致密碎屑岩中压裂液滤失模型研究

论文摘要

目前我国西部发现大量的致密碎屑油藏,要进行有效的开发必须实施水力压裂。水力压裂的主要目的和作用是可以增产、增注。然而在压裂施工中压裂液在裂缝中的滤失对压裂后效果有很大的影响。压裂液的滤失不仅对施工过程中的裂缝几何参数有影响,并且还有可能影响裂缝闭合高度,甚至会对储层造成污染。因此对水力压裂过程中压裂液滤失的研究是非常有必要的。本文以准噶尔盆地储层的施工资料为依据,分析了压裂液的流变性质、研究了压裂液在井筒和地层中温度场分布,建立了不同孔隙结构下的滤失模型,对该区域内的压裂施工井的滤失情况进行了细致的研究。得到了以下成果:1分析了所使用的压裂液的性质,并且根据压裂液理论特性结合室内实验结果,描述了压裂液流变性与温度的关系。根据以上关系图和实验数据回归出了压裂液流变性参数和温度的关系函数表达式,为下一步的研究奠定了基础。2根据传热学原理分析了压裂液在井筒中和地层中的热力学变化,在此基础上建立了井筒中和地层中压裂温度变化的物理模型及数学模型,并对其进行了数学求解。3在考虑了压裂液流变性质和施工过程中温度变化的基础上,结合渗流力学理论,不同孔隙介质地层的压裂液滤失模型,主要的模型包括:孔隙介质模型、裂缝介质模型和双孔介质模型,并且建立了这些滤失模型的数学模型,求解出了解析解。4根据压裂液滤失实验,在以上滤失模型的基础上,将滤饼影响因素考虑于其中,使得滤失模型更加符合实际情况。5应用VB语言,对以上所有模型进行程序编制,形成了可供设计施工时用的应用程序。利用该程序计算准噶尔盆地的压裂井,计算结果符合实际情况。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 选题背景和研究目的、意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 压裂液性质的研究进展
• 1.2.2 井筒及裂缝周围地层的温度分布和变化规律
• 1.2.3 压裂液在储层中的滤失模型研究现状
• 1.3 研究目标和内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 研究的技术路线
• 1.5 主要创新性成果
• 第2章 研究区域地质概况
• 2.1 ZH1 井基本情况
• 2.2 ZH1 井储层评价
• 2.2.1 储集砂体发育特征
• 2.2.2 岩石类型、成份及填隙物含量组份
• 2.2.3 砂岩粒度特征
• 2.2.4 储层的物性特征
• 2.3 ZH1 油气藏特征评价
• 2.3.1 油气藏类型
• 2.3.2 地层压力和温度
• 2.3.3 流体性质
• 2.4 本章小结
• 第3章 压裂液性质分析及选择
• 3.1 压裂液的分类
• 3.2 施工地区地层敏感性分析
• 3.3 压裂液配方
• 3.4 压裂液性能评价
• 3.4.1 压裂液的成胶状况
• 3.4.2 压裂液的抗剪切性
• 3.4.3 压裂液的粘温性能
• 3.4.4 压裂液的流变性能
• 3.5 本章小结
• 第4章 压裂施工中温度场研究
• 4.1 压裂液在井筒中的温度场变化
• 4.1.1 井筒传热的物理模型
• 4.1.2 数学模型建立
• 4.1.3 数学模型求解
• 4.2 井筒温度参数计算
• 4.2.1 总传热系数的计算
• 4.2.2 瞬态传热函数f（t）的计算
• 4.3 压裂液在裂缝中场的温度变化研究
• 4.3.1 地层传热物理模型
• 4.3.2 数学模型建立
• 4.3.3 数学模型求解
• 4.4 本章小结
• 第5章 压裂液滤失模型研究
• 5.1 压裂液滤失物理模型建立
• 5.1.1 孔隙基质物理模型
• 5.1.2 裂缝基质物理模型
• 5.1.3 双重孔隙物理模型
• 5.2 压裂液滤失数学模型建立
• 5.2.1 压裂液的粘度计算
• 5.2.2 单孔滤失数学模型建立
• 5.2.3 双孔滤失数学模型建立
• 5.3 数学模型的求解
• 5.3.1 基质滤失模型计算方法
• 5.3.2 裂缝滤失模型计算方法
• 5.3.3 双孔滤失模型计算方法
• 5.4 滤饼因素分析
• 5.4.1 滤失实验数据处理
• 5.4.2 滤失实验分析
• 5.4.3 渗透率变化经验公式
• 5.5 本章小结
• 第6章 压裂液滤失程序设计与应用
• 6.1 软件简述
• 6.2 计算步骤和程序计算框图
• 6.2.1 井筒中压裂液温度变化计算
• 6.2.2 储层中压裂液温度计算
• 6.2.3 压裂液滤失计算
• 6.3 不同因素对滤失速度计算影响
• 6.3.1 裂缝净压对滤失计算的影响
• 6.3.2 温度变化对滤失计算的影响
• 6.3.3 不同滤失模型对滤失计算的影响
• 6.4 实例计算以及应用
• 6.4.1 在井筒中温度变化计算结果
• 6.4.2 在地层中温度变化计算结果
• 6.4.3 压裂液滤失计算结果
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论
• 7.1 主要研究结论
• 7.2 建议与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 个人简历、在校期间的研究成果