加砂压裂是低渗气藏开发评价和增储上产必不可少的技术措施,而气井压后的压裂液返排是水力压裂作业的重要环节。目前,在压裂液的返排过程中,大多采用经验方法,通过控制放喷油嘴的尺寸来控制返排过程,由于放喷油嘴尺寸的不确定性,导致了支撑剂回流和对储层的二次伤害。另外,气井在压后的生产过程中,由于盲目追求产量,导致气井出砂严重,极大地影响了气井的正常生产。本文对压裂液的返排过程和压后产能确定进行了较为系统深入地研究,旨在为压裂液返排控制和防止支撑剂回流的生产措施制定提供合理的理论依据和指导方案。 本文首先研究了裂缝闭合过程中的压裂液滤失,利用净压力差与时间平方根差在裂缝闭合过程中的线性关系,给出了压裂液综合滤失系数和初滤失系数的解析解,并分析了考虑初滤失系数与否对裂缝解释参数的影响。 在此基础上,建立了裂缝强制闭合过程中的压裂液返排模型,可以解释强制闭合条件下的裂缝参数,其结果比传统的压降分析结果更精确,并且反映了返排过程中返排排量的变化对裂缝解释参数的影响。 依据流体力学理论和物质平衡原理,建立了返排过程中放喷油嘴尺寸的优选模型。研究了水力压裂后不同放喷油嘴尺寸下,井口压力随时间的变化规律,并计算了考虑干扰时的支撑剂沉降距离和支撑剂回流效应,由此可根据不同的储层情况和压裂工艺参数,确定出最佳放喷油嘴尺寸。 针对气井压后生产过程中的出砂问题,建立了气井压后稳态产能的简易计算模型,并结合着支撑剂回流的临界流速模型,确定出了气井的最佳产能。 在这些研究成果的基础之上,编制了压裂气井的返排优化及压后合理产能的预测软件,提出了针对不同的储层条件和压裂施工参数下的返排控制方案以及压后合理产能的确定依据,为提高压裂效果,保持气井长期稳定和高效生产,提供可靠的理论依据和保障。