裂缝闭合后的砂浓度.PPT

第三节 支撑剂 教学目的 掌握填砂裂缝的导流能力的含义，了解对支撑剂性能的要求，及支撑剂的类型，掌握支撑剂在裂缝内的分布情况，了解支撑剂的选择条件。 教学重点、难点 教学重点 1、填砂裂缝的导流能力 2、支撑剂性能要求及类型 3、支撑剂的选择 教学难点 支撑剂在裂缝内的分布 教法说明 课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表 教学内容 1、支撑剂的性能要求 2、支撑剂的类型 3、支撑剂在裂缝内的分布 4、支撑剂的选择 * 第三节 支撑剂 填砂裂缝的导流能力： 在油层条件下，填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积，常用FRCD表示，导流能力也称为导流率。 一、支撑剂的性能要求 (1)粒径均匀，密度小 (2)强度大，破碎率小 (3)圆度和球度高 (4)杂质含量少 (5)来源广，价廉 二、 支撑剂的类型 按其力学性质分为两大类： 脆性支撑剂 如石英砂、玻璃球等 特点是硬度大，变形小，在高闭合压力下易破碎 韧性支撑剂 如核桃壳、铝球等 特点是变形大，承压面积大，在高闭合压力下不易破碎 目前矿场上常用的支撑剂有两种：一是天然砂；二是人造支撑剂（陶粒）。 (一)天然砂 主要矿物成分是粗晶石英 适用于浅层或中深层的压裂，成功率很高。 (二)人造支撑剂(陶粒) 矿物成份是氧化铝、硅酸盐和铁—钛氧化物 形状不规则，强度很高，适用于深井高闭合压力的油气层压裂。陶粒的密度很高，特别在深井条件下由于高温和剪切作用，对压裂液性能的要求很高。 (三)树脂包层支撑剂 中等强度，密度小，便于携砂与铺砂。 三、支撑剂在裂缝内的分布 支撑剂在裂缝内的分布规律随裂缝类型(水平、垂直缝)和携砂液性能而异。 (一)全悬浮型支撑剂分布 高粘压裂液：压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在整个施工过程中没有支撑剂的沉降，停泵后支撑剂充满整个裂缝内，因而携砂液到达的位置就是支撑裂缝的位置。 裂缝内的砂浓度(裂缝内砂比)：是指单位体积裂缝内所含支撑剂的质量。 裂缝闭合后的砂浓度(铺砂浓度)：指单位面积裂缝上所铺的支撑剂质量。 地面砂比：单位体积混砂液中所含的支撑剂质量。 或支撑剂体积与压裂液体积之比。 假设地面每注入体积为VF(m3)的含砂液体为一个处理单元，时间t是注入此单元所需的时间。 单元含砂液中滤失的体积百分数： 滤失体积百分数： 经滤失后的缝内砂浓度： 在忽略裂缝内流动阻力的情况下，可以认为裂缝内的FRCD从缝端到井底是线性增加的，因而要求砂浓度呈线性增加。 支撑面积很大，能最大限度地将压开的面积全部支撑起来。 全悬浮型支撑剂分布特点： 适合于低渗透率地层，不需要很高的填砂裂缝导流能力就能有很好的增产效果。 (二)沉降型支撑剂分布 由于剪切和温度等降解作用,携砂性能并不能达到全悬浮 部分支撑剂随携砂液一起向缝端运动，部分可能沉降下来 支撑剂沉降速度、砂堤堆起高度等都与裂缝参数有关 1.支撑剂在缝高度上的分布 固体颗粒主要受到水平方向液体携带力、垂直向下重力以及向上浮力的作用 颗粒相对于携带液有沉降运动 平衡状态: 当液体的流速逐渐达到使颗粒处于悬浮状态的能力时，颗粒处于停止沉降的状态。 平衡流速： 平衡时的流速，也即携带颗粒最小的流速。 注入浓度 图6-10 颗粒在缝高上的浓度分布 沉降下来的的砂堤，在平衡状态下砂堤的高度为平衡高度 砂堤面上的颗粒滚流区 悬浮区，颗粒分布不均匀，存在浓度梯度 无砂区 增加地面排量 Ⅰ、Ⅱ与Ⅳ区均将变薄，Ⅲ区则变厚 流速足够大 Ⅰ区可能完全消失 再增加排量 浓度梯度剖面消失，成为均质的悬浮流 2.平衡流速 平衡流速 砂堤的平衡高度 利用颗粒自由沉降速度与阻力速度的比值，先得到阻力速度，再求出平衡流速。 阻力速度 牛顿液体 非牛顿液体 阻力速度与平衡流速的关系: 层流 紊流 混砂液密度 砂比S表示加砂浓度，砂比是砂堆体积与压裂液体积之比。 3.砂堤的堆起速度 当缝中流速达到平衡流速时，砂堤停止增高，处于平衡状态 砂堤的堆起速度与砂堤上面过流高度的变化方向相反 4.平衡时间 假设砂堤达到平衡高度的95％，认为已达到平衡高度 *