[发明专利]压裂液临界返排速度计算方法

权利要求书

1.压裂液临界返排速度计算方法，其特征在于，该压裂液临界返排速度计算方法包括：

步骤1，支撑剂在破胶液中进行沉降速度实验，以确定支撑剂沉降速度；

步骤2，将支撑剂在裂缝中的沉降模型简化；

步骤3，将支撑剂在孔眼中的沉降模型简化；

步骤4，推导临界返排速度计算公式；

在步骤2中，支撑剂回流涉及到裂缝形态和支撑剂在裂缝中的沉降规律，裂缝形态简化为：裂缝为垂直缝，KGD或PKN模型，支撑剂在裂缝内均匀分布；支撑剂由于粒径小，受裂缝壁面和支撑剂之间相互影响，在裂缝中的沉降视为小雷诺数运动；对裂缝模型和支撑剂沉降模型简化，简化的裂缝模型认为，压裂液在进入射孔孔眼时，会冲蚀扩大孔眼，裂缝在射孔孔眼端部启裂；压裂液返排期间的支撑剂的运动，简化为在孔眼内的运动；

在步骤3中，假设孔眼的作用都一样，把所有的孔眼简化成一个大的孔眼；假设所有的返排液、支撑剂都从该大的简化孔眼中流出，忽略孔壁和支撑剂相互之间的影响，那么支撑剂在此简化孔眼中的流动简化为返排液的拖曳运动和自身的沉降运动；

在步骤4中，根据步骤2和步骤3中对模型的简化，考虑一个最极端情况，一个支撑剂颗粒随返排液从射孔孔眼的端部流出，只要此支撑剂颗粒在到达井筒之前落在最下端的一个射孔孔眼的距离内，那么就不会发生吐砂造成封隔器卡封事故，据此计算出临界返排速度；临界返排速度计算公式为：

（1）

其中：

m³/h；

：支撑剂沉降速度，m/s；

n：射孔有效孔数；

d：孔眼直径，m；

L ：射孔穿深，m。

2.根据权利要求1所述的压裂液临界返排速度计算方法，其特征在于，在步骤1中，裂缝内支撑剂的运动，在垂直方向做自由沉降运动，在水平方向由于受压裂液的滞带作用而运动，因此视为沉降作用与压裂液的滞带的合成。

3.根据权利要求2所述的压裂液临界返排速度计算方法，其特征在于，在步骤1中，不考虑砂浓度和裂缝壁面的影响，单粒支撑剂在水平方向的速度与压裂液的水平流速一样。

4.根据权利要求2所述的压裂液临界返排速度计算方法，其特征在于，在步骤1中，在计算垂直方向的沉降速度时，针对油田目前施工使用的支撑剂，进行压裂液不同粘度下的支撑剂沉降实验，得到支撑剂沉降实验的曲线图，根据该支撑剂沉降实验的曲线图，获得不同返排液粘度下的支撑剂沉降速度。

5.根据权利要求4所述的压裂液临界返排速度计算方法，其特征在于，在步骤1中，油田目前施工使用的支撑剂为20/40目支撑剂，粒径规格为0.425-0.85mm，闭合压力为69MPa，体积密度为1.88g/cm³，球度≥0.8，圆度≥0.8，粒径规格内支撑剂质量所占比例≥90%。

6.根据权利要求4所述的压裂液临界返排速度计算方法，其特征在于，在步骤1中，对油田目前施工使用的支撑剂，进行压裂液不同粘度下的支撑剂沉降实验，获得如下数据：返排液粘度为10mp.s时，支撑剂沉降速度为0.4cm/s；返排液粘度为8mp.s时，支撑剂沉降速度为1cm/s；返排液粘度为6mp.s时，支撑剂沉降速度为4cm/s；返排液粘度为3mp.s时，支撑剂沉降速度为12cm/s；返排液粘度为1mp.s时，支撑剂沉降速度为17cm/s；根据上述数据绘制该支撑剂沉降实验的曲线图。