短期气液测裂缝导流能力影响因素分析

李鸣，王晓明

（西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065）

短期气液测裂缝导流能力影响因素分析

李鸣，王晓明

（西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065）

为了分析短期气液测导流能力影响因素，考虑时间、实验流速、闭合压力及流体相态因素，利用支撑剂导流能力室内实验来对比分析短期气液测导流能力差异。实验结果表明：液测导流能力随时间呈递减趋势并且很难在短时间内达到稳定状态，而气测导流能力随时间变化不明显且短时间就可以达到稳定状态；实验流速对导流能力产生一定影响且随流速增加导流能力有较小幅度的增加；闭合压力对导流能力影响较大，随着闭合压力增加气液测导流能力明显下降且气测导流能力下降速度明显强于液测。流体相态对导流能力的影响同样显著，闭合压力为10 MPa和80 MPa下气液测导流能力分别达到最大和最小值，10 MPa下气测导流能力是液测的2.67倍，80 MPa下为3.10倍。

时间；流速；闭合压力；流体相态；导流能力

在油气田增产措施中，能否形成较高的裂缝导流能力是压裂作业的关键，裂缝导流能力对生产有着直接影响[1]。目前，水力压裂以其经济、环保和有效的优势占据油田各种增产措施的主要地位，其目标是在油气层内形成足够长度的高导流能力填砂裂缝，裂缝导流能力是决定压裂增产倍数的主要因素之一。

任勇等[2]研究了定产能条件下裂缝导流能力随时间及缝长同时变化时的规律；Soliman根据无因次裂缝半长与驱油半径的比值来建立的产量预测修正模型并揭示了裂缝导流能力随着缝长的变化规律；吴国清等研究了考虑支撑剂及其嵌入程度对支撑剂裂缝导流能力的影响；金智荣等研究了不同粒径支撑剂的组合对裂缝导流能力的影响。

上述研究都是从地层理想状态下的人为不可控因素入手对裂缝导流能力影响因素进行的研究，而在致密储层实际生产过程中为了短期内达到较高油气产能并获得理想经济效益，通常需要提高裂缝导流能力。本文将仅从室内实验手段出发，考虑人为可控因素如时间、闭合压力、实验流速和流体相态且将实验结果渗透率考虑在内，综合对比分析短期气液测导流能力差异。分析气液测导流能力影响因素可以直接改变油气井压前的潜力评估、优化设计、压后效果预测等，使油气井压裂作业更具合理性和针对性。

1 实验准备

1.1 实验原理

式中：K－渗透率，D；μ－实验温度下流体黏度，mPa·s；Q－流体速度，mL/min；L－测压孔之间的长度，cm；ΔP－导流室两端压差，MPa；A－流体流动横截面积，cm2。

式中：W－导流室支撑剂充填宽度，cm；Wf－支撑剂充填厚度，cm。

导流室测压孔间距L为12.70 cm，宽W为3.81 cm，以达西定律为基础推导气液测支撑剂充填层导流能力及渗透率公式如下：

式中：Kg、KL－分别为气测、液测渗透率，D；Wf－支撑剂填充层宽度，cm；μg、μL－分别为实验温度下气体、液体黏度，mPa·s；Qg、QL－分别为气体、液体流速，mL/min；L－测压孔之间的长度，cm；ΔP－导流室两端压差，kPa。1.2实验条件及要求

采用HXDL-2C型支撑剂裂缝长期评价系统和API导流室（见图1）进行室内实验研究裂缝导流能力。长期液测和短期气液测实验温度分别为95℃和24℃；测量方式API线性流；支撑剂选用20/40目中密度陶粒；长期液测实验介质为2%氯化钾溶液，短期液测实验介质为蒸馏水，流速取值范围1 mL/min~ 10 mL/min；气测实验介质为N2，流速300 mL/min；闭合压力取值范围10 MPa~80 MPa。

图1 支撑剂API导流室

2 实验结果分析

气体分子较液体分子体积小，黏度低，可压缩性要远大于液体分子。同时，液体分子易在固体支撑剂表面形成水化膜使得液固之间会形成一定的黏滞阻力，这些因素造成其渗流特征与气体渗流特征存在明显差异。有必要进行气液测导流能力实验来研究人为可控因素对导流能力的影响并获得相关数据对其进行合理分析进而获得裂缝高导流能力进行指导油气生产。2.1时间对气液测导流能力影响

长期液测铺砂浓度为4.72 kg/m2，液体黏度为0.313 3 mPa·s，模拟地层闭合压力35 MPa，流速为1.5 mL/min进行液测裂缝导流能力和渗透率，测量结果（见图2）。短期气测铺砂浓度为10.04 kg/m2，气体黏度0.018 mPa·s，模拟地层闭合压力30 MPa，流速为300 mL/min进行气测裂缝导流能力和渗透率，测量结果（见图3）。

图2 液测渗透率、导流能力变化曲线

图3 气测渗透率、导流能力变化曲线

根据气液测导流能力、渗透率随时间变化曲线可以得出：液测裂缝渗透率、导流能力很难在短时间内达到稳定状态，渗透率和导流能力都随时间成递减趋势。在初始前20 h渗透率和导流能力迅速递减，20 h后渗透率和导流能力趋于稳定。而气测裂缝渗透率在初始前5 min有一定的下降趋势，但不明显。5 min后气测裂缝导流能力和渗透率短时间达到稳定状态，且随时间基本不再发生变化。

2.2 实验流速对气液测导流能力影响

2.2.1 短期气测渗透率和导流能力铺砂浓度为10.04 kg/m2，实验介质为氮气，模拟地层闭合压力10 MPa~ 30 MPa，实验流速每5 min由小到大调整分别为260 mL/min、280 mL/min、300 mL/min进行短期气测导流能力及渗透率，测量结果（见图4和图5）。

图4 短期气测渗透率随时间变化

图5 短期气测导流能力随时间变化

在10 MPa、20 MPa闭合压力下短期气测渗透率随时间基本不发生变化，而当闭合压力达到30 MPa，渗透率随时间下降，但下降幅度较小。同时，在相同时间点上（同一流速），闭合压力越高，渗透率越低。而10 MPa、20 MPa闭合压力下短期气测导流能力随时间有递增趋势，气体流速的增加会使裂缝导流能力有小幅度的增加。当闭合压力达到30 MPa时，导流能力随时间开始下降即实验流速的增加使得导流能力有所下降，但下降幅度较小。同时，在相同时间点（同一流速），闭合压力越高导流能力越低。气测导流能力过程中，气体流速的增加对裂缝的导流能力和渗透率影响不大，在某一固定值附近波动。

2.2.2 短期液测渗透率和导流能力铺砂浓度为10.4 kg/m2，实验介质为蒸馏水，实验流速每20 min由小到大进行调整分别为2.5 mL/min、5.0 mL/min、10 mL/min，进行短期液测导流能力及渗透率，测量结果（见图6和图7）。

根据短期液测渗透率、导流能力变化趋势得出：由于实验流速的增加会冲刷掉未压实的支撑剂残渣部分形成较宽的流动孔隙-类似于“通道压裂”，当闭合压力相同条件下，随着实验流速增加，导流能力和渗透率整体呈递增趋势。同时，在流速转换时间点上，由于支撑剂充填层断面的流量不均，使得导流能力和渗透率随时间有明显下降趋势；当时间条件相同下（同一流速），闭合压力的增加会使得支撑剂填充层被压实，导流能力和渗透率整体上明显下降。

图6 液测渗透率随时间变化

图7 液测导流能力随时间变化

2.2.3 闭合压力对气液测渗透率、导流能力影响闭合压力是裂缝闭合时产生的，由地层传递给支撑剂。短期气液测渗透率、导流能力随闭合压力变化曲线（见图8和图9）。

图8 气液测渗透率对比曲线

图9 气液测导流能力对比曲线

根据短期气液测渗透率、导流能力与闭合压力关系曲线可以看出：闭合压力对导流能力的影响尤为显著。闭合压力的增加使得支撑剂充填层进一步被压实，使其渗透率和支撑剂充填层厚度降低且随着闭合压力的增加使得支撑剂颗粒尺寸减小，圆球度变差，面积增大，粒径不均匀，孔隙堵塞使得渗透率和导流能力随着闭合压力的增加而下降。闭合压力在30 MPa~40 MPa时渗透率和导流能力下降速度最快。随着闭合压力的继续增加，支撑剂充填层不断被压实，气测渗透率和导流能力下降速度逐渐减慢。而在该闭合压力范围内，液测渗透率和导流能力同样下降速度最快但仅为气测的1/4、1/8。总体而言，气测导流能力及渗透率下降速度较快于液测且气测导流能力的减弱程度要明显强于液测导流能力。同时，10 MPa下气液测导流能力最大且气测导流能力是液测导流能力的2.67倍，而80 MPa下气液测导流能力最小且气测导流能力是液测导流能力的3.10倍。

3 结论

通过实验方法对短期气液测裂缝导流能力影响因素分析，得出以下结论：

（1）液测长期导流能力实验结果可以得出，支撑剂导流能力随时间不断下降，很难达到稳定值，所取得的最终长期导流能力值是相对稳定时的实验值；而气测导流能力实验可以看出，支撑剂的导流能力随时间下降但短时间内就可以达到稳定状态。

（2）短期裂缝气液测导流能力实验中，当闭合压力一定时，随着流速的增加气液测导流能力都有所增加，液测增加幅度较气测明显，气测导流能力和渗透率随着流速的增加也有较小幅度增加但不明显，基本不发生变化。

（3）相同规格支撑剂下气测渗透率值均大于液测值，渗透率和导流能力具有一致性，说明气体在支撑剂充填层中较液体具有更高的渗流能力。同时，要达到相同导流能力的充填层，气体较液体渗流时可以采用较低的铺置浓度。

（4）闭合压力对气液测导流能力产生的影响尤为显著，气液测导流能力随闭合压力增加而下降。闭合压力在30 MPa~40 MPa范围时，导流能力下降速度最快。

（5）流体相态对导流能力产生显著影响，气测与液测导流能力差异较大，10 MPa下气液测导流能力最大且气测导流能力是液测的2.67倍，而80 MPa下气液测导流能力最小且气测导流能力是液测的3.10倍。

［1］曲占庆，黄德胜，杨阳，等.气藏压裂裂缝导流能力影响因素实验研究［J］.断块油气田，2014，21（3）：390-393.

［2］任勇，郭建春，赵金洲，等.压裂井裂缝导流能力研究［J］.石油地质与工程，2005，19（1）：46-48.

聚醚多元醇助减少车内VOCs

2月7日，巴斯夫推出全新聚醚多元醇产品，降低挥发性有机化合物（VOCs）排放量，有效改善车内空气质量。此产品隶属Lupranol品牌，此品牌用于高回弹性软泡和半硬泡聚氨酯泡沫等汽车行业应用组件的生产。这一低VOC级多元醇已被证明可大幅降低挥发性有机化合物排放量，尤其是醛类物质的排放量。在生产用于座椅、车顶棚以及方向盘等汽车内饰的聚氨酯发泡材料时，Lupranol是一种可持续的替代方案。

“亚洲的汽车主机厂，尤其是中韩两国，一直在寻求改善车内空气质量的解决方案，此款新产品将帮助他们满足日益严苛的挥发性有机化合物排放标准。”巴斯夫特性材料部亚太区全球高级副总裁鲍磊伟（Andy Postlethwaite）表示，“通过生产工艺的改变，巴斯夫有效降低了挥发性有机化合物的排放量，在改善环境可持续性与健康水平上发挥了关键作用。”Lupranol较低的挥发性有机化合物排放量得益于材料生产工艺的改善。在目前市场上的汽车应用聚氨酯解决方案中，醛类物质排放量特別是甲醛、乙醛与丙烯醛达到了最低水平。经中国领先的检测机构华测检测认证集团检测，Lupranol的甲醛排放量降低了5%至10%，乙醛与丙烯醛排放量分别降低了30%至40%。

Lupranol可生产如Elastoflex高回弹性聚氨酯泡沫，其卓越的物理属性非常适合各类汽车应用领域。相较于传统泡沫材料，Elastoflex拥有更为出色的舒适度、回弹性能与承载力。

（摘自中国石油报第6778期）

Analysis of influencial factors of fracture conductivity of gas and liquid logging for short-term

LI Ming，WANG Xiaoming
（College of Petroleum Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China）

In order to analyse influence factors of flow conductivity of gas logging and liquid logging for short-term,considering the factors of time,flow rate,closure pressure and fluid phase state in laboratory experiments of proppant flow conductivity to compare and analyse the difference of gas logging and liquid logging for short-term.Experimental result shows that flow conductivity of liquid logging decreased with time and it's difficult to a stable state within short-term.However,the change of flow conductivity of gas logging is not obvious and it's easy to get a stable state for short-term.The flow rate has a certain impact on flow conductivity and flow conductivity has a smaller increase with flow rate.The closure pressure can strongly affect the flow conductivity,flow conductivity of gas and liquid logging decreased with closure pressure and the decline rate of flow conductivity of gas logging is obviously stronger than liquid logging.The effect of fluid phase state on flow conductivity is also significant,the flow conductivity of gas and liquid logging achieves maximum and minimumvalues when the closure pressures are 10 MPa and 80 MPa respectively,the flow conductivity of gas logging is 2.67 times higer than liquid logging when closure pressure is 10 MPa, it's 3.10 times when closure pressure is 80 MPa.

time；flow rate；closure pressure；fluid phase state；flow conductivity

TE312

A

1673-5285（2017）02-0035-05

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.02.008

2016－12-28

2017－01-05

陕西省重大科学技术难题攻关项目“陆相页岩气储层压裂改造工艺技术攻关”，项目编号：2012KTZB03-03-03-02；低渗透油气田勘探开发国家工程实验室“致密砂岩储层压裂液渗吸机理研究及反排制度优化”，项目编号：16YL1-FW-016。

李鸣，男（1991-），西安石油大学石油工程学院在读硕士研究生，邮箱：871213734@qq.com。