天然裂缝压裂液滤失模型.PDF

第20卷 第4期 油 气 地 质 与 采 收 率 Vol.20,No.4 2013年7月 PetroleumGeologyandRecoveryEfficiency Jul.2013 天然裂缝压裂液滤失模型 1 2 1 1 3 夏富国 ，郭建春 ，刘立宏 ，张 冲 ，张 新 （1.中国石化东北油气分公司工程技术研究院，吉林长春130062；2.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室， 四川成都610500；3.中国石化东北油气分公司勘探开发研究院，吉林长春130062） 摘要：在裂缝性储层水力压裂过程中，天然裂缝在水力裂缝的作用下产生剪切滑移或张开，使压裂液的滤失量显著 增加，从而增大了施工风险。目前的压裂液滤失模型大多是针对均质储层的，不适用于裂缝性储层。为此，从天然 裂缝内压裂液的动态滤失过程出发，描述了压裂液滤失的物理过程；根据压力连续及流体体积守恒原理，建立了天 然裂缝压裂液滤失模型；结合模型求解思路和方法，编制了计算程序。研究结果表明，压裂液性质、天然裂缝性质 和施工参数等对压裂液的滤失影响较大，重点模拟分析了充填带对滤失量的影响。天然裂缝压裂液滤失模型计算 结果表明：当最大缝宽较窄时，存在最小滤失量的临界缝宽；当最大缝宽较大时，累积滤失量与临界缝宽成反比；增 大充填物的体积浓度可减小压裂液滤失量；而增大充填带临界厚度会增大滤失量，但存在最佳临界厚度。 关键词：裂缝性储层天然裂缝压裂液滤失模型数值模拟充填带 中图分类号：TE357.11 文献标识码：A 文章编号：1009-9603（2013）04-0105-06 压裂液滤失量计算是压裂施工设计的重要组 渗的压裂液滤失模型［15-17］，模型计算结果较均质储 成部分。在压裂施工过程中，控制滤失量能够提高 层滤失模型更为准确，但模型条件较为理想，工程 ［1］ 压裂液效率，改善压裂效果 。因此，很多学者对压 实用性不强。为此，笔者从天然裂缝是裂缝性储层 裂液滤失机理进行了大量的研究并取得了丰硕成 滤失的关键因素出发，根据裂缝性储层天然裂缝的 ［2-19］ 果 。Carter模型是最早的压裂液滤失模型，其基 实际滤失动态过程，建立了针对天然裂缝的压裂液 于常滤失系数理论，通过实验测定和油田小型压裂 滤失计算模型，以期为水力压裂施工参数优化、降 ［2］ 测试来确定各滤失参数 。Williams对Carter模型 滤失工艺优选及降滤失剂用量优化提供依据。 进行了修正，认为滤失速度与裂缝内流体净压力密 切相关，进而提出了滤失三区域概念，得到了压裂 1 天然裂缝压裂液滤失过程描述 ［3］ 液滤失系数与压裂液造壁性之间的关系 。此后众 多学者从流体类型、滤失压降等多方面对经典滤失 由于裂缝性储层中天然裂缝发育，水力裂缝在 ［4-7］ 模型进行修正并提出了相应的滤失计算模型 。 地层延伸必然会与天然裂缝相交，最终形成以水力 Fan等通过对高渗透储层的研究发现，该类储层缺 裂缝为主的裂缝网络，该网络中存在水力裂缝、天 少滤饼，故传统的滤失模型不能用于计算高渗透储 然裂缝和基质孔隙3类渗滤介质。裂缝性储层一般 层的滤失量，并提出了适用于高渗透储层的滤失计 岩性致密、基质孔渗性差，天然裂缝是油气储集流 ［8-10］ 算模型 。大量油田