不同类型储层支撑裂缝长期导流能力实验研究

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《2024年泥灰岩储层缝网裂缝导流能力优化研究》范文

《2024年泥灰岩储层缝网裂缝导流能力优化研究》范文

《泥灰岩储层缝网裂缝导流能力优化研究》篇一一、引言随着现代石油、天然气等资源的开发利用,储层导流能力的提升成为资源开发领域的研究热点。

特别是泥灰岩储层,因其特殊的成岩作用和物理性质,储层内存在的缝网裂缝具有极大的储集潜力和生产潜力。

如何对这类储层的缝网裂缝进行有效优化,进而提高导流能力,对于提升资源的开采效率和效益具有极其重要的意义。

本文将对泥灰岩储层缝网裂缝的导流能力进行深入研究,并提出优化策略。

二、泥灰岩储层特征及缝网裂缝概述泥灰岩是一种常见的沉积岩,其内部存在大量的天然缝网裂缝。

这些缝网裂缝不仅提供了良好的储集空间,也成为了流体流通的重要通道。

然而,由于沉积环境和成岩作用的影响,这些缝网裂缝的发育程度和导流能力差异较大,需要通过技术手段进行优化。

三、缝网裂缝导流能力影响因素分析(一)自然因素自然因素中,地层的沉积环境、成岩作用、构造运动等都会影响缝网裂缝的发育和导流能力。

例如,沉积环境的差异会导致缝网裂缝的形态和规模不同,成岩作用的强弱则会影响缝网裂缝的连通性和稳定性。

(二)人为因素人为因素主要包括钻井工程、完井工程、采油工程等对缝网裂缝的影响。

例如,钻井过程中的井眼轨迹、钻井液的性质等都会对缝网裂缝的导流能力产生影响。

四、导流能力优化策略(一)优化钻井工程在钻井工程中,应充分考虑泥灰岩储层的特性,优化井眼轨迹,避免对缝网裂缝的破坏。

同时,应选择合适的钻井液,以减少对储层的影响。

(二)完善井网布局合理的井网布局能够更好地利用储层内的缝网裂缝。

应根据储层的实际情况,合理布置生产井和注入井,形成有效的井网系统。

(三)采用先进的开采技术采用先进的开采技术,如水平钻井、多分支井等,能够更好地开发利用储层内的缝网裂缝。

同时,应采用有效的增产措施,如酸化、压裂等,以提高缝网裂缝的导流能力。

五、研究方法与实验结果本研究采用理论分析、数值模拟和现场试验相结合的方法。

首先,通过理论分析研究泥灰岩储层的特征和缝网裂缝的发育规律;其次,利用数值模拟软件对缝网裂缝的导流能力进行模拟分析;最后,通过现场试验验证理论分析和数值模拟的结果。

《泥灰岩储层缝网裂缝导流能力优化研究》

《泥灰岩储层缝网裂缝导流能力优化研究》

《泥灰岩储层缝网裂缝导流能力优化研究》篇一一、引言泥灰岩是一种常见的沉积岩,其储层内部往往发育有丰富的缝网裂缝系统。

然而,由于地质条件和成岩过程的复杂性,这些缝网裂缝的导流能力往往受到限制,从而影响了油气的开采效率。

因此,对泥灰岩储层缝网裂缝导流能力进行优化研究,对于提高油气开采效率和经济效益具有重要意义。

本文旨在通过对泥灰岩储层缝网裂缝的导流能力进行深入研究,提出有效的优化措施,为油气开采提供理论依据和技术支持。

二、研究现状及问题目前,针对泥灰岩储层缝网裂缝导流能力的研究已经取得了一定的成果。

然而,仍然存在一些问题亟待解决。

首先,对于缝网裂缝的发育规律和分布特征缺乏深入的认识。

其次,现有的导流能力评价方法往往局限于单一裂缝或较小范围的缝网系统,难以全面反映整个储层的导流能力。

此外,针对导流能力优化的措施和方法也亟待进一步研究和探索。

三、研究方法及数据来源本研究采用地质勘探、岩心观察、地震资料分析、数值模拟等多种方法,对泥灰岩储层缝网裂缝的发育规律和分布特征进行深入研究。

同时,结合实验室测试和现场试验数据,对导流能力进行评价和优化。

数据来源主要包括地质勘探资料、岩心样品、地震资料、实验室测试数据以及现场试验数据等。

四、泥灰岩储层缝网裂缝发育规律及分布特征通过对地质勘探资料和岩心观察数据的分析,发现泥灰岩储层缝网裂缝的发育受到多种因素的影响,如沉积环境、成岩作用、构造运动等。

缝网裂缝的分布特征表现为一定的规律性,即在一定范围内呈现出一定的方向性和分形特征。

这些规律和特征为导流能力的优化提供了重要的依据。

五、导流能力评价及优化措施1. 导流能力评价:通过实验室测试和现场试验数据,对泥灰岩储层缝网裂缝的导流能力进行评价。

评价指标主要包括渗透率、孔隙度、裂缝密度、裂缝开度等。

这些指标能够全面反映储层的导流能力,为优化措施的制定提供依据。

2. 优化措施:针对泥灰岩储层缝网裂缝的发育规律和分布特征,提出以下优化措施:(1)采用合适的钻井液和钻井技术,以减小对储层结构的破坏,保护缝网裂缝的导流能力;(2)利用地质工程手段,如水力压裂、酸化等,刺激缝网裂缝的发育,提高导流能力;(3)采用先进的开采技术,如水平井、多分支井等,提高油气采收率;(4)根据储层特点,合理布置井网和采收顺序,以最大限度地发挥储层的导流能力。

支撑裂缝导流能力影响因素实验研究与分析

支撑裂缝导流能力影响因素实验研究与分析

开采工艺支撑裂缝导流能力影响因素实验研究与分析金智荣 1 , 郭建春 1 , 赵金洲 1 , 周长林 2 , 秦 毅 2 , 罗 伟 2 , 王云刚 1( 1 油气藏地质及开发工程国家重点实验室 ·西南石油大学 2 西南油气田分公司采气工程研究院 )金智荣等 . 支撑裂缝导流能力影响因素实验研究与分析 . 钻采工艺 , 2007 , 30 ( 5 ) : 36 - 38, 41摘 要 : 支撑剂性能好坏直接影响支撑裂缝的导流能力 ,影响支撑剂性能的因素很多 ,除了支撑剂自身因素 外 ,外界环境因素也不容忽视 。

从实验角度研究分析了支撑剂强度 、粒径及粒径组合 、铺砂浓度 、闭合压力 、温度和 时间 、支撑剂嵌入 、地层微粒和压裂液残渣对导流能力的影响 ,实验结果对正确评价支撑剂性能以及合理选择支撑 剂具有一定的参考价值 。

关键词 : 支撑裂缝 ; 导流能力 ; 支撑剂 ; 影响因素 ; 实验研究中图分类号 : TE 311文献标识码 : A文章编号 : 1006 - 768X ( 2007 ) 05 - 0036 - 03水力压裂目的就是要在井筒附近地层形成一条 高导流能力的渗流通道供油气渗流 ,能否形成较高 的裂缝导流能力是水 力 压裂 作业 的 关键 [ 1 ] 。

支 撑 剂作用在于泵注停止和返排后保持裂缝处于张开状 态 ,支撑剂性能的好 坏直 接 影响 裂缝 的 导流 能力 。

影响支撑剂性能的因素很多 ,除了支撑剂颗粒自身 因素外 ,环境因素也不容忽视 。

本文将从支撑剂的 颗粒物性以及环境因素出发 ,分析影响支撑裂缝导 流能力的几种因素 ,为正确评价和选择支撑剂的性 能提供参考 。

一 、实验准备[ 2 ]实验使用 FCES —100 型裂缝导流仪 ,实验过程 中严 格 按 照 A P I 的 程 序 操 作 , 闭 合 压 力 按 每 619 M P a 的级别递增 。

FCES - 100 型导流仪使用 A P I 标准导流室 ,支撑裂缝渗透率依据达西定律 ,通过测得不同流量下 的压差计算得到 。

支撑剂裂缝导流能力实验

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。

《2024年泥灰岩储层缝网裂缝导流能力优化研究》范文

《2024年泥灰岩储层缝网裂缝导流能力优化研究》范文

《泥灰岩储层缝网裂缝导流能力优化研究》篇一一、引言随着油气勘探开发的深入,泥灰岩储层因其丰富的资源潜力逐渐成为研究热点。

然而,泥灰岩储层通常具有低孔隙度、低渗透率的特点,导致油气开采难度大。

其中,缝网裂缝的导流能力是影响储层开发效果的关键因素之一。

因此,对泥灰岩储层缝网裂缝导流能力进行优化研究,对于提高油气采收率具有重要意义。

本文旨在探讨泥灰岩储层缝网裂缝导流能力的优化方法,为实际生产提供理论依据。

二、泥灰岩储层特征及缝网裂缝概述泥灰岩储层是一种常见的沉积岩,其内部发育有大量的缝网裂缝。

这些缝网裂缝的形成与地壳运动、成岩作用等因素密切相关。

在泥灰岩储层中,缝网裂缝是油气运移和储存的主要通道,对储层的开采效果具有重要影响。

因此,了解泥灰岩储层的特征及缝网裂缝的发育情况,对于优化导流能力具有重要意义。

三、导流能力影响因素分析泥灰岩储层缝网裂缝的导流能力受多种因素影响。

首先,岩石的物理性质如孔隙度、渗透率等直接影响缝网裂缝的导流能力。

其次,地质因素如裂缝的形态、规模、连通性等也对导流能力产生重要影响。

此外,开发过程中的工程因素如钻井技术、完井方式等也会对导流能力产生影响。

因此,在优化导流能力时,需要综合考虑这些因素。

四、导流能力优化方法针对泥灰岩储层缝网裂缝导流能力的优化,本文提出以下方法:1. 地质工程综合研究:通过地质工程综合研究,了解储层的岩石物理性质、裂缝发育情况等,为导流能力优化提供依据。

2. 裂缝描述与评价:对储层中的裂缝进行详细描述和评价,包括裂缝的形态、规模、连通性等,为优化导流能力提供基础数据。

3. 物理模拟实验:通过物理模拟实验,模拟储层中流体在缝网裂缝中的流动情况,分析导流能力的影响因素及优化措施。

4. 数值模拟技术:利用数值模拟技术,建立储层地质模型,预测不同开发方案下的导流能力,为优化提供依据。

5. 开发方案优化:根据地质工程综合研究、裂缝描述与评价、物理模拟实验及数值模拟技术的结果,制定合理的开发方案,包括钻井位置、完井方式、采收率预测等,以实现导流能力的优化。

实验确定致密砂岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力的方法

实验确定致密砂岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力的方法

实验确定致密砂岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力的方法致密砂岩储层是一种具有高孔隙度和低渗透率的储层,其开发难度较大。

水力压裂技术是一种有效的开发方法,但其成功与否取决于裂缝的导流能力。

因此,确定致密砂岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力的方法非常重要。

一、实验方法1. 压汞法压汞法是一种常用的实验方法,通过测量岩石孔隙度和孔隙连通率,计算出岩石的渗透率和渗透率分布。

该方法适用于孔隙度较大的岩石,但对于孔隙度较小的致密砂岩储层效果不佳。

2. 水力压裂实验水力压裂实验是一种直接测量裂缝导流能力的方法。

该实验通过在实验室中模拟水力压裂过程,测量裂缝的长度、宽度和导流能力等参数,从而确定致密砂岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力。

二、实验结果分析通过实验方法得到的数据,可以分析致密砂岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力的特点和规律。

一般来说,致密砂岩储层的导流能力与裂缝的长度、宽度、连通性和分布等因素有关。

具体分析如下:1. 裂缝长度裂缝长度是影响致密砂岩储层导流能力的重要因素之一。

实验结果表明,裂缝长度越长,导流能力越强。

因此,在水力压裂过程中,应尽可能延长裂缝长度,以提高导流能力。

2. 裂缝宽度裂缝宽度也是影响致密砂岩储层导流能力的重要因素之一。

实验结果表明,裂缝宽度越大,导流能力越强。

因此,在水力压裂过程中,应尽可能扩大裂缝宽度,以提高导流能力。

3. 裂缝连通性裂缝连通性是指裂缝之间的连通情况。

实验结果表明,裂缝连通性越好,导流能力越强。

因此,在水力压裂过程中,应尽可能增加裂缝之间的连通性,以提高导流能力。

4. 裂缝分布裂缝分布是指裂缝在岩石中的分布情况。

实验结果表明,裂缝分布越均匀,导流能力越强。

因此,在水力压裂过程中,应尽可能均匀地分布裂缝,以提高导流能力。

三、结论通过实验方法和结果分析,可以得出以下结论:1. 压汞法适用于孔隙度较大的岩石,但对于孔隙度较小的致密砂岩储层效果不佳。

2. 水力压裂实验是一种直接测量裂缝导流能力的方法,可以有效地确定致密砂岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力。

实验确定致密砂岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力的方法

实验确定致密砂岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力的方法

实验确定致密砂岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力的方法标题:实验确定致密砂岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力的新方法探究摘要:实验确定致密砂岩储层水力压裂技术对于提高油气井产能具有重要意义。

本文深入讨论了实验方法,以确定致密砂岩储层的水力压裂支撑裂缝导流能力。

首先,我们介绍了该实验的背景和目的,然后详细阐述了实验步骤和操作要点。

进一步,我们提供了数据收集和分析的方法,并对实验结果进行了解读。

最后,我们总结了这个方法的优点和局限性,并提出了未来研究方向。

关键词:实验方法,致密砂岩储层,水力压裂,支撑裂缝导流能力引言:致密砂岩储层是一种具有特殊渗透性质的油气储层,压裂技术是提高该砂岩储层产能的重要手段之一。

通过水力压裂,可以在致密砂岩储层中形成裂缝,使得储层通透性提高,从而增加油气流动性。

然而,水力压裂的有效性取决于压裂液尽可能多地进入并支撑裂缝,以提高导流能力。

本文旨在探讨一种新的实验方法,可用于确定致密砂岩储层的水力压裂支撑裂缝导流能力。

实验方法:1. 实验目的:本实验旨在确定致密砂岩储层水力压裂过程中裂缝导流能力的新表述方法。

2. 实验设备和样品准备:选择一块致密砂岩样品,并进行充分清洁和预处理,确保其自然孔隙度和渗透率的一致性。

3. 实验步骤:a. 制备压裂液:根据实验需求,制备不同浓度和粘度的压裂液,并保持稳定的化学成分。

b. 搭建压力和流量控制系统:采用合适的压力和流量计,搭建一个能够准确控制压力和液体流动的系统。

c. 进行水力压裂:将致密砂岩样品放置在实验装置中,逐渐施加压力,使得压裂液通过样品形成裂缝。

d. 数据采集:记录实验过程中的压力和流量数据,并计算出支撑裂缝导流能力的参数。

4. 数据分析与解读:将实验数据进行分析,通过统计学方法和数学模型,解读实验结果,并提出新的表述方法。

实验结果与讨论:通过实验数据的统计和分析,我们获得了关于致密砂岩储层水力压裂支撑裂缝导流能力的新表述方法。

根据实验结果,我们发现压力和流量是影响裂缝导流能力的主要参数之一。

支撑剂裂缝导流能力实验

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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不同类型储层支撑裂缝长期导流能力实验研究赵亚东;张遂安;肖凤朝;贺甲元;董银涛;赵文【摘要】在油气田压裂作业过程中,对于不同类型岩性储层,支撑剂的嵌入和破碎程度不同,不同程度的嵌入和破碎都会导致裂缝缝宽变窄、导流通道堵塞,使裂缝导流能力降低.为分析不同岩性储层长期导流能力变化趋势以及嵌入和破碎的影响机制,采用FCS-842裂缝导流能力测试系统在模拟地层条件下分别测试了钢板、页岩岩板、中、细砂岩岩板的长期导流能力;并对实验后的各类型岩板和支撑剂进行了微观观察.实验结果表明:各种岩性岩板的导流能力虽大小不同但变化趋势相似,前10 h下降较快,后期趋于稳定略有下降;支撑剂嵌入程度与各岩性岩板的力学性质相关,嵌入程度随闭合压力增加而增加,在低压下嵌入速度较慢;支撑剂和岩板破碎产生的碎屑运移堵塞导流通道会使实验后期导流能力缓慢下降.%In the process of oil and gas field fracturing operation,for different types of lithologic reservoir,the degree of embedding and fragmentation of the support is different,this will lead to narrow gap,conduct channel blockage,so that the fracture conductivity is reduced.In order to analyze the change trend of long-term flow conductivity of different lithologic reservoirs and the influence mechanism of the embedment and fragmentation.The long-term conductivity of steel plate,shale plate,medium sandstone plate,fine sandstone was measured in the simulated reservoir conditions by FCS-842 fracture flow conductivity testing system,and after the experiment,the microscopic observation of the rock plate and the proppant was carried out.The experimental results show that the flow conductivity of all kinds of lithology rock plate is different but the change trend is similar,and the first10 hours fall relatively fast,and the latter tends to be stable and slightly decreased;The embedding degree of proppantis related to the mechanical properties of the rock plate,and the embedding degree increases with the increase of the closed pressure,low embedding speed in low pressure;The debris migration and blockage conduct channel produced by the proppant and the broken rock plate will make flow conductivity slow decline in the late stage of experiment.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)011【总页数】6页(P192-197)【关键词】压裂;长期导流能力;岩板;支撑剂;嵌入;破碎;运移【作者】赵亚东;张遂安;肖凤朝;贺甲元;董银涛;赵文【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;中国石化石油勘探开发研究院,北京100083;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE357.1现阶段,页岩油气、致密砂岩油气、煤层气等非常规油气的开采通常都需要进行水力压裂,通过水力压裂的方法产生高导流能力的压裂裂缝以达到增产的目的,所以分析支撑裂缝长期导流能力的变化情况以及影响因素对压裂施工设计及优化意义重大。

前人关于支撑裂缝导流能力及其影响因素做了大量研究,Gmuch[1]通过实验研究得出了压力、温度、时间、嵌入以及地层矿物的胶结等因素对导流能力的影响,并就各种因素对导流能力的损害进行了分析;Lacy和Rickards等[2,3]研究得出支撑剂嵌入还会导致地层破碎产生碎屑,携同支撑剂破碎的颗粒堵塞导流通道,使渗透率和导流能力降低;温庆志、王玮、金智荣等[4—6]采用实验和理论推导分析了导流能力的影响因素和影响机理;肖勇军、高旺来、王晓蕾等[7—9]重点分析了支撑剂粒径、闭合压力、嵌入等单因素的影响机制;辛军、张士诚等[10,11]基于实验对砂泥岩交互储层和煤层的导流能力变化进行了研究。

支撑剂的嵌入和破碎会使支撑裂缝缝宽变窄,与此同时破碎产生的碎屑发生运移堵塞导流通道,都会导致支撑裂缝长期导流能力下降。

因此,本文通过长期导流能力测试实验侧重研究在不同岩性储层中导流能力的变化,设计不同岩性储层分别为:页岩、中砂岩、细砂岩,并以钢板为储层作为对比实验,通过实验结果分析各岩性储层的长期导流能力变化,并重点分析嵌入和破碎对导流能力的影响机制,从而更好地为储存于不同岩性储层的非常规油气压裂作业提供指导。

1.1 实验原理长期导流能力测试[12]的原理遵循达西定律,填砂裂缝支撑剂渗透率为当支撑剂截面形状为长方形时,截面面积为:A=wWf利用式(1)和式(2)的支撑剂充填层导流能力为式中,K为支撑剂充填层渗透率,μm2;μ为测试温度条件下流体黏度,mPa·s;Q为流速,cm3/s;L为压力端口间长度,cm;A为导流室支撑截面积,cm2;ΔP为压力差值(上游压力减去下游压力),kPa;W为导流室支撑剂填充宽度,cm;Wf为支撑剂填充厚度,cm。

1.2 实验设备实验采用FCS—842裂缝导流能力测试系统(见图1、图2),仪器按照API标准研制,主要通过模拟压裂施工时液体在地层中流动的温度、压力条件,测定不同闭合压力下的裂缝导流能力。

最高实验温度为177 ℃,最大闭合压力为138 MPa,导流室支撑剂的铺置面积为64.52 cm2,长度为17.8 cm,宽度为3.8 cm,测压口间距为12.7 cm。

1.3 实验材料为了对比分析不同岩性储层的压裂裂缝长期导流能力变化,分别选用鄂尔多斯盆地大牛地气田地质露头、涪陵页岩地质露头,加工成匹配导流室的中砂岩、细砂岩和页岩岩板,见图3。

实验用支撑剂统一选用破碎率小于5%的40/70目陶粒,见图4。

实验用流体按照标准SY/T 6302—2009《压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法》规范选用去离子水。

1.4 实验方案支撑剂与岩板接触面在闭合压力作用下会发生嵌入、破碎效应,破碎后的支撑剂在流体作用下发生运移,这些都会导致支撑裂缝导流能力的下降。

本次实验主要针对不同岩性储层下支撑剂的嵌入和破碎对长期导流能力的影响进行实验,实验时间均保持在50 h±2 h,为验证支撑剂在岩板中的嵌入,特增加一组无岩板的钢板实验。

其他实验条件模拟地层情况,支撑剂铺置浓度为10 kg/m2,闭合压力为50 MPa,温度为60 ℃,流体流速为2 mL/min。

2.1 长期导流能力分析利用中砂岩、细砂岩、页岩以及钢板在相同的条件下分别测试支撑裂缝长期导流能力,可以得到随时间变化的支撑裂缝长期导流能力的变化趋势[13,14],如图5所示。

对曲线分析可得到以下认识。

2.1.1 实验曲线整体变化趋势在前10 h,所有曲线均迅速下降,表明在目标闭合压力作用下支撑剂的嵌入和破碎主要发生在实验前期;从10 h开始,各曲线变化较平缓并略有下降趋势,造成这种缓慢下降趋势的原因分析认为是由于导流室前端破碎的支撑剂和岩板碎屑随流体运移到导流室后端堵塞支撑剂孔隙所致。

2.1.2 钢板和各岩板实验曲线对比钢板测得的裂缝导流能力最大,页岩岩板次之,中、细砂岩岩板最小,且使用岩板的曲线下降迅速,在10 h时,使用钢板的导流能力为75.2 μm2·cm,使用页岩岩板的导流能力为73.7 μm2·cm,使用中细砂岩板的导流能力均为48.1 μm2·cm。

这是由于钢板没有发生嵌入,同时页岩的抗拉、抗压强度等力学性质大于砂岩,而中、细砂岩在支撑剂嵌入和破碎的综合作用下导流能力值相差不大。

2.2 支撑剂嵌入分析为分析支撑剂的嵌入情况[15—18],分别测取在闭合压力不断增加直至达到目标实验压力(50 MPa)下,40/70目陶粒支撑剂嵌入3种不同岩板的深度,如图6。

由图6可知,对于3种岩板,5~10 MPa时支撑剂的嵌入深度较小且嵌入速度较慢,说明在低压时支撑剂的嵌入程度较低;整体上支撑剂的嵌入深度随闭合压力的增加而增加。

由于3种岩板的抗拉、抗压强度等力学参数不同,支撑剂的嵌入程度也存在差异,3种岩板中页岩最为致密,细砂岩次之,中砂岩较疏松,所以在相同的闭合压力下嵌入中砂岩的深度最大,嵌入页岩的深度最小。

为了对比分析说明上述结果,采用精度为4 mm的裂缝宽度测量仪器对实验后与支撑剂接触的岩板表面进行观察,并与实验前的岩板表面对比,如图7。

在实验目标压力(50 MPa)下,中砂岩岩板压痕较分散,但压痕大小与深度都与支撑剂颗粒大小相近;页岩岩板压痕较为紧密,但压痕深度明显较小;细砂岩岩板由于其组成岩石的矿物中多含浅色矿物,故压痕观察不明显,但仍能从其表面观察到破裂的裂纹。

因此,结合支撑裂缝长期导流能力的变化,不同程度的支撑剂嵌入会对支撑裂缝的导流能力产生不同程度的影响,页岩岩板嵌入程度较小,导流能力相对较大,中、细砂岩嵌入程度较大使得导流能力较低。

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