裂缝导流能力模拟实验
实验三 裂缝导流能力模拟实验
一、实验目的
1. 了解支撑裂缝导流能力随闭合压力变化的规律，以及相同闭合压力条件下不同铺砂层数导流能力的差异；
2. 分别应用达西公式和二项式公式进行计算，分析结果的异同点，并说明原因；
3. 熟悉裂缝导流仪的操作及实验流程。
二、实验原理
裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。
三、实验仪器和材料
（1）仪器名称：裂缝导流仪，包括以下组成部分：
压力试验机；空气压缩机；定值器；精密压力表；浮子流量计；岩心（钢板）模；游标卡尺、电子天平。
（2）材料：不同产地的石英砂和陶粒。
四、实验步骤
（1）实验准备
①在表1中记录使用的支撑剂名称、产地、粒径及室内温度下的气体粘度。 ②用游标卡尺量出岩心模的外径o r 和孔眼的内径e r ，记录在表1中，用作计算岩心模面积。
③称一定重量的支撑剂（记下支撑剂的颗粒直径）均匀地铺在岩心模面上，要保持单层。并按下式计算出支撑剂的浓度：
）（铺有支撑剂岩心的面积
单层支撑剂的重量支撑剂浓度
2
/cm g
将此浓度值记入表1中。
④将上岩心片（孔眼向下）放于下岩心片的上方，然后将上下岩心片放在试验机下承压板中心位置。
⑤认真记录试验机载荷刻度盘上读出加载值。
（2）岩心加压
①岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承压板合并，压住岩心模型，准备加载。
②旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开启程度控制加压速度，当主动指针（黑针）转到1.5吨（或1KN）时,将送油阀放慢关闭维持此点上，将定值器打开使气体进入浮子流量计中，同时浮子上升，调节定值器旋钮,使浮子指示到流量计的最高刻度值。
③送油阀继续开动，当指针加到所规定的吨数时，保持指针示数不变。同时读出流量数Q和对应的压力P（精密压力表示数）。
④需要载荷分别依次加到30、50、100、120、150、200、300kN读出相应的P，Q值，记录在表2中，用达西公式计算。在测点120KN处，保持载荷不变，改变P（调定值器阀），读出 Q, 每测点共记5组数据于表3中，用于二项式公式计算。
⑤试验结束后，关送油阀，按红钮关电源，慢慢打开回油阀卸载，将岩心取出，观察支撑剂破碎情况。
⑥双层支撑剂测定：将重量为岩心上铺设单层时支撑剂重量的二倍的浓度分量的支撑剂铺于岩心表面，依次按步骤（二）进行操作，测出不同载荷下的P 及Q值记入表2、表3中。
五、数据处理
1.原始数据
表1 基本参数
表2 变载荷下的流量与压力关系数据
表3 定载荷下的流量与压力关系数据
2.数据计算
（1）计算闭合压力（以30kN 载荷为例）
2
2
/4077.489736
.613000cm kg cm kg P ===
）（铺有支撑剂的岩心面积
）
加压载荷（闭合 （2）达西公式计算变载荷条件下裂缝导流能力K f W （以30kN 载荷单层支撑剂为例）
(
)
()cm
m P P r r P Q W K o
i e
o n f ?=?-????
?
?
???+???=
-=
2
2
2
62
2
8466.1100
1
.01810
.05085.04705.4ln 1021.01810.001789.036001087.0ln
μππμ 同理可求出其他测点的闭合压力和裂缝导流能力，如表4。
表4 不同载荷下的闭合压力和裂缝导流能力处理结果表
（3）二项式公式计算定载荷条件下裂缝导流能力
表5 120kN 载荷下（Pi 2-Po 2）/Q 及Q 的值
根据二项式公式
BQ A Q
P P o
i +=-2
2
，以（Pi 2-Po 2
)/Q 为纵坐标，以Q 为横
坐标，作直线如下图所示：
图1 单层2
2
i
o P P Q
-与Q 关系曲线
图2 双层2
2
i
o P P Q
-与Q 关系曲线
由图可知：单层A=0.0056，双层A=0.0047 则在120kN 载荷下，导流能力为： 单层支撑剂cm m r r A W K e o f ?=?==
2
210.25085.04705.4ln
0056.001789.0ln μππμ
双层支撑剂cm m r r A
W K e
o f ?=?==
2
634.25085
.04705.4ln
0047.001789.0ln μπ
πμ
六、思考题
1.画出实验流程图。
图3 实验流程图
2.画出导流能力与闭合压力的关系曲线。
图4 导流能力与闭合压力的关系曲线
分析：由单双层时裂缝导流能力与闭合压力曲线可知，随着闭合压力的增大，裂缝的导流能力总体上呈增大趋势，在相同的闭合压力条件下，双层支撑剂时的裂缝导流能力较单层大。理论上，随着闭合压力的增大，裂缝的导流能力应逐渐降低，在相同的闭合压力下，双层支撑剂时的裂缝导流能力较单层大，即支撑剂数量越多导流能力越强。我认为，我们的实验出现随着闭合压力的增大，裂缝的导流能力总体上呈增大趋势的现象的原因主要是读数误差造成的，包括浮子流量计数值的读取和精密压力表示数的读取。
3. 分析(
)
2
2
ln
o
i e
o n f P P r r P Q W K -=
πμ的使用条件。
答：该公式适用于单相流体的层流流动，流体流动速度较低，以粘滞力为主，即使用该公式的前提是气体流动满足达西定律。
4.运用达西公式和二项式公式分别计算在120KN 时铺单双层砂的流动能力。 答：（1）利用达西公式： 单层砂：
(
)
()cm
m P P r r P Q W K o
i e
o n f ?=?-????
?
?
???+???=
-=
2
2
2
62
2
8633.1100
1
.01812
.05085.04705
.4ln 1021.01812.001789.036001088.0ln
μππμ 双层砂：
(
)
()cm
m P P r r P Q W K o
i e
o n f ?=?-????
?
?
???+???=
-=
2
2
2
62
2
8844.1100
1
.01812
.05085.04705.4ln 1021.01812.001789.036001089.0ln
μππμ
（2）利用二项式公式： 单层砂：
cm m r r A
W K e
o f ?=?=
=
2
210.25085
.04705.4ln
0056.001789.0ln
μπ
πμ
双层砂：
cm m r r A
W K e
o f ?=?=
=
2
634.25085
.04705.4ln
0047.001789.0ln
μπ
πμ
分析：用二项式计算的结果偏大，二项式是非达西渗流的一种表示形式，本实验中，气体渗流速度较大，应该不满足达西定律，因此我认为用二项式方法计算比较准确。若用达西公式计算，则必须对公式用非达西系数进行修正。
额外的思考题
5. 影响裂缝导流能力因素有哪些？
答：影响裂缝导流能力的主要因素有：闭合压力、支撑剂强度、支撑剂颗粒粒径、支撑剂破碎率、支撑剂排列方式、铺砂浓度、支撑剂的嵌入，还有支撑剂质量、密度、颗粒圆球度等。
（1）导流能力随闭合压力的增大而减小，压力达到一定值, 支撑剂颗粒破碎,颗粒粒径变小,
（2）高闭合压力时，支撑剂破碎现象明显，支撑剂主要处于被压实，破碎后的小粒径颗粒孔隙度低，此时渗透率较低，裂缝导流能力明显较低，此时裂缝导流能力主要随破碎率的增加而减小。
（3）低闭合压力时，支撑剂基本无破碎，颗粒粒径较大，主要受支撑剂排列方式、铺砂浓度、支撑剂强度的影响。
（4）当铺砂浓度增加时，裂缝导流能力增加。 （5）裂缝导流能力随着支撑剂粒径的减小而减小。
（6）裂缝导流能力随支撑剂强度和铺砂浓度的增加而增大。
（7）颗粒在高闭合压力下嵌入到岩石中，使裂缝变窄，降低了导流能力。 6．应该采取什么样的措施减少支撑剂的嵌入对裂缝导流能力的影响？ 答：（1）优选强度高、粒径小、破碎率低、圆度、球度和化学惰性好以及能在井下低温固结等特点的支撑剂，可减少支撑剂的嵌入。
（2）适当增大铺砂浓度，选择适当的裂缝闭合压力。
7. 实验过程中，观察到了什么样的实验现象，并给出自己的解释？
答：在实验过程中发现，无论是单层铺砂还是双层铺砂，随着闭合压力的增大，裂缝的导流能力总体上呈增大的趋势，并且，在相同的闭合压力条件下，双层支撑剂时的裂缝导流能力较单层大。出现这种现象的原因已在上面叙述过。另外，还观察到，实验结束后打开盖子可以发现支撑剂圆球度不如原先好，有被压扁的迹象，有的甚至被压碎。
七、实验总结
通过本次实验，我熟悉了压力试验机的操作及实验流程，了解了支撑裂缝的导流能力随闭合压力的变化关系以及在相同闭合压力条件下铺有不同层数的支撑剂的裂缝导流能力的差异。同时在实验处理过程中分析说明了达西公式与二项式公式计算结果的异同。谢谢老师的指导和讲解。
中国石油大学(华东)裂缝导流能力实验
裂缝导流能力实验 一、 实验目的 1、了解支撑裂缝导流能力随闭合压力变化的规律，以及相同闭合压力条件 下不同铺砂层数导流能力的差异。 2、分别应用达西公式和二项式公式进行计算，分析结果的异同点，并说明 原因。 3、熟悉裂缝导流仪的操作及实验流程。 二、实验原理 裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。 三、 实验仪器和材料 1、仪器名称：裂缝导流仪，包括以下组成部分：压力试验机、空气压缩机、定值器、精密压力表、浮子流量计、岩心（钢板）模、游标卡尺、电子天平、放大镜。 2、材料：不同产地的石英砂和陶粒。 四、实验步骤 （1） 准备实验工作 1、在附表 1 中记录使用的砂子产地、粒径、名称及某温度下的气体粘度； 2、用游标卡尺量出岩心模的外径 ro 及孔眼的内径 re 记录附表 1 中，用作计算岩心模面积； 3、称一定重量的砂子（记下砂子的颗粒直径）均匀地铺在缠有铜网的岩心面上，要保持单层，铺完后用放大镜检查一下砂子是否铺的均匀和紧密。然后称剩余砂子的重量，二者之差即为铺在岩心上的砂重，并按下式计算出支撑剂的浓度： 2= 单层支撑剂的重量 支撑剂浓度（g/cm ）铺有支撑剂岩心的面积 ，将此浓度值记入表 1 中。 4、将上岩心片（孔眼向下）放于下岩心片的上方，然后上下岩心片放在试验机下承压板中心位置。 5、认真记录试验机载荷刻度盘上读出加载值。 图1岩心模型 （2） 岩心加压法
1、岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承压板合并，压住岩心模型，准备加载。 2、旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开启程度控制加压速度，当主动指针（黑针）转到 1.5 吨（或 1KN）时,将送油阀放慢关闭维持此点上，将定值器打开使气体进入浮子流量计中，同时浮子上升，调节定值器旋钮,使浮子指示到流量计刻度的最高度值。送油阀继续开动，当指针加到所规定的吨数时，保持指针示数不变。同时读出流量数 Q 和对应的压力 P （精密压力表示数）,记录在记录表中。 4、需要载荷分别依次加到 30KN 50KN （70KN）100KN （120KN）150KN （180KN）200KN 250KN 300KN 读出相应的 P，Q 值，用达西公式计算。 注意：在测点 7、12、18 吨（或 70、120、180KN）处，保持载荷不变，改变 P（调定值器阀），读出 Q, 每测点共记5 组数据于记录表中，用于二项式公式计算。 5、试验结束后，关送油阀，按红钮关电源，慢慢打开回油阀卸载，将岩心取出，观察支撑剂破碎情况。 6、双层支撑剂测定：将重量为岩心上铺设单层时支撑剂重量二倍浓度分量的支撑剂铺于岩心表面，依次按步骤（二）进行操作，测出不同载荷下的 P 及Q 值记入记录表中。 五、实验原始数据 裂缝导流能力模拟实验原始记录表 表1 基本参数
裂缝导流能力测定实验指导书(1)
裂缝导流能力测定实验 一、实验目的 1.了解岩石被支撑裂缝的导流能力随闭合压力变化的关系、以及在相同闭合压力条件下铺有不同层数的支撑剂的裂缝导流能力的差异； 2.分析说明达西公式与二项式公式计算出的结果不同的原因； 3.熟悉压力试验机的操作及实验流程。 二、实验原理 裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。 三、实验仪器和材料及流程 1. 仪器： NYL—2000D型压力试验机，空气压缩机—供气源，定值器—气源开关，精密压力表，浮子流量计，岩心（钢板）模，游标卡尺，天平。 2. 材料：不同产地的压裂砂、陶粒。 3.流程： 四、实验步骤 （一）实验准备 1. 在附表1中记录使用的砂子产地、粒径、名称及某温度下的气体粘度； 2. 用游标卡尺量出岩心模的外径ro及孔眼的内径re记录附表1中，用作计算岩心模面积； 3. 称一定重量的砂子（记下砂子的颗粒直径）均匀地铺在模拟岩心面上，
要保持单层，铺完后用放大镜检查一下砂子是否铺的均匀和紧密。然后称剩余砂子的重量，二者之差即为铺在岩心上的砂重，并按下式计算出支撑剂的浓度： 2 cm g ，铺有支撑剂岩心的面积单层支撑剂的重量 支撑剂（砂子）的浓度 将此浓度值记入表1中。 4. 将上岩心片（孔眼向下）放于下岩心片的上方，然后上下岩心片放在试验机下承压板中心位置。 5. 认真记录试验机载荷数显表上显示的加载值。 （二）岩心加压法 1. 岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承压板合并，压住岩心模型，准备加载。 2. 旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开启程度控制加压速度，当主动指针（黑针）转到1.5吨（或1KN ）时,将送油阀放慢关闭维持此点上，将定值器打开使气体进入浮子流量计中，同时浮子上升，调节定值器旋钮,使浮子指示到流量计刻度的最高度值。 3. 送油阀继续开动，当指针加到所规定的吨数时，保持指针示数不变。同时读出流量数Q 和对应的压力P （精密压力表示数）。 4. 需要载荷分别依次加到30、50、70、100、150、180、200、250、300kN 读出相应的P ，Q 值，记录在表2中，用达西公式计算。在测点120KN 处，保持载荷不变，改变P （调定值器阀），读出 Q, 每测点共记5组数据于表3中，用于二项式公式计算。 5. 试验结束后，关送油阀，按红钮关电源，慢慢打开回油阀卸载，将岩心取出，观察支撑剂破碎情况。 6. 双层支撑剂测定：将重量为岩心上铺设单层时支撑剂重量二倍浓度分量的支撑剂铺于岩心表面，依次按步骤（二）进行操作，测出不同载荷下的P 及Q 值记入表2、表3中。 五、注意事项 （1）不要触摸在压力试验机下的岩心室； （2）开动压力试验机前，一定要检查回油阀是否处在关闭状态；
酸蚀裂缝表面微凸体变形破碎规律
第４０卷 第２期 成都理工大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．２ ２ ０１３年４月ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＥＮＧＤＵ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ（Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｄｉｔｉｏｎ）Ａｐ ｒ．２０１３ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－９７２７．２０１３．０２．１４［文章编号］１６７１－９７２７（２０１３）０２－０２１３－ ０４［收稿日期］２０１２－０９－ ０４［基金项目］国家自然科学基金资助项目（５１２７４０５０）［作者简介］李沁（１９８５－），男，博士研究生，研究方向：油气藏增产技术，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｗｌｑ ８５１＠１６３．ｃｏｍ。酸蚀裂缝表面微凸体变形破碎规律 李 沁１，伊向艺１，卢 渊１，张 浩１，李成勇１， 李永寿２，王 洋２，解 慧２ （１．油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），成都６１００５９； ２．中国石化西北油田分公司工程技术研究院，乌鲁木齐８３００１１ ）［摘要］探讨酸蚀裂缝面上微凸体在地层应力作用下变形破碎规律，为酸蚀裂缝闭合机理提供理论依据。从初始和酸蚀后裂缝表面微凸体的受力分析入手，用Ｈｅｒｚ弹性接触理论和Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ屈服破坏准则解释了酸蚀裂缝表面微凸体变形和破碎规律，结果表明，在地应力条件下初始裂缝表面微凸体受力平衡不会发生变形破碎，酸蚀后裂缝表面微凸体在承压时的变形程度与地应力、岩石的弹性模量及酸蚀后微凸体的曲率半径有关。当酸蚀后裂缝面微凸体的曲率半径大于其发生破碎的最小曲率半径时，酸蚀裂缝可保持较大的开度及导流能力。［关键词］酸蚀裂缝；微凸体；变形；破碎；曲率半径［分类号］Ｐ５８９．１ ［文献标志码］Ａ 酸化压裂是碳酸盐岩油气藏主要的增产改造 技术。酸液注入地层后与裂缝壁面岩石发生不均匀反应， 形成不规则的裂缝表面，在地层闭合应力下不会完全闭合，形成具有一定导流能力的人工裂缝通道。国内外多数学者采用了宏观评 价［１－３］、微观模拟及有限元分析［４－７］等手段对地 层裂缝展开了大量研究， 内容包括了裂缝的形成演化、闭合机理以及裂缝渗透率影响相关因素等方面。裂缝表面形态是裂缝闭合的关键因素，裂缝表面支撑部位在地层闭合力条件下不发生大面积变形和破碎是保持酸蚀裂缝导流能力的必要条件。因此，本文在现有研究基础上，用Ｈｅｒｚ弹性接触理论和Ｄｒｕｃｋｅｒ－Ｐｒａｇｅｒ屈服破坏准则研究了酸蚀裂缝微凸体在闭合应力条件下的变形及破碎规律，为保持人工裂缝开启提高裂缝导流能力提供理论依据。 １ 初始裂缝在地层中的受力分析 地层中的初始裂缝因产状不同，在地应力条 件下的受力方向与大小也不相同。图１为人工钻取岩心中天然裂缝的照片，观察发现裂缝表面为高低起伏不平整形态且发育方式不规则，裂缝两表面上的微凸体与凹陷相互对应、完全吻合，在地层应力条件下，初始裂缝可以达到几乎完全闭合的状态。初始裂缝形成前后裂缝表面微凸体各个部位的受力情况未发生改变，因此微凸体不会发生变形或压碎的过程。地层条件下，裂缝以及 裂 图１ 天然裂缝照片 Ｆｉｇ ．１ Ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｓ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ
压裂模拟实验报告
中国石油大学采油工程实验报告 实验日期：成绩： 班级：学号：姓名：教师： 同组者：无 压裂模拟实验2016 1. 实验目的(每空1分，共12分) (1) 水力压裂是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，此压力大于井壁附近的地应力和岩石抗张强度，便在井底附近产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝。 (2) 压裂液是一个总称，根据压裂过程中注入井内的压裂液在不同施工阶段的任务可分为前置液、携砂液、顶替液三种。 (3) 当井壁上存在的周向应力达到井壁岩石水平方向的抗拉强度，岩石将产生垂直裂缝。 (4) 裂缝内的砂浓度是指单位体积裂缝内所含支撑剂的质量；裂缝闭合的砂浓度是指单位面积裂缝上所含支撑剂的质量。 2. 实验内容(每题4分，共20分) (1) 破裂压力梯度：地层破裂压力与地层深度的比值。 (2) 裂缝导流能力：油层条件下填砂裂缝渗透率与裂缝宽度的乘积。 (3) 全悬浮压裂液：压裂液粘度足以把支撑剂完全悬浮起来，在整个施工过程中没有支撑剂的沉降，停泵后支撑剂充满整个裂缝内，因而携砂液到达的位置就是支撑剂的位置。 (4) 地面砂比：单位体积混砂液中所含的支撑剂质量；支撑剂体积与压裂液体积之比。 (5) 增产倍数：在相同的生产压差下，压裂作业后的产量与压裂作业前产量的比值。
3. 实验流程与步骤(每空1分，共12) (1) 压裂施工设备由地面设备和压裂车组两部分组成。 地面设备主要包括 压裂管汇 、 蜡球管汇 、 压裂井口装置 ； 压裂车组包括 泵车、 混砂车、 罐车 、 仪表车 、 水泥车 。 (2) 泵车的作用：一是 泵送液体 ；二是 使液体升压；混砂车的作用：一是 把支撑剂与压裂液充分混合 ；二是 为泵车提供充足的液体 。 4. 数据处理（写出算例）（30分） (1) 计算闭合压力(计算一组数据即可) 以100KN 载荷为例计算： (2) 用达西公式计算裂缝导流能力(计算一组数据即可) 以单层入口压力2.39atm ，出口压力1atm ，流量0.94m 3/d=261.1cm 3/s 为例计算： W=1cm 同理可求出其他测点的闭合压力和裂缝导流能力，如表1 表1不同载荷下的闭合压力和裂缝导流能力 载荷（kN ） P 闭（kg/cm 2 ） K f W （μm 2 ?cm ） 单层 双层 50 76.78 1.006 0.9984 100 153.56 1.006 0.9984 120 184.28 1.006 0.9984 150 230.34 1.006 0.9984 200 307.13 1.006 0.9984 250 383.91 1.006 0.9984 (3) 用二项式公式计算120KN 载荷的导流能力(画图注意横纵坐标名称与单位) 注： )4 3 r r (ln w πaK 2μA o e f g -?=，{a =86.4，Q (m 3/d)；g μ(mPa ·s)；P (MPa)}，入口压力，出口压力为绝对压力。 计算数据如表2： 表2 120kN 载荷下（Pi 2 -Po 2 ）/Q 与Q 的值 单层 双层 （Pi 2 -Po 2 )/Q （MPa 2·d/m 3） Q(m 3/d) （Pi 2 -Po 2 )/Q Q
裂缝导流能力模拟实验
中国石油大学采油工程实验报告 实验日期：2015.11.22成绩： 班级：学号：姓名：教师： 同组者： 裂缝导流能力模拟实验 一、实验目的 （1）了解岩石被支撑裂缝的导流能力随闭合压力变化的关系、以及在相同闭合压力条件下铺有不同层数的支撑剂的裂缝导流能力的差异； （2）分别应用达西公式与二项式公式进行计算，分析出结果的异同点，并说明原因； （3）熟悉裂缝导流仪的操作及实验流程。 二、实验原理 裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。 三、实验步骤 （1）实验准备工作 ①在附表1中记录使用的支撑剂名称、产地、粒径及室内温度下的气体粘度； ②用游标卡尺量出岩心模的外径和孔眼的内径，记录附表1中，用作计算岩心模面积； ③称一定重量的支撑剂（记下支撑剂的颗粒直径）均匀地铺在岩心模面上，要保持单层，铺完后用放大镜检查一下支撑剂是否铺的均匀和紧密。然后称剩余支撑剂的重量，二者之差即为铺在岩心上的支撑剂重量，并按下式计算出支撑剂的浓度： 2= g/cm 单层支撑剂的重量 支撑剂浓度（） 铺有支撑剂岩心面积，将此浓度值记入表1中。 ④将上岩心片（孔眼向下）放于下岩心片的上方，然后上下岩心片放在试验 机下承压板中心位置。 ⑤认真记录试验机载荷刻度盘上读出加载值。 （2）岩心加压法 ①岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承压板合并，压住岩心模型，准备加载。 ②旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开启程度控制加压速度，当主动指针（黑针）转到1.5吨（或1KN ）时,将送油阀放慢关闭维持此点上，将定值器打开使气体进入浮子流量计中，同时浮子上升，调节定值器旋钮,使浮子指示到流量计刻度的最高度值。 ③送油阀继续开动，当指针加到所规定的吨数时，保持指针示数不变。同时
水力压裂裂缝导流能力优化
水力压裂裂缝导流能力优化水力压裂裂缝导流能力优化与影响因素分析与影响因素分析 邢振辉 圣戈班陶粒中国公司 水力压裂工艺技术作为油气增产的主要手段，已经在石油工业中牢牢确立了自己的地位。在水力压裂引入石油工业的头40年中，它主要应用于低渗透油气藏的开发当中， 然而，在最近的20年来，水力压裂技术的应用逐步扩展到了中-高渗油气藏的开发中来， 同目前最先进的钻井、完井工艺结合在一起，在压裂解堵、薄层改造、压裂防砂、水平井增产改造等方面发挥着重要作用。 水力压裂的主要目的在于提供一条连通地层与井筒的高导流能力通道，改变地层流体的渗流方式，以最大限度的提高油气的生产指数（PI ）。因此，裂缝导流能力的好坏以及其与地层渗流能力的良好匹配，无论对于低渗透致密油气藏还是低压中--高渗储层，都是影响其压裂增产改造效果的重要因素。 裂缝导流能力的定义 裂缝导流能力定义为：平均支撑裂缝的宽度w f 与支撑裂缝渗透率k f 的乘积。公式表示如下: (1) 其物理意义是支撑裂缝所能提供的供液体流动的能力大小。其中，k f 应为就地应力条件下的支撑裂缝渗透率。通常在压裂设计中，支撑剂渗透率参数常来源于实验室数据，这是因为实际就地应力条件下的支撑剂渗透率数据很难获得。然而，实验室条件同真实的地层条件相比存在很大差别，支撑剂在地层条件下所遭受的破坏可能远远大于我们的想象， 同时由于非达西流以及多相流的影响，支撑裂缝的渗透率将大大降低。因此，在压裂设计中，常将实验室获得的支撑剂渗透率数据乘以一个伤害系数进行修正。 油气井经过压裂改造后，其增产效果取决于两个方面的因素，即地层向裂缝供液能力的大小和裂缝向井筒供液能力的大小。因此，为了更好地实现设计裂缝导流能力与地层供液能力的良好匹配，引入了无因次裂缝导流能力的概念。其公式表示如下： （2） 式中：C fD 为无因次裂缝导流能力 X f 为裂缝半长 K 为地层渗透率。 C f 为裂缝导流能力 无因次裂缝导流能力C fD 的物理含义是裂缝向井筒中的供液能力与地层向裂缝中的供液能力的对比。（2）式中， 除地层渗透率K 外，裂缝支撑宽度w f ，裂缝支撑半长X f 以及支撑裂缝渗透率k f 都可以通过对压裂施工规模，施工参数和支撑剂的选择进行调控。因此，C fD 是进行压裂设计时要考虑的一个主要变量，它对压后的增产效果有着重要的影响。 无因次裂缝导流能力C fD 的评价与优化 无因次裂缝导流能力是我们进行压裂优化设计以达到最佳压后增产效果的一个重要设计参数，对于具有不同的储层系数（kh ）和地层压力的油气藏，压裂设计时所要求的无因次裂缝导流能力是不同的。
采油工程实验-裂缝导流能力模拟实验
中国石油大学（采油工程）实验报告 实验日期： 成绩： 班级：学号：姓名：教师： 同组者： 实验三裂缝导流能力模拟实验 、实验目的 1.了解岩石被支撑裂缝的导流能力随闭合压力变化的关系、以及在相同闭合压力 条件下铺有不同层数的支撑剂的裂缝导流能力的差异； 2．析说明达西公式与二项式公式计算出的结果不同的原因； 3. 熟悉压力试验机的操作及实验流程。 、实验原理 裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。 验仪器和材料 1. 仪器：NYL—200D型压力试验机或NYL—2000D型压力试验机，空气压缩机 —供气源，定值器—气源开关，精密压力表，浮子流量计，岩心（钢板） 模，游标卡尺，放大镜。 2. 材料：不同产地的压裂砂、陶粒。 、实验步骤 一）实验准备 1. 在附表1中记录使用的砂子产地、粒径、名称及某温度下的气体粘度； 2. 游标卡尺量出岩心模的外径r o及孔眼的内径re记录附表1中，用作计算岩心模面 3. 称一定重量的砂子（记下砂子的颗粒直径）均匀地铺在缠有铜网的岩心面 上，要保持单层，铺完后用放大镜检查一下砂子是否铺的均匀和紧密。然后 称剩余砂子的重量，二者之差即为铺在岩心上的砂重，并按下式计算出支撑 剂的浓度：
岩心外半 径岩心孔眼 半径 岩心面 积 支撑剂浓度 （g/cm2） 空气粘度 （mPa·s）支撑剂 将此浓度值记入表1中。 4. 将上岩心片（孔眼向下）放于下岩心片的上方，然后上下岩心片放在试验机下 承压板中心位置。 5. 认真记录试验机载荷刻度盘上读出加载值。 图3-1 岩心模型 ）岩心加压法 1. 岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承压板合并，压住岩心模 型， 准备加载。 2. 旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开 启程度控制加压速度，当主动指针（黑针）转到1.5吨（或1KN）时,将送油阀放慢关闭维持此点上，将定值器打开使气体进入浮子流量计中，同时浮子上升，调节定值器旋钮,使浮子指示到流量计刻度的最高度值。 3. 送油阀继续开动，当指针加到所规定的吨数时，保持指针示数不变。 同时读出流量数Q和对应的压力P（精密压力表示数）,记录在附表3中。 4. 需要载荷分别依次加到 30kN 50 kN 70kN 100kN 120kN 150kN 180kN 200kN 250kN 300kN 读出相应的P，Q值，用达西公式计算。 注意：在测点70、120、180kN处，保持载荷不变，改变P（调定值器 阀），读出 Q, 每测点共记5组数据于表2中，用于二项式公式计算。 5. 实验结束后，关送油阀，按红钮关电源，慢慢打开回油阀卸载，将岩心取 出，观察支撑剂破碎情况。 6. 双层支撑剂测定：将重量为岩心上铺设单层时支撑剂重量二倍浓度分量的 支撑剂铺于岩心表面，依次按步骤（二）进行操作，测出不同载荷下的P及 Q值记入表3、表2中。 )实验测得的的数据如下所示： 表1 基本参数
CDLY-2006型裂缝导流能力测试
CDLY-2006型裂缝导流能力测试 技 术 说 明 江苏华安科研仪器有限公司 地址:江苏省海安开发区鑫港路8号
CDLY-2006型裂缝导流能力测试 一、仪器对油田增产的意义 压裂作业是油田生产中对低渗油藏增产改造的主要手段之一。压裂作业的增产效果与支撑裂缝的导流能力密切相关，导流能力取决于裂缝的宽度和裂缝闭合后支撑剂的渗透率。因此，只有对不同来源的支撑剂在压裂作业前进行优选和质量控制，才能保证最佳的施工设计，导流能力测量仪是对不同的支撑剂在压裂作业前进行优选和质量控制测试的仪器。 二、仪器基本原理 裂缝导流仪是按照API标准研制的。它可在标准实验条件下评价裂缝支撑剂的导流能力，从而对各种支撑剂进行性能对比，测试方法如下： 1．用液压机对装有支撑剂的测试室施加不同的闭合压力，使支撑剂处半稳定状态； 2．对支撑剂层注入试验液，对每一闭合压力下的裂缝宽度、压差等进行计量； 3．用达西公式计算支撑剂层的渗透率和裂缝导流能力； 4．重复此过程直到所要求的各种闭合压力和流速都被评估； 5．将测试室加热到油藏温度，再对支撑剂层进行测试。三、仪器系统流程 本仪器由以下各部件组成： 1．符合API标准的线性流导流室（径向流导流室）；
2．液压机及压力补偿系统； 3．线性位移传感器； 4. 试验液体驱替系统，包括驱替泵及脉冲压力阻尼器等； 5. 压差计、压力传感器； 6．回压调节系统； 7．天平； 8．加热及温控系统； 9．真空系统； 10．自动控制系统； 11．数据采集与处理系统。 流程如图所示： 支撑裂缝导流仪流程图
四、主要技术指标 1．液体流速范围：0～20mL/min； 2．测试压力：最大20MPa； 3．操作温度：室温～180℃； 4．闭合压力：0～100MPa； 5．支撑剂厚度：0.25～1.27cm； 6. 液体压差：ΔP(0- 6Kpa)、精度0.25%F.S; 7. 气体流量计量程： 0-3000ml/min 8. 导流能力：0-2000μm2·cm 9. 渗透率: 0-4000μm2 五、主要技术特点 1．仪器自动采集压差、位移、流量、温度等参数，并能自动进行数据处理，计算不同闭合压力下的导流能力。 2．一种闭合压力的三个流量试验完毕后仪器能自动转到下一个闭合压力，继续实验。 3．闭合压力PID智能补偿，由于支撑剂变形或其它原因引起闭合压力下降，压力补偿系统能自动补偿，维护闭合压力在一定范围内变化。 4．闭合压力下三种流量自动转换，一种流量测试完毕后仪器自动转换到下一个流量进行测试。 5.手动与自动两种操作功能。
支撑裂缝导流能力研究
支撑裂缝导流能力研究 摘要：裂缝导流能力的大小决定了水力压裂效果的好坏。准确的预测出地层裂缝导流能力的大小对石油的采收率有很大的影响。本文分别从影响地层裂缝导流的的外部环境因素，闭合压力，温度，裂缝宽度三个方面和支撑剂自生因素，支撑剂的强度，均匀度，铺砂浓度以及压裂液四个方面进行了实验研究。 关键词：裂缝导流能力；水力压裂；外部环境因素；支撑剂 水力压裂是油气增产的有效措施，在油田有很广泛的应用。对于不同的裂缝应采用不同支撑剂，支撑剂的作用在于泵注停止并且缝内液体排出后保持裂缝处于张开状态，地层内流体可以通过高导流能力的支撑带由裂缝顶端流向井底支撑剂的好坏直接影响到裂缝的长期导流能力。对于不同的地层如何评价支撑剂的性能和选用什么类型的支撑剂就显得格外的重要。本文对影响导流能力的环境因素和影响导流能力的支撑剂做了实验研究，对评价支撑剂的性能和选用什么类型的支撑剂具有一定的参考价值。 一、实验准备
实验过程中使用FCES—100型裂缝导流仪，实验严格按照API 的程序进行操作，闭合压力按每6MPa 递增。FCES-100型导流仪使用API标准导流室，支撑裂缝渗透率依据达西定律，通过测得不同流量下的压差计算得到。不同闭合压力下的裂缝宽度由位移计测量。 二、实验评价与分析 （一）外部环境因素 1 、闭合压力因素对导流能力的影响闭合应力是裂缝闭合所产生的，由地层传递给支撑剂。闭合应力作用的后果是引起支撑剂破碎，使支撑剂颗粒尺寸减少，圆球度变差，面积增大，粒径不均匀，这些因素都将引起支撑剂充填层渗透率降低。闭合力的作用，还将进一步压实充填层支撑剂，使得孔隙度减小，从而降低渗透率。另一方面闭合压力的作用，可使支撑剂嵌入地层，导致缝宽减小，渗透率降低。对中等硬度的砂岩的研究表明，当闭合压力大达到一定的数值时，表现为渗透率下降，导流能力减小。随着闭合压力增大，渗透率将迅速下降。压力对地层导流能力有很大的影响。 由于油井的周期性关井，会产生交变应力，当交变的压力作用到支撑剂时，其导流能力将下降。渗透率受到伤害，充填缝宽减小，这些都将在裂缝受到交变载荷时发生。另外，支撑剂和地层物质因交变应力的作用而产生疲劳破
酸化压裂中有效酸蚀缝长因素的分析
酸化压裂中有效酸蚀缝长因素的分析 【摘要】酸化压裂是目前在国内外碳酸盐岩油藏开发中所采用的主要增产手段之一。酸压的效果最终体现在酸蚀裂缝的长度和导流能力，对于酸压而言，有效的酸蚀裂缝长度受酸液的滤失特性、酸岩反应速度及裂缝内的流速控制。 【关键词】酸压；酸蚀缝长；影响因素；数值模 0 引言 本文以塔河油田碳酸盐岩油藏数据为依托，用FracproPT软件进行了广泛的数值模拟，从酸液的属性、施工参数、液体的注入方式等方面研究了酸蚀缝长的变化规律，认识各因素对酸蚀缝长的影响，为酸压优化设计提供理论依据。 1 影响酸蚀缝长因素的研究 1.1 酸液的滤失 酸压过程中，由于裂缝内外的压力差的作用，酸液的滤失与压裂液的滤失一样都是不可避免的，而且酸压对象主要是碳酸盐岩油气层，储集空间多为孔隙-裂缝或者孔隙-溶洞型，当裂缝内压力大于天然裂缝的张开压力时，酸液的滤失将是严重。 1.2 酸岩反应速度 酸液在压裂裂缝中流动，活性酸的穿入深度一般只有十几米，最多几十米。酸液在微小裂缝中的流动，酸液的活性消耗的更快。酸和岩石的反应只能在固-液界面发生。 1.3 施工条件 设计酸压施工时，在一定范围内，施工排量越大，裂缝的宽度越大，降低了裂缝的面容比，酸的有效作用距离越远；增加酸液的用量，可以增加酸的穿透距离。 2 有效酸蚀缝长影响因素分析 在用模拟软件定量分析各个影响因素的时候，首先保持其他参数不变，然后改变一个变化的参数，运行软件，生成报告，观察酸压下酸蚀缝长的变化，最后得出一个酸蚀缝长随参数的变化曲线，给出这样变化的原因。下面的研究主要是依据以下数据的基础之上。地层：温度130℃，地层渗透率16mD，岩石类型为灰岩，粘度增加时，酸蚀裂缝长度个随着增加当酸液粘度达到一定值后，酸蚀缝长增加的幅度变小。
中国石油大学(华东)裂缝导流能力实验(知识参考)
裂缝导流能力实验 一、 实验目的 1、 了解支撑裂缝导流能力随闭合压力变化的规律，以及相同闭合压力 条件下不同铺砂层数导流能力的差异。 2、 分别应用达西公式和二项式公式进行计算，分析结果的异同点，并 说明原因。 3、 熟悉裂缝导流仪的操作及实验流程。 二、实验原理 裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。 三、 实验仪器和材料 1、仪器名称：裂缝导流仪，包括以下组成部分：压力试验机、空气压缩机、定值器、精密压力表、浮子流量计、岩心（钢板）模、游标卡尺、电子天平、放大镜。 2、材料：不同产地的石英砂和陶粒。 四、实验步骤 （1） 准备实验工作 1、在附表 1 中记录使用的砂子产地、粒径、名称及某温度下的气体粘度； 2、用游标卡尺量出岩心模的外径 ro 及孔眼的内径 re 记录附表 1 中，用作计算岩心模面积； 3、称一定重量的砂子（记下砂子的颗粒直径）均匀地铺在缠有铜网的岩心面上，要保持单层，铺完后用放大镜检查一下砂子是否铺的均匀和紧密。然后称剩余砂子的重量，二者之差即为铺在岩心上的砂重，并按下式计算出支撑剂的浓度： 2= 单层支撑剂的重量 支撑剂浓度（g/cm ）铺有支撑剂岩心的面积 ，将此浓度值记入表 1 中。 4、将上岩心片（孔眼向下）放于下岩心片的上方，然后上下岩心片放在试验机下承压板中心位置。 5、认真记录试验机载荷刻度盘上读出加载值。 图1岩心模型
（2）岩心加压法 1、岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承压板合并，压住岩心模型，准备加载。 2、旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开启程度控制加压速度，当主动指针（黑针）转到 1.5 吨（或 1KN）时,将送油阀放慢关闭维持此点上，将定值器打开使气体进入浮子流量计中，同时浮子上升，调节定值器旋钮,使浮子指示到流量计刻度的最高度值。送油阀继续开动，当指针加到所规定的吨数时，保持指针示数不变。同时读出流量数 Q 和对应的压力 P （精密压力表示数）,记录在记录表中。 4、需要载荷分别依次加到 30KN 50KN （70KN）100KN （120KN）150KN （180KN）200KN 250KN 300KN 读出相应的 P，Q 值，用达西公式计算。 注意：在测点 7、12、18 吨（或 70、120、180KN）处，保持载荷不变，改变 P（调定值器阀），读出 Q, 每测点共记5 组数据于记录表中，用于二项式公式计算。 5、试验结束后，关送油阀，按红钮关电源，慢慢打开回油阀卸载，将岩心取出，观察支撑剂破碎情况。 6、双层支撑剂测定：将重量为岩心上铺设单层时支撑剂重量二倍浓度分量的支撑剂铺于岩心表面，依次按步骤（二）进行操作，测出不同载荷下的 P 及Q 值记入记录表中。 五、实验原始数据 裂缝导流能力模拟实验原始记录表 表1 基本参数 岩心外半径R0(cm) 岩心孔眼半 径(cm) 岩心面积 (cm2) 支撑剂浓度(g/cm2) 空气粘度 (mPa.s) 支撑剂 单层双层目数产地 4.503 0.455 63.052 0.317 0.634 0.01789 20-40 河砂 表2 变载荷下的流量与压力关系数据 载荷(KN) 单层双层 入口压力 (MPa) 出口压力 (MPa) 浮子流量 (m3/h) 入口压力 (MPa) 出口压力 (MPa) 浮子流量 (m3/h) 30 0.121 0 0.83 0.116 0 0.80 50 0.123 0 0.82 0.118 0 0.79
裂缝导流能力实验 ++++
我中国石油大学采油工程实验报告 实验日期：2014.11.14 成绩： 班级：学号：姓名:教师：战永平 同组者： 实验三裂缝导流能力模拟实验 一、实验目的 1.了解岩石被支撑裂缝的导流能力随闭合压力变化的规律,以及在相同闭合压力条件下不同铺砂浓度导流能力的差异； 2.分别应用达西公式与二项式公式计算，分析结果的异同点，并说明原因； 3.熟悉裂缝导流仪的操作及实验流程。 二、实验原理 裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。 三、实验仪器和材料 1. 仪器名称:裂缝导流仪,包括以下组成部分: 压力试验机，空气压缩机，定值器，精密压力表，浮子流量计，岩心（钢板）模，游标卡尺,电子天平. 2. 材料：同产地的石英砂和陶粒。 四、实验步骤 1、准备实验工作 （1）在附表1中记录使用的支撑剂名称、产地、粒径及室内温度下的气体粘度； （2）用游标卡尺量出岩心模的外径及孔眼的内径,记录附表1中，用作计算岩心模面积； （3）称一定重量的支撑剂（记下支撑剂的颗粒直径）均匀地铺在岩心模面
上，要保持单层，铺完后用放大镜检查一下支撑剂是否铺的均匀和紧密。然后称剩余支撑剂的重量，二者之差即为铺在岩心上的支撑剂的重量，并按下式计算出支撑剂的浓度： 2 g ，铺有支撑剂岩心的面积单层支撑剂的重量 支撑剂（砂子）的浓度 将此浓度值记入表1中。 （4）将上岩心片（孔眼向下）放于下岩心片的上方，然后上下岩心片放在试验机下承压板中心位置。 （5）认真记录试验机载荷刻度盘上加载值。 2、岩心加压法 （1）岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承压板合并，压住岩心模型，准备加载。 （2）旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开启程度控制加压速度，当主动指针(黑针)转到1.5吨(或1KN)时,将送油阀放慢关闭维持此点上.将定值器打开使气体进入浮子流量计中，同时浮子上升，调节定值器旋钮,使浮子指示到流量计刻度的最高度值。 （3）送油阀继续开动，当指针加到所规定的吨数时，保持指针示数不变。同时读出流量数Q 和对应的压力P （精密压力表示数）,记录在附表3中. （4）需要载荷分别依次加到50、100、120、150、200（kN ）读出相应的P ，Q 值，用达西公式计算. 注意:在测点120kN 处，保持载荷不变，改变P （调定制器阀）读出Q ，每测点共记5组数据于表2中，用于二项式计算。 （5）试验结束后，关送油阀，按红钮关电源，慢慢打开回油阀卸载，将岩心取出，观察支撑剂破碎情况。 （6）双层支撑剂测定：将重量为岩心上铺设单层时支撑剂重量二倍浓度分量的支撑剂铺于岩心表面，依次按步骤2进行操作，测出不同载荷下的P 及Q 值记入表2和表3中。 五、数据处理 1.数据记录表格如下：