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深层页岩狭长缝内支撑剂沉降运移规律实验研究
刘浩琦, 陈富红, 余致理, 龚伟, 罗西, 林魂
油气藏评价与开发    2025, 15 (3): 528-536.   DOI:10.13809/j.cnki.cn32-1825/te.2025.03.021
摘要   (68 HTML3 PDF(pc) (13232KB)(23)  

水力压裂作为页岩气藏开发的重要技术,如何有效提高深层页岩储层“狭长缝”内的支撑剂铺置效果成为目前亟须解决的难题。研究基于模拟深层页岩储层狭长裂缝的平板实验装置,对压裂液黏度、注入排量、支撑剂粒径、加砂质量浓度、裂缝宽度、支撑剂类型等参数进行对比实验,以了解支撑剂颗粒在深层页岩储层狭长裂缝内的沉降运移规律。结果表明:与宽缝相比,相同条件下支撑剂颗粒在深层页岩狭长缝内形成的砂堤前缘坡度降低,前后砂堤高度差距减少,支撑剂颗粒的整体铺置效果更加均匀平缓;在深层页岩狭长缝内,末端砂堤面积占整体砂堤面积的比重随压裂液黏度、注入排量的增大而增大,而加砂质量浓度对其影响程度较低;微小粒径支撑剂颗粒同样对末端砂堤的铺置具有促进作用,并且更有利于整体砂堤的均匀铺置;深层页岩狭长缝内裂缝宽度的收缩对收缩前裂缝内的砂堤铺置无明显影响,但会阻碍收缩后裂缝内支撑剂颗粒的流动铺置。收缩后裂缝内砂堤的覆盖面积减小,平衡高度降低,砂堤整体铺置更加均匀。但支撑剂的沉降量减少,同时增大了深层页岩储层裂缝有效压裂支撑的难度。该实验研究成果可为深层页岩储层的压裂改造设计提供有力的支撑。



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图1 有机玻璃平板及裂缝模拟装置实物
正文中引用本图/表的段落
实验装置主要由裂缝模拟装置、混液装置、循环装置三部分组成,其中,裂缝模拟装置由3块有机玻璃平板连接而成。单块有机玻璃平板高度为110 cm,长度为90 cm,为模拟真实深层页岩储层压裂裂缝,裂缝宽度调节范围设置为2~3 mm。相邻两块平板之间由法兰连接。为确保其密封性,在平板连接处加入厚度为5 mm的密封垫圈,有机玻璃平板实物如图1所示。混液装置由容量为200 L混液罐和功率为3 kW的电动机组成,主要进行压裂液的配置和支撑剂的混合,搅拌速度可适时调节。循环装置利用液体回收罐、压力感应器、流量计和连接管线等装置实现实验流体的注入、回收以及流体流量的控制和记录。根据实验注入排量设计要求,实验的液体注入泵选择G20-2型螺杆泵,排量介于1.0~18.0 m3/h。液体注入泵和混液装置由控制系统统一控制,流量计和压力表连接电脑以进行数据自动记录,为后续分析提供基础参数。
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