高温高压碳酸盐岩地层酸蚀裂缝长期导流能力实验研究

酸蚀裂缝导流能力是评价酸化压裂效果的重要因素;而酸蚀裂缝在高闭合压力下闭合严重,导流能力很低,并且短期导流能力并不能代表生产时的导流能力,所以需要进行裂缝长期导流能力研究。结合托甫台奥陶系高温高压碳酸盐岩油藏的特征,运用高温高压酸化流动仪、FCES—100裂缝导流仪,进行了酸蚀裂缝、加砂水力裂缝、加砂酸蚀裂缝长期导流能力实验,考察了不同闭合压力下三种裂缝的长期导流能力的变化规律。实验所用酸液类型、酸岩接触时间、支撑剂尺寸和铺砂浓度都是通过前期实验优选得到,分别为稠化酸、60 min、40/70目陶粒及3.0 kg/m2。对实验数据进行分析对比,发现在高闭合压力下酸蚀加砂裂缝比酸蚀裂缝导流能力高,水力加砂裂缝比酸蚀加砂裂缝略高。     

裂缝型储层酸压暂堵材料实验研究

在裂缝型碳酸盐岩储层酸压中酸液滤失严重,导致酸蚀缝长较短,不能沟通远端储集体,以致达不到压后配产要求。控制酸液滤失是裂缝型储层酸压成功的一个关键因素,于是提出了在前置液、酸液中加入暂堵剂来实现暂堵降滤的方法。分别对100目粒径粉陶、粉砂、可降解纤维3种常用暂堵剂进行了室内实验评价,降滤失效果都较好。实验结果如下:加入粉陶后,岩心两端的压差能保持3~4 MPa压差约40 min,降滤失效果随着粉陶用量的增加而增加;覆膜粉砂能够维持在10 MPa差压以上约60 min,但是粉砂在高压下会封堵天然裂缝,对生产不利;10 mm纤维能保持2~4 MPa压差约40 min,驱替压差与粉陶较近,2 mm纤维能保持15 MPa压差约40 min,效果仅次于粉砂,纤维现场操作性较差。还对实验条件下的粉陶用量、纤维用量进行了优化,研究结果为裂缝型碳酸盐岩酸压中暂堵剂的选取提供理论依据,具有重要的现实意义。     

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...     

缝洞型储层酸压改造纤维暂堵规律研究

针对塔河油田缝洞型碳酸盐岩大型复合酸压过程中液体滤失严重的现象,现场提出了纤维暂堵技术。实验利用高温高压酸岩反应流动仪,进行裂缝型储层纤维暂堵性能室内评价。测得不同纤维浓度、长度和不同温度下的定排量最大驱替压差和暂堵时间,研究了温度对纤维降解率的影响。实验结果表明:纤维浓度越大,形成滤饼的承压能力越强,最大驱替压差和暂堵时间越大;较长纤维易缠绕架桥形成滤网,增大渗流阻力,从而增大最大驱替压差和暂堵时间;温度升高,纤维降解速率增快,滤饼致密性降低,最大驱替压差和暂堵时间减小。实验结果对塔河缝洞型油田酸压改造、酸压设计及现场施工都有积极的指导意义。     

基于真实孔隙空间分布的酸蚀蚓孔扩展规律数值模拟研究

碳酸盐岩储层酸化、酸压改造中会形成酸蚀蚓孔,蚓孔扩展规律决定储层改造效果,孔隙空间分布对蚓孔扩展影响较大,很多学者进行了酸蚀蚓孔扩展数值模拟研究,都使用人工生成的随机孔隙度空间分布;其分布与真实的孔隙分布有较大差异,特别是有孔洞存在时。基于普光气田岩心真实孔隙空间分布,用数值模拟方法进行了酸蚀蚓孔扩展规律研究。首先通过岩心CT扫描获取岩心孔隙空间分布,用于蚓孔扩展数值模拟;然后建立双尺度蚓孔扩展数学、数值模型,基于该模型和岩心的实际孔隙空间分布进行了蚓孔扩展数值模拟,分析对比了真实孔隙分布下和人工合成孔隙度分布下的酸蚀蚓孔扩展规律。还研究了普光气田岩心注入速度与蚓孔突破孔隙体积倍数间的关系,优化了注入速度及对应的孔隙体积倍数,分析了孔隙度和孔隙空间分布与蚓孔形态和突破孔隙体积倍数间的关系,该研究为普光气田酸化或酸压设计提供了理论依据。     

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。     

基于单元劈裂法的全耦合水力压裂数值模拟

单元劈裂法(element partition method, EPM)是一种裂纹模拟方法,它利用三角单元的几何性质推导了劈裂单元的刚度矩阵.当有裂纹穿过时,三角单元转化为劈裂单元,可自动地将裂纹面之间的相互作用反映到计算模型中.通过这种方式,可以在背景网格中嵌入任意条裂纹而不需要引入额外自由度,避免了节理单元的设置及网格重构.这使得EPM在大规模节理计算方面具有较强的优势.为了更有效地模拟水力压裂,建立了劈裂单元的全耦合水-力方程,可同时考虑劈裂单元内水压对结点力的作用以及结点速度场对渗流场的作用. KGD模型验证结果表明该方法是有效的.该方法可以有效地模拟多裂纹水力扩展及汇合过程,为复杂地层压裂模拟提供了一套简单、有效的计算方法.     

完井方式对酸蚀蚓孔扩展的影响

在碳酸盐岩油藏酸化中,裸眼完井和射孔完井对酸蚀溶解形态特征的影响不同。酸液在裸眼完井的井筒中与
岩石接触面积远大于射孔完井,酸液受地层非均质性的影响选择性地进入地层,这与射孔完井时酸液针对性地进入地
层不同,有必要对不同完井方式的酸蚀溶解形态进行研究。通过一种达西–孔隙双重尺度模型,创新性地利用正态分
布函数生成模拟区域初始孔隙度值,研究了射孔完井对酸蚀溶解形态的影响,并分析了孔眼沿程滤失的影响。结果表
明：由于射孔在孔眼区产生局部高导流能力的通道,酸液通过孔眼进入地层,溶解形态与裸眼完井不同,且射孔越短蚓
孔分支越多,射孔越长蚓孔分支越少;同一注入速度下,孔眼沿程无滤失的突破体积最小,裸眼完井的突破体积最大;
完井方式和滤失对蚓孔形成的最优注入速度没有影响;当注入速度较小时,由于反应前缘与残酸前缘距离很小,在酸
液临近突破时压力骤然下降,当注入速度较大时,由于反应前缘较宽,压降比较平缓。     

大牛地马家沟组储层酸压残酸规律

酸压施工中经过酸岩反应后残留在地层的酸液，破胶后仍能吸附、滞留和堵塞岩石孔隙，对储层造成伤害，影响了储层渗流能力，导致单井产能和经济效益降低。为明确大牛地马家沟组碳酸盐岩储层残酸伤害的影响，通过配置施工酸液体系，开展了对基质、微裂缝和酸蚀裂缝三种形态的残酸伤害实验，且从微观和宏观角度分析其伤害规律。研究结果表明：残酸对基质伤害较高，残酸进入基质，以堵塞孔隙形式污染岩心，残酸伤害率30%左右；微裂缝次之，残酸滞留微裂缝表面，且渗透率越大，伤害越小，残酸伤害率10%~20%之间；酸蚀裂缝几乎没有受到残酸伤害影响。因此，残酸伤害主要以堵塞伤害为主，吸附伤害较低，影响较小。