压裂工艺 | 郭建春等:暂堵颗粒在水力裂缝中的封堵行为特征

文摘   2024-08-03 07:11   湖北  

作者|郭建春 詹立 路千里 齐天俊 刘彧轩 王欣 陈迟 苟兴豪

原题|暂堵颗粒在水力裂缝中的封堵行为特征

来源|石油勘探与开发

小编|小油

这是"油气研究前瞻"的第239篇文章

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全文导读


水力压裂技术在页岩气、致密砂岩气等非常规油气资源的开发中扮演着至关重要的角色。其中,水力裂缝内暂堵转向压裂技术作为一种高效手段,通过在裂缝内部形成封堵层来优化裂缝网络,提高资源的开采效率。然而,由于对暂堵剂在水力裂缝中的封堵行为特征认识不足,该技术的应用受到了一定限制。近期的研究工作通过可视化实验装置,深入探讨了暂堵剂在水力裂缝中的行为特征,提供了新的理论支持和施工参数的优化建议。
在水力压裂过程中,暂堵剂的作用不可或缺。它通过携带液被运输到裂缝内部,形成封堵层以实现裂缝的转向和扩展控制。这一过程对于提高裂缝网络的复杂性和增加油气产量具有重要意义。但目前的研究多集中在非可视化条件下,无法直观反映暂堵剂在裂缝中的实际行为,导致对暂堵剂加量、加入时机、浓度、携带液排量及黏度等关键施工参数的选择缺乏科学依据。
最新的研究采用可视化实验设备,模拟实际的水力裂缝环境,观察和分析暂堵颗粒在裂缝中的运移、封堵层的形成过程及其影响因素。实验结果显示,携带液的黏度和排量、暂堵颗粒的粒径和质量浓度是影响封堵层形成的关键因素。具体来说,较大的携带液黏度和排量会增加封堵层形成的困难;而较大的暂堵颗粒粒径和较高的浓度则有利于封堵层的形成。
进一步的研究发现,不同粒径的暂堵颗粒在相同宽度的裂缝中形成封堵层时,需要不同的施工参数组合。例如,当粒径与缝宽比为0.45时,封堵层的形成主要受暂堵颗粒质量浓度和携带液黏度的影响;而当粒径与缝宽比增至0.75时,封堵层的形成几乎不受其他参数的影响。此外,封堵层的形成过程可分为两个阶段和四种模式,这些模式受到粒径缝宽比、携带液排量和黏度等因素的共同影响。
这项研究不仅深化了对水力裂缝中暂堵剂封堵行为特征的理解,而且为油田现场水力裂缝内暂堵转向压裂设计提供了重要的技术支持。通过对暂堵剂行为的深入分析,可以更科学地选择施工参数,优化压裂效果,最终实现非常规油气资源的高效开发。因此,这项研究的成果值得业界广泛关注和应用,它将为油气田的开发带来新的技术突破和经济效益。


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HIGHLIGHT图片


图1 实验样品

图2 实验装置示意图

图3 暂堵颗粒在水力裂缝中形成封堵层参数组合关系

图4 封堵层长度、高度及压力随时间变化关系

图5 封堵层形成过程中暂堵颗粒分布状态照片(模式Ⅰ)

图6 封堵层形成过程中暂堵颗粒分布状态照片(模式Ⅱ)

图7 封堵层形成过程中暂堵颗粒分布状态照片(模式Ⅲ)

图8 封堵层形成过程中暂堵颗粒分布状态照片(模式Ⅳ)


免责声明:本文仅用于学术交流和传播,不构成投资建议

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参考资料:

[1]周福建,苏航,梁星原,等.致密油储集层高效缝网改造与提高采收率一体化技术[J].石油勘探与开发, 2019, 46(5):1007-1014.ZHOU Fujian, SU Hang, LIANG Xingyuan, et al. Integrated hydraulic fracturing techniques to enhance oil recovery from tight rocks[J]. Petroleum Exploration and Development, 2019, 46(5):1007-1014.

[2]熊春明,石阳,周福建,等.深层油气藏暂堵转向高效改造增产技术及应用[J].石油勘探与开发, 2018, 45(5):888-893.XIONG Chunming, SHI Yang, ZHOU Fujian, et al. High efficiency reservoir stimulation based on temporary plugging and diverting for deep reservoirs[J]. Petroleum Exploration and Development, 2018,45(5):888-893.

[3] VIDMA K, ABIVIN P, DUNAEVA A, et al. Far-field diversion technology to prevent fracture hits in tightly spaced horizontal wells[R]. SPE 191722-MS, 2018.

[4] ZHANG J J, CRAMER D D, MCEWEN J, et al. Use of far-field diverters to mitigate parent-and infill-well-fracture interactions in shale formations[J]. SPE Production&Operations, 2020, 35(2):272-291.

[5] WANG D B, ZHOU F J, GE H K, et al. An experimental study on the mechanism of degradable fiber-assisted diverting fracturing and its influencing factors[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2015, 27(Part 1):260-273.

[6] WANG B, ZHOU F J, YANG C, et al. A novel experimental method to investigate the plugging characteristics of diversion agents within hydro-fracture[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering,2019, 183:106354.

[7] ZHANG L F, ZHOU F J, MOU J Y, et al. An integrated experimental method to investigate tool-less temporary-plugging multistage acid fracturing of horizontal well by using self-degradable diverters[J].SPE Journal, 2020, 25(3):1204-1219.

[8] ZHANG L F, ZHOU F J, FENG W, et al. Experimental study on plugging behavior of degradable fibers and particulates within acid-etched fracture[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2020, 185:106455.

[9] FENG W, YANG C, ZHOU F J. Experimental study on surface morphology and relevant plugging behavior within acid-etched and unetched fractures[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2021, 88:103847.

[10] YUAN L S, ZHOU F J, LI B, et al. Experimental study on the effect of fracture surface morphology on plugging efficiency during temporary plugging and diverting fracturing[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2020, 81:103459.

[11] YANG C, FENG W, ZHOU F J. Formation of temporary plugging in acid-etched fracture with degradable diverters[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2020, 194:107535.

[12] GOMAA A M, NINO-PENALOZA A, CASTILLO D, et al.Experimental investigation of particulate diverter used to enhance fracture complexity[R]. SPE 178983-MS, 2016.

[13] SPURR N, GOMAA A M, PIROGOV A, et al. Far-field diversion agent using a combination of a soluble particle diverter with specially engineered proppant[R]. SPE 181851-MS, 2016.

[14] VIGDERMAN L, BOGDAN A, SHEN L J, et al. Far-field diversion system designed for slickwater fracturing[R]. SPE 191769-MS, 2018.

[15]雷少飞,孙金声,白英睿,等.裂缝封堵层形成机理及堵漏颗粒优选规则[J].石油勘探与开发, 2022, 49(3):597-604.LEI Shaofei, SUN Jinsheng, BAI Yingrui, et al. Formation mechanisms of fracture plugging zone and optimization of plugging particles[J].Petroleum Exploration and Development, 2022, 49(3):597-604.

[16]许成元,张敬逸,康毅力,等.裂缝封堵层结构形成与演化机制[J].石油勘探与开发, 2021, 48(1):202-210.XU Chengyuan, ZHANG Jingyi, KANG Yili, et al. Structural formation and evolution mechanisms of fracture plugging zone[J].Petroleum Exploration and Development, 2021, 48(1):202-210.

[17]许成元,闫霄鹏,康毅力,等.深层裂缝性储集层封堵层结构失稳机理与强化方法[J].石油勘探与开发, 2020, 47(2):399-408.XU Chengyuan, YAN Xiaopeng, KANG Yili, et al. Structural failure mechanism and strengthening method of plugging zone in deep naturally fractured reservoirs[J]. Petroleum Exploration and Development, 2020, 47(2):399-408.

[18]暴丹,邱正松,邱维清,等.高温地层钻井堵漏材料特性实验[J].石油学报, 2019, 40(7):846-857.BAO Dan, QIU Zhengsong, QIU Weiqing, et al. Experiment on properties of lost circulation materials in high temperature formation[J]. Acta Petrolei Sinica, 2019, 40(7):846-857.

[19] YANG C, ZHOU F J, FENG W, et al. Plugging mechanism of fibers and particulates in hydraulic fracture[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2019, 176:396-402.

[20] FAN F, ZHOU F J, YUAN L S, et al. Visualization study on plugging mechanism of fibers and particles in rough and tortuous fracture[R].Glasgow:ASME 2019 38th International Conference on Ocean,Offshore and Arctic Engineering, 2019:V008T11A024.

[21]刘颖,杨晨,史涛.颗粒与纤维在水力裂缝内封堵机理的可视化实验研究[J].石油科学通报, 2022, 7(2):196-203.LIU Ying, YANG Chen, SHI Tao. Visualization study on the plugging mechanism of fibers and particulates in the hydraulic fracture[J]. Petroleum Science Bulletin, 2022, 7(2):196-203.

[22] LI R, LI G, FENG Y, et al. Innovative experimental method for particle bridging behaviors in natural fractures[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2022, 97:104379.

[23]冯一.封堵颗粒在井周裂缝中的运移机理研究[D].成都:西南石油大学, 2019.FENG Yi. Plugging particles transport mechanism in near-wellbore fracture[D]. Chengdu:Southwest Petroleum University, 2019.

[24]康毅力,张敬逸,许成元,等.刚性堵漏材料几何形态对其在裂缝中滞留行为的影响[J].石油钻探技术, 2018, 46(5):26-34.KANG Yili, ZHANG Jingyi, XU Chengyuan, et al. The effect of geometrical morphology of rigid lost circulation material on its retention behavior in fractures[J]. Petroleum Drilling Techniques,2018, 46(5):26-34.

[25]李骁. VES酸压酸刻蚀形貌及导流能力机理实验研究[D].成都:西南石油大学, 2019.LI Xiao. Experimental study on mechanism of acid etching morphology and conductivity for VES acid fracturing[D]. Chengdu:Southwest Petroleum University, 2019.

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