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1、一 预固化树脂包层砂（RCP)1 制作的过程：采取了特殊工艺将改性苯酚甲醛树脂包裹到石英砂的表面上，并经热固处理制成。 2 特点：密度比石英砂略轻（颗粒密度一般为2.55） 比天然石英砂抗压强度高、导流能力好(闭合压力分布在较大的树脂层的面积上，承压能力提高；压碎了包层内的砂子，仍可裹在树脂层内，使裂缝保持有较高导流能力） 0.45-0.90mm预固化树脂包层砂与石英砂物理性能比较表 新型支撑剂对比分析根据结果得出：石英砂在闭合压力超过28 MPa后破碎率大于4，闭合压力增加到41 MPa时渗透率仅70D，而预固化树脂包层砂在28 MPa闭合压力下破碎率小于0.1，41 MPa时渗透率仍达150D，可
2、见预固化树脂包层砂性能有了大幅度提高。 3 局限：随着闭合压力增高，破碎率增大，树脂膜的弹性变形、颗粒的压碎和重新排列，都会使裂缝宽度趋于变窄，对支撑裂缝的孔隙度和渗透率仍有一定影响，因而闭合压力超过一定值后不能满足设计的基本要求，应用受到限制。二 纤维防砂技术1 工作原理： 把具有一定柔韧性的纤维物质混在携砂液中同时注人地层，在人工裂缝中形成复合性支撑剂，支撑剂是基体，纤维是增强相。 2 纤维稳固支撑剂填充层的作用机理：（1）每根纤维与若干支撑剂颗粒相互接触，通过接触压力和摩擦力相互作用；（2）纤维与支撑剂间的相互作用形成空间网状结构而增强支撑剂的内聚力，从而将支撑剂稳定在原始位置，而流体可以自由通
3、过，达到预防支撑剂回流的目的。图1 加纤维支撑剂图图2 纤维防止支撑剂回流 机理图3 特点： 纤维防砂技术在适合使用的范围、成本、技术指标、施工工艺等方面均优于树脂涂层技术；其化学稳定性、耐热和耐老化性较好；对裂缝导流能力影响较小且不需关井，允许初始高速返排；无需固化反应，施工工艺易控制，返排工艺可设计性好。 增加纤维长度可增加支撑剂填充层的稳定性，但有一定限度；只能在1500C以下使用，碳酸盐岩层内有效期短，不能用于HF酸环境。2 热塑性薄膜片的优点是： （1）与压裂液包括破胶剂和交联剂是配伍的，不与其它添加剂发生反应，不影响压裂缝胶的化学性质； （2）在油、水、酸液中十分稳定。 热塑料材料经济
4、实用，这在某种程度上预示着在整个压裂过程中都可使用。四 表面改良支撑剂(surface modification agent，SMA)1 工作原理：(SPE63010)SMA是一种新型材料，在压裂施工中作为一种液体添加剂加入水基压裂液中。此添加剂可瞬间用一层薄的、胶粘的非硬化性外壳将支撑剂包住，这可以极大地提高颗粒内摩擦力并提高裂缝导流能力 。未经处理和经过处理后的支撑剂其液体与支撑剂产量的对比图五 可变形支撑剂（DIP） 1 特点：DIP是近几年被用来控制支撑剂回流的新型防砂技术。 这些可变形的支撑剂是由树脂和惰性填充物包裹在一起而形成的，它们具有相似的形状和网格分布。这些微粒被泵送到井底后，在一定地应
5、力下是可以变形的（图3）。 这种支撑剂适用于闭合压力为55O MPa和温度小于185 的地层条件，其用量一般是支撑剂总量的1O15。图3 变形支撑剂受力前、后的形状图 2 工作原理：（1） 当DIP均匀地与普通压裂用支撑剂混合后，在一定闭合压力下，由于变形在这种支撑剂的表面会形成一些小的窝或凹陷处，这些窝或凹陷处有助于稳定和锁住周围的支撑剂。这种综合效应将增强整个支撑剂填充层抗流动和压力的能力。（2） 这种支撑剂的内核具备比较好的柔韧性并具有较大的外涂层，所以具备比较好的抗侵蚀的能力，并且在混和、泵送的过程中和在较高的地应力下不易被破坏。 DIP的使用能较好地防止压后排液和生产阶段支撑剂的回流。 六
6、 超低密度支撑剂（ULW)(SPE84308)特点：超低密度支撑剂是可变形颗粒研究的自然延伸。最重要的包含两类：多孔陶粒树脂涂层（ULW-1.75）和树脂浸透并涂层的化学改性胡桃壳（ULW-1.25） 超低密度支撑剂无论在体积密度、比重、颗粒强度分析、颗粒沉降、导流能力、流动实验方面都有其它支撑剂无可比拟的优点。 体积密度（g/cc）比重与同质量渥太华砂体积比ULW-1.250.881.252.1:1ULW-1.751.051.11.5:1图8. 20/40目的ULW1.25与20/40目白砂的导流能力比较 图9. 45/65目的ULW与40/70目白砂的导流能力和渗透率对比 图10 20/40目
7、的ULM1.25支撑剂在一定的闭合压力下相对支撑剂充填浓度的关系图 目前国内外对导流能力测试主要是用API槽进行模拟，它可以模拟与地层条件相似的压力、温度和流动状态，但并未考虑滤饼沉积和清除、多相流动、支撑破碎、非达西流等因素，这与现场真实的情况是有一定偏差的。 一 复杂条件下的导流能力测试实验 支撑剂性能评价实验方法二 抗压强度实验 抗压强度是衡量支撑剂性能的重要的因素之一，下图是分别用20粒未涂层的胡桃壳、两种不同树脂涂层胡桃壳强度曲线透明玻璃槽，可以用摄像机拍摄支撑剂的流动过程 支撑剂流动实验也是衡量支撑剂优异的一个重要参数，目前测试主要是在俄克拉荷马州大学井身结构研究中心进行的，仪器基本结
8、构如下图：三 支撑剂流动实验泵提供压力，控制水平液体的流动速度 下图是三种支撑剂的平高度曲线图，能够准确的看出胡桃壳涂层当流速下降到10gpm时，才会出现团状沉降 支撑剂回流实验设备主要有圆管射孔模型、狭槽模型和API线性槽三类，下图是圆管射孔模型简图： 主要确定孔眼附近无侧限应力（闭合应力）作用时，支撑剂发生回流的临界流速；这种实验方法较为简单，但是不能模拟缝宽和闭合应力对支撑裂缝稳定性（临界流速）的影响。 四 支撑剂回流研究下图是狭槽模型简图： 该装置能测量不同支撑剂颗粒尺寸、裂缝宽度和地层闭合应力条件下的临界流速。装置右端的多个入口处，模拟裂缝中的线性流，左端的三个孔眼模拟裂缝向井筒的流动。 实验过程中，先将狭槽调到一定宽度，再将支撑剂和水的混砂浆从左端孔眼泵入狭槽中支撑裂缝，然后利用水力锚给支撑剂充填层施加一定的闭合应力。返排模拟开始，从右端入口处逐渐增加泵入速度，直到发现有支撑剂产出。 支撑剂嵌入破碎 嵌入量主要受支撑剂尺寸、储层物性、压裂液粘度、闭合压力和滤失速率等因素决定 下图是典型的支撑剂嵌入及破碎：
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