Концепция "полной поддержки трещин" направлена на улучшение формы размещения трещин через эффективное размещение главной трещины и многоуровневую классификацию поддержки трещин различных масштабов, что эффективно решает проблему ограничения объема поддержки трещин в сланцевых нефтегазовых коллекторах. Использование кластеров проппанта и волокон вместо чистого проппанта в качестве базовой единицы транспортировки внутри трещины позволяет значительно увеличить поперечное перемещение проппанта и вертикальную высоту его размещения в главной трещине, что является ключевой технологией для эффективного размещения трещин. В этом исследовании посредством микроструктурного наблюдения кластеров проппанта и волокон, статических опытов оседания и динамических экспериментов по транспортировке был построен физический модель кластеров проппанта и волокон, раскрывающая закономерности оседания и размещения кластерных единиц внутри трещины. Результаты показывают, что кластеры проппанта и волокон представляют собой комплексную систему, состоящую из волоконного каркаса, улавливающего частицы проппанта, полимерной сетки-редуктора сопротивления и стабилизирующей пластинчатой структуры. Через идентификацию кластерных единиц и характеристику распределения размеров определено, что увеличение массовой доли и длины волокон способствует формированию кластеров большего размера, а добавление 0,5% масс. волокон в проппантовую смесь увеличивает среднюю высоту размещения на 116,6% по сравнению с чистым проппантом; при оседании в течение 30 с средние эквивалентные диаметры кластеров с волокнами длиной 6 мм и 12 мм составляют 2,15 мм и 4,26 мм соответственно, однако вязкость скользкой воды имеет нелинейную зависимость от размера кластеров. Многоуровневые эксперименты по транспортировке трещин показывают, что увеличение массовой доли и длины волокон может повысить высоту размещения проппанта внутри главной трещины, но в местах пересечения трещин возникает эффект блокировки песка волокнами. Следовательно, оптимизация параметров физико-химических свойств материалов и параметров инъекции имеет практическое значение для реализации концепции полной поддержки трещин с транспортировкой кластеров проппанта и волокон в центре. Результаты исследования также предоставляют теоретическую основу для оптимизации технологии волоконно-ассистированного гидроразрыва и ее полевого применения.

сланцевый нефтегаз;полная поддержка трещин;проппант;волокна;кластеры проппанта и волокон;закономерности транспортировки