低渗透油田压裂液返排规律研究

论文摘要

水力压裂是低渗透油气藏开发评价和增产增注必不可少的技术措施,而油气井压后的压裂液返排又是水力压裂作业的重要环节。目前,对压裂液返排的控制,大多采用经验方法,没有可靠的理论依据。本文对压裂液的返排过程和压后井底压力的确定进行了较为系统的研究,旨在为压裂液返排控制提供理论依据。本文首先依据渗流力学理论对裂缝闭合过程中压裂液的滤失机理进行分析,考虑了压裂液滤失的二维数学模型。数值模拟结果表明,二维模型考虑了缝长方向上的滤失,能更好地反映实际情况,其计算出的滤失量比一维模型计算出的滤失量可靠。在以压裂液的滤失机理分析和滤失量计算的基础上,运用流体力学和数值模拟的相关理论以及物质平衡原理对返排期间裂缝闭合的过程建立压裂液返排的数学模型,同时考虑了启动压力梯度的影响,给出压裂液返排数学模型的数值解法。计算结果表明,为了减少压裂液对储层的伤害,低渗透储层中的压裂井应采用停泵后立即返排的方式,使裂缝强制闭合。实测井口压降曲线与计算值的比较结果表明,建立的模型能够比较准确地预测裂缝闭合过程和压裂液返排过程。最后,对返排的影响因素进行了室内实验研究,通过岩心实验,验证了模型的准确性,进而对模型进行了完善和优化。以机理研究为基础,提出了针对不同的储层条件和压裂施工参数进行返排控制方案设计的原则和方法,编制了返排参数预测程序,通过对返排参数的优化来指导压裂液返排作业。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 1. 压裂液返排规律研究的目的和意义
• 2. 目前关于压裂液返排规律研究存在的不足
• 3. 本文的主要内容
• 第一章 低渗透油田特点及压裂液返排规律研究现状
• 1.1 国内外低渗透油田储量分布及特点
• 1.1.1 国外低渗透油田储量分布
• 1.1.2 国外低渗透油田的主要特点
• 1.1.3 国内低渗透油田储量分布
• 1.1.4 国内低渗透油田的主要特点
• 1.2 压裂液返排规律研究现状
• 1.2.1 国外压裂液返排的推荐做法
• 1.2.2 国内压裂液返排的研究现状
• 1.3 裂缝形态的数学模型
• 1.4 本章小节
• 第二章 压裂液滤失机理研究
• 2.1 压裂液滤失概述
• 2.1.1 滤失现象描述
• 2.1.2 一维滤失理论
• 2.2 一维总滤失体积计算
• 2.3 压裂液的一维滤失规律
• 2.4 本章小节
• 第三章 裂缝闭合期间压裂液返排模型
• 3.1 裂缝闭合过程中模型的假设条件
• 3.2 压裂液返排的二维数学模型
• 3.2.1 压裂液从地层返排的数学模型
• 3.2.2 初始条件及边界条件
• 3.3 模型的数值解法
• 3.3.1 返排模型的离散
• 3.3.2 求解方法
• 3.4 裂缝闭合时间及压裂液返排量的确定
• 3.4.1 裂缝闭合时间确定
• 3.4.2 压裂液返排量的计算
• 3.4.3 停泵后裂缝体积变化量的计算
• 3.5 实例计算与分析
• 3.6 室内实验模拟研究
• 3.6.1 实验方法
• 3.6.2 实验数据及处理
• 3.7 本章小节
• 第四章 压裂液返排施工程序设计
• 4.1 返排控制方案的设计
• 4.2 裂缝闭合模式的选择准则
• 4.2.1 返排时机的选择准则
• 4.2.2 放喷油嘴半径的选择准则
• 4.3 本章小节
• 第五章 压裂液返排影响因素室内实验研究
• 5.1 压裂液破胶性能实验
• 5.1.1 实验步骤
• 5.1.2 实验结果分析
• 5.2 实验装置及方法
• 5.2.1 主要的实验装置及流程
• 5.2.2 实验方法
• 5.3 压差对返排率的影响
• 5.4 渗透率对返排率的影响
• 5.5 黏度对返排率的影响
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要