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加砂压裂不仅是低渗透油田增产的首选措施和有效方法,还是一种重要开发手段,受到国内外油田勘探开发者的高度重视和推广应用,并得以长足发展。但在施工过程中,支撑剂回流现象不可避免,如何既能最大限度的提高压裂液返排率,减少压裂液对地层的污染,又能最大限度地减少支撑剂回流,对提高水力压裂效果具有重要的意义。
本文从两个方面对支撑剂回流控制措施进行了研究,一是改善压裂支撑剂的性能,另一方面是近井筒地带支撑剂填充层的稳定性,采用有控制的裂缝闭合工序,让裂缝尽早闭合。
首先在前人研究工作的基础上,对改善性能后的支撑剂和添加剂进行了总结,包括树脂包胶支撑剂、加纤维支撑剂、热塑性薄膜支撑剂、表面改良支撑剂、可变形支撑剂、树脂冲洗措施等,总结其性质和适用性。
在压裂液滤失机理研究的基础上,对压裂液的滤失速度和累积滤失量的变化规律及影响因素进行了分析。依据流体力学、岩石力学的相关理论以及物质平衡原理,建立了裂缝在关井状态下自然闭合和在返排状态下强制闭合的数学模型,给出了模型的求解方法。通过数值计算,分析了储层参数和返排状态对井口压力递减规律及裂缝闭合时间的影响。此外,主要依据流体力学的理论,建立了裂缝中的支撑剂在压裂液中的沉降模型,并给出裂缝闭合过程中支撑剂沉降距离的数值计算方法。对于支撑剂回流现象,总结了前人对支撑剂回流实验研究的成果,分析了评估支撑剂回流的重要参数-压裂液临界返排流量的影响因素及变化规律。
参考机理研究的成果,并结合前人的观点,提出了对压裂液返排程序进行优化设计的准则和方法,指导返排,控制回流。
在前面研究成果的基础上,编制了压裂支撑剂回流控制优化软件,通过对压裂液返排参数的优化来减少支撑剂回流,指导压裂施工。