【摘 要】
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水力压裂是经济高效开发致密油藏的有效技术。水力压裂涉及到水力裂缝扩展、支撑剂运移、支撑剂沉降,同时压裂液将侵入储层,导致储层压力与流体分布变化、侵入储层伤害等。如何综合考虑这些作用或过程影响,建立致密油藏压裂井产能分析方法是致密油藏高效开发与压裂优化的关键。本论文主要分四部分开展研究:首先,在分析前人研究成果基础上,建立了一种新的支撑剂沉降速度模型;并运用该新支撑剂沉降速度模型、动量定理及物质守恒
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水力压裂是经济高效开发致密油藏的有效技术。水力压裂涉及到水力裂缝扩展、支撑剂运移、支撑剂沉降,同时压裂液将侵入储层,导致储层压力与流体分布变化、侵入储层伤害等。如何综合考虑这些作用或过程影响,建立致密油藏压裂井产能分析方法是致密油藏高效开发与压裂优化的关键。本论文主要分四部分开展研究:首先,在分析前人研究成果基础上,建立了一种新的支撑剂沉降速度模型;并运用该新支撑剂沉降速度模型、动量定理及物质守恒原理,考虑沉降过程中支撑剂沉降层变化,给出支撑剂沉降层平衡高度计算方法,明确裂缝中支撑剂平衡高度变化规律。其次,考虑裂缝扩展、裂缝形态、压裂液滤失影响,运用渗流力学理论与数值模拟方法,建立裂缝中支撑剂运移数学模型,明确裂缝中支撑剂分布特征。再次,运用分形理论与渗流理论,建立岩心尺度致密油藏渗吸与驱替作用驱油效果分析模型,认识致密油藏毛管力的重要性。最后,在建立支撑裂缝与未支撑裂缝渗透率计算方法基础上,给出部分支撑水力裂缝导流能力计算方法;再运用渗流力学理论与数值计算方法,将压裂过程等效为压裂液注入过程,建立耦合压裂液注入、返排与井生产等全过程的压裂直井产能模型;将建立的水力裂缝导流能力公式代入产能模型,获得考虑支撑剂分布特征的压裂直井产能模型,研究压裂参数对压裂直井产能的作用规律。研究结果表明:（1）支撑剂浓度增加、流体粘度增加、裂缝宽度降低或支撑剂直径增加,都将增加支撑剂沉降的阻力,故支撑剂在裂缝中沉降速度降低。支撑剂密度增加、压裂液中流体粘度降低、裂缝宽度降低、支撑剂直径增加、支撑剂注入速度降低,将导致支撑剂平衡高度增加。（2）在支撑剂注入早期,随着远离裂缝跟端,沉降层高度降低,降低趋势较大且不变;在支撑剂注入后期,支撑剂沉降层高度随裂缝位置变化表现为两个阶段,第一阶段:在裂缝跟端附近的沉降层高度缓慢降低,且降低趋势很小;第二阶段:在远离裂缝跟端位置,随着远离裂缝跟端距离增加,沉降层高度降低,降低趋势大且与支撑剂注入早期相同。（3）为使水力裂缝中支撑剂分布均匀、被支撑裂缝面积增大,可以增加压裂液注入量、压裂液中流体与支撑剂密度,选取初始支撑剂浓度范围在0.15至0.25之间,降低压裂液中流体粘度等。储层刚性越大,水力压裂后的支撑剂分布越均匀、被支撑裂缝面积越大。（4）随着时间的推移,渗吸作用对应的累积采油量占渗吸与驱替作用对应的累积采油量百分比（EPR）先增加后降低;而渗吸作用对应的采油速度占渗吸与驱替作用对应的总采油速度百分比（EP）先增加后降低,再缓慢增加然后降低至零,最终表现出两个峰值。第一个峰值反映了由驱替作用引起的采油速度的增加;第二个峰值反映了渗吸作用引起的采油速度的降低。在给定条件下(界面张力35.5×10-3N/m,驱替压差1.2MPa),与驱替作用引起的采油速度相比,渗吸作用引起的采油速度可达其14.3%。致密油藏毛管力对采收率影响不可忽略。（5）当支撑裂缝宽度增加时,非边界孔隙占比增加,故支撑裂缝流动孔隙等效半径与支撑裂缝孔隙度均向数值较小的非边界孔隙半径及其对应的孔隙度靠近,最终导致裂缝渗透率的降低。当支撑剂半径增加时,支撑裂缝孔隙度与流动孔隙等效半径增加,故支撑裂缝渗透率增加。（6）在压裂液注入速度为2.6m~3/min,注入时间为30min,剪切模量为1.8×10~4MPa,储层渗透率与厚度分别为0.08×10-3μm~2与12.5m的情况下,压裂液注入结束时的压力向致密油藏中传播的距离与压裂液侵入储层中的距离分别为5m与4m,侵入距离较大。（7）支撑剂初始浓度为0.15与0.25时,初始产油量相近且较大;而当支撑剂初始浓度为0.35时,初始产油量较低。压裂液注入速度增加、支撑剂直径变大、压裂液中流体粘度变小,将导致产油量与累积产油量增加。压裂液中流体密度、支撑剂密度对压裂直井产量影响很小。
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