压裂液滤失深度及滤失速度计算新模型.pdf

《压裂液滤失深度及滤失速度计算新模型.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年I门西安石油大学学报(自然科学版)Jan．2015第30卷第1期JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．30No．1文章编号：I673-064X(2015)ol-0067-05李爱芬，张环环，郭海萱，李爱山，司志梅，陈国鑫(1．中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛266580；2中石化胜利油田分公司石油工程技术研究院，山东东营257000；3．中石化江苏油田工程院，江苏扬州225100；4．中石化安全工程研究院，山东青岛266000)摘要：建立了计算压裂液滤失深度及滤失速度的新模型，运用预处理共轭梯度法可对

2、模型进行求解，得到压裂液的滤失深度，进而求得滤失速度。之后，应用该模型计算了滤失压差、压裂液黏度及界面张力对两者的影响。结果表明：随着压裂液黏度的减小，滤失深度与滤失速度均逐渐增大，两者与压裂液黏度呈幂指数关系；随着滤失压差的增大，滤失深度与滤失速度均逐渐增大，并与滤失压差呈线性关系；界面张力对两者几乎没有影响。关键词：滤失深度；滤失速度；压裂液；毛细管；黏度；压差；界面张力中图分类号：TE357．1文献标识码：A水力压裂工艺是有效开发页岩油藏、致密及低渗油气藏的关键技术¨j，压裂液滤失深度及滤失1压裂液滤失数学模型建立与求解速度的大小是影响压裂设计和压裂效果的关键因素实际油藏岩石中的孑L隙空

3、间多是由不规则的孔之一。国内外学者已经对压裂液滤失过程进行了大道组成的，这里将其看作由管径大小不一的相互连量的研究，提出了各种计算滤失速度及滤失深度的通的毛细管组成。在这个模型中，包括n根毛细管，计算模型。经典滤失理论定义压裂液滤失到地层受其半径分别是尺，，毛细管长度为L。液体在各管中相3种机理控制。。，即压裂液的黏度、油藏岩石和流互窜流，且同相流体相同位置处压力相等¨。如图l体的压缩性及压裂液的造壁性，并假设滤失速度与所示。毛细管两端的压差卸可以是常数，也可以随滤失时间的平方根成反比。Economides。、着时问发生变化Barre等提出了依赖于裂缝净压的滤失计算方法，假设在t=jAt时刻水

4、湿性油藏滤失前缘在各这些汁算方法大都依托于差分方程进行计算求解。个管中的位置(如图l所示)为。另外，假设≤DrDong等人¨基于一维岩心水驱油实验提出了相互连通的毛管束模型来模拟活塞式水驱油过l程，预测了水驱油前缘位置。本文建立了计算压裂2pP獬液滤失深度及滤失速度的新模型，即应用毛管束模4型研究压裂液驱油过程。由于压裂液及其滤液的黏度高于油相的黏度，在进行模型求解时选择了收敛ox1x2x3x^x，L性更高的预处理共轭梯度法，并分析了滤失压差、压图1简化的毛管束模型裂液黏度及界面张力对两者的影响。Fig．1Capillarybundlemodel收稿日期：2014-07-01基金项目：国家科技

5、重大专项课题(编号：2008ZX05014—003—006HZ)资助作者简介：李爱芬(1962一)，女，博士，教授，博士生导师，主要从事油气渗流理论及提i岛采收率等方面的研究。E—mail：Ai~nli123@163．corn一68一西安石油大学学报(自然科学版)时，同相流体在I司一位置处的压力相等，只是距离失速度的函数。在定压力驱替下：。(12)(1)对于压裂液第1根毛管0一段的滤失量可根据其中为上一时刻压裂液滤失前缘位置。Hagen—Poiseuille公式定义压裂液第i根毛细管内的第时间步的滤失量为q：(1)q=A：订。(13)计算得到。0～段所有毛管的总滤失量综上所述，对于第1根毛细管

6、，由于油水界面位Q=n置不同，各段上流量不同，各段压降及毛管力与外部：毫(2)压差的关系为△p+△p。。+△p；⋯+△p；+⋯+由此可得该段压裂液的压差△po=P。+(Pi-p)。同理，第i根毛细管内各段压△pw：(q)。(3)降及毛管力与外部压差的关系为卸+⋯+卸+丌∑R△p+卸；+⋯+△p：⋯+卸o：Pc+(Pj-p)。根据上述各根毛细管内各段压降及毛管力与外同样，～(i=2，3，⋯，n)段总滤失量部压差的关系可得到一个n维二阶非线性方程组，Q=nq=Tf4c4该方程组定义了压裂液滤失的数学模型，方程组内k=i有几个未知数¨即第时刻压裂液滤失前缘位置，则每段压裂液的压差通过预处理共轭梯度法

7、。引即可求得的值，进而卸w：(一)(∑ng)。(5)求得滤失速度。。∑R(2)对于地层原油2压裂液滤失深度及滤失速度影响因素第一根毛管～：段的流量根据2．1模型基础参数设置Hagen-Poiseuille公式不同渗透率的岩心其内部孔隙孔径分布不同。通ql：(6)过岩心压汞实验可得到孔径分布如图2所示，压汞用岩一CfL隙度6．704％，渗透率0．3635X10～JT1，孔隙计算得到。该段地层油的压差