致密砂岩暂堵转向压裂实验研究

摘要

转向压裂是一种在施工过程中应用化学或者固体颗粒等材料作为暂堵剂暂堵老缝或已加砂缝，使流体在地层中发生转向，造出新缝的一种新型压裂技术。能够充分控制单向裂缝的延伸扩展，实现在缝内多级短期暂堵，并使裂缝发生转向，形成另一种意义上的复杂缝网，最大限度地沟通泄油面积，提高储层改造的产能。暂堵剂的封堵性能以及铺置方式决定着裂缝转向以及压裂施工的效果。目前现场一般通过压裂曲线和压后地震监测间接判断裂缝是否转向，缺乏必要的室内实验研究装置和方法。本文基于相关理论体系，模拟地下储层裂缝设计研制了“暂堵剂暂堵性能评价实验装置”，针对目前市场上常用的纤维暂堵剂和水溶性颗粒暂堵剂进行了筛选和封堵性能评价实验。实验表明纤维的分散性、降解性、携砂性能对纤维的暂堵性能有非常重要的影响，同时压力越高，纤维越容易形成致密暂堵层，封堵性能越好。并提出了一种暂堵性能更加优良的组合型暂堵剂。使用筛选的暂堵剂进行裂缝转向研究实验，根据相关理论，模拟现场压裂工序和拟改造储层形态，研制了“裂缝转向模拟实验装置”，针对不同的裂缝结构制定了实验方案，研究不同纤维浓度和不同水溶性暂堵剂浓度对裂缝暂堵转向效果的影响，优选得到了最佳暂堵剂浓度范围。实验表明转向新裂缝的破裂压力是原裂缝的1.1倍，实现裂缝转向所需暂堵剂的增强强度应该为地层水平应力差的1.2-2倍。同时应用全尺寸真三轴岩石力学试验系统进行了验证实验，实验结果较为一致，在误差范围内。并将实验优化结果应用到了现场一口井的压裂，增产效果良好。本文的研究成果对进一步掌握转向压裂技术，提高储层压裂效果具有一定指导意义。

目录

声明

第一章 前 言

1.1 研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 机械转向技术

1.2.2 化学转向技术

1.2.3 纤维暂堵转向压裂技术

1.3 本文主要研究内容

3. 暂堵转向压裂技术现场应用

第二章 暂堵剂性能评价

2.1 暂堵剂暂堵性能评价实验装置的研制

2.1.1 实验装置的设计

2.1.2 实验装置使用方法

2.1.3 暂堵剂性能评价实验方案

2.3 纤维的分散悬浮性能评价

2.3.1 实验方案

2.3.2 实验现象及分析

2.4 纤维的降解性能评价

2.4.1 溶液类型对纤维的降解性能的影响

2.4.2 温度对纤维的降解性能的影响

2.5 纤维的携砂性能评价

2.5.1 不同纤维对携砂液携砂能力的影响

2.5.2 不同纤维质量浓度对携砂液携砂能力的影响

2.6 纤维的暂堵性能评价

2.6.1 纤维暂堵的原理

2.6.2 不同种类纤维对模拟裂缝的暂堵性能研究

2.6.3 不同压差下纤维对模拟裂缝的暂堵效果研究

2.7 水溶性化学颗粒暂堵剂暂堵性能评价

2.7.1 1mm裂缝水溶性化学颗粒暂堵剂评价

2.7.2 3mm裂缝水溶性化学颗粒暂堵剂评价

2.8 本章小结

第三章 裂缝暂堵转向实验装置的研制

3.1 实验装置

3.1.1 实验装置设计

3.1.2 实验装置参数介绍

3.2 实验方案

3.2.1 实验参数设计

3.2.2 实验用岩心制作方法

3.2.3 实验暂堵剂的铺置方法

3.3 本章小结

第四章 缝内暂堵转向压裂实验

4.1 实验流程

4.2 无暂堵剂裂缝起裂实验

4.2.1 实验条件

4.2.2 实验现象

4.2.3 实验结果分析

4.3 人工诱导裂缝转向实验

4.3.1 实验条件

4.3.2 实验现象

4.3.3 实验结果分析

4.4 纤维暂堵剂浓度为0.8%时裂缝暂堵转向实验

4.4.1 实验条件

4.4.2 实验结果

4.4.3 实验结果分析

4.5 纤维暂堵剂浓度为1.2%时裂缝暂堵转向实验

4.5.1 实验条件

4.5.2 实验结果

4.5.3 实验分析

4.6 水溶性暂堵剂浓度为0.8%时纵向裂缝转向实验

4.6.1 实验条件

4.6.2 实验结果

4.6.3 实验结果分析

4.7 水溶性暂堵剂浓度为1.0%时横向裂缝转向实验

4.7.1 实验条件

4.7.2 实验结果

4.7.3 实验结果分析

4.8 水溶性暂堵剂浓度为1.0%时纵向裂缝转向实验

4.8.1 实验条件

4.8.2 实验结果

4.8.3 实验结果分析

4.9 水溶性暂堵剂浓度为1.2%时纵向裂缝转向实验

4.9.1 实验条件

4.9.2 实验结果

4.9.3 实验结果分析

4.10 真三轴天然岩心裂缝暂堵转向实验

4.10.1 围压载荷设计

4.10.2 实验设备、参数

4.10.3 实验方案

4.10.4 实验结果及规律分析

4.11 本章小结

第五章 暂堵转向技术现场应用

5.1 试验井概况

5.2 试验井矿场实施情况与压后效果分析

5.2.1 试验井矿场压裂情况

5.2.2 压后效果

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间获得的学术成果

致谢