Comprehensive experimental study of proppant transport in an inclined fracture

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中文题名斜裂缝中支撑剂输送的综合实验研究 7
作者Troy Chun
作者单位Department of Petroleum Engineering, Texas A&M University, College Station, USA
2020
184
摘要
滑溜水压裂技术与水平钻井技术的应用,使油气能源工业发生了革命性的变化。固体颗粒(即支撑剂)与滑溜水混合并注入地层,可以保持压裂后裂缝的张开。许多研究者对垂直裂缝中支撑剂的输送和分布进行了研究。然而,在多层理、天然裂缝发育的非常规油藏中,往往会产生倾斜的水力裂缝。因此,有必要进一步研究支撑剂在不同角度裂缝空间的输送规律。本项研究进行了包括裂缝倾角、支撑剂粒径和注入点位置在内的多个案例研究,以实验量化倾斜裂缝中支撑剂的输送机理。我们根据现场条件缩小实验室参数,成功捕捉到支撑剂运移机理,而不存在任何明显的边界效应。将砂浆注入裂缝通道,并记录不同条件下支撑剂的放置情况。在预先确定的条件下,科学地分析了各参数的影响,以便量化支撑剂在倾斜裂缝内的输送趋势。由于壁面粗糙和不同有效垂直重力引起的摩擦力完全改变了支撑剂在斜面中的运移行为。当断裂面角越接近水平面时,摩擦力越大。强烈的壁面摩擦效应产生了一个较薄的悬浮区域,而不是沉降形成致密的沙丘。一些支撑剂被注入悬浮区而不是沙丘区。这导致支撑剂覆盖面积越来越大,而沙丘面积越来越小。与垂直裂缝相比,悬浮带是最具区别的特征。在垂直裂缝中几乎没有观察到悬浮带,但是在倾斜裂缝中,悬浮带很容易见到并且普遍存在。由于沉降速度低,细目尺寸的支撑剂行程更远。因此,它形成了分布均匀的沙包。细颗粒受流动的影响很大,因此它遵循输入流的流线。它们也会经历强烈的壁面摩擦。支撑剂粒径越小,悬浮区和总覆盖面积越大。此外,在进行野外操作时,可以认识到在不同深度设置单个注入点与具有多个开放式注入点之间的差异。入口位置决定了沙包的形状,尤其是在井孔附近。较低的注入点会将沙包推得更远,但这可能造成潜在的井孔关闭或坍塌。

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