7水力压裂4---支撑剂

第三节支撑剂支撑剂性质及种类裂缝导流能力及其影响因素支撑剂的选择支撑剂颗粒的沉降支撑剂特性要求••••••一、支撑剂类型硬脆性支撑剂其特点是硬度大，变形很小；——石英砂（砂子）——陶粒——铝球——玻璃珠韧性支撑剂其特点是变形大，在高压下不易破碎——核桃壳——树脂包层支撑剂核桃壳1石英砂（砂子）主要成分：SiO2和少量杂质主要特点：1)园球度较好的石英砂破碎后，仍可保持一定的导流能力。2)密度相对低，便于泵送。3)强度较低，适用于低闭合压力储层。4)砂子在筛选或清洗不好，含粉砂杂质时，导流能力都会明显降低。5)石英砂货源广、价格便宜。主要产地：甘肃兰州砂、江西永修砂、福建福州砂、湖南岳阳砂、湖北蒲圻砂、山东荣城砂、河北承德砂、吉林农安砂、陕西定边砂及新疆和丰砂等。石英砂2陶粒类型：中强度支撑剂(ISP)（铝矾土或铝质陶土）高强度陶粒支撑剂（铝矾土或氧化铝）特点：a.强度很高；b.高温碱性液中陶粒溶解率低（3.5%）；而石英达50%；c.长期导流能力高；d.密度较高(2700~3600kg/m3)，泵送困难；e.加工工艺困难，价格昂贵。陶粒3塑料包层支撑剂特殊工艺将酸性苯酚甲醛树脂包裹在石英砂表面，并经热固处理而成，比重约为2.55。种类：预固化树脂包层砂固化树脂包层砂树脂砂二、支撑剂物理性质评价(1)支撑剂粒度组成及分布(2)园球度和表面光滑度(3)浊度(4)密度：真密度(或颗粒密度)视密度(或体积密度)(5)酸溶解度(6)抗压强度我国支撑剂物理性质评价结果表三、裂缝导流能力评价定义：裂缝导流能力是指裂缝传导流体的能力。填砂裂缝的导流能力定义为支撑后的裂缝渗透率Ｋf与支撑后的裂缝宽度w之积。即填砂裂缝导流能力。ＦＲＣＤ＝Ｋfw类型:•长期导流能力•短期导流能力我国部分支撑剂导流能力(1998)1支撑剂性质对FRCD的影响(1)支撑剂类型和形状低应力情况下，有棱角的支撑剂相互搭接、相互支撑，有更高的孔隙度及渗透率，因此，导流能力更高。但在高应力情况下，园球度好的支撑剂受到的表面应力更均匀，能承受更高的载荷不破碎，因此有更高的导流能力。(2)支撑剂粒度组成图中曲线A,B均为φ0.5~0.9成都陶粒，其中0.63mm以上颗粒重量分别约为81.5%和56.6%。支撑剂粒径对裂缝导流能力有很大的影响;给定粒度范围内，大颗粒所占比例越多，导流能力越高。颗粒越均匀，导流能力越高。020406080100120140160180020406080闭合压力,MPa导流能力,um^2.cm兰州砂20/40目兰州砂16/20目宜兴陶粒20/40目宜兴陶粒16/20目020406080100120140160180020406080100闭合压力,MPa导流能力,um^2.cmAB(3)铺砂浓度方式—单层局部排列—单层全排列—多层排列实验结果定义：单位面积上的支撑剂重量。(4)支撑剂质量长石含量对导流能力的影响微粒对兰州砂导流能力的影响2地层条件对FRCD的影响（1）闭合压力（2）地层岩石硬度地层岩石的软硬对导流能力的影响与支撑剂颗粒的强度和硬度有关。当支撑剂强度低时，影响导流能力的主要是破碎问题;当支撑剂强度高时，支撑剂颗粒嵌入裂缝壁面是影响导流能力的主要因素。(3)环境条件图６－１7流体介质图６－１8地层温度3压裂液性能对FRCD的影响残渣降低支撑带渗透率。胍胶压裂液，残渣含量取决于成胶剂浓度、破胶剂类型及浓度。4流动条件对FRCD的影响非达西流动多相流效应5承压时间对FRCD的影响四、支撑剂的选择内容—支撑剂强度—地岩岩石硬度—支撑剂颗粒大小—支撑剂密度—支撑剂浓度（排列方式）考虑因素—地质条件（如闭合压力、岩石硬度、温度、物性）—工程条件（压裂液性质、泵注设备）—经济效益1裂缝导流能力确定原则(1)McGuire&Sikora(1960)图版法—给定闭合压力下，从现有支撑剂的导流能力入手，得到不同穿透比时期望获得的增产倍数(压后产量)；—从预期的产量出发，按照不同穿透比所需要的导流能力选择支撑剂。（2）Cinco(辛科)准则P2242支撑剂类型选择•在闭合压力较高时，应考虑使用高强度支撑剂，如陶粒等。•在闭合压力较低时，只要砂子不破碎，低强度支撑剂仍能起到支撑裂缝的作用。它在浅井浅层应用的特别广泛。•当闭合压力达到４0MPa时,原则上不再使用石英砂,应使用象陶粒等更高强度的支撑剂,陶粒在闭合压力为70MPa3支撑剂粒径选择(1)闭合压力(2)允许支撑剂填充的裂缝宽度(3)输送支撑剂的要求4支撑剂铺置浓度