不同粒径组合支撑剂导流能力实验研究_肖勇军

第51卷第5期 辽 宁 化 工 Vol.51，No. 5 2022年5月 Liaoning Chemical Industry May，2022收稿日期： 2021-08-08 不同粒径支撑剂组合导流能力 变化规律实验研究陈庆栋，周际永，陈维余，高双，宋爱莉，张宸，安恒序（中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452）摘 要： 形成具有一定渗流能力的支撑裂缝是水力压裂实现高效改造的重要前提，在压裂的不同阶段往往会加入不同粒径的支撑剂，目前对多种支撑剂混合后导流能力变化规律研究尚不系统和深入。

因此，通过对20/40、30/50、40/70目陶粒及其不同组合下导流能力开展了实验评价，并通过导流能力保留率这一参数对其变化规律进行分析。

结果表明：支撑剂导流能力与支撑剂粒径成正相关的关系；不同粒径支撑剂组合的导流能力介于该组合的最大最小两种支撑剂的导流能力区间之内；支撑剂组合的导流能力值更接近于占比更高的支撑剂；当支撑剂粒径差别大时，会导致导流能力变低、导流能力保留率较低且受闭合压力的影响大。

研究成果得到了不同粒径支撑剂组合下导流能力的变化规律，为现场压裂施工中支撑剂优选及压裂效果预测提供了重要的指导。

关 键 词： 压裂；支撑剂组合；导流能力；变化规律中图分类号：TE357.12 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2022）05-0593-03随着低渗、特低渗及其他非常规储层的不断动用和开发，水力压裂作为此类储层高效改造的重要技术，起到越来越重要的作用[1-3]。

在水力压裂工艺中，形成具有较大渗流能力的支撑裂缝是实现高效改造的重要指标[4-5]。

在压裂施工效果预测中，需使用到裂缝的导流能力这一关键参数[6-8]。

在进行压裂工艺改造中，在施工的不同阶段往往会泵入不同粒径的支撑 剂[9-10]，当不同粒径的支撑剂混合后，其导流能力与单一粒径的支撑剂相比会产生一定的变化，无法使用单一支撑剂导流能力进行计算[11-12]。

支撑剂长期导流能力的测试与评价支撑剂是石油和天然气储量压裂过程中的关键因素。

本文是依据美国1989年制定的APIRP61标准，选用API导流夹持器，在铺砂浓度为10Kg/m2，闭合压力为0—100MPa，流量5ml/min的条件下，测试支撑剂的长期导流能力。

支撑剂的长期导流能力实验是各大研究机构筛选支撑剂、提高采收率等必要实验，为现场的压裂开采提供有效可靠的数据，具有很强的指导意义。

标签：支撑剂；长期导流能力；实验测试；分析评价0 引言支撑剂在石油天然气深井开采时，压裂处理后使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，此时需要流体注入岩石基层，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，形成一个具有高层流能力的通道。

1 实验准备（1）实验设备。

本次实验选用了山东中石大石仪科技有限公司生成的CDL Y-2000型长期导流能力测试系统，能够模拟地层温度（室温-120℃）和地层闭合压力（0-120MPa）的情况下测试。

（2）实验原理。

它是根据达西定律来测试支撑剂的长期导流能力。

达西定律公式为：2 实验结果支撑剂随着闭合压力的增加，渗透率和导流能力逐渐变小，从图2和图3中明显可以看到闭合压力和渗透率、导流能力的关系及降低速率。

3 评价分析经过大量的实验数据可以看出，闭合压力和支撑剂的导流能力成反向趋势。

数据及曲线上的波动点是真实存在的，因为在流体的流动下除了有支撑剂颗粒的运移之外，还有部分支撑剂在压力中破碎。

4 结论（1）支撑剂的导流能力随闭合压力的增加而减小；（2）提高支撑剂导流能力的方法有：降低作业时的闭合压力、选用破碎强度高的支撑剂、提高支撑剂的球度和均匀度等。

参考文献：[1]埃克诺米德斯M J（蔓），诺尔谛K G等著，康德泉，周眷虎等译.油藏增产措施[J].北京：石油工业出版社，1991（06）.[2]林启才，张士诚，潘正富.川西侏罗系低渗气藏压裂增产措施中地层损害研究[J].天然气工业，2005，25（07）：86—88.[3]温庆志，张士诚，王雷等.支撑剂嵌人对裂缝长期导流能力的影响研究[J].天然气工业，2005，25（05）：65—68.[4]王雷，张士诚，张文宗等.复合压裂不同粒径支撑剂组合长期导流能力实验研究[J].天然气工业，2005，25（09）：64-66.[5]J.L吉德利.水力压裂技术新发展[M].北京：石油工业出版社，1995：35-60.作者简介：宋树才（1983-），男，安徽蒙城人，本科，助理工程师，主要从事石油仪器仪表产品研发工作。

支撑剂嵌入不同坚固性煤岩导流能力实验研究刘岩;张遂安;石惠宁;曹立虎;李天天;朱伟【摘要】煤层气井压裂过程中,支撑剂嵌入会影响支撑裂缝的导流能力,从而严重影响煤层气的开发.为了研究支撑剂嵌入不同坚固性煤岩程度及支撑裂缝导流能力,测定了典型矿区煤岩的坚固性系数,运用LD-1A导流能力测试系统进行了支撑剂嵌入不同煤岩及导流能力模拟实验.实验表明,端氏、龙门塔和寨崖底煤岩的坚固性系数分别为1.4、0.4和0.5,35 MPa时,支撑剂嵌入柳林龙门塔煤岩的深度为0.5 mm,嵌入对导流能力损害率可达40%；不同矿区煤岩的坚固性系数差异很大,坚固性系数越小,支撑剂嵌入煤岩越严重,导流能力损害程度越大.该研究可为现场压裂施工提供依据.%In the process of well fracturing for CBM formations, proppant embedment in coal rock can affect fracture flow conduc-tivity and the development of CBM. In order to study proppant embedment in different firmness coal rock and flow conductivity, the coal rock firmness coefficients in representative fields were measured. Proppant embedment and fracture flow conductivity experiments were conducted withLD-1A proppant conductivity testing system. The result shows that the firmness coefficients of Duanshi, Longmenta and Zhaiyadi coal rocks are 1.4, 0.4 and 0.5, the depth of proppant embedment in Liulin Longmenta coal rock is 0.5 mm, and the degree of flow conductivity damage by proppant embedment can reach 40%, when the closure pressure is 35 MPa. The firmness coefficient of dif-ferent coal rock differs greatly. The smallerthe firmness coefficient is, the deeper the proppant embedment in the coal rock will be, and the greater the degree of fracture flow conductivity damage will be. With the experimental data and production experience, the study has some reference for fracturing practice in field.【期刊名称】《石油钻采工艺》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】4页(P75-78)【关键词】煤岩;压裂;坚固性系数;支撑剂;嵌入深度;导流能力;损害程度【作者】刘岩;张遂安;石惠宁;曹立虎;李天天;朱伟【作者单位】中国石油大学气体能源开发与利用教育部工程研究中心，北京102249; 中国石油大学煤层气研究中心，北京 102249;中国石油大学气体能源开发与利用教育部工程研究中心，北京 102249; 中国石油大学煤层气研究中心，北京 102249;华北油田公司采油工程研究院，河北任丘 062552;中国石油大学气体能源开发与利用教育部工程研究中心，北京 102249; 中国石油大学煤层气研究中心，北京 102249;中国石油大学气体能源开发与利用教育部工程研究中心，北京102249;华北油田公司采油工程研究院，河北任丘 062552【正文语种】中文【中图分类】TE357在开发煤层气过程中，要对煤层气井进行压裂，形成高导流能力的支撑裂缝。

1、 覆膜支撑剂长期导流能力评价覆膜支撑剂有单涂层和双涂层两类。

单涂层支撑剂外壳有一层热固性酚醛树脂，当支撑剂进入裂缝后，树脂层在地层温度条件和固化剂作用下发生反应而固化，支撑剂颗粒之间因聚合作用而键合在一起，从而提高了支撑剂的抗破碎能力，防止支撑剂吐出，减少支撑剂嵌入地层的现象发生。

双涂层支撑剂有一层完全固化的树脂内涂层，以提高粒料的抗压碎能力。

在此涂层外是一层部分固化的外涂层，以提高在压裂作业中支撑剂颗粒之间的键合作用。

(1) 实验流程实验导流能力评价采用FCES-100导流仪，该仪器最高模拟闭合压力可达210MPa ，模拟地层温度最高可达170℃，数据采集和处理为微机自动采集，数据处理符合SY/T6302—1997行业标准，实验仪器流程图见图1。

图1 导流仪实验流程图1、2．电子天平；3、4．容器；5、6．背压阀；7、8、17、18．压力表；9、1O．节流阀；11、12．压差传感器；13．压力传感器；14、15．导流池及加压和加热装置；16．脱氧装置；19、20．储液罐；21．储水罐；22．真空泵；23．真空表；24．高压气瓶及调压阀 (2)实验原理和步骤:p W QLKW f ∆=μ式中：K——裂缝渗透率，；2m μ Wf——裂缝宽度，cm；μ——测试流体粘度，mPa·s；Q——流速，cm^3/s；L——测压孔距离，cm；W——导流室宽度，cm；——压差，10p -1MPa。

(3)实验条件实验流体为2％NaCl 溶液，铺砂浓度为5kg/m^2，实验固化温度为120℃，固化剂类型为加成型固化剂，固化时间为4h，闭合压力为60MPa，导流能力实验测试时间约为25d。

(3)实验结果及分析 ①覆膜高强度陶粒长期导流能力实验结果图2 覆膜高强度陶粒长期导流能力与时间关系图覆膜高强度陶粒长期导流能力在早期降低较快，约7d 后趋于缓和。

覆膜陶粒支撑剂随时间早期导流能力降低急剧，其主要原因可能是支撑剂颗粒之间的压实作用，而经过一段时间，这种作用将减缓。

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。

不同粒径组合支撑剂在裂缝中运移规律模拟张矿生; 张同伍; 吴顺林; 李年银; 何思源; 李骏【期刊名称】《《油气藏评价与开发》》【年(卷),期】2019(009)006【总页数】6页(P72-77)【关键词】压裂; 支撑剂; 运移规律; 粒径组合; 可视化模拟【作者】张矿生; 张同伍; 吴顺林; 李年银; 何思源; 李骏【作者单位】中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院陕西西安 710018; 西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都 610500【正文语种】中文【中图分类】TE357.12低渗致密砂岩储层完井后自然产能低甚至无产能，需经压裂形成人工裂缝才具有工业产量[1-5]。

支撑剂的运移铺置在一定程度上对天然裂缝的激活和人工裂缝的形成有重要的影响，且支撑剂在裂缝中的铺置形态直接影响支撑裂缝导流能力进而影响压裂效果[6-8]。

1967年，BABCOCK[9]首次通过平行的树脂有机玻璃板，在可视条件下研究了支撑剂在单缝中的铺置规律，提出了平衡流速和平衡高度2个目标参数，并围绕这2个参数，进行支撑剂铺置规律实验研究。

20世纪70年代，SCHOLS[10]采用了2块透明的、恒定宽度和高度的平行玻璃板模拟垂直缝，结合支撑剂铺置规律相关理论并针对各个影响因素开展了实验模拟研究，提出支撑剂的铺置形态可分为3个阶段：第一阶段，砂堤逐渐沉积，直到到达平衡高度；第二阶段，砂堤在纵向上延伸；第三阶段，砂堤在水平方向上延伸。

2012年，中国石油大学翟恒立[11]，通过一套大型的可视化单缝支撑剂铺置装置，研究了不同影响因素（排量、砂比、黏度等）对支撑剂铺置效果的影响，最后依据实验结果修正了沉降公式。

在2009年，DAYAN[12]设计了一套模拟主缝以及具有2个相同长度的次生缝的装置研究支撑剂在复杂缝网结构中的运移情况，通过控制变量法得到了单因素影响下支撑剂在复杂裂缝中的实验结果。

2014年，西南石油大学改进了单缝装置，设计了一套具有1条主缝，2条与主缝平行的支缝的多裂缝铺砂装置，通过改变不同的影响因素，研究了在各种因素的影响下支撑剂的铺置规律，并针对实验某些参数运用了FLUENT软件进行数值模拟，以此来进行对比验证[13]。

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。

砂泥岩交互储层支撑剂导流能力实验及应用辛军;郭建春;赵金洲;崔荣军;王健【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(032)003【摘要】在砂泥岩互层的压裂施工中,由于压裂层数多且薄,所造缝的缝宽较窄,且由于支撑剂的大量嵌入,导致支撑裂缝导流能力进一步变差.为使裂缝参数与地层参数相匹配,在时不同粒径、铺砂浓度和支撑剂嵌入等复杂条件下的导流能力进行评价的基础上,进行了组合粒径实验研究,结果表明:尽管在闭合压力较小时,20/40目与16/30目组合粒径导流能力均与16/30目支撑剂有较大差距,但随着闭合压力的升高,使用组合粒径(20/40:16/30=3:1)获得的裂缝导流能力已经接近单一粒径(16/30目)的导流能力.现场对Y34-38井优化得到了组合粒径的最佳比例,压裂施工后取得了显著效果.研究成果对胜利油田滩坝砂岩储层的压裂改造有重要的指导意义.【总页数】5页(P80-84)【作者】辛军;郭建春;赵金洲;崔荣军;王健【作者单位】"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室·西南石油大学,四川,成都,610500;"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室·西南石油大学,四川,成都,610500;"油气藏地质及开发工程"国家重点实验室·西南石油大学,四川,成都,610500;中国石油新疆油田公司石西油田作业区,新疆,克拉玛依,834000;中国石化胜利石油管理局石油开发中心,山东,东营,257000【正文语种】中文【中图分类】TE357【相关文献】1.致密油储层支撑剂嵌入导流能力伤害实验分析 [J], 李超;赵志红;郭建春;张胜传2.复杂岩性储层导流能力的实验研究-酸蚀导流能力 [J], 付永强;郭建春;赵金洲;刘永山3.砂砾岩致密油储层支撑剂导流能力预测 [J], 张静娴; 许冬进; 廖锐全4.多尺度体积压裂支撑剂导流能力实验研究及应用 [J], 刘建坤; 谢勃勃; 吴春方; 蒋廷学; 眭世元; 沈子齐5.南海低渗透储层支撑剂导流能力试验研究 [J], 吴百烈;杨凯;程宇雄;刘善勇;张艳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。