压裂返排优化理论与应用技术研究

摘要

对于低渗致密储层，压裂液强制返排技术是压裂施工结束后的常用技术。其中，裂缝闭合时间和位移的长短、支撑剂是否发生回流、是该技术成功与否的关键因素，影响着油井的正常生产和压裂的效果，直接决定着压裂液的返排率。
　　裂缝闭合时间和位移的长短，将直接影响到压裂后裂缝的导流能力。为计算裂缝闭合时间和位移，从以下3方面开展研究:1）为更好模拟压裂液在裂缝闭合过程中的滤失情况，在考虑压裂液二维滤失的基础上，利用物质平衡方程建立裂缝强制闭合过程中的压裂液滤失模型；2）利用物质平衡原理和流体力学等相关知识，建立气井压后裂缝强制闭合模型，得到了水力压裂后在不同放喷油嘴尺寸下，井口压力随时间的变化趋势，计算出裂缝闭合时间和位移;3）分析裂缝闭合时间和位移的影响因素。
　　针对支撑剂回流机理研究，详细分析了支撑剂运移回流的物理过程。支撑剂是否发生回流主要取决于返排的压裂液是否有足够的速度将最后一段单颗粒支撑剂起动以及放喷油嘴的大小对支撑剂回流的影响两个方面。通过对注入的最后一段支撑剂中的单颗粒支撑剂的受力分析，建立支撑剂回流的运动模型和起动模型。
　　根据压裂液返排的特殊物理过程，建立裂缝强制闭合后油水平面二维两相流模型，进行数值差分求解得到裂缝闭合后的返排量，并结合裂缝强制闭合，即裂缝闭合之前，计算的返排量，求解出压裂液返排率并分析其影响因素。
　　在理论模型的研究基础之上，开发压裂液返排率优化软件并进行实例计算。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究意义

1．2 国内外现状

1．3 研究内容

第二章 直井压裂支撑剂回流模型研究

2．1 研究方法和思路

2．2 支撑剂回流起动模型

2．2．1 物理过程

2．2．2 假设条件

2．2．3 支撑剂回流起动模型

2．3 支撑剂回流运动模型

2．3．1 物理过程

2．3．2 假设条件

2．3．3 支撑剂回流运动模型

2．4 支撑剂回流数学模型求解

2．4．1 支撑剂回流起动模型

2．4．2 支撑剂回流运动模型

2．5 支撑剂回流数学模型实例分析

2．5．1 运动模型计算与分析

2．5．2 起动模型计算与分析

2．5．3 不同参数对临界流速的影响

第三章 直井压裂裂缝闭合模型研究

3．1 研究方法和思路

3．2 裂缝闭合过程中压裂液滤失模型

3．2．1 滤失机理分析

3．2．2 压裂液滤失的二维数学模型建立

3．2．3 二维滤失模型的数值求解

3．3 裂缝强制闭合模型

3．3．1 条件假设

3．3．2 模型建立

3．3．3 强制闭合过程中压裂液返排量计算模型

3．4 强制闭合过程中裂缝体积变化量计算模型

3．5 裂缝强制闭合模型求解

3．6 裂缝强制闭合模型计算结果与分析

3．6．1 放喷油嘴半径对裂缝闭合时间的影响

3．6．2 地层渗透率对裂缝闭合时间的影响

3．6．3 裂缝闭合时间与闭合应力关系

第四章 压裂强制闭合下压裂液返排率研究

4．1 研究方法和思路

4．2 数学模型的建立

4．2．1 基本渗流微分方程

4．2．2 网格划分和差分方程

4．3 压裂闭合后返排液返排量的计算

4．3．1 压裂液返排率求解

4．3．2 压裂液返排率应用分析

4．4 裂缝闭合后压裂液返排模型的软件编制

4．4．1 软件描述

4．4．2 软件功能模块设计

4．4．3 编程语言及用户特点

4．4．4 接口设计及性能

4．4．5 数据结构设计

4．4．6 软件实现

结论与认识

致谢

参考文献

攻读硕士期间所发表的论文