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页岩储层压裂后支撑剂回流与裂缝导流特性研究
目录
内容概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
目的和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
原有文献综述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6
研究方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
实验材料和设备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7
实验步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8
数据处理与分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10
结果与讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
层间支撑剂回流机制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
裂缝导流特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13
支撑剂颗粒大小对回流的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
颗粒形状对回流的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15
温度对回流的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18
湿度对回流的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19
循环次数对回流的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20
综合影响因素分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21
其他相关因素．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
讨论与结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
未来研究方向．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26
1.内容概括
本章围绕页岩储层压裂作业中一个至关重要的环节——支撑剂的返排行为及其对裂缝导流能力的影响——展开了深入研究。压裂作业旨在通过高能压裂液射流在储层中形成复杂且具有高导流能力的裂缝网络，以期为页岩油气的高效产出奠定基础。然而支撑剂在裂缝中的有效滞留对于维持长期导流能力、保障压裂效果至关重要，而支撑剂的返排行为直接影响其最终的滞留量。因此本研究聚焦于压裂后支撑剂的动态回流过程及其与裂缝导流特性的内在关联。
研究首先对压裂作业过程中支撑剂的运移机理进行了理论剖析，探讨了包括重力沉降、惯性作用、粘性力、毛细力以及固体颗粒间相互作用等多重因素对支撑剂运移轨迹和沉降行为的影响。随后，结合室内实验与数值模拟方法，系统考察了不同压裂参数（如排量、砂浓度、裂缝半长、压裂液粘度等）和储层物性（如孔隙度、渗透率、地层倾角等）条件下支撑剂的返排规律。研究结果表明，支撑剂的返排过程呈现出典型的多阶段特性，初始阶段返排率高，随后逐渐降低并趋于稳定。同时返排程度与裂缝的导流能力密切相关，高返排率往往伴随着较高的初始导流能力，但若返排过度，则可能导致支撑剂大量流失，最终损害裂缝的长期导流性能。
为了更直观地展现研究结果，本章特别整理了【表】，总结了不同实验条件下支撑剂平均返排率与裂缝导流系数（即压裂液流量与压力降之比）的关系。该表格数据清晰地揭示了支撑剂返排与裂缝导流之间的定量关系和变化趋势。此外研究还深入分析了支撑剂类型（如球型、柱型、片型）、粒径分布以及压裂液体系（如清水、聚合物、交联液）等因素对支撑剂返排行为和最终滞留量的影响机制。
综上所述本章通过理论分析、实验验证与模拟计算相结合的方法，深入揭示了页岩储层压裂后支撑剂回流的基本规律及其对裂缝导流特性的影响。研究成果不仅有助于深化对压裂支撑剂运移机理的理解，也为优化压裂设计、预测压裂效果、提高页岩油气采收率提供了重要的理论依据和实践指导。
?【表】支撑剂返排率与裂缝导流系数关系汇总表
实验编号
支撑剂类型
平均粒径(μm)
砂浓度(%)
排量(L/min)
平均返排率(%)
裂缝导流系数(m·s2/N)
Exp-1
球型
45
40
30
78.5
0.42
Exp-2
球型
45
50
30
72.3
0.38
Exp-3
柱型
75
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