壓裂防砂數(shù)值模擬技術(shù)研究及應(yīng)用

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1、壓裂防砂數(shù)值模擬技術(shù)研究及應(yīng)用摘要：本文論述了疏松砂巖油藏壓裂防砂機(jī)理、大鍵理論技術(shù)，重點進(jìn)行了數(shù)伉模擬研究，并以Mfrac,Gohfcr>Fracpro軟件為例，進(jìn)行丫裂縫形狀及參數(shù)預(yù)測、壓后效果分析、射孔層段/排最/液呈優(yōu)化組合、加轉(zhuǎn)向劑縫高控制模擬等，數(shù)模結(jié)果在眾多區(qū)塊、油井的現(xiàn)場應(yīng)用中取得了良好效果，為該類汕藏防砂和髙效開發(fā)提供了借鑒。關(guān)鍵詞：疏松砂巖汕藏壓裂防砂數(shù)值模擬現(xiàn)場應(yīng)川效果分析一、概述在疏松砂巖油藏在開發(fā)過程中，由干出砂嚴(yán)重及鉆井污染得不到解除，嚴(yán)重影響油外正常生產(chǎn)，主要表現(xiàn)在：疏松砂巖滲透層不僅在近并地帶普遍存在污染

2、帶，地層深部的滲透率也會因生產(chǎn)過程屮的微粒移動不斷卜'降，奮的還相當(dāng)嚴(yán)重。常規(guī)解堵方法不僅奮效期短，而且不能解決地層深部傷害的解除和防范問題。常規(guī)防砂方法如化學(xué)防砂、機(jī)械防砂會造成汕井產(chǎn)能進(jìn)一步降低。W此利用防膨穩(wěn)砂劑作為預(yù)先處理液，采取適當(dāng)?shù)膲毫殉涮畲胧?，能夠在很大程度上緩解上述矛盾或徹底解決科關(guān)問題?；伊逊郎凹夹g(shù)可在地層屮形成高導(dǎo)流能力裂縫，從而防止汕層深部巖石微粒運移，實現(xiàn)近井地帶解堵及深部穿透污染帶，形成冇效的防砂帶，降低生產(chǎn)壓差和近井地帶壓降漏斗，改變徑14流動為雙性流動模式，緩解或解除出砂趨勢。壓裂防砂工藝技術(shù)主要包括防膨穩(wěn)

3、砂、端部脫砂壓裂技術(shù)（TSO）和壓裂充填技術(shù)。目前壓裂防砂是國外首選的防砂工藝技術(shù)，在中國也F1益受到重視，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。二、壓裂防砂機(jī)理及關(guān)鍵技術(shù)分析研究（一）壓裂防砂機(jī)理壓裂是低滲透汕藏幵發(fā)的主導(dǎo)丄藝。壓裂防砂之所以能夠防砂，是由于裂縫的存在而形成了典型的雙線性流動形式，而支撐帶對地層微粒又具有橋堵作用。1、壓后地層流體的雙線性流動模式地層流體向井底的流動必然沿若肌力最小的通道。對于均質(zhì)未壓裂地層，流體流入井底的模式為標(biāo)準(zhǔn)徑向流，不M的等壓線為大小不Ml的以井底為圓心的同心圓。油井壓裂以后，流體沿著具有高導(dǎo)流能力裂縫的流動m力非

4、常小。-?般簡化為垂直于裂縫的直線流和裂縫內(nèi)的直線流，稱為“雙線性流動模式”（見圖1）?！觥鑫铩獈麗■nnTn圖1壓前徑向流及壓后典徹雙線性流動校堺2、裂縫對緩解或避免巖石破壞的作用對于疏松砂巖而言，成功的壓裂吋使油井的產(chǎn)能提高2-3倍；井底污染堵塞嚴(yán)重的井，壓裂增產(chǎn)倍數(shù)還會更高。如果保持壓裂前后相同的產(chǎn)量，壓P生產(chǎn)壓差可以降低2倍以上，液體流動壓力梯度會有更人幅度的降低?？梢?，其有高導(dǎo)流能力的壓裂裂縫在穿透井底污染堵塞帯的同吋，將地層流體原來的徑向流形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡p線流形式，不但可以達(dá)到增產(chǎn)II的，而且可以適當(dāng)降低生產(chǎn)壓差和較大幅度地降

5、低壓力梯度，從而緩解或避免了巖石骨架的破壞，緩解了出砂趨勢和出砂程度。3、裂縫對降低流體攜帶微粒能力的作用對于壓前徑向流動，隨著流體向井底的積聚，流動速度越來越米越大。壓后雙線性流動形式?jīng)Q定了具有較人的裂縫面，對流體有很好的分流作用，從而人人降低流速。壓后和壓前流速的定量比例關(guān)系見表1。表1壓P和壓前流速比例關(guān)系v/vrQ/Qr=1Q/Qr-2Q/Qr=3Lf=30m40mLf=30m40mLf=30m40mR=0.1m0.00520.00390.01040.00780.01560.0117R=1.0m0.0520.0390.1040.

6、0780.1560.117R=5.0m0.26().1950.520.390.780.585由表1可以看出，當(dāng)灰P產(chǎn)朵是灰前產(chǎn):W:的2倍時，壓r流體流h'd裂縫的速度比樂前井壁出（r=O.lm）的流速降低了100倍以上，比壓前r=1.0m處的流速降低了10倍以上，比壓前r=5.0m出的流速降低r2倍以上。很明顯，裂縫導(dǎo)致的雙線流動形式發(fā)揮丫很好的分流作用，從而大大降低了流動對地層微粒的沖刷攜帶作用。4、裂縫支撐帶對地層微粒的橋堵作用裂縫支撐帶對地層微粒的橋堵作用類似井底礫石充填層的防砂作用。根據(jù)地層微粒的粒徑分布規(guī)律和礫石充填中選擇礫

7、石大小的準(zhǔn)則，同樣對以選擇壓裂砂粒徑規(guī)格。必要時還吋以設(shè)計完全充填涂料砂或在近井的縫口段充填涂料砂，以提高裂縫對地層砂的橋堵作川。由以上所述，壓裂產(chǎn)生的高導(dǎo)流能力裂縫對地層出砂趨勢的控制作川表現(xiàn)在三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)上：防止減緩巖石結(jié)構(gòu)的破壞，降低流體對地層微粒的沖刷和攜帶能力以及裂縫填砂帶對地層微粒的橋堵作用。三種作川機(jī)理的結(jié)合形成壓裂裂縫的綜合防砂機(jī)理。（二）壓裂防砂關(guān)鍵技術(shù)分析研究壓裂技術(shù)作為一項常規(guī)增產(chǎn)增注措施工藝￥已在低滲油氣藏得到廣泛應(yīng)用，技術(shù)十分成熟。而將壓裂工藝人規(guī)模應(yīng)用于高滲透膠結(jié)疏松的軟地屋作為防砂完井措施卻是二十世紀(jì)九十年

8、代的事。Smith等人首次發(fā)表了以充填寬裂縫為主要目的的“端部脫砂壓裂”技術(shù)，使得中、高滲油藏的壓裂防砂進(jìn)入了一個工業(yè)應(yīng)用階段。n前，在全世界范圍內(nèi)，壓裂充填防砂施工井?dāng)?shù)與日俱增,而且，施工井?dāng)?shù)已占它各類防