摘要： 水力压裂过程中为了提高缝网的复杂程度,常在压裂过程中注入可降解的纤维和颗粒,通过对已有裂缝的暂时封堵迫使新裂缝开启并在延伸过程中转向.但是由于目前对纤维与颗粒在水力裂缝内的封堵形成机理仍不明确,制约了暂堵转向压裂效果的进一步提升.因此,本文建立了水力裂缝内封堵的可视化实验系统,对纤维与颗粒在5 mm宽裂缝内的封堵过程进行了直接观测.实验发现封堵过程起始于纤维在裂缝壁面上的吸附,吸附的纤维不断聚集形成封堵带,封堵带膨胀到一定程度后开始捕捉流过的颗粒并填充到纤维的孔隙中,封堵带在扩张的同时变得均匀密实,从而加速了封堵形成过程,最终形成全面封堵.实验结果说明纤维开启了封堵过程,仅仅依靠2 mm粒径的颗粒是无法形成封堵的,但是颗粒可以在封堵后期大幅度加快封堵进程并承担缝内的压差,因此建议在实际的暂堵过程中应该先加入纤维,待到压力明显升高后再加入颗粒.最后,分别固定颗粒和纤维的浓度为1％,考察了另一组分浓度变化时5 mm宽裂缝中的封堵表现,发现封堵形成时间随着暂堵剂浓度的增加而减少,但是当纤维和颗粒的浓度高于1.0％时,其浓度的提高对封堵效率的影响变得十分有限.因此,综合考虑封堵效率和材料成本,对于5 mm宽的水力裂缝,颗粒和纤维的最优质量浓度建议均取为1.0％.

关键词: 纤维, 颗粒, 水力裂缝, 封堵, 可视化