王治国，蔺靖杰，郭姜汝，孙 晓，苏晓辉，张 恒

(1.西安石油大学 机械工程学院，陕西 西安710065； 2.陕西延长石油(集团)有限责任公司 研究院，陕西 西安 710065)

引 言

水力压裂是油气藏增产的一项重要技术手段[1]，其目的是在地层内形成一条高导流能力的裂缝[2]。支撑剂在裂缝中运移与沉降所形成的砂堤形态直接决定着压裂后的油气产能[3]。压裂液的流变特性对裂缝内支撑剂的铺置行为具有重要影响。目前油田用到的压裂液有滑溜水、胍胶、泡沫压裂液以及清洁压裂液[4-7]。清洁压裂液是由低分子量的黏弹性表面活性剂在反离子作用下形成三维缠绕的蠕虫网状胶束[8]，这种压裂液呈现典型的非牛顿流体特征，其携砂能力不仅取决于黏度，而且与其内部形成的微观网状结构有关[9]，同时，压裂液破胶后黏度迅速降低，可以利用地层压力返排出地面，不产生任何残渣，对地层伤害小，近年来在油气田压裂中逐渐得到较为广泛的应用[3]。

针对支撑剂在裂缝中的运移与展布问题，国内外进行了大量的室内实验[10]和数值模拟研究[11]，初步明确了裂缝形态、支撑剂参数、压裂液性能等对支撑剂在裂缝内的运移与展布会造成影响。Kern和Perkins[12]采用了“砂堤平衡高度”的概念描述了颗粒沉降状态与压裂液运动速度之间的关系。但是以上实验和模拟中，较少考虑压裂液的非牛顿流变参数对砂堤铺置规律的影响。本文采用非牛顿Cross本构方程，结合颗粒动力学理论，对支撑剂在黏弹性表面活性剂形成的清洁压裂液中的运移过程进行数值模拟，拟研究压裂液流变性质对砂堤平衡高度的影响规律，为清洁压裂液中支撑剂运移施工设计提供参考。……