李鳴，王曉明

（西安石油大學石油工程學院，陜西西安710065）

短期氣液測裂縫導流能力影響因素分析

李鳴，王曉明

（西安石油大學石油工程學院，陜西西安710065）

為了分析短期氣液測導流能力影響因素，考慮時間、實驗流速、閉合壓力及流體相態(tài)因素，利用支撐劑導流能力室內實驗來對比分析短期氣液測導流能力差異。實驗結果表明：液測導流能力隨時間呈遞減趨勢并且很難在短時間內達到穩(wěn)定狀態(tài)，而氣測導流能力隨時間變化不明顯且短時間就可以達到穩(wěn)定狀態(tài)；實驗流速對導流能力產生一定影響且隨流速增加導流能力有較小幅度的增加；閉合壓力對導流能力影響較大，隨著閉合壓力增加氣液測導流能力明顯下降且氣測導流能力下降速度明顯強于液測。流體相態(tài)對導流能力的影響同樣顯著，閉合壓力為10 MPa和80 MPa下氣液測導流能力分別達到最大和最小值，10 MPa下氣測導流能力是液測的2.67倍，80 MPa下為3.10倍。

時間；流速；閉合壓力；流體相態(tài)；導流能力

在油氣田增產措施中，能否形成較高的裂縫導流能力是壓裂作業(yè)的關鍵，裂縫導流能力對生產有著直接影響[1]。目前，水力壓裂以其經濟、環(huán)保和有效的優(yōu)勢占據油田各種增產措施的主要地位，其目標是在油氣層內形成足夠長度的高導流能力填砂裂縫，裂縫導流能力是決定壓裂增產倍數的主要因素之一。

任勇等[2]研究了定產能條件下裂縫導流能力隨時間及縫長同時變化時的規(guī)律；Soliman根據無因次裂縫半長與驅油半徑的比值來建立的產量預測修正模型并揭示了裂縫導流能力隨著縫長的變化規(guī)律；吳國清等研究了考慮支撐劑及其嵌入程度對支撐劑裂縫導流能力的影響；金智榮等研究了不同粒徑支撐劑的組合對裂縫導流能力的影響。

上述研究都是從地層理想狀態(tài)下的人為不可控因素入手對裂縫導流能力影響因素進行的研究，而在致密儲層實際生產過程中為了短期內達到較高油氣產能并獲得理想經濟效益，通常需要提高裂縫導流能力。本文將僅從室內實驗手段出發(fā)，考慮人為可控因素如時間、閉合壓力、實驗流速和流體相態(tài)且將實驗結果滲透率考慮在內，綜合對比分析短期氣液測導流能力差異。分析氣液測導流能力影響因素可以直接改變油氣井壓前的潛力評估、優(yōu)化設計、壓后效果預測等，使油氣井壓裂作業(yè)更具合理性和針對性。

1 實驗準備

1.1 實驗原理

式中：K－滲透率，D；μ－實驗溫度下流體黏度，mPa·s；Q－流體速度，mL/min；L－測壓孔之間的長度，cm；ΔP－導流室兩端壓差，MPa；A－流體流動橫截面積，cm2。

式中：W－導流室支撐劑充填寬度，cm；Wf－支撐劑充填厚度，cm。

導流室測壓孔間距L為12.70 cm，寬W為3.81 cm，以達西定律為基礎推導氣液測支撐劑充填層導流能力及滲透率公式如下：

式中：Kg、KL－分別為氣測、液測滲透率，D；Wf－支撐劑填充層寬度，cm；μg、μL－分別為實驗溫度下氣體、液體黏度，mPa·s；Qg、QL－分別為氣體、液體流速，mL/min；L－測壓孔之間的長度，cm；ΔP－導流室兩端壓差，kPa。1.2實驗條件及要求

采用HXDL-2C型支撐劑裂縫長期評價系統(tǒng)和API導流室（見圖1）進行室內實驗研究裂縫導流能力。長期液測和短期氣液測實驗溫度分別為95℃和24℃；測量方式API線性流；支撐劑選用20/40目中密度陶粒；長期液測實驗介質為2%氯化鉀溶液，短期液測實驗介質為蒸餾水，流速取值范圍1 mL/min~ 10 mL/min；氣測實驗介質為N2，流速300 mL/min；閉合壓力取值范圍10 MPa~80 MPa。

圖1 支撐劑API導流室

2 實驗結果分析

氣體分子較液體分子體積小，黏度低，可壓縮性要遠大于液體分子。同時，液體分子易在固體支撐劑表面形成水化膜使得液固之間會形成一定的黏滯阻力，這些因素造成其滲流特征與氣體滲流特征存在明顯差異。有必要進行氣液測導流能力實驗來研究人為可控因素對導流能力的影響并獲得相關數據對其進行合理分析進而獲得裂縫高導流能力進行指導油氣生產。2.1時間對氣液測導流能力影響

長期液測鋪砂濃度為4.72 kg/m2，液體黏度為0.313 3 mPa·s，模擬地層閉合壓力35 MPa，流速為1.5 mL/min進行液測裂縫導流能力和滲透率，測量結果（見圖2）。短期氣測鋪砂濃度為10.04 kg/m2，氣體黏度0.018 mPa·s，模擬地層閉合壓力30 MPa，流速為300 mL/min進行氣測裂縫導流能力和滲透率，測量結果（見圖3）。

圖2 液測滲透率、導流能力變化曲線

圖3 氣測滲透率、導流能力變化曲線

根據氣液測導流能力、滲透率隨時間變化曲線可以得出：液測裂縫滲透率、導流能力很難在短時間內達到穩(wěn)定狀態(tài)，滲透率和導流能力都隨時間成遞減趨勢。在初始前20 h滲透率和導流能力迅速遞減，20 h后滲透率和導流能力趨于穩(wěn)定。而氣測裂縫滲透率在初始前5 min有一定的下降趨勢，但不明顯。5 min后氣測裂縫導流能力和滲透率短時間達到穩(wěn)定狀態(tài)，且隨時間基本不再發(fā)生變化。

2.2 實驗流速對氣液測導流能力影響

2.2.1 短期氣測滲透率和導流能力鋪砂濃度為10.04 kg/m2，實驗介質為氮氣，模擬地層閉合壓力10 MPa~ 30 MPa，實驗流速每5 min由小到大調整分別為260 mL/min、280 mL/min、300 mL/min進行短期氣測導流能力及滲透率，測量結果（見圖4和圖5）。

圖4 短期氣測滲透率隨時間變化

圖5 短期氣測導流能力隨時間變化

在10 MPa、20 MPa閉合壓力下短期氣測滲透率隨時間基本不發(fā)生變化，而當閉合壓力達到30 MPa，滲透率隨時間下降，但下降幅度較小。同時，在相同時間點上（同一流速），閉合壓力越高，滲透率越低。而10 MPa、20 MPa閉合壓力下短期氣測導流能力隨時間有遞增趨勢，氣體流速的增加會使裂縫導流能力有小幅度的增加。當閉合壓力達到30 MPa時，導流能力隨時間開始下降即實驗流速的增加使得導流能力有所下降，但下降幅度較小。同時，在相同時間點（同一流速），閉合壓力越高導流能力越低。氣測導流能力過程中，氣體流速的增加對裂縫的導流能力和滲透率影響不大，在某一固定值附近波動。

2.2.2 短期液測滲透率和導流能力鋪砂濃度為10.4 kg/m2，實驗介質為蒸餾水，實驗流速每20 min由小到大進行調整分別為2.5 mL/min、5.0 mL/min、10 mL/min，進行短期液測導流能力及滲透率，測量結果（見圖6和圖7）。

根據短期液測滲透率、導流能力變化趨勢得出：由于實驗流速的增加會沖刷掉未壓實的支撐劑殘渣部分形成較寬的流動孔隙-類似于“通道壓裂”，當閉合壓力相同條件下，隨著實驗流速增加，導流能力和滲透率整體呈遞增趨勢。同時，在流速轉換時間點上，由于支撐劑充填層斷面的流量不均，使得導流能力和滲透率隨時間有明顯下降趨勢；當時間條件相同下（同一流速），閉合壓力的增加會使得支撐劑填充層被壓實，導流能力和滲透率整體上明顯下降。

圖6 液測滲透率隨時間變化

圖7 液測導流能力隨時間變化

2.2.3 閉合壓力對氣液測滲透率、導流能力影響閉合壓力是裂縫閉合時產生的，由地層傳遞給支撐劑。短期氣液測滲透率、導流能力隨閉合壓力變化曲線（見圖8和圖9）。

圖8 氣液測滲透率對比曲線

圖9 氣液測導流能力對比曲線

根據短期氣液測滲透率、導流能力與閉合壓力關系曲線可以看出：閉合壓力對導流能力的影響尤為顯著。閉合壓力的增加使得支撐劑充填層進一步被壓實，使其滲透率和支撐劑充填層厚度降低且隨著閉合壓力的增加使得支撐劑顆粒尺寸減小，圓球度變差，面積增大，粒徑不均勻，孔隙堵塞使得滲透率和導流能力隨著閉合壓力的增加而下降。閉合壓力在30 MPa~40 MPa時滲透率和導流能力下降速度最快。隨著閉合壓力的繼續(xù)增加，支撐劑充填層不斷被壓實，氣測滲透率和導流能力下降速度逐漸減慢。而在該閉合壓力范圍內，液測滲透率和導流能力同樣下降速度最快但僅為氣測的1/4、1/8?？傮w而言，氣測導流能力及滲透率下降速度較快于液測且氣測導流能力的減弱程度要明顯強于液測導流能力。同時，10 MPa下氣液測導流能力最大且氣測導流能力是液測導流能力的2.67倍，而80 MPa下氣液測導流能力最小且氣測導流能力是液測導流能力的3.10倍。

3 結論

通過實驗方法對短期氣液測裂縫導流能力影響因素分析，得出以下結論：

（1）液測長期導流能力實驗結果可以得出，支撐劑導流能力隨時間不斷下降，很難達到穩(wěn)定值，所取得的最終長期導流能力值是相對穩(wěn)定時的實驗值；而氣測導流能力實驗可以看出，支撐劑的導流能力隨時間下降但短時間內就可以達到穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）短期裂縫氣液測導流能力實驗中，當閉合壓力一定時，隨著流速的增加氣液測導流能力都有所增加，液測增加幅度較氣測明顯，氣測導流能力和滲透率隨著流速的增加也有較小幅度增加但不明顯，基本不發(fā)生變化。

（3）相同規(guī)格支撐劑下氣測滲透率值均大于液測值，滲透率和導流能力具有一致性，說明氣體在支撐劑充填層中較液體具有更高的滲流能力。同時，要達到相同導流能力的充填層，氣體較液體滲流時可以采用較低的鋪置濃度。

（4）閉合壓力對氣液測導流能力產生的影響尤為顯著，氣液測導流能力隨閉合壓力增加而下降。閉合壓力在30 MPa~40 MPa范圍時，導流能力下降速度最快。

（5）流體相態(tài)對導流能力產生顯著影響，氣測與液測導流能力差異較大，10 MPa下氣液測導流能力最大且氣測導流能力是液測的2.67倍，而80 MPa下氣液測導流能力最小且氣測導流能力是液測的3.10倍。

［1］曲占慶，黃德勝，楊陽，等.氣藏壓裂裂縫導流能力影響因素實驗研究［J］.斷塊油氣田，2014，21（3）：390-393.

［2］任勇，郭建春，趙金洲，等.壓裂井裂縫導流能力研究［J］.石油地質與工程，2005，19（1）：46-48.

聚醚多元醇助減少車內VOCs

2月7日，巴斯夫推出全新聚醚多元醇產品，降低揮發(fā)性有機化合物（VOCs）排放量，有效改善車內空氣質量。此產品隸屬Lupranol品牌，此品牌用于高回彈性軟泡和半硬泡聚氨酯泡沫等汽車行業(yè)應用組件的生產。這一低VOC級多元醇已被證明可大幅降低揮發(fā)性有機化合物排放量，尤其是醛類物質的排放量。在生產用于座椅、車頂棚以及方向盤等汽車內飾的聚氨酯發(fā)泡材料時，Lupranol是一種可持續(xù)的替代方案。

“亞洲的汽車主機廠，尤其是中韓兩國，一直在尋求改善車內空氣質量的解決方案，此款新產品將幫助他們滿足日益嚴苛的揮發(fā)性有機化合物排放標準。”巴斯夫特性材料部亞太區(qū)全球高級副總裁鮑磊偉（Andy Postlethwaite）表示，“通過生產工藝的改變，巴斯夫有效降低了揮發(fā)性有機化合物的排放量，在改善環(huán)境可持續(xù)性與健康水平上發(fā)揮了關鍵作用?！盠upranol較低的揮發(fā)性有機化合物排放量得益于材料生產工藝的改善。在目前市場上的汽車應用聚氨酯解決方案中，醛類物質排放量特別是甲醛、乙醛與丙烯醛達到了最低水平。經中國領先的檢測機構華測檢測認證集團檢測，Lupranol的甲醛排放量降低了5%至10%，乙醛與丙烯醛排放量分別降低了30%至40%。

Lupranol可生產如Elastoflex高回彈性聚氨酯泡沫，其卓越的物理屬性非常適合各類汽車應用領域。相較于傳統(tǒng)泡沫材料，Elastoflex擁有更為出色的舒適度、回彈性能與承載力。

（摘自中國石油報第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

陜西省重大科學技術難題攻關項目“陸相頁巖氣儲層壓裂改造工藝技術攻關”，項目編號：2012KTZB03-03-03-02；低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室“致密砂巖儲層壓裂液滲吸機理研究及反排制度優(yōu)化”，項目編號：16YL1-FW-016。

李鳴，男（1991-），西安石油大學石油工程學院在讀碩士研究生，郵箱：871213734@qq.com。