纳米颗粒在压裂工艺中封堵裂缝性水层的研究
我国低渗透裂缝性储层天然裂缝发育，部分裂缝可能与水层沟通。在对该类储层进行压裂时，压开后的裂缝可能沟通裂缝性水层，导致含水率急剧上升，生产层无法得到有效动用，甚至停产。为了防止这一现象的发生，在压裂时可加入选择性堵剂，封堵水流裂缝而不封堵油流裂缝。由于低渗透裂缝性储层微裂缝尺寸较小，而常规堵水剂尺寸较大，只能在近井地带形成封堵，无法进入地层深部对微裂缝进行有效堵水，因此我们将目标锁定在小尺寸的纳米堵剂上。近年来纳米堵剂用于调剖调驱对孔隙进行封堵的研究较多，但很少有人将其用于压裂工艺中对裂缝性水层进行封堵的研究。因此通过调研优选出体膨型纳米颗粒作为堵剂，将其用于裂缝封堵性能研究。分析了纳米颗粒的基本性能、封堵机理、封堵性能，推荐了现场施工方案一套。 在静态实验研究的基础上，开展了纳米颗粒基本性能评价，包括纳米颗粒尺寸大小及形态、分散性、配伍性、膨胀性以及抗盐性。评价结果显示，纳米颗粒初始尺寸小，远远小于微裂缝宽度，满足堵剂“进得去”的要求。与标准盐水及油均有良好的分散性及配伍性，抗盐性能较强。在纯水中具有良好的吸水膨胀性，在油相饱和度为60％以上的主力产层，纳米颗粒膨胀性能差。 在对常规堵剂封堵机理分析的基础上，系统分析了纳米颗粒的封堵机理。基于颗粒架桥封堵机理，研究了纳米颗粒膨胀后的颗粒尺寸与微裂缝的匹配关系。研究结果表明，纳米颗粒对水流裂缝的封堵机理为电级吸附机理、吸水膨胀机理和极性吸附机理。根据颗粒架桥封堵机理，在裂缝中形成堵塞的堵剂粒径要求大于1/7倍以上裂缝尺寸，初始尺寸为100-150nm的颗粒需膨胀20倍以上才能在微裂缝中形成封堵。 利用室内岩心流动实验，分析了纳米颗粒的选择性封堵性、注入性能以及耐冲刷性。发现纳米颗粒可选择性地封堵水流裂缝而不封堵油流裂缝，具有良好的选择性封堵性能。纳米颗粒粘度及注入压力低，与标准盐水相当，注入性能良好。在水流裂缝中膨胀4d后的耐冲刷性能良好。 针对工艺现场，推荐了纳米颗粒用于压裂工艺中封堵裂缝性水层的施工方案一套。 本文研究成果有助于填补纳米颗粒封堵出水裂缝的空白，并为纳米颗粒在压裂工艺中封堵裂缝性水层的研究提供理论支撑以及为现场施工提供借鉴意义。
低渗透油层;裂缝性水层;压裂工艺;纳米颗粒;封堵机理
成都理工大学
硕士
油气田开发工程
伊向艺
2018
中文
TE357.1
66
2018-11-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）