[發明專利]壓裂液臨界返排速度計算方法

有效

• 申請號: 201710416025.3
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN109002565B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 陳培勝;陳勇;鐘安海;王瑞軍;郁登朗;呂永利;丁然;張軍峰;王昊;盧娜娜
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;E21B43/267;G06Q50/02
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所(普通合伙) 37224
• 代理人: 崔曉艷

本發明提供一種壓裂液臨界返排速度計算方法，該壓裂液臨界返排速度計算方法包括：步驟1，支撐劑在破膠液中進行沉降速度實驗，以確定支撐劑沉降速度；步驟2，將支撐劑在裂縫中的沉降模型簡化；步驟3，將支撐劑在孔眼中的沉降模型簡化；步驟4，推導臨界返排速度計算公式。該壓裂液臨界返排速度計算方法排除了目前現場經驗的不確定性對返排速度的影響，確定了返排速度的臨界值，解決了由于返排速度過快導致的地層吐砂等問題。

技術領域

本發明涉及油田開采領域，特別是涉及到一種壓裂液臨界返排速度計算方法。

背景技術

壓裂作為開采低滲透油氣藏的有效手段，應用越來越廣泛。壓裂后的壓裂液返排，目前主要有兩種方法：

一是快速返排：為了減少壓裂液對地層的污染，壓裂之后，采取措施立刻強制返排。但弊端非常明顯，常常會出現壓裂液沒有完全破膠就攜帶支撐劑返排出來，導致堵塞油嘴。

二是根據壓力控制返排：待壓裂液破膠后，根據壓力大小，更換不同尺寸的油嘴，控制放噴返排。

上述第二種方法，目前是壓裂液返排的主流措施。但其依據主要是現場經驗，因此常會出現裂縫吐砂，導致砂埋管柱、砂卡封隔器等重大井下事故。為此我們發明了一種新的壓裂液臨界返排速度計算方法，解決了以上技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種根據支撐劑沉降實驗和模型合理簡化，給出了壓裂液臨界返排速度的計算方法和現場操作方式的壓裂液臨界返排速度計算方法。

本發明的目的可通過如下技術措施來實現：壓裂液臨界返排速度計算方法，該壓裂液臨界返排速度計算方法包括：步驟1，支撐劑在破膠液中進行沉降速度實驗，以確定支撐劑沉降速度；步驟2，將支撐劑在裂縫中的沉降模型簡化；步驟3，將支撐劑在孔眼中的沉降模型簡化；步驟4，推導臨界返排速度計算公式。

本發明的目的還可通過如下技術措施來實現：

在步驟1中，裂縫內支撐劑的運動，在垂直方向做自由沉降運動，在水平方向由于受壓裂液的滯帶作用而運動，因此可視為沉降作用與壓裂液的滯帶的合成。

在步驟1中，不考慮砂濃度和裂縫壁面的影響，單粒支撐劑在水平方向的速度與壓裂液的水平流速一樣。

在步驟1中，在計算垂直方向的沉降速度時，針對油田目前施工使用的支撐劑，進行壓裂液不同粘度下的支撐劑沉降實驗，得到支撐劑沉降實驗的曲線圖，根據該支撐劑沉降實驗的曲線圖，獲得不同返排液粘度下的支撐劑沉降速度。

在步驟1中，油田目前施工使用的支撐劑為20/40目支撐劑，粒徑規格為0.425-0.85mm，閉合壓力為69MPa，體積密度為1.88g/cm³，球度≥0.8，圓度≥0.8，粒徑規格內支撐劑質量所占比例≥90％。

在步驟1中，對油田目前施工使用的支撐劑，進行壓裂液不同粘度下的支撐劑沉降實驗，獲得如下數據：返排液粘度為10mp.s時，支撐劑沉降速度為0.4cm/s；返排液粘度為8mp.s時，支撐劑沉降速度為1cm/s；返排液粘度為6mp.s時，支撐劑沉降速度為4cm/s；返排液粘度為3mp.s時，支撐劑沉降速度為12cm/s；返排液粘度為1mp.s時，支撐劑沉降速度為17cm/s；根據上述數據繪制該支撐劑沉降實驗的曲線圖。

在步驟2中，支撐劑回流涉及到裂縫形態和支撐劑在裂縫中的沉降規律，裂縫形態簡化為：裂縫為垂直縫，KGD或PKN模型，支撐劑在裂縫內均勻分布；支撐劑由于粒徑小，受裂縫壁面和支撐劑之間相互影響，在裂縫中的沉降視為小雷諾數運動。

在步驟2中，對裂縫模型和支撐劑沉降模型進一步簡化，簡化的裂縫模型認為，壓裂液在進入射孔孔眼時，會沖蝕擴大孔眼，裂縫在射孔孔眼端部啟裂；壓裂液返排期間的支撐劑的運動，簡化為在孔眼內的運動。