煤层裂缝网络联通性对其中支撑剂输送的影响

作     者：徐加祥 赵洋 王玫珠 付万鑫 朱星元 

作者机构：辽宁石油化工大学石油天然气工程学院 中国石油勘探开发研究院非常规研究所 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：辽宁省自然科学基金计划项目(博士科研启动计划)”大尺度迂曲缝网中CO2泡沫携砂及回流机理研究”(2023-BS-188) 

主　　题：煤层气 水力压裂 裂缝网络 支撑剂输送 混合模型 

摘      要：煤层气开发过程中采用的水平井分段多簇压裂会在煤层内与割理共同形成复杂裂缝网络，且由于割理发育和开启程度不同，各簇缝网之间的联通性存在差异，直接影响支撑剂在缝网内的输送。为了探究煤层内各簇缝网的联通情况对支撑剂铺置情况的影响，建立了联通和未联通两种裂缝网络，该裂缝网络由水平井段串联两簇水力裂缝并与正交割理组合，两簇缝网之间的联通情况取决于二级裂缝的联通性。在考虑支撑剂球度的基础上，采用Eulerian-Eulerian的多相流模型中的Mixture模型模拟不同携砂液粘度、携砂液排量和支撑剂粒径条件下联通和未联通裂缝网络中支撑剂在各级裂缝中的分布特征，并对比两种裂缝网络中支撑剂的填砂比例明确裂缝网络联通性对裂缝内支撑剂铺置特征的影响。模拟结果表明，由于联通缝网中分别由两簇裂缝进入的携砂液在缝网联通部分互相干扰，该联通部分几乎没有支撑剂分布。但是与未联通裂缝相比，支撑剂在联通缝网的主裂缝内输送距离更远。就裂缝网络整体的填砂比例而言，未联通缝网的整体填砂比例要远高于联通缝网，在本研究的模拟参数条件下平均高出53.3%。联通和未联通裂缝网络中各级裂缝内铺砂浓度小于5%的区域均占较大比例，其次是铺砂浓度大于10%的区域，铺砂浓度介于5%～10%的区域最小。同时降低携砂液粘度、提高携砂液排量、使用粒径较小的支撑剂均可以有效改善两种缝网中支撑剂的铺置情况，特别是联通缝网中携砂液排量应不小于12 m3/min，支撑剂粒径不大于100 目。