改进的酸压裂缝温度场模型及应用

高黏度酸液体系的广泛应用,对传统温度场模型提出挑战.作者的研究考虑了反应热对裂缝温度场分布的影响,将酸岩反应释放的热量添加到裂缝壁面能量方程中,并结合连续性方程、缝中流体能量守恒方程、裂缝壁面能量方程耦合求解,编制了相应的计算机程序,利用靖边气田交联酸携砂酸压施工井进行模拟计算,验证了模型收敛、合理.模型模拟成果更为接...     

浅谈酸压施工中减缓酸岩反应速率、降低酸液滤失的技术

在酸压施工过程中,通过在注酸之前注入前置液、利用乳化作用、胶凝酸（稠化酸）酸压、泡沫酸、酸液中添加酸岩反应阻滞剂以及加入降滤失剂等技术,在不同的碳酸盐岩储层中起到了减缓酸岩反应速率、降低酸液滤失增加酸蚀裂缝的穿透深度的作用,达到了油气田增产的目的。     

同离子效应和温度场对裂缝中酸液有效作用距离的影响

酸液有效作用距离是酸压设计的重要参数,也是影响酸压效果的重要因素。酸液中的反应产场(同离子)和裂缝中温度分布对酸液沿裂缝流动时的有效作用距离影响很大。到目前为止,尚未见到研究同离子效应和温度场对酸液有效作用距离综合影响的文章。本文从酸压设计计算的实际需要出发,考虑影响酸液有效作用距离的主要因素,建立裂缝中酸岩流动反应数学模型,并将该模型与裂缝中温度分布模型、速度场模型和表面反应动力学模型联立求解,编制电算程序,进行系统计算。分析对比,给出了同离子效应、酸液浓度、地层温度、反应生成热等因素对酸液有效作用距离影响的对比数据和图表。本文所编制的计算机程序和得到的结论可供酸压施工和设计计算使用。     

酸压动态条件下酸岩反应动力学参数测试新方法

酸压中活酸作用距离是评价酸压效果的重要因素。活酸作用距离取决于酸岩反应速度,酸岩反应动力学参数是酸压优化设计基础,这些参数的准确性决定优化设计的可靠性。设计了一种测试动态条件下裂缝中酸液有效传质系数和有效消耗时间的新方法,该方法通过酸蚀裂缝导流驱替实验,测试酸化前后岩板质量变化;基于岩板质量变化计算酸液消耗速度、酸液有效传质系数,再基于裂缝中的酸液量和酸液消耗速度计算酸液有效消耗时间。采用延长马家沟组岩板测试了稠化酸和交联酸的反应动力学参数,交联酸比稠化酸黏度高,有效传质系数比稠化酸低,在使用的实验条件下,稠化酸和交联酸在裂缝中的有效消耗时间分别为20 min和28 min左右。研究为酸压优化设计和酸液体系评价提供了依据。     

裂缝型碳酸盐岩储层酸压数值模拟

酸压是碳酸盐岩储层重要的大型增产改造措施,酸压中,准确预测酸液作用距离对酸压设计至关重要,其决定酸压改造范围、影响酸压目标缝长设定及酸压效果预测。裂缝型碳酸盐岩储层非均质性极强,基质较致密,天然裂缝所在区域渗透率很高,酸液滤失严重。目前各种酸压模型假设裂缝面上渗透率均匀分布,也不能考虑天然裂缝对滤失的影响,这些模型预测的酸液作用距离较长,酸压设计缺乏可靠的模拟模型。针对该问题,本文进行了裂缝型碳酸盐岩储层酸压数值模拟研究,首先基于地质统计规律建立人工裂缝面上渗透率分布模型、天然裂缝分布模型,并基于地质统计参数生成裂缝面上渗透率及天然裂缝分布;然后建立酸液流动、酸液滤失、酸岩反应数学、粗糙酸蚀裂缝表面形成过程模拟模型;再将以上模型耦合求解,形成酸压模拟模型。基于该模型,进行了广泛的数值模拟研究,分析了天然裂缝参数对酸液作用距离、酸蚀裂缝表面的影响。研究发现,天然裂缝对活酸作用距离和酸蚀裂缝表面影响显著,考虑天然裂缝时,其作用距离显著低于常规模型预测的距离,酸蚀裂缝表面更粗糙;裂缝型储层酸压设计中,天然裂缝是不可忽略的因素,新模型预测的酸液作用更合理。该研究为裂缝型碳酸盐岩储层酸压设计提供了更可靠模拟工具。     

碳酸盐岩酸压裂缝导流能力影响因素

酸化压裂是碳酸盐岩储层开发的重要技术手段,酸液注入方式、压裂裂缝开度与酸蚀蚓孔形态等直接影响酸蚀裂缝导流能力。以奥陶系岩下碳酸盐岩储层为研究目标,在建立裂缝开度表征方法基础上,开展不同酸液体系、不同注酸方式、不同裂缝开度及不同缝面形态对酸压裂缝导流能力的影响研究,明确影响酸压裂缝导流能力的主控因素。实验结果表明：主体酸加入稠化、清洁剂后对溶蚀率与酸蚀后裂缝导流能力影响不大;单一注酸与交替注酸方式对酸压裂缝导流能力影响较小,但对残酸返排影响较大,交替注酸方式可降低返排压力70%;裂缝开度越大,酸蚀后裂缝导流能力越大,但提高导流能力倍数越小;裂缝开度>12μm易形成“窜流”酸蚀蚓孔,利于酸蚀通道建立;微裂缝开度与裂缝发育联通是影响酸蚀蚓孔与导流能力的主控因素,次之为微孔发育与联通与储层矿物分布形态。综合酸压工艺推荐先压裂、后酸化、交替注酸的方式。     

裂缝型碳酸盐岩气藏酸压滤失影响因素研究

酸压中,严重的酸液滤失是限制裂缝扩展和酸液作用距离的主要因素.针对天然裂缝发育的碳酸盐岩储层特征,综合考虑酸岩反应,裂缝表面溶蚀导致的缝宽变化,流体在天然裂缝地层的流动,建立了裂缝型碳酸盐岩气藏酸压滤失计算模型.结果显示:与不考虑酸岩反应相比,考虑酸岩反应后的酸液滤失量是非反应性液体滤失量的4倍;酸液由于酸扩大了天然裂缝,滤失速度随时间先增加后降低,而非反应性液体的滤失速度不断下降;主裂缝(宽度10μm)主导滤失,微裂缝(宽度5μm)对滤失贡献与主裂缝相比可以忽略.该模型解释了在天然裂缝地层酸液滤失的机理,提供了一种更准确计算滤失量的方法.     

深层碳酸盐岩储层有机酸深穿透酸压工艺

利用常规酸液体系对深层碳酸盐岩储层进行酸压改造时面临着酸蚀缝长短、导流能力递减快等问题。为实现这类储层的高效改造,对有机酸、胶凝酸等不同的酸液体系获得的有效作用距离及长期导流能力进行实验研究。对比不同酸液体系的酸岩反应动力学方程,可知相较于胶凝酸,有机酸有效作用距离能提高10倍以上,但有机酸在低闭合应力(10 MPa)和高闭合应力(60 MPa)下长期导流能力均低于胶凝酸液体系。为在实现酸蚀裂缝长有效缝长及高导流能力,提出了"有机酸+胶凝酸"注入方式,先用有机酸进行远端刻蚀,再用胶凝酸提高近井导流能力。并对典型井优化,得到施工排量8～10 m~3/min,施工液量850～950 m~3,施工段塞在2～3段能取得较好的酸压施工效果。     

碳酸盐岩储层闭合酸化模拟研究

酸压裂缝生产一段时间后导流能力会逐渐降低,常采用闭合酸化来提高已酸压裂缝的导流能力,闭合酸化模拟对闭合酸化设计意义重大,因此,针对该问题进行闭合酸化建模及数值模拟。首先,基于达西定理、物质平衡原理、酸岩反应动力学建立闭合酸化数学模型;然后通过地质统计学中的序贯高斯模拟算法生成具有非均质性和空间关联性的初始裂缝宽度空间分布和裂缝表面基质渗透率分布;利用有限体积法对模型进行数值求解,用C++编制模拟计算程序;最后基于该模型进行广泛的数值模拟研究,分析酸液分布规律、裂缝表面溶蚀规律、酸液作用距离的影响因素及规律,并形成各种条件下的酸液作用距离图版。研究表明,初始裂缝宽度和裂缝表面粗糙度对裂缝表面溶蚀形态起主导作用,裂缝面溶蚀形态有均匀推进、指进溶蚀和沟槽溶蚀;裂缝宽度越小、粗糙度越大,裂缝表面溶蚀竞争越强烈,越容易形成沟槽,酸液作用距离越远;排量、注酸量正相关于活酸作用距离,酸液传质系数负相关于活酸作用距离;典型的施工排量、酸液用量、常用的酸液类型下,闭合酸化中酸液作用距离为20～60 m。此模型可以预测不同条件下酸液作用距离和酸蚀裂缝表面溶蚀形态,优化闭合酸化参数,为现场闭合酸化施工设计提...     

碳酸盐岩气藏不同酸液体系对裂缝导流能力影响的实验研究

模拟酸压过程中大部分酸液沿裂缝流动、小部分滤失的流动方式,开展实验室酸蚀导流能力测试实验。岩样选用鄂尔多斯盆地碳酸盐岩储层白云岩,温度控制在100℃,测试不同闭合压力下酸液类型、接触时间及注入流速对导流能力的影响,得到以下结论:1稠化酸、交联酸、转向酸三种酸液体系所测试的导流能力有很大的区别,结果表明转向酸酸化后产生的裂缝导流能力最高;2对于一些酸液体系,所产生的裂缝导流能力并不总是随酸岩反应时间的延长而增强,在更长的酸岩反应时间下,裂缝导流能力反而下降,这表明在酸压过程存在最佳的酸化时间;3酸液流速为500 m L/min、800 m L/min、1 000m L/min时,随着酸液流速的增大,酸蚀裂缝导流能力增大;注酸速度1 000 m L/min时,酸蚀导流能力最大。通过开展酸导实验理论研究,为更加准确进行酸压设计提供重要指导。     

白云岩储层酸岩反应控制模式界限

为明确白云岩储层酸岩反应控制模式界限,以中亚某区块白云岩储层岩心为对象,开展酸岩反应动力学试验和数值模拟研究,并通过扫描电镜对比分析灰岩与白云岩酸蚀机制的差异;建立不同因素控制下的白云岩酸岩反应动力学方程,明确温度90℃、转速500 r/min为表面反应控制模式、表面反应和传质共同控制模式的界限。结果表明相同试验条件下,随着白云质体积分数的升高,酸岩反应速度迅速降低;当白云质体积分数超过75%时,酸岩反应速度降到最低并趋于稳定;白云岩储层的酸压改造方向应区别于灰岩储层,在允许范围内可以适当提高酸岩反应速度,以改善裂缝壁面的非均匀刻蚀程度,增大酸蚀裂缝的导流能力。     

马家沟组碳酸盐岩储层酸岩反应速率影响因素实验研究

酸岩反应动力学实验是研究酸岩反应机理和进行酸化设计的必要手段,酸岩反应动力学参数其值的准确程度,直接影响着酸压施工设计计算和酸压效果分析的精度。本文利用旋转岩盘测试了马五储层碳酸盐岩与酸液的反应速率,以实验数据为基础,分析了影响酸岩反应速率的主要因素：岩石类型、酸液类型（粘度）、酸液浓度、转速、温度,得出主次关系为岩石类型＞粘度＞浓度＞转速＞温度。与此同时还考虑了同离子效应对酸岩反应速率的影响,为更加准确的设计和评价酸压施工效果提供了依据。     

中东孔隙型低渗灰岩储层酸液体系缓速性

酸液的缓速性是影响酸液有效作用距离的关键因素,是优选酸压工作液的重要依据。采用旋转岩盘进行了普通盐酸、胶凝酸和乳化酸与伊朗雅达油田Sarvak储层灰岩岩心的酸岩反应实验,构建了反应动力学方程和变温动力学方程。结果表明,普通盐酸的反应速率明显快于胶凝酸和乳化酸,温度对反应速率影响显著,温度越高,反应速率越快。95 ℃下,普通盐酸、胶凝酸和乳化酸的反应速率常数分别为6.1745×10_^-5 (mol/L)_^-0.8543/(cm_².s)、7.8397×10_^-6 (mol/L)_^-0.6260/(cm_².s)、7.6348×10_^-7 (mol/L)_^-1.3931/(cm_².s),反应级数分别为0.8543、0.6260、1.3931;酸液浓度为20 %时,反应活化能分别为19.31 kJ/mol、25.34 kJ/mol、31.53 kJ/mol;乳化酸的缓速性相对最好,其次为胶凝酸,预测乳化酸和胶凝酸的有效作用距离更大;同时乳化酸反应级数较大,现场配液时需要考虑浓度对反应速率的影响。     

玛湖凹陷百口泉组砾岩储层泡酸后岩石损伤及压裂泵压下降机理

针对玛湖凹陷百口泉组砾岩储层水平井固井完井射孔后直接压裂施工存在泵压高、需借助长时间泡酸工艺来降低压裂启泵压力的问题,开展了储层射孔后酸损伤及降压机理研究:①通过玛湖1、玛131、玛18区块储层岩心及水泥石在模拟温度下的酸岩反应实验,得到了岩心及水泥石的宏观溶蚀率及其变化规律;②进行了玛湖1、玛131、玛18区块岩心及水泥石在酸岩反应前后的三轴力学实验,得到了酸作用前后岩石/水泥石力学特征及其变化规律;③采用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、能谱仪(energy dispersive spectrometer,EDS)、X-射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)分析了酸作用前后岩石孔/缝/面等微观结构的变化,从微观角度探索了酸岩反应机理;④综合玛湖压裂施工现状、酸反应前/后岩石及水泥石SEM/EDS/XRD分析结果、岩石/水泥石酸岩反应前后三轴力学性能,利用"七五"或组合弹簧模型及破裂压力公式分析了酸作用对地层破裂压力的影响规律,揭示了玛湖砾岩储层水平井固井完井射孔后酸损伤及降压机理.     

压裂井温度场计算软件设计与实现

压裂过程中,压裂井井筒以及裂缝温度是不断变化的,而压裂液性能对温度变化非常敏感。本文从纵、横两个方向对注液井进行了单元体划分,依据热平衡原理,建立了注液过程中井筒及裂缝温度场计算数学模型,在该数学模型的基础上,设计了压裂过程中温度场计算的软件程序,并以压裂井的实际数据,进行了实例运用,可以直观、较为准确的预测压裂过程中井筒以及裂缝温度场分布情况,为压裂井压裂方案的制定提供了可靠的温度场数据。     

酸液浓度对酸压改造效果影响实验研究—以胶凝酸为例

目前酸压是国内油田针对碳酸盐岩储层改造手段最常用的手段之一,而胶凝酸是最常用的酸化压裂液之一。合适的酸液浓度不仅能取得很好的增产效果,也能较好的降低经济成本。针对利用室内实验研究胶凝酸不同浓度对酸岩反应速率、滤失速率、酸蚀后导流能力的影响,并利用Fracpro PT软件模拟,通过实验手段来进行研究分析酸液浓度对酸压改造形成的影响,通过优化酸压施工设计方案来寻找最优酸液浓度提高酸压施工效果,对以后的压裂设计和现场施工都有着更长远的指导意义。     

一种有效开发致密碳酸盐岩气藏的新工艺——体积酸压

如何对致密裂缝性碳酸盐岩气藏进行有效开发,并使其稳产、高产一直是业界难题。针对这一难题,通过借鉴国外致密油气成功开发的一些研究成果,国内率先提出了针对致密裂缝性碳酸盐岩气藏的体积酸压工艺,经现场应用取得了良好效果。简要阐述了体积酸压的缝网形成机理,通过对比分析,初步明确了鄂尔多斯盆地致密气藏实施体积酸压的可能性;通过岩石脆性评价、裂缝发育及水平主应力差测试、原地应力方位与天然裂缝方位测定、裂缝潜在力学活动性预测、酸岩反应及酸液滤失实验,综合分析了目标气藏实施体积酸压的可行性;并结合现场应用简要阐述了实施体积酸压的原则和思路。最后,针对目前体积酸压实践给出了相关施工建议。该研究成果将推动致密油气藏体积酸压设计理论的发展,加快体积酸压工艺和材料研发速度,提升碳酸盐岩致密油气藏体积酸压优化设计水平,为今后致密油气藏的有效开发提供理论与技术储备。