变黏滑溜水裂缝内携砂运移特征研究

doi:10.3969/j.issn.1006-396X.2022.02.004

石油化工高等学校学报 ›› 2022, Vol. 35 ›› Issue (2): 22-28.DOI: 10.3969/j.issn.1006-396X.2022.02.004

变黏滑溜水裂缝内携砂运移特征研究

任伟¹^,²(), 张宝岩¹^,²(), 王贤君¹^,², 张浩¹^,², 吴浩兵¹^,²

^1.中国石油大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆 163000
^2.黑龙江省油气藏增产增注重点实验室，黑龙江大庆 163000

收稿日期:2021-03-10 修回日期:2021-04-23 出版日期:2022-04-25 发布日期:2022-06-10
通讯作者: 张宝岩
作者简介:任伟（1986⁃），男，硕士，工程师，从事油气藏增产改造技术及提高油气采收率方面研究；E⁃mail：249688960@qq.com。
基金资助:
国家科技重大专项“松辽盆地致密油开发示范工程”资助项目(2017ZX05071)

Sand⁃Carrying Migration Characteristics of Variable⁃Viscosity Slick Water in Fracture

Wei Ren¹^,²(), Baoyan Zhang¹^,²(), Xianjun Wang¹^,², Hao Zhang¹^,², Haobing Wu¹^,²

^1.Oil Production Engineering Research Institute of PetroChina Daqing Oilfield Co. ，Ltd. ，Daqing Heilongjiang 163000，China
^2.Heilongjiang Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Stimulation and Injection，Daqing Heilongjiang 163000，China

Received:2021-03-10 Revised:2021-04-23 Published:2022-04-25 Online:2022-06-10
Contact: Baoyan Zhang

摘要/Abstract

摘要：

滑溜水在裂缝中的携砂运移规律，对指导滑溜水压裂实践有重要意义。采用可视化平行板裂缝模拟装置，测试了不同注入参数组合的输砂剖面。结果表明，造缝滑溜水+70~140目支撑剂+8%砂比时，滑溜水携砂能力好，裂缝入口端未出现砂堤，支撑剂对裂缝的充填不充分；在低黏滑溜水+40~70目支撑剂+15%砂比和高黏滑溜水+20~40目支撑剂+20%砂比条件下，裂缝填砂量较大，深部裂缝砂堤较高，但裂缝入口处充填差；随着施工排量的增加，几种组合模式均表现出砂堤前缘距入口距离增大，前缘高度减小，平衡高度变化不大的情况。注入组合是影响砂堤形态的重要因素，不同注入参数组合模式对应的砂堤形态和表征参数相差较大，现场需对组合模式进行优化，提高入口处裂缝的导流能力。

关键词: 滑溜水, 运移规律, 前缘位置, 平衡高度, 砂堤形态

Abstract:

The sand?carrying migration law of slick water in fractures is of great guiding significance to the practice of slick water fracturing.Sand transport profiles with different injection parameter combinations were tested by a visual parallel plate fracture simulator.The results show that the sand?carrying capacity of the slick water is favorable under the combination of slick water for fracturing +70~140 mesh proppant +8% sand ratio.In this case,no sand banks are observed at the fracture inlets,and the proppant does not fill the fractures adequately,under the combinations of low?viscosity slick water +40~70 mesh proppant +10% sand ratio and high?viscosity slick water +20~40 mesh proppant +20% sand ratio, the amount of sand filling fractures is large, and the sand banks in deep fractures are high,while the filling at fracture inlets is poor.With the increase in construction displacement, the various combination modes all exhibit growing positions of the front edges of the sand banks, decreasing heights of front edges, and insignificant changes in balance heights. Injection combination is an important aspect affecting the sand bank pattern. The sand bank patterns and characterization parameters corresponding to different injection parameter combination modes vary greatly. Therefore, the combination mode needs to be optimized on site to improve the conductivity of fractures at the inlet.

Key words: Slick water, Migration law, Front edge position, Balance height, Sand bank pattern

中图分类号:

TE357.1

任伟, 张宝岩, 王贤君, 张浩, 吴浩兵. 变黏滑溜水裂缝内携砂运移特征研究[J]. 石油化工高等学校学报, 2022, 35(2): 22-28.

Wei Ren, Baoyan Zhang, Xianjun Wang, Hao Zhang, Haobing Wu. Sand⁃Carrying Migration Characteristics of Variable⁃Viscosity Slick Water in Fracture[J]. Journal of Petrochemical Universities, 2022, 35(2): 22-28.

图/表 9

图1 大型可视化平行板裂缝模拟装置主体结构

Fig.1 Large visualized simulation device for propelling agent migration in fracture

表1 裂缝内单一粒径支撑剂裂缝充填效果实验方案

Table 1 Experimental scheme of fracture filling effect of single particle size proppant in fracture

方案	滑溜水类型	黏度/（mPa $⋅$ s）	平均砂比/%	支撑剂/目	施工排量/（m³ $⋅$ min^-1）
1	造缝滑溜水	5	8	70~140	5.1
					6.6
					7.4
					8.2
2	低黏滑溜水	10	15	40~70	5.1
					6.6
					8.2
					10.5
3	高黏滑溜水	20	20	20~40	5.1
					6.6
					8.2
					9.8

表1 裂缝内单一粒径支撑剂裂缝充填效果实验方案

Table 1 Experimental scheme of fracture filling effect of single particle size proppant in fracture

方案	滑溜水类型	黏度/（mPa $⋅$ s）	平均砂比/%	支撑剂/目	施工排量/（m³ $⋅$ min^-1）
1	造缝滑溜水	5	8	70~140	5.1
					6.6
					7.4
					8.2
2	低黏滑溜水	10	15	40~70	5.1
					6.6
					8.2
					10.5
3	高黏滑溜水	20	20	20~40	5.1
					6.6
					8.2
					9.8

图2 造缝滑溜水+70~140目石英砂时4个排量下的砂堤形态

Fig.2 Shape diagram of sand dike with +70~140 mesh quartz sand carried by fracture making slick water under 4 discharge rates

图3 造缝滑溜水+70~140目石英砂在7.4 m3/min排量下不同时刻的砂堤形态

Fig.3 Shape diagram of sand dike with +70~140 mesh quartz sand carried by seam forming slick water at different times under the displacement of 7.4 m3 / min

图4 低黏滑溜水+40~70目小粒径支撑剂在不同排量下的砂堤形态

Fig.4 Shape diagram of sand dike under different displacement of low viscosity slick water and +40~70 mesh small particle size proppant combination

图5 低黏滑溜水+40~70目小粒径支撑剂在8.2 m3/min排量下砂堤形成过程

Fig.5 Process diagram of sand dike formation under the combination of low viscosity slick water and +40~70 mesh small particle size proppant and 8.2 m3 / min displacement

图6 高黏滑溜水+20~40目大粒径支撑剂在不同排量下的砂堤形态

Fig.6 Shape diagram of sand dike under different displacement of high viscosity slick water and +20~40 mesh large particle size proppant combination

图7 高黏滑溜水+20~40目大粒径支撑剂在8.2 m3/min排量下的砂堤形成过程

Fig.7 Process diagram of sand dike formation under the displacement of high viscosity slick water and +20~40 mesh large particle size proppant 8.2 m3/min

表2 滑溜水携砂液充填裂缝形态参数比较

Table 2 Comparison of crack filling parameters of slick water

注入参数组合模式	排量/(m³ $⋅$ min^-1)	前缘距入口距离/cm	前缘高度/cm	平衡高度/cm
造缝滑溜水+70~140目石英砂，8%砂比	5.1	25.0	4.1	22.0
	6.6	37.0	3.7	20.0
	7.4	47.0	3.5	20.0
	8.2	50.0	3.0	20.0
低黏滑溜水+40~70目石英砂，15%砂比	5.1	0	10.5	30.0
	6.6	0	7.5	32.0
	8.2	0	4.5	32.0
	10.5	0	1.5	32.0
高黏滑溜水+20~40目石英砂，20%砂比	5.1	0	18.0	38.5
	6.6	0	7.5	36.0
	8.2	0	5.0	35.0
	9.8	26.0	1.0	24.0

表2 滑溜水携砂液充填裂缝形态参数比较

Table 2 Comparison of crack filling parameters of slick water

注入参数组合模式	排量/(m³ $⋅$ min^-1)	前缘距入口距离/cm	前缘高度/cm	平衡高度/cm
造缝滑溜水+70~140目石英砂，8%砂比	5.1	25.0	4.1	22.0
	6.6	37.0	3.7	20.0
	7.4	47.0	3.5	20.0
	8.2	50.0	3.0	20.0
低黏滑溜水+40~70目石英砂，15%砂比	5.1	0	10.5	30.0
	6.6	0	7.5	32.0
	8.2	0	4.5	32.0
	10.5	0	1.5	32.0
高黏滑溜水+20~40目石英砂，20%砂比	5.1	0	18.0	38.5
	6.6	0	7.5	36.0
	8.2	0	5.0	35.0
	9.8	26.0	1.0	24.0

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变黏滑溜水裂缝内携砂运移特征研究

Sand⁃Carrying Migration Characteristics of Variable⁃Viscosity Slick Water in Fracture

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