水力压裂砂堵已成为制约非常规油气安全高效开发的工程风险之一。以往砂堵风险多依靠井口压力急剧升高特征识别,仍缺乏砂堵发展过程的理论研究。本文在统计分析砂堵发生时井口压力变化和压裂工况特征的基础上,建立了流动相似的楔形缝内支撑剂架桥砂堵模型,基于流体动力学和离散颗粒法耦合计算,实现了流体与支撑剂、支撑剂与支撑剂以及支撑剂与壁面之间的动量交换过程模拟。结果表明,高砂比条件下支撑剂在窄缝内形成多处架桥,通过阻碍后续来砂扩大堵塞区域是架桥砂堵的作用机理;缝内过流面积的持续收窄导致压力呈指数型增长。砂比,缝宽与粒径之比是架桥砂堵的主控因素:在本文计算条件下,砂比大于10%,缝宽与粒径比小于2均发生架桥砂堵;此外,降低粘度与流速可有效减慢砂堵的形成速度。研究结果可为压裂砂堵曲线识别与智能预警模型构建提供理论与实践依据。
Zhang et al. (Wed,) studied this question.
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