[发明专利]一种压裂后放喷油嘴尺寸的确定方法

说明书

本发明涉及一种压裂后放喷油嘴尺寸的确定方法，属于油田采油工程技术领域。本发明首先根据裂缝闭合前后支撑剂的受力模型计算支撑剂随压裂液返排时的临界流速；然后基于临界流速模型，绘制临界流速与油压的关系曲线，叠合各尺寸放喷油嘴流速与井口压力的关系曲线，以得到不同粘度下临界流速与放喷油嘴尺寸图版，用临界流速作为一个上限来选择放喷油嘴尺寸，保证了放喷时压裂支撑剂不会被返排。本发明在小于临界流速的前提下，选取流速最大的油嘴，即尺寸最大的油嘴，既能达到预防返排出砂的目的，同时优化油嘴尺寸，以最快的速度将压裂液返排出地层，以降低压裂液对地层的伤害，从而提高投产井的生产能力。

技术领域

本发明涉及一种压裂后放喷油嘴尺寸的确定方法，属于油田采油工程技术领域。

背景技术

目前对致密储层的压裂使用支撑剂的目的是支撑水力裂缝，在地层中形成较长的、有一定导流能力的填砂裂缝，从而增加油气井有效渗流面积。经过大量现场施工后发现，油气井压后返排特别是生产过程中，常常会使支撑剂进入井筒而产生回流。现在较多的油气井采用管外封隔器分段压裂，该技术自身的特点决定了一旦水平井出砂造成砂埋井筒则会影响油气井产量，而且后期处理困难，最终导致降产生产或关井。

压裂液返排施工时，为了降低压裂液对地层的伤害，必须使压裂液及时返排出地层。返排施工时，压裂液返排速度越大，支撑剂越容易发生回流。返排速度过小，压裂液在裂缝中的滞留时间越长，压裂液会对地层造成伤害。因此，压裂液返排过程中，返排速度必须适当，在控制支撑剂回流的前提下，尽量提高压裂液返排速度，来减小压裂液对地层的伤害。目前来说，大部分现场都是依靠以往的经验选择放喷油嘴大小，使放喷油嘴的选择受人为因素影响比较大，易导致放喷油嘴选择不够准确，使得返排速度过大或过小，造成支撑剂发生回流或对地层造成伤害。

发明内容

本发明的目的是提供一种压裂后放喷油嘴尺寸的确定方法，以解决目前凭经验来确定放喷油嘴大小而使放喷油嘴的选择受人为因素影响比较大，导致放喷油嘴选择不够准确的问题。

本发明为解决上述技术问题提供了一种基于图版的压裂后放喷油嘴尺寸的确定方法，该方法包括以下步骤：

1)根据裂缝闭合前后支撑剂的受力模型计算支撑剂随压裂液返排时的临界流速；

2)绘制临界流速与油压的关系曲线，叠合各尺寸放喷油嘴流速与井口压力的关系曲线，以得到不同粘度下临界流速与放喷油嘴尺寸图版；

3)在返排过程中检测井口压力和返排液粘度，从图版上找到相应的粘度及井口压力所对应的临界流速，以小于该临界流速的前提下选取流速最大油嘴的尺寸作为最终确定的放喷油嘴的尺寸。

所述步骤2)中的临界流速包括裂缝闭合前的临界流速和裂缝闭合后的临界流速。

所述裂缝闭合前的临界流速的计算公式为：

当2<N_Re≤500时，取k＝18.5，τ＝0.6，则

当N_Re>500时，取k＝0.44，τ＝0，则

其中V_c为裂缝闭合前的临界流速，单位为m/s；μ为流体粘度，单位为mp·s；d_s为支撑剂颗粒直径，单位为m；ρ_s为支撑剂密度，单位为kg/m³；δ为薄膜参数，单位为m；ρ为压裂液密度，单位为kg/m³；h为支撑剂在裂缝中的高度，单位为m；N_Re为雷诺系数。

所述裂缝闭合后的临界流速为：

当2<N_Re≤500时,取k＝18.5,τ＝0.6,则临界流速为：