【摘 要】
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疏松砂岩具有高孔、高渗、弱胶结、非均质等复杂物性,在进行常规水力压裂时泵压低,压裂效果不理想。暂堵压裂技术可以有效降低高渗储层渗透率,减少滤失,提高泵压,改善压裂效果。因此,研究疏松砂岩低粘液体暂堵压裂规律很有必要。本文制备疏松砂岩人工岩心,通过渗透率试验、孔隙度试验、三轴岩石力学参数试验、岩心驱替试验、三轴水力压裂试验、水力压裂正交试验以及数值模拟,对疏松砂岩岩心物理力学性质和压裂规律进行深入研
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疏松砂岩具有高孔、高渗、弱胶结、非均质等复杂物性,在进行常规水力压裂时泵压低,压裂效果不理想。暂堵压裂技术可以有效降低高渗储层渗透率,减少滤失,提高泵压,改善压裂效果。因此,研究疏松砂岩低粘液体暂堵压裂规律很有必要。本文制备疏松砂岩人工岩心,通过渗透率试验、孔隙度试验、三轴岩石力学参数试验、岩心驱替试验、三轴水力压裂试验、水力压裂正交试验以及数值模拟,对疏松砂岩岩心物理力学性质和压裂规律进行深入研究。主要研究内容及结论包括:1、选取三种细度砂子与固井水泥,调节水泥、水、砂的比例制备出不同物理力学特性的疏松砂岩人工岩心。通过渗透率试验、孔隙度试验、三轴岩石力学参数试验,得到人工岩心的渗透率、孔隙度、弹性模量以及泊松比等参数,为分析疏松砂岩力学性质和后续进行物理模拟、数值模拟奠定基础。2、对疏松砂岩人工岩心进行岩心驱替试验,评价两种暂堵剂对岩心的封堵效果,通过对两种暂堵剂用量、暂堵时长等对比分析,优选出合适的暂堵剂进行后续三轴压裂试验。3、在低粘度压裂液中加入暂堵剂,对疏松砂岩岩心进行三轴暂堵压裂试验。分别研究不同围压及渗透率条件下暂堵剂掺量、泵注排量、暂堵剂浓度等因素对裂缝起裂及扩展影响规律。结果表明:(1)加入暂堵剂可以有效提高缝内流体压力;(2)针对不同渗透率选择不同排量,可保证破裂压力、节约暂堵剂,达到经济、压裂效果好目的;(3)暂堵剂浓度提高,破裂压力增大,同时暂堵剂用量增多;(4)破裂压力随围压的增大而增大,随渗透率减小而增大。4、设计水力压裂正交试验,研究不同影响因素对疏松砂岩压裂效果影响程度,分析了不同围压及渗透率条件下泵注排量、暂堵剂浓度等因素对破裂压力和暂堵剂用量的影响规律。结果表明:(1)方案“排量20ml/min+4%浓度暂堵剂”可以获得较高破裂压力。(2)方案“排量10ml/min+1%浓度暂堵剂”可节约暂堵剂用量。5、利用ABAQUS2017有限元软件,选用cohesive单元模拟岩石的开裂行为,研究渗透率、泵注排量、压裂液粘度、水平主应力差等因素对岩石破裂的影响规律,并结合物模试验对施工参数进行优化。结果表明:(1)随着泵注排量增大,破裂压力增大,增大趋势趋于平缓;(2)压裂液粘度增加,破裂压力增大,但增大的幅度很小。在实际施工现场,应综合考虑压裂工艺、成本、压裂效果及管道摩阻等因素,选择合适的泵注排量和压裂液粘度,达到压裂效果好、节约成本的目的。通过上述内容研究,试验结果为现场施工提供依据,对节约成本、改善压裂效果具有指导意义。
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