合支撑剂。
3. 安装试样：将制备好的试样安装在注液装置中，并连接压力传感器。
4. 开始实验：通过注液装置向试样中注入一定流量的水，并记录压力传感器输出的裂缝内部水压变化情况。
5. 改变实验条件：可以改变水流速度、支撑剂填充比例、裂缝宽度等实验条件，以评估不同条件下支撑剂对于水流导向的影响。
四、实验结果分析通过测量不同条件下裂缝内部水压变化情况，可以得到支撑剂对于地下水流动态行为的影响。
具体分析如下：1. 支撑剂填充比例对导流能力的影响：当支撑剂填充比例较低时，裂缝内部孔隙度较大，导致水流通透性较强，而当填充比例逐渐增加时，孔隙度减小，从而限制了水流通透性和导向性。
因此，在实际施工中需要根据具体情况选择合适的填充比例。
2. 水流速度对导流能力的影响：当水流速度较慢时，水流容易被支撑剂阻挡，从而导致水压变化较小；而当水流速度逐渐加快时，水流可以穿过支撑剂层，从而导致水压变化较大。
因此，在实际施工中需要根据地下水流速度选择合适的支撑剂类型和填充比例。
3. 裂缝宽度对导流能力的影响：当裂缝宽度较大时，水流通透性和导向性较强，因此支撑剂对于裂缝内部的影响相对较小；而当裂缝宽度逐渐减小时，支撑剂填充后可以有效限制水流通透性和导向性。
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中国石油大学采油工程实验报告
实验日期：2015.11.22成绩：
班级：学号：姓名：教师： 同组者：
裂缝导流能力模拟实验
一、实验目的
（1）了解岩石被支撑裂缝的导流能力随闭合压力变化的关系、以及在相同闭合压力条件下铺有不同层数的支撑剂的裂缝导流能力的差异；
（2）分别应用达西公式与二项式公式进行计算，分析出结果的异同点，并说明原因；
（3）熟悉裂缝导流仪的操作及实验流程。
二、实验原理
裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。
三、实验步骤
（1）实验准备工作
①在附表1中记录使用的支撑剂名称、产地、粒径及室内温度下的气体粘度； ②用游标卡尺量出岩心模的外径和孔眼的内径，记录附表1中，用作计算岩心模面积；
③称一定重量的支撑剂（记下支撑剂的颗粒直径）均匀地铺在岩心模面上，要保持单层，铺完后用放大镜检查一下支撑剂是否铺的均匀和紧密。
然后称剩余支撑剂的重量，二者之差即为铺在岩心上的支撑剂重量，并按下式计算出支撑剂的浓度：
2=
g/cm 单层支撑剂的重量
支撑剂浓度（）
铺有支撑剂岩心面积，将此浓度值记入表1中。
④将上岩心片（孔眼向下）放于下岩心片的上方，然后上下岩心片放在试验
机下承压板中心位置。
⑤认真记录试验机载荷刻度盘上读出加载值。
（2）岩心加压法
①岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承压板合并，压住岩心模型，准备加载。
②旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开启程度控制加压速度，当主动指针（黑针）转到1.5吨（或1KN ）时,将送油阀放慢关闭维持此点上，将定值器打开使气体进入浮子流量计中，同时浮子上升，调节定值器旋钮,使浮子指示到流量计刻度的最高度值。
③送油阀继续开动，当指针加到所规定的吨数时，保持指针示数不变。
同时
读出流量数Q和对应的压力P（精密压力表示数），记录在附表3中。
④需要载荷分别依次加到30、50、70、100、150、180、200、250kN读出相应的P，Q值，用达西公式计算。
在测点120KN处，保持载荷不变，改变P（调定值器阀），读出Q, 每测点共记5组数据于表3中，用于二项式公式计算。
⑤试验结束后，关送油阀，按红钮关电源，慢慢打开回油阀卸载，将岩心取出，观察支撑剂破碎情况。
⑥双层支撑剂测定：将重量为岩心上铺设单层时支撑剂重量二倍浓度分量的支撑剂铺于岩心表面，依次按步骤（2）进行操作，测出不同载荷下的P及Q值记入表2、表3中。
四、实验数据
实验的原始数据记录有一个问题，入口压力实际上是压差，应该加上大气压才是实际入口压力，再次将入口压力全部替换为真实的入口压力。
五、数据处理（需列出详细计算过程）
（1）实测数据
（2）数据计算
①计算闭合压力（以30kN 载荷为例）
2
2
300047.75/62.83
kg P kg cm cm =
==闭加压载荷（）辅有支撑剂的岩心面积（） ②用达西公式计算裂缝导流能力KfW （以30kN 载荷单层支撑剂为例）
()()6222220.88100.2360.1 4.5020.0178910ln ln 360020.507 1.1180.2360.1100
o
n e f i o r Q P r K W m cm P P μμππ⎛⎫⨯+⨯⨯⨯⨯ ⎪⎝⎭==
=⋅-
⨯-⨯同理可求出其他测点的闭合压力和裂缝导流能力，如表4。
③用二项式公式计算裂缝导流能力载荷为120kN
表5 120kN 载荷下（Pi 2
-Po 2
）/Q 及Q 的值
BQ A Q P P o
i +=-2
2
，以（Pi2-Po2)/Q
为纵坐标，以Q 为横坐标，作直线如下
图所示：
图二22
i o P P Q
-与Q 关系曲线
单层支撑剂的第三组数据明显偏离，将其去掉，用其余几组数据进行拟合。
由图可知：单层A=0.0027，双层A=0.0019 则有裂缝在120kN 载荷下，导流能力为：
单层支撑剂20.01789 4.502ln
ln 14.470.00270.507o f e r K W m cm A
r μ
μ=
=⨯=⋅ 双层支撑剂20.01789 4.502ln
ln 20.560.00190.507
o f e r K W m cm A
r μ
μ=
=⨯=⋅
六、思考题
(1)影响裂缝导流能力因素有哪些？
答：支撑剂的圆球度、铺砂浓度、闭合压力以及压裂液都会对裂缝的导流能力造成影响。
(2) 应该采取什么样的措施减少支撑剂的嵌入对裂缝导流能力的影响？
答：选择强度合适的支撑剂和铺砂浓度，必要时选择树脂包层支撑剂。
(3) 实验过程中，观察到了什么样的实验现象，并给出自己的解释？
答：支撑剂放入岩心模时是松散的，颗粒较大。
经过实验后，岩心模中的支撑剂被压的很紧密，很多支撑剂破碎。
支撑剂破碎后充填在未破碎支撑剂的中间，使支撑剂的导流能力大为下降。