页岩气井水力压裂支撑剂沉降及运移规律研究

摘要

页岩气作为一种非常规天然气，开发潜力巨大。但页岩储层不同于常规油气储层，具有低孔、低渗、致密的特点。目前，水平井技术及分段压裂技术是开发页岩气藏的有效手段。经过水力压裂改造的储层可以形成复杂的裂缝缝网结构，从而有利于天然气的产出，使得采收率大大提高。
　　水力压裂过程中支撑剂能否有效地铺置，很大程度上决定了作业的成败和增产的效果。现阶段人们对支撑剂的运移及沉降规律多集中在理论方面，缺少必要的实验研究。本文通过调研国内外文献，根据现有的理论模型，以Excel VBA为平台，编制了砂堤形态敏感性分析软件。同时采用自主设计的平行板裂缝模拟装置，不仅可以模拟单一裂缝，而且可以模拟更符合页岩气压裂施工后所形成的复杂裂缝，研究了不同施工排量、支撑剂类型、砂比、裂缝角度等因素对裂缝内支撑剂颗粒沉降速度及砂堤形态的影响。
　　通过以上工作，本文对页岩气井水力压裂支撑剂砂堤形成过程进行了全面描述，对比了物理实验与Babcock砂堤形成理论的模拟结果，指出了影响砂堤形态各个参数的主要因素，为建立更合理的支撑剂颗粒输送模型提供了依据，同时对现场压裂设计及施工也具有一定的指导意义。

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第一章 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容及创新点

第二章 支撑剂沉降及运移规律研究

2.1 颗粒在无限大流体中的自由沉降

2.2 支撑剂颗粒在非牛顿液体中的沉降

2.3 支撑剂颗粒沉降速度的影响因素

第三章 支撑剂铺砂规律研究及软件编制

3.1 平衡流速与阻力速度

3.2 砂堤堆起速度与平衡时间

3.3 裂缝内支撑剂颗粒输送方程

3.4 砂堤运移模型的建立

3.5 支撑剂粒径不均时的修正

3.6 支撑剂沉降规律软件编制

第四章 支撑剂铺置室内实验研究

4.1 实验理论依据

4.2 实验装置介绍

4.3 支撑剂单缝沉降运移实验研究

4.4 支撑剂双缝沉降运移实验研究

第五章 结论

致谢

参考文献

研究生期间发表的论文