撑剂评价与优选选(精品).ppt

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1、支撑剂的评价及优选研究支撑剂的评价及优选研究采油一班 李秀峰 201061779一一 概述概述 支支撑撑剂剂是是水水力力压压裂裂时时地地层层压压开开裂裂缝缝后后，用用来来支支撑撑裂裂缝缝不不使使裂裂缝缝重重新新闭闭合合的的一一种种固固体体颗颗粒粒。水水力力压压裂裂使使用用支支撑撑剂剂的的目目的的是是支支撑撑水水力力裂裂缝缝，在在储储层层中中形形成成远远远远高高于于油油层层导导流流能能力力的的支支撑撑裂裂缝缝带带，最最理理想想的的支支撑撑裂裂缝缝其其导导流流能能力力应应在在产产液液时时，裂裂缝缝内内的的压压力力降降落落为为零零，既既无无限限导导流流能能力力。这这样样，由由于于高高导导流流能能力力

2、的的支支撑撑缝缝的的存存在在，使使井井的的渗渗滤滤方方式式由由径径向向流流转转变变为为线线性性流流，同同时时也也增增加加了了渗渗滤滤面面积积，从从而而达达到到增增产产增增注注的的目目的的。因因此此，支支撑撑剂剂的的选选择择是是至至关关重重要的。要的。1 1 定义、作用定义、作用一一 概述概述 压压裂裂支支撑撑剂剂在在早早期期使使用用的的主主要要为为天天然然石石英英砂砂，同同时时也也试试验验了了核核桃桃壳壳、金金属属铝铝球球、玻玻璃璃球球和和塑塑料料球球等等。随随着着石石油油勘勘探探开开发发技技术术的的不不断断进进步步，深深层层的的开开发发越越来来越越多多，天天然然石石英英砂砂在在高高闭闭合合压

3、压力力与与高高温温、高高矿矿化化度度地地层层水水条条件件下下，其其抗抗压压强强度度和和导导流流能能力力不不能能满满足足压压裂裂增增产产的的需需要要。在在7070年年代代中中期期，研研制制了了比比石石英英砂砂强强度度和和硬硬度度更更高高的的人人造造陶陶粒粒支支撑撑剂剂，并并形形成成了了不不同同强强度度系系列列的的陶陶粒粒支支撑撑剂剂产产品品，基基本上能够满足不同地层对支撑剂的要求。本上能够满足不同地层对支撑剂的要求。2 2 发展历史发展历史一一 概述概述 目目前前国国内内外外主主要要使使用用天天然然石石英英砂砂和和人人造造陶陶粒粒两两种种类类型型的的支支撑撑剂剂。如如何何选选择择和和使使用用各各

4、种种类类型型的的支支撑撑剂剂，需需要要对对其其进进行行性性能能评评价价，并并与与应应用用的的储储层层进进行行匹匹配配研研究究和和经经济济效效益益分分析析，使使所所选选用用的的支支撑撑剂剂及及其其裂裂缝缝导导流流能能力力能能够够满满足足最最经经济济优优化化的的压压裂裂设计的需要。设计的需要。3 3 重要性重要性二、支撑剂性能评价二、支撑剂性能评价1 1、支撑剂物理性能、支撑剂物理性能 支支撑撑剂剂的的物物理理性性质质主主要要包包括括：支支撑撑剂剂的的粒粒度度组组成成、圆圆度度、球球度度、酸酸溶溶解解度度、浊浊度度、密密度度、抗抗压压强强度度等等。这这些些物物理理性性质质决决定定了了支支撑撑剂剂的

5、的质质量量及及其在闭合压力下的导流能力。其在闭合压力下的导流能力。二二 支撑剂性能评价支撑剂性能评价2 2 支撑剂性能指标支撑剂性能指标 名称名称项项目目 石英砂石英砂 陶粒陶粒 圆圆 度度 0.60.6 0.80.8 球球 度度 0.60.6 0.80.8 公称粒径筛析率（公称粒径筛析率（%）（0.450.450.900.90）9090 9090 抗破碎能力（抗破碎能力（%）（28MPa28MPa）1414 /抗破碎能力（抗破碎能力（%）（5269MPa）/10 酸溶解度（酸溶解度（%）5 5 浊度（浊度（NTU）100 100 表表1 1 支撑剂的主要性能指标支撑剂的主要性能指标 二二 支

6、撑剂性能评价支撑剂性能评价3 3 支撑剂性能评价支撑剂性能评价 目目前前，我我们们常常用用的的支支撑撑剂剂主主要要有有兰兰州州砂砂、新新疆疆砂砂和和宜宜兴兴陶陶粒粒。按按总总公公司司标标准准对对兰兰州州石石英英砂砂、新新疆疆砂砂和和宜宜兴兴陶陶粒粒三三种种支支撑撑剂剂进进行行了了评评价价，评评价价试试验验包包括括：密密度度、圆圆度度、球球度度、表表面面光光滑滑度度、浊浊度度、酸溶解度、群体破碎率和导流能力等。酸溶解度、群体破碎率和导流能力等。二二 支撑剂性能评价支撑剂性能评价粒径范围粒径范围 支撑剂粒度组成（支撑剂粒度组成（%）筛目筛目 孔径（孔径（mmmm）兰州砂兰州砂 新疆砂新疆砂 宜兴陶

7、粒宜兴陶粒 18 18 1.0 1.0 0.10 0.10 1.57 1.57 0.63 0.63 18/20 18/20 1.0-0.9 1.0-0.9 6.95 6.95 11.99 11.99 5.56 5.56 20/24 20/24 0.8-0.9 0.8-0.9 24/30 24/30 0.8-0.63 0.8-0.63 48.04 48.04 47.15 47.15 71.18 71.18 表表2 2 支撑剂粒度组成支撑剂粒度组成30/35 0.63-0.5 31.25 30.44 19.87 35/45 0.5-0.4 7.08 6.65 2.55 45/55 0.4-0.31

8、5 2.36 1.51 0.20 55 0.315 4.22 0.69 0.01 符号规格质量百分比符号规格质量百分比（%）86.37 84.24 93.60 二、支撑剂性能评价二、支撑剂性能评价 兰兰州州石石英英砂砂和和新新疆疆砂砂符符合合产产品品规规格格的的质质量量百百分分数数分分别别为为86.7%86.7%和和84.24%84.24%，均均未未达达到到标标准准要要求求值值，粒粒径径分分布布都都比比较较分分散散,且且细细微微颗颗粒粒较较多多。宜宜兴兴陶陶粒粒要要好好些些，它它的的粒粒径径分分布布主主要要集集中中在在0.63-0.8mm0.63-0.8mm的的范范围围内内，集集中中的的颗颗粒

9、粒组组成成有有利利于于提提高高裂裂缝缝导导流流能能力力。三三种种支支撑撑剂剂的的密密度度和和视视密密度度差差别别不不大大，因因此此，它它们们对对压压裂裂液液的的要要求求也也基基本本一一致致,即即同同一一种种压压裂裂液液对对三三种种支支撑撑剂剂的的携携砂砂能能力力基基本本是是一一样样的的。在在20MPa20MPa的的闭闭合合压压力力，新新疆疆砂砂的的破破碎碎率率要要好好于于兰兰州州砂砂，而而差差于于宜宜兴兴陶陶粒粒。支支撑撑剂剂的的导导流能力也表现出上述特点。流能力也表现出上述特点。二二 支撑剂性能评价支撑剂性能评价 综综上上所所述述，就就两两种种石石英英砂砂而而言言，在在相相同同的的闭闭合合压

10、压力力下下新新疆疆砂砂比比兰兰州州砂砂好好，宜宜兴兴陶陶粒粒比比石石英英砂砂的的导导流流能能力力要要高高得得多多。尽尽管管陶陶粒粒的的价价格格要要明明显显高高于于石石英英砂砂，但但国国内内外外研研究究表表明明，支支撑撑剂剂的的价价格格差差异异与与其其使使用用效效益益相相比比是是可可以以忽忽略略不不计计的的，使使用用好好的的支支撑撑剂剂比比使使用用差差的的支支撑撑剂剂能能获获得得更更高高的的经经济济效效益益，因因此此，我我们们建建议议在在经经济济条条件件许许可可的的情情况况下下，尽尽量量使使用用强强度度较高的陶粒支撑剂。较高的陶粒支撑剂。三三 支撑裂缝导流能力的影响因素分析支撑裂缝导流能力的影响

11、因素分析概述概述 支支撑撑裂裂缝缝导导流流能能力力是是支支撑撑剂剂的的物物理理性性能能及及其其裂裂缝缝所所处处条条件件的的综综合合反反映映，它它是是支支撑撑剂剂选选择择与与优优化化设设计计中中最最关关键键的的参参数数之之一一。影影响响支支撑撑裂裂缝缝导导流流能能力力的的因因素素比比较较多多，主主要要包包括括：支支撑撑裂裂缝缝承承受受的的作作用用力力、支支撑撑剂剂的的物物理理性性质质、支支撑撑剂剂在在裂裂缝缝中中的的铺铺置置浓浓度度以以及及支支撑撑剂剂对对岩岩石石的的嵌嵌入入、承承压压时时间间和和压压裂裂液液对对支支撑撑裂缝的伤害等诸多因素。裂缝的伤害等诸多因素。三三 支撑裂缝导流能力的影响因素

12、分析支撑裂缝导流能力的影响因素分析 1 1 地应力与地层孔隙压力地应力与地层孔隙压力 压压裂裂后后形形成成的的支支撑撑带带中中的的支支撑撑剂剂承承受受着着裂裂缝缝闭闭合合压压力力，它它是是地地层层就就地地应应力力即即最最小小主主应应力力与与地地层层孔孔隙隙压压力力之之差差，通通常常相相当当于于地地层层破破裂裂压压力力与与井井底底流流压压之之间间的的差差值值，尽尽管管支支撑撑剂剂种种类类不不同同，但但它它们的导流能力都随闭合压力的增加而减少。们的导流能力都随闭合压力的增加而减少。三三 支撑裂缝导流能力的影响因素分析支撑裂缝导流能力的影响因素分析 2 2 支撑剂物理性能支撑剂物理性能（1）支撑剂的

13、粒径大小及其均匀程度）支撑剂的粒径大小及其均匀程度（2）圆度和球度）圆度和球度（3）支撑剂的破碎率）支撑剂的破碎率 三、支撑裂缝导流能力的影响因素分析三、支撑裂缝导流能力的影响因素分析 3 3、支撑剂铺置浓度支撑剂铺置浓度 支支撑撑剂剂的的铺铺置置浓浓度度是是指指单单位位裂裂缝缝壁壁面面上上的的支支撑撑剂剂量量，常常用用kg/m2表表示示。裂裂缝缝导导流流能能力力随随裂裂缝缝中中支支撑撑剂剂铺铺置置浓浓度度的的增增加加而而增增加加，多多层层铺铺置置不不仅仅可可以以降降低低支支撑撑剂剂的的破破碎碎程度，而且可以提高裂缝的宽度。程度，而且可以提高裂缝的宽度。三、支撑裂缝导流能力的影响因素分析三、支

14、撑裂缝导流能力的影响因素分析 4 4、支撑剂的压碎和嵌入支撑剂的压碎和嵌入 当当裂裂缝缝闭闭合合在在支支撑撑带带上上时时，支支撑撑剂剂颗颗粒粒将将由由裂裂缝缝缝缝壁壁嵌嵌入入岩岩层层或或被被岩岩石石压压碎碎，这这两两者者都都将将影影响响裂裂缝缝有有效效缝缝宽宽和和渗渗透透率率，从从而而影影响响裂裂缝缝导导流流能能力力下下降降。岩岩石石较较硬硬时时，压压碎碎的的的的影影响响是是主主要要的的；地地层层松松软软时，主要是嵌入。时，主要是嵌入。三三 支撑裂缝导流能力的影响因素分析支撑裂缝导流能力的影响因素分析 5 5 压裂液压裂液 压压裂裂液液返返排排后后仍仍有有部部分分破破胶胶较较差差的的压压裂裂液

15、液及及其其残残渣渣滞滞留留在在支支撑撑带带孔孔隙隙中中，加加上上压压裂裂液液在在裂裂缝缝壁壁面面形形成成的的滤滤饼饼等等，都都会会导导致致裂裂缝缝导导流流能能力力的的下下降降。目目前前国国内内外外使使用用的的压压裂裂液液种种类类很很多多，不同的压裂液对导流能力的保持程度不同。不同的压裂液对导流能力的保持程度不同。三三 支撑裂缝导流能力的影响因素分析支撑裂缝导流能力的影响因素分析6 6 有效地应力作用时间有效地应力作用时间 支支撑撑裂裂缝缝在在地地层层有有效效地地应应力力作作用用下下取取得得与与保保持持长长期期较较高高的的导导流流能能力力是是油油井井稳稳产产的的关关键键。实实验验结结果果表表明明

16、，支支撑撑裂裂缝缝在在地地应应力力的的作作用用下下50h内内导导流流能能力力递递减减较较快快，50h后后基基本本趋趋于于稳稳定定，但但随随着着时间的推移，其导流能力逐渐降低。时间的推移，其导流能力逐渐降低。三、支撑裂缝导流能力的影响因素分析三、支撑裂缝导流能力的影响因素分析7 7、提高支撑剂导流能力的新技术、提高支撑剂导流能力的新技术 最近最近Halliburton公司开发了一项用于提高裂缝导公司开发了一项用于提高裂缝导流能力的新技术，即砂楔技术。该技术主要采用了流能力的新技术，即砂楔技术。该技术主要采用了表面改性剂新材料，直接加入到混砂罐中的携砂液表面改性剂新材料，直接加入到混砂罐中的携砂液

17、内。能够快速为支撑剂包上一层薄而粘的表层，从内。能够快速为支撑剂包上一层薄而粘的表层，从而提高颗粒间的摩擦力，减缓支撑剂的沉降速度，而提高颗粒间的摩擦力，减缓支撑剂的沉降速度，达到改善支撑剂在裂缝内纵向分布的目的，同时也达到改善支撑剂在裂缝内纵向分布的目的，同时也避免压裂液吸附在颗粒表面，最大限度地改善了破避免压裂液吸附在颗粒表面，最大限度地改善了破胶效率，而且它还能限制支撑剂的回流和运移。胶效率，而且它还能限制支撑剂的回流和运移。四四 支撑剂的优选支撑剂的优选1 1 概述概述 确确定定支支撑撑剂剂类类型型、粒粒径径及及其其在在裂裂缝缝中中的的铺铺置置浓浓度度是是压压裂裂设设计计的的重重要要环

18、环节节，也也是是保保证证压压后后增增产产与与提提高高开开发发水水平平的的关关键键。一一般般是是以以预预期期获获得得的的压压裂裂效效果果所所需需要要的的裂裂缝缝导导流流能能力力来来优优选选支支撑撑剂剂的的，因因此此支支撑撑剂剂的的优优选选离离不不开开储储层层条条件件、工工程程条条件件以以及及支支撑撑剂剂的的室室内内评评价价结结果。果。四四 支撑剂的优选支撑剂的优选1 1 概述概述 以以往往我我们们主主要要根根据据实实验验室室测测定定的的不不同同类类型型和和粒粒径径的的支支撑撑剂剂在在不不同同闭闭合合压压力力下下的的破破碎碎率率和和提提供供的的裂裂缝缝导导流流能能力力优优选选支支撑撑剂剂，而而没没

19、有有考考虑虑到到储储层层物物性性对对裂裂缝缝导导流流能能力力的的要要求求，也也没没有有考考虑虑到到压压裂裂液液残残渣渣与与长长期期就就地地条条件件对对导导流流能能力力的的影影响响。为为了了解解决决上上述述问问题题，我我们们开开展展了了支支撑撑剂剂优优选选方方面面的的技技术术研研究究，最最后后确确定定了了优优选选支支撑撑剂剂应考虑的因素和优选方法。应考虑的因素和优选方法。四四 支撑剂的优选支撑剂的优选1 1 概述概述 在选择支撑剂时应考虑以下因素：在选择支撑剂时应考虑以下因素：支支撑撑剂剂的的性性质质及及其其在在给给定定的的地地质质和和工工程程条条件件下下的的导流能力；导流能力；支撑剂的经济效益

20、。支撑剂的经济效益。四四 支撑剂的优选支撑剂的优选 2 2 选择步骤选择步骤 使用方法，给出一个裂缝支撑半长使用方法，给出一个裂缝支撑半长Xf：利用公式计算出利用公式计算出30天的无因次时间天的无因次时间tD；根据表选择最佳的无因次导流能力值；根据表选择最佳的无因次导流能力值；计算在最优化无因次导流能力所需要的计算在最优化无因次导流能力所需要的 支撑剂渗透率；支撑剂渗透率；建立常用支撑剂导流能力与闭合压力的关系曲线；建立常用支撑剂导流能力与闭合压力的关系曲线；计算有效支撑剂渗透率和无因次裂缝导流能力计算有效支撑剂渗透率和无因次裂缝导流能力；选出可以满足要求的支撑剂类型和粒径选出可以满足要求的支撑剂类型和粒径。四、支撑剂的优选四、支撑剂的优选3 3、目前现状、目前现状 鉴鉴于于目目前前我我局局支支撑撑剂剂的的现现状状（主主要要使使用用石石英英砂砂和和宜宜兴兴陶陶粒粒），同同时时根根据据我我们们多多年年的的现现场场经经验验，闭闭合合压压力力10MPa使使用用石石英英砂砂；闭闭合合压压力力1020 MPa，主主要要使使用用石石英英砂砂，尾尾追追部部分分陶陶粒粒，闭闭合合压压力力20 MPa，主主要要使使用用陶陶粒粒，对对于于闭闭合合压压力力特特别别高高的的井井，必必须须使使用用高高强强陶粒。陶粒。End Thank you