（方案）水力压裂设计.ppt

第五节 支撑剂输送 — 支撑剂的沉降特性 — 沉降布砂设计 — 悬浮布砂设计 必威体育精装版.课件 * 受力分析 — 固体颗粒的重力 — 流体对固体颗粒的浮力 — 颗粒的运动阻力 重力 浮力 阻力 颗粒 一、 支撑剂的沉降特性 1 单颗粒自由沉降速度 概念 — 自由沉降 — 干扰沉降 必威体育精装版.课件 * 重力 浮力 阻力 重力 浮力 阻力 颗粒 必威体育精装版.课件 * F=Fg-Fb 当F＝Fd时 CD与雷诺数有关，雷诺数与UP有关 必威体育精装版.课件 * 必威体育精装版.课件 * Novotny公式 当NRe?2时 UH/UP=?5.5 当 2Nre 500时 UH/UP=?3.5 当 NRe ?500时 UH/UP=?2 2 干扰沉降 Brown 公式 必威体育精装版.课件 * 3 壁面影响 当 NRe?1 当 NRe?100 当 1Nre100 用内插法求FW 必威体育精装版.课件 * 4 颗粒形状对沉降速度的影响 支撑剂颗粒是不规则的颗粒，而不是规则的球体（有些接近于球形） — 颗粒的形状是不规则的，比同体积的球体表面积大； — 颗粒的表面是粗糙的； — 颗粒的形状是不对称的 不规则颗粒的沉降速度小于球形颗粒的沉降速度 必威体育精装版.课件 * 支撑剂在幂律液体中的沉降 用视粘度?a代替 ? 必威体育精装版.课件 * 思路 支撑剂在裂缝高度上的分布 平衡流速、平衡高度的计算 砂堤的堆起速度 平衡时间 二、沉降型布砂设计 必威体育精装版.课件 * 1 支撑剂在裂缝高度上的分布 概念：平衡状态 平衡流速 平衡高度 颗粒浓度分布(垂向) 区域I：砂堤 区域II：砂堤上的滚流区 区域III：悬浮区 区域IV：无砂区 分析 必威体育精装版.课件 * 2 平衡流速与阻力流速 平衡流速 HEQ hEQ VEQ 平衡高度 必威体育精装版.课件 * 问题 1 阻力速度的定义 2 区别牛顿流体和非牛顿流体的计算公式 3 复习湿周与过流面积的关系 4 区别层流和紊流下阻力速度与平衡流速的关系 5 砂堤堆起速度与流速和平衡流速的关系 6 砂堤堆起高度与时间的经验关系 7 平衡时间的计算方法 必威体育精装版.课件 * 例6-3 牛顿型压裂液粘度μf=30mPa.s，密度?f=1000kg/m3；石英砂支撑剂颗粒密度?s=2650kg/m3，平均粒径dp=1.143?10-3m，砂比S=10%；裂缝高度Hf=10m，裂缝宽度w=4.76?10-3m；试计算双翼裂缝中排量Q为0.8和2.0m3/min时的平衡高度和平衡时间。 必威体育精装版.课件 * 解 (1) 计算支撑剂沉降速度 假设支撑剂沉降处于层流状态，按表6-8中公式计算自由沉降速度，vp=0.039m/s。 校核流态：颗粒雷诺数NRep=1.49 2，与假设流态相符，故 vp=0.0687m/s 浓度校正系数：按Novotny 公式，fc = 0.97 裂缝壁面校正系数：按Novotny 公式，fw = 0.84 忽略剪切速度影响，支撑剂在裂缝中的沉降速度为vt = 0.032 m/s 必威体育精装版.课件 * (2) 计算阻力速度 按牛顿液计算阻力速度 vwEQ= 0.316m/s (3) 计算平衡流速 a. 携砂液混合物密度 ρse = 1100kg/m3 b. 按紊流公式计算平衡流速 vEQ = 3.88m/s c. 校核流态：雷诺数NRe=35000 3000 , 故平衡流速为vEQ = 3.88m/s 必威体育精装版.课件 * 必威体育精装版.课件 * 三、全悬浮布砂设计 技术背景 研究目的 1. 计算缝内砂比沿缝长变化基础上，找出满足设计要求的导流能力的加砂步骤 2. 避免在缝中出现砂比过高的砂卡现象 必威体育精装版.课件 * 1 假设条件 2 计算单元划分 设携砂液单元体积为P，则泵入时间为 t=P/Q 3 滤失计算 滤失百分数（t时间后） i=滤失％＝Fi/F Fi 滤失体积 F 单元体积滤失后的剩余体积 必威体育精装版.课件 * 滤失体积 滤失百分数 i=滤失％＝Fi/F Fi 滤失体积