摘要：为给水平井体积压裂设计优化、降低压裂工具下入阻卡风险提供理论依据,采用自主研发的大型孔眼冲蚀现场试验模拟系统,进行了高速携砂液冲蚀套管及压裂材料的试验,基于试验结果建立了动态描述孔眼内壁冲蚀形态的模型。试验结果表明,携砂液加砂浓度增大,冲蚀后孔眼内壁最大直径与泵送压降幅度逐渐增大;套管内壁支撑剂附着层厚度从井筒跟端至趾端呈逐渐增大的趋势,可使下级套管内径缩小35 mm,随着加砂浓度逐渐增大,套管跟端附着量逐渐增加,但趾端附着量逐渐减小;随着携砂液加砂浓度增大,冲蚀后支撑剂的破碎程度逐渐增大,碎屑占比提高,冲蚀后压裂液黏度降低幅度先升高后降低,压裂液黏度最大降幅可达52%。建立了高速冲蚀套管内支撑剂运移数值模型,分析了套管内支撑剂颗粒运移的规律,验证了通过试验得出的动态描述孔眼内壁冲蚀形态的模型。研究结果可为水平井压裂优化施工参数和降低工具下入阻卡风险提供依据。

摘要：砾岩储层由于砾石的存在而具有极强的非均质性,砾岩压裂成缝机理复杂.受限于岩样尺寸和实验条件,室内压裂物理模拟受砾石尺寸效应影响显著,裂缝扩展时间尺度小.为真实记录裂缝动态扩展过程,反映现场实际工况条件下的压后裂缝宏观整体形态,搭建一套超大尺寸(2.0 m×2.0 m×1.0 m)真三轴水力压裂矿场实验平台,通过万吨级应力加载装置、真实管汇和压裂泵车,实现现场真实工况条件下的砾岩水力压裂模拟.基于该平台,分析了水平应力差、压裂液黏度和单孔进液速率对砾岩压裂裂缝动态扩展过程和压后裂缝宏观整体形态的影响规律.实验结果表明,砾岩压裂趋于在井筒处形成“纵向缝+横切缝”的复杂多裂缝形态,远离井筒后,横切主缝扩展优势逐步显现,局部遇砾形成分支缝;12 MPa高水平应力差条件下,压后近井区域形成多缝竞争扩展的复杂裂缝带,横切主缝向远端延伸优势减弱;压裂液黏度低于50 mPa·s时,压后横切主缝扩展优势显著,当压裂液黏度高于50 mPa·s时,近井区域形成复杂多裂缝形态;单孔进液速率超过0.3 m^(3)/min后,井筒处趋于形成多条纵向缝,易导致段间压窜.研究成果有助于深化认识砾岩储层压裂裂缝真实形态,为砾岩水力压裂方案设计提供理论指导.

摘要：为了解决压裂用聚合物粉剂产品在连续混配施工时排量波动及泵吸困难的问题,选取3种现场用稠化剂(胍胶、LP-1和LP-2低分子聚合物)作为研究对象,研究了聚合物溶液幂律关系、黏弹性及维森伯格爬杆效应等流变性,揭示其内在作用机制,构建了满足抗高温(120℃)的清洁压裂液体系,并进行现场矿场应用。实验结果表明:从幂律关系及溶液黏弹性可知,LP-1为线性分子结构且相对分子质量较高,其弹性及稠度系数较大,溶液维森伯格爬杆效应明显,导致现场泵吸困难,混液不均匀,致使排量波动。基于低爬杆效应的微支化缔合型聚合物LP-2,以“物理+化学”交联原理而构建满足工程应用的清洁压裂体系(配方为:0.3%LP-2+0.3%FA+0.25%GAF-5+0.3%FP-15+0.4%AP-5),该体系的基液黏度为35.5 mPa·s,120℃、170 s^(-1)剪切1 h的黏度为110.3 mPa·s,具有用量少、耐高温(120℃)、低伤害(残渣含量35.2 mg/L、对岩心伤害率为8.46%)、易返排(破胶液表面张力26.89 mN/m、与煤油间的界面张力为1.15 mN/m)等特点。该压裂液体系现场累计施工20余井次,按照设计完成加砂,最高砂浓度为400 kg/m^(3),施工排量平稳,施工成功率100%,为非常规致密油藏开发提供技术支撑。

摘要：为解决聚合物压裂液难以彻底破胶,地层伤害大,和清洁压裂液存在成本高、用量大、耐温性差、滤失严重等问题,结合超分子聚合物化学原理,设计了一种超分子压裂液体系,以疏水聚合物(HAPM)和表面活性剂为基础构筑超分子压裂液体系,其中0.4wt%HAPM与0.3wt%S123构筑的超分子体系(HAPM-S123)增粘效果最佳,并对其进行流变性、携砂性、破胶性、岩心伤害性进行了评价。实验结果表明:在120℃,170s^(-1)下,连续剪切2h,粘度可保持51mPa·s左右,陶粒在HAPM-S123压裂液体系中的沉降速率为0.014cm/min,加入破胶剂后,在2h内完全破胶,破胶液粘度为2.19 mPa·s,表界面张力分别为28.46mN/m和0.08mN/m,残渣含量为159.27mg/L,破胶液对岩心基质伤害率仅为16.67%。

摘要：巨厚砾岩储层立体井网开发模式下,多井压裂时,先压裂井对后续邻井干扰程度较大,但是目前压裂张开导致的诱导应力分布求解方法不明确,使得裂缝扩展形态模拟准确度降低,影响井组整体压裂方案设计和压后效果。针对这一问题,文中基于线弹性理论,运用位移不连续法建立了三维复杂裂缝张开诱导应力模型,模拟了巨厚砾岩立体井网条件下水力压裂后的应力场分布,并基于实际井组优化了水平井的压裂方式。结果表明:在单条裂缝张开时,相较于初始值,最小水平主应力的最大值增加了3.3 MPa,最大水平主应力的最大值增加了1.4 MPa,水平应力差降低;裂缝张开产生的诱导应力大小与裂缝宽度正相关,诱导应力随着裂缝宽度的增加而增加。实际井组模拟结果表明:层间交替压裂储层改造体积(SRV)为1825×10^(4)m^(3),同层顺序压裂SRV为1360×10^(4)m^(3);层间交替压裂同一位置的后续裂缝在起裂扩展过程中受到的诱导应力叠加影响更大,裂缝复杂度更高,SRV也更大。