|本期目录/Table of Contents|

[1]袁传澳,聂嘉龙,龙恭博*,等.水力压裂过程中射孔冲蚀效应的数值模拟研究[J].武汉工程大学学报,2024,46(01):72-78.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202308005]
　YUAN Chuanao,NIE Jialong,LONG Gongbo*,et al.Numerical simulation of perforation erosion effects duringhydrualic fracturing treatment[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2024,46(01):72-78.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202308005]
点击复制

水力压裂过程中射孔冲蚀效应的数值模拟研究

(/HTML)
分享到：

《武汉工程大学学报》[ISSN:1674-2869/CN:42-1779/TQ]

卷:
46
期数:
2024年01期
页码:
72-78
栏目:
机电与信息工程
出版日期:
2024-03-12

文章信息/Info

Title:
Numerical simulation of perforation erosion effects during
hydrualic fracturing treatment
文章编号:
1674 - 2869（2024）01 - 0072 - 07
作者:
袁传澳; 聂嘉龙; 龙恭博*; 丁后龙; 张巍瀚; 王萌飞; 彭梓毅; 王星智
武汉工程大学机电工程学院，湖北 武汉 430205
Author(s):
YUAN Chuanao; NIE Jialong; LONG Gongbo*; DING Houlong; ZHANG Weihan; WANG Mengfei; 
School of Mechanical and Electrical Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430205，China
关键词:
水力压裂; 应力阴影效应; 射孔冲蚀; 射孔簇; 数值模拟
Keywords:
hydraulic fracturing;  stress shadow;  perforation erosion;  perforation cluster;  numerical simulation
分类号:
TE357.1
DOI:
10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202308005
文献标志码:
A
摘要:
针对水力压裂过程中射孔冲蚀效应使得射孔簇处射孔数目难以确定的问题，使用FrackOptima全三维水力压裂软件和前期研究建立的射孔冲蚀模型建立算例。通过边界元进行网格离散，使用时间步长算法进行流固耦合数值模拟，定量研究射孔冲蚀效应对裂缝最终形态、压裂液流量分布、射孔摩阻、射孔直径、流量系数、井底压力这6个压裂结果参数的影响规律。研究结果表明：传统非限流压裂过程中射孔摩阻的值和射孔冲蚀导致的摩阻瞬时动态变化较小，因此可以忽略射孔冲蚀效应；而在使用同时多簇限流压裂方法开发非常规油气的过程中，射孔摩阻的值较大且射孔冲蚀导致的摩阻瞬时动态变化较明显，所以必须考虑射孔冲蚀效应。在算例参数条件下，选取8孔/簇可以获得较合适的射孔摩阻，从而较好地平衡应力阴影效应，获得较均匀的多条裂缝发育；同时，确保井底压力在实际压裂安全范围内。

Abstract:
To solve the problem that it is hard to determine perforation numbers at clusters due to the perforation erosion effects during hydraulic fracturing treatment， we set up numerical examples with a fully-three-dimensional simulator FrackOptima and a perforation erosion model established in a previous study. We investigated the effects of perforation erosion on six resulting parameters of fracturing treatment by using the boundary element method for discretization and the time-step algorithm for numerical simulation of coupled mechanics of solid and fluid. The six resulting parameters are configurations of final fractures， fracturing-fluid distribution， perforation pressure drop， perforation diameter， discharge coefficient， and downhole pressure. The results demonstrate that the effects of perforation erosion are negligible during conventional non-limited-entry treatment because both the value of perforation pressure drop and its instant change induced by perforation erosion are small， while they can not be neglected in simultaneous multi-fracture limited-entry treatment for development of unconventional reservoirs because the value of perforation pressure drop is large and its instant change induced by perforation erosion is significant. An eight-perforation per cluster produces appropriate perforation pressure drop to mitigate stress shadow effects， leading to a relatively uniform propagation of multiple fractures and ensuring downhole pressures in safe range for practical fracturing.

参考文献/References:

［1］ 宋岩，李卓，姜振学，等. 非常规油气地质研究进展与发展趋势［J］. 石油勘探与开发，2017，44（4）：638-648.

［2］ 贾承造，郑民，张永峰. 中国非常规油气资源与勘探开发前景［J］. 石油勘探与开发，2012，39（2）：129-136.
［3］ 赵金洲，陈曦宇，李勇明. 水平井分段多簇压裂模拟分析及射孔优化［J］. 石油勘探与开发，2017，44（1）：117-124.
［4］ CRUMP J B，CONWAY M W. Effects of perforation-entry friction on bottomhole treating analysis［J］. Journal of Petroleum Technology，1988，40（8）：1041-1048.
［5］ WILLINGHAM J D，TAN H C，NORMAN L R. Perforation friction pressure of fracturing fluid slurries［C］//SPE Rocky Mountain Regional / Low Permeability Reservoirs Symposium. Richardson：SPE，1993：479-491.
［6］ EL-RABBA A M， SHAH S N， LORD D L. New perforation pressure-loss correlations for limited-entry fracturing treatments［J］. SPE Production & Facilities，1999，14（1）： 63-71.
［7］ CRAMER D D. The application of limited-entry techniques in massive hydraulic fracturing treatments［C］ // SPE Production Operations Symposium. Richardson：SPE，1987：29-46.
［8］ ROMERO J，MACK M G，ELBEL J L. Theoretical model and numerical investigation of near-wellbore effects in hydraulic fracturing［J］. SPE Production & Facilities， 2000，15（2）：76-82.
［9］ 郭建春，杨立君，赵金洲，等. 压裂过程中孔眼摩阻计算的改进模型及应用［J］. 天然气工业，2005，25（5）：69-71.
［10］ 刘合，张广明，张劲，等. 油井水力压裂摩阻计算和井口压力预测［J］. 岩石力学与工程学报，2010，29（增刊1）：2833-2839.
［11］ LONG G B，LIU S X，XU G S，et al. A perforation-erosion model for hydraulic-fracturing applications［J］. SPE Production & Operations，2018，33（4）：770-783.
［12］ CRAMER D， FRIEHAUF K， ROBERTS G， et al. Integrating distributed acoustic sensing，treatment- pressure analysis and video-based perforation imaging to evaluate limited-entry-treatment effectiveness［J］. SPE Production & Operations，2020，35（4）：730-755.
［13］ PANDEY V J， BURTON R C， CAPPS K. Real-time analysis of formation-face pressures in acid-fracturing treatments［J］. SPE Production & Operations，2020，35（4）：910-928.
［14］ YI S， WU C H， SHARMA M M. Optimization of plug-and-perforate completions for balanced treatment distribution and improved reservoir contact［J］. SPE Journal，2020，25（2）：558-572.
［15］ CAI C，KANG Y，WANG X C，et al. Mechanism of supercritical carbon dioxide （SC-CO2） hydro-jet fracturing ［J］. Journal of CO2 Utilization，2018，26：575-587.
［16］ ZHAI Z Y，FONSECA E，AZAD A，et al. A new tool for multi-cluster & multi-well hydraulic fracture modeling ［C］//SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference. Richardson：SPE，2015：600-610.
［17］ WONG S W，GEILIKMAN M，XU G S. Interaction of multiple hydraulic fractures in horizontal wells［C］//SPE Middle East Unconventional Gas Conference and Exhibition. Richardson：SPE，2013：1-10.
［18］ 龙恭博，徐明皓，吴浩宇，等. 基于FrackOptima的PKN型水力裂缝数值模拟分析［J］. 武汉工程大学学报，2023，45（1）：101-105.

相似文献/References:

[1]龙恭博,徐明皓,吴浩宇,等.基于FrackOptima的PKN型水力裂缝数值模拟分析[J].武汉工程大学学报,2023,45(01):101.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202208016]
　LONG Gongbo,XU Minghao,WU Haoyu,et al.Simulation Analysis of PKN Hydraulic Fracturing ModelBased on FrackOptima[J].Journal of Wuhan Institute of Technology,2023,45(01):101.[doi:10.19843/j.cnki.CN42-1779/TQ.202208016]

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2023-08-11
基金项目：湖北省自然科学基金（2019CFB103）； 湖北省教育厅重点项目（D20201505）
作者简介：袁传澳，硕士研究生。Email：chuanao133@163.com
*通信作者：龙恭博，博士，副教授。Email：longgongbo@163.com
引文格式：袁传澳，聂嘉龙，龙恭博，等. 水力压裂过程中射孔冲蚀效应的数值模拟研究［J］. 武汉工程大学学报，2024，46（1）：72-78.
更新日期/Last Update: 2024-03-01