支撑剂嵌入对裂缝导流能力影响研究

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为了实现低渗透油田的高效开采,需对低渗透油田进行酸化、压裂改造。有诸多因素影响储层改造效果,其中裂缝导流能力的大小影响最为直接。在闭合压力的作用下,进入裂缝的支撑剂会发生嵌入裂缝壁面的现象。支撑剂嵌入后,一方面会导致裂缝内支撑剂充填层孔隙度降低,另一方面也会减小支撑裂缝宽度,进而导致支撑裂缝导流能力降低。  支撑剂嵌入裂缝面量化研究是对裂缝导流能力定量研究的重要内容。本文在大量国内外文献调研基础上,以S1砂岩储层、S2砂岩储层以及它们之间的泥岩夹层为研究对象,进行了支撑剂嵌入深度测试实验、支撑裂缝导流能力测试实验。并在实验的基础上,建立了支撑剂嵌入深度定量计算模型、支撑剂压缩变形量定量计算模型和支撑裂缝导流能力定量计算模型,并用实验数据对模型进行了验证。然后,在数学模型的基础上,首先进行了支撑剂粒径、支撑剂杨氏模量、支撑剂泊松比、岩石杨氏模量、岩石泊松比对支撑剂嵌入的影响规律研究;再进行了支撑剂粒径、支撑剂杨氏模量、支撑剂泊松比对支撑剂压缩变形量的影响规律研究;最后进行了支撑剂粒径、支撑剂杨氏模量、支撑剂泊松比、岩石杨氏模量、岩石泊松比、铺砂浓度、支撑剂嵌入深度对裂缝导流能力的影响规律研究。  本文取得的主要研究认识与成果有:  (1)总结并改进了测试支撑剂嵌入深度的实验方法、实验流程,能够准确地评价支撑剂嵌入的影响因素以及各单因素对支撑剂嵌入的影响程度。  (2)综合考虑支撑剂的排列方式、支撑剂的粒径、支撑剂杨氏模量、支撑剂泊松比、岩石杨氏模量、岩石泊松比、铺砂浓度等因素分别建立了支撑剂嵌入深度定量计算模型、支撑剂压缩变形量定量计算模型和支撑裂缝导流能力定量计算模型,可用来预测支撑剂的嵌入深度、支撑剂压缩变形量和支撑裂缝导流能力。  (3)支撑剂嵌入深度随着闭合压力的增大而增大,但并不遵循线性关系。随着压力的增大,支撑剂嵌入深度增大率变小。这是因为,随着支撑剂嵌入深度的增大,支撑剂嵌入岩心的嵌入面面积逐渐增大,导致嵌入难度增大。  (4)其它条件相同时:支撑剂粒径越大,支撑剂嵌入深度越大;支撑剂杨氏模量越大,支撑剂越容易嵌入裂缝壁面;支撑剂的泊松比对支撑剂嵌入的影响非常小,可忽略不计;岩石的杨氏模量越大,支撑剂越难嵌入;岩石的泊松比越大,支撑剂越难嵌入。  (5)其它条件相同时:支撑剂的粒径越大,支撑剂压缩变形量越大;支撑剂的杨氏模量越大,支撑剂越难压缩;随着支撑剂泊松比的增大,支撑剂压缩变形量略微减小,支撑剂泊松比对支撑剂压缩变形量的影响不大。  (6)其它条件相同时:支撑剂的粒径越大,裂缝的导流能越大;铺砂浓度越高,裂缝的导流能力越大;支撑剂嵌入深度越大,裂缝导流能力越小;支撑剂杨氏模量越大,裂缝导流能力越大;支撑剂的泊松比对裂缝的导流能力的影响非常小;岩石杨氏模量越大,裂缝导流能力越大;岩石泊松比对裂缝导流能力影响不大。
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