水力压裂支撑剂运移与展布模拟研究进展

发布时间：2025-07-19 02:36

　　 研究水力压裂支撑剂在井筒和压裂裂缝中的分流、运移和展布规律,可以为压裂工艺和压裂材料优选、压裂施工参数优化提供理论支撑,进而提升压裂改造效果。为此,通过调研分析大量的室内实验、数值模拟和理论分析研究成果,归纳了室内试验与数值模拟方法各自的优缺点,总结了支撑剂在井筒和压裂裂缝中的运移和展布特征。研究结果表明:①室内实验能直观地观测和分析支撑剂在井筒和压裂裂缝中的分流、运移与展布特征,是研究支撑剂在井筒和压裂裂缝中运移与展布特征的重要手段,但现有的实验仪器还有改进和完善的空间;②基于计算流体动力学的数值模拟技术是研究压裂支撑剂运移与展布规律的有效补充,其中计算流体动力学—颗粒元(CFD-DEM)法能够更真实地模拟支撑剂运移情况,是未来研究支撑剂运移与展布特征的重要方法之一;③对于单簇射孔,支撑剂更容易进入水平井筒下方射孔孔眼沟通的压裂裂缝;④对于分簇射孔,支撑剂更容易进入射孔相位角和方位角最优的裂缝,并且在压裂液黏度较低时,支撑剂容易进入跟端射孔簇,而压裂液黏度和注入排量增大能够大幅度降低射孔簇间支撑剂分流差异性;⑤对于单一平面裂缝,压裂液黏度、支撑剂粒径与密度、施工排量及裂缝参数是影响支...

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图2 考虑不同裂缝形态的压裂裂缝模拟装置照片

现有仪器的压裂裂缝模拟装置的尺寸差异大，从几十厘米至几米不等。若采用小尺寸裂缝模拟装置（图4-a），实验过程中支撑剂极易穿过裂缝，因而导致实验注入排量小，无法进行大排量测试[35-36]，实验测试条件与现场情况差异大。为了更真实地模拟支撑剂在压裂裂缝中的运移与展布情况，部分学者进....

图3 采用不同材质的压裂裂缝模拟装置照片

对现有的支撑剂在压裂裂缝中运移与展布实验评价仪器的缺点进行了分析，主要包括以下5个方面。图4不同尺寸压裂裂缝模拟装置照片

图4 不同尺寸压裂裂缝模拟装置照片

图3采用不同材质的压裂裂缝模拟装置照片2.2.3.1压裂裂缝模拟装置的材质与实际岩石性质差异大

图5 压裂参数对井筒中支撑剂分流体积比影响结果图[21]

上述研究成果均基于射孔簇间流量相同的实验条件，未考虑射孔簇间流量分配对支撑剂分流的影响。而在实际压裂过程中，由于受到储层物性、地应力和裂缝干扰等多种因素的影响，射孔簇间压裂裂缝扩展速度有差异，从而使射孔簇间出口液量、支撑剂量存在差异。4.2压裂裂缝中支撑剂展布规律

本文编号：4057847