裂缝非均质碳酸盐岩酸蚀蚓孔发育规律

碳酸盐岩储层非均质性强,天然裂缝发育,常采用酸化措施消除近井污染。天然裂缝的存在加剧了碳酸盐岩储层的非均质性,在酸化措施中必然会对酸蚀蚓孔发育产生影响。目前的研究聚焦于基质酸蚀蚓孔的发育规律,而对存在天然裂缝的碳酸盐岩酸蚀蚓孔发育规律研究较少。采用径向双尺度连续模型,结合等效渗流理论,分析天然裂缝的长度、数量与方向对酸蚀蚓孔形态特征与酸液注入的影响。研究结果表明:平行于酸液流动方向的天然裂缝越长,则注入端无天然裂缝区域的蚓孔发育越少,蚓孔突破时酸液用量越少;天然裂缝数量越多,则注入端其他方向蚓孔发育越少,初始注入压力越小,蚓孔突破时酸液用量由天然裂缝前的非均质储层物性决定;垂直于酸液流动方向的天然裂缝只能改变其附近的局部蚓孔形态,需要注入更多酸液,蚓孔才能从裂缝方向突破。     

致密碳酸盐岩酸蚀蚓孔研究

基质酸化是碳酸盐岩储层最早使用的解除储层污染的增产技术之一。但现场实践表明,对于微裂缝不发育的致密碳酸盐岩储层,基质酸化效果往往不佳。该文利用压裂酸化工作液动态滤失实验系统,进行了系统的岩心驱替实验。通过改变酸液注入速率、实验温度及使用不同酸液体系等方法,对致密碳酸盐岩储层孔隙基质在酸化过程中蚓孔产生的可能性进行了实验研究。研究表明：对于致密碳酸盐岩,由于基质渗透率非常低,在10MPa的驱替压差下．酸液仍然很难进入岩心基质,所以酸岩反应仅能在岩石表面进行,即使部分酸液进入基质孔隙内,由于残酸难以快速滤失,所以鲜酸难以迅速补充,使得酸岩反应的类型仅能停留在密集型溶蚀阶段,难以形成深穿透的酸蚀蚓孔。此外,通过岩心流动实验对比,分析了高渗露头及致密岩心的流动反应特点,证实酸液在高渗透岩心表面及天然裂缝发育处能形成酸蚀蚓孔。最后,通过理论分析认为．对于致密碳酸盐岩储层基质酸化很难形成深穿透的酸蚀蚓孔。     

碳酸盐岩基质酸化中酸蚀蚓孔模拟回顾与展望

酸化是碳酸盐岩油气藏的主要增产措施之一。当酸液经井筒进入储集层基质和裂缝时,与地层矿物发生酸岩反应,产生形如蚯蚓的不规则孔洞,即酸蚀蚓孔。酸岩反应影响因素多,导致蚓孔形态复杂多样。为突破现有酸蚀蚓孔模拟研究的局限性,梳理了近50年来基质酸化过程中酸蚀蚓孔物理模拟和数值模拟中取得的重要成果,尤其是酸蚀蚓孔形态分布及其生长模拟、三维蚓孔重建技术及精细化表征的最新进展;进一步归纳总结了当前基质酸化中酸蚀蚓孔在研究思路、研究手段等方面的欠缺,提出了关于进一步完善酸蚀蚓孔实验装置、手段、数学模拟和表征方法等方面的建议。     

考虑储层非均质性的限流筛管完井设计及应用

现有的限流筛管(LEL)完井和酸化设计没有充分考虑水平井段间及段内储层非均质性对酸化效果的影响。为此，推导了LEL孔眼分布设计解析式，提出了基于“均匀布酸”“均匀酸蚀蚓孔长度”和“均匀酸化后表皮系数”3种设计目标的LEL完井和酸化设计策略，并以中东陆上某油井为例，开展了设计计算。计算结果表明：不考虑储层非均质性时，总孔眼数为198,酸蚀蚓孔长度可达1.36 m,酸化后表皮系数可达-2.88;考虑水平井段间差异后，总孔眼数为135,孔眼的分布更不规律，酸蚀蚓孔长度为0.13 m,酸化后表皮系数为-0.52;考虑纵横向渗透率差异后，总孔眼数为161,各段间孔眼数差异小，酸化后表皮系数为-0.49。所得结论可为碳酸盐岩超长水平井增产设计提供数据参考。     

不同酸液体系蚓孔发育实验研究

由酸蚀蚓孔造成的酸液滤失是影响酸压优化设计和压后增产效果的重要因素,而蚓孔发育状况的深入研究有助于酸液滤失的准确预测。分别用20%的盐酸和胶凝酸进行了酸岩反应控制因素实验,对比了两种酸液体系的反应速率和传质控制区与表面反应控制区的圆盘临界转速。针对碳酸盐岩储层孔隙性和裂缝性两种不同的孔隙类型,分别采用人工钻孔和人工剖缝方式模拟大孔隙和天然裂缝的酸液流动反应特征,研究了不同酸液作用下酸液滤失及酸蚀蚓孔发育机理。实验结果表明,盐酸的酸岩反应速率比胶凝酸快。盐酸和胶凝酸传质控制区与表面反应控制区的临界转速分别为800 r/min和600 r/min。胶凝酸较慢的反应速率更有利于酸蚀蚓孔的扩展。裂缝性碳酸盐岩储层中形成酸蚀蚓孔的机率要远远大于孔隙性碳酸盐岩储层。     

碳酸盐岩基质酸化过程中蚓孔形成的模型研究

碳酸盐岩基质酸化的成功与否极大地依赖于蚓孔地层，蚓孔的形成是一个动态的过程，影响蚓孔形成和穿透的因素有：酸的注入速度、反应速度和分子扩散速度。引进几个无因次参数，考虑不同的酸化动态对蚓孔形成的影响，建立了一个新的蚓孔模型来预测碳酸盐岩基质酸化过程中蚓孔的形成。在岩石和酸的性质已知的情况下，模型利用相关的参数预测了蚓孔的长度与酸的注入速度的关系，预测了蚓孔的穿透时间，估计了最佳注酸速度，对碳酸盐岩基质酸化具有指导意义。通过引进分维数，可以将该模型推广到2D和3D径向流形态。     

白云岩气藏基质酸化后产能预测方法研究

解堵酸化是白云岩储层广泛采用的油气层改造措施,在评价白云岩气藏酸化效果和经济效益时必须进行气井酸化后产能预测.白云岩储层基质酸化过程中会形成酸蚀蚓孔,酸蚀蚓孔的穿透距离直接影响到气井的酸化效果,即气井的酸化后产量.由于气体渗流的特殊性和酸蚀蚓孔的复杂性,使得气井酸化后产能的预测更加复杂.在对酸蚀蚓孔穿透距离和表皮系数研究的基础上,将其与气体渗流结合起来,导出了一种考虑酸蚀蚓孔效应的预测白云岩气藏酸化后气井产能的新方法.通过实际生产数据的对比,符合程度较高,可以应用于现场生产.     

碳酸盐岩油藏非均质性对蚓孔扩展的影响

在碳酸盐岩油藏的酸化过程中,酸蚀溶解形态对酸化效果影响很大,缝洞型碳酸盐岩油藏孔洞和裂缝的存在影响酸液的流动轨迹,进而影响酸蚀溶解形态。通过1种基于双重尺度(达西尺度和孔隙尺度)的径向蚓孔扩展模型对此问题进行了研究。结果表明,存在1个形成蚓孔的最优注入速度,此时的酸液用量最少且酸化后的蚓孔具有足够大的导流能力;对于缝洞型碳酸盐岩油藏,酸液易于进入孔洞和裂缝区域,从而绕过致密区域;对于一定的模拟区域和网格划分,随着油管半径的增加,形成蚓孔所需的最优注入速度增加。     

碳酸盐岩酸蚀蚓孔双重分形描述方法

基质酸化是碳酸盐岩油气藏中应用范围最广、最经济有效的增产方式之一,而酸化最典型的特征是形成酸蚀蚓孔。由于酸岩反应影响因素多、蚓孔形态多样、生长随机性强,目前仍未形成对蚓孔的定量描述方法。对碳酸盐岩酸蚀蚓孔的定量描述主要包括确定单蚓孔形态及多蚓孔分布2部分内容,这是优化施工设计、经济有效开发此类油气藏的重要前提。为此,通过多组岩心流动实验,采用三维CT扫描后重组的手段得到了蚓孔的真实形态,并验证了岩心线性和径向流动下蚓孔的分形特征,得到了其分形维数。运用分形几何学方法,建立了单蚓孔等效长度分形计算模型,为从长度和平面分布2个维度定量描述单蚓孔提供了可能。其次,为了明确不同蚓孔在空间分布情况,建立了多蚓孔间竞争分布数学模型,并对其进行了求解和模拟分析,验证了蚓孔间竞争分布的分形性特征。在此基础上,建立了蚓孔分布双重分形模型,为定量描述三维酸蚀蚓孔形态奠定了基础,也为更准确优化酸化施工提供了可能。     

白云岩酸蚀蚓孔模拟实验与分析

酸蚀蚓孔能大大改善低渗透白云岩储层渗流条件、提高酸化增产效果,而蚓孔发育条件是关系到该类储层酸化施工中酸液体系和施工参数优化的关键问题。采用稠化酸和盐酸进行了缓蚀性能实验对比;针对低渗白云岩储层天然裂缝发育的特征,采用人工剖缝方式模拟天然裂缝中酸液流动反应特征,实验分析了注酸排量、酸液粘度、温度以及用酸量对蚓孔发育的影响。实验结果表明：稠化酸较高的粘度有利于增加酸液有效作用距离和酸蚀蚓孔的扩展;酸岩反应温度过高,限制了酸化施工对地层渗透率的改善效果;酸液用量存在最优值,过多的酸量注入只会造成浪费。     

让纳若尔油田转向酸化液研究

基质酸化是碳酸盐岩油气藏增产增注的重要手段。酸化施工成功的关键是在整个产层均匀布酸,转向是解决均匀布酸的唯一途径。对碳酸盐岩储层来说,在酸化过程中,由于酸与储层岩石反应产生大量酸蚀蚓孔,进一步加大了储层间的渗透率差异,使碳酸盐岩储层的转向相比于砂岩储层来说更为困难。让纳碳酸盐岩储层非均质性强烈,上述情况尤为严重,常规基质酸化效果不好。本文研究出一种粘弹性表面活性剂-转向酸化液体系,该体系具有配制简单,不伤害储层,可自动转向和缓速等优点,适合于让纳若尔地层。     

基于分步算法的裂缝性碳酸盐岩油藏大尺度酸化数值模拟

碳酸盐岩储层非均质性强,基质酸化时常形成酸蚀蚓孔。蚓孔作为优势通道能够有效沟通裂缝系统、增加酸化作用距离。限于计算精度和模型收敛条件,多数学者往往在厘米尺度对裂缝性地层酸化进行小规模研究。但酸化尤其是深部酸化的作用距离通常在米级,油田现场亟需一种适合大尺度地层的高效酸化模拟方法。基于经典的双尺度连续模型,利用离散裂缝网络模型,求解了径向流裂缝性地层蚓孔扩展问题;提出的分步算法可忽略近井已酸化区域的溶蚀扩孔过程,仅需考虑不同酸化阶段对蚓孔产生实际影响的裂缝,并可追踪主蚓孔的生长动态。研究表明,有限的计算域边界将为模拟结果带来较大误差,在酸化区域外设置一定的渗流阻力区,可以有效模拟蚓孔在无限大地层中的生长过程;同时流场分析表明,裂缝周围存在局部控制域,控制域尺寸与裂缝在酸液注入方向上的投影有关,与裂缝位置无关;蚓孔的生长轨迹由控制域覆盖蚓孔尖端的裂缝决定,与其他裂缝无关;入口压力和主蚓孔位置的酸液浓度与注酸时间的对数成线性关系;提出的分步算法具有较高的计算效率,可逐步模拟蚓孔在大尺度、复杂裂缝地层中的生长过程。     

耦合双重分形蚓孔的表皮因子计算模型

基质酸化是碳酸盐岩油气藏最经济有效的增产方式之一,表皮因子是此类油藏酸化设计中的关键因素。鉴于酸岩反应影响因素多,酸蚀蚓孔生长随机性强,且呈分支型体积展布,以往的表皮因子计算模型通常只将其简化为一等效半径,计算结果可靠性较低。为此,引入了以不规则几何形态为研究对象的分形几何学方法,验证了室内实验得到的单蚓孔平面分布的分形性,得到了其分形维数及单蚓孔长度扩展模型。结合Golfier模型,对多蚓孔同时扩展模拟结果进行了分析,建立了描述多蚓孔间竞争分布的双重分形数学模型。在此基础上,按照酸蚀蚓孔长度与污染半径间对比关系,将表皮因子计算模型改进为两区模型、三区模型和交叉分布模型3种模式。结合现场实际数据,对计算结果进行了参数敏感性分析。根据表皮因子随用酸量、施工排量的变化趋势可以优选施工参数,渗透率差异系数代表储层污染程度,也是影响表皮因子和增产效果的重要因素和选井选层的重要依据。对比表明,通过常规等效半径模型得到的表皮因子小于双重分形模型下的计算值,这也解释了碳酸盐岩储层在负表皮因子下,经过酸化后仍能增产的原因。     

酸蚀蚓孔滤失机理及对碳酸盐岩储层酸化施工的启示

碳酸盐岩酸化过程中极易形成酸蚀孔洞,影响施工效果.基质酸化时,酸蚀蚓孔的形成将增加基质的孔隙度,沟通天然裂缝,在碳酸盐岩基岩中产生负表皮效应,降低近井带的渗流阻力;而在酸压过程中,酸蚀蚓孔的形成导致酸液急剧滤失,严重降低酸液有效穿透距离.文中从酸蚀蚓孔滤失机理、酸液滤失控制方法等多方面进行了论述,讨论了有效控制酸液滤失的方法和工艺措施,并对碳酸盐岩油藏酸化提出了合理的建议.     

考虑多重滤失效应的前置液酸压有效缝长模拟

为了提高天然裂缝较发育的碳酸盐岩储层酸化压裂设计的准确性和有效性,在采用经典裂缝拟三维延伸数学模型模拟前置液造缝过程中裂缝几何尺寸动态变化的基础上,结合液相反应平衡原理和局部反应平衡原理,建立了考虑天然裂缝、蚓孔及基质多重滤失效应的酸液流动反应模型,以现场实例井的酸化压裂改造为例,使用所建模型模拟前置液酸压注酸过程中裂缝内酸液渗滤过程及酸岩动态刻蚀形态,通过酸液沿水力裂缝长度方向的浓度变化和残酸极限浓度综合确定酸蚀裂缝有效缝长,并与压力恢复试井的解释结果进行了对比。结果表明:(1)裂缝—孔隙型储层酸化压裂过程中,沿裂缝长度方向的酸液滤失速度非定值,滤失速度曲线呈锯齿状波动变化,在酸蚀蚓孔与天然裂缝相遇时酸液滤失速度普遍大于基质处的滤失速度;(2)裂缝—孔隙型储层酸化压裂过程中酸液滤失严重,酸液有效作用距离大幅度降低;(3)验证井酸化压裂解堵增产效果显著,该井试井解释结果与所建立的数学模型模拟解释结果相吻合,说明所建立的前置液酸化压裂数学模型可靠。结论认为,考虑多重滤失效应的前置液酸化压裂数学模型更适用于裂缝—孔隙型储层的酸化压裂模拟。     

酸压井酸蚀蚓孔区对产能的影响

针对酸压后蚓孔区影响油井产能问题,将酸压井的酸蚀蚓孔区考虑为双重介质系统,导出酸压井蚓孔区渗流模型。将蚓孔区双重介质渗流数学模型结合裂缝流动模型、地层线性流模型以及地层拟径向流模型求得各流动阶段井底压力解,从而建立了考虑蚓孔影响的酸压井产能公式。对各个渗流阶段无因次时间与无因次导流能力的分析结果表明,蚓孔区对低渗透油藏的酸压产能影响明显。研究结果为合理预测酸压井产能提供了一条可行途径。     

碳酸盐岩储层转向酸化技术现状与最新进展

基质酸化是碳酸盐岩油气藏增产增注的重要手段.酸化施工成功的关键是在整个产层均匀布酸,转向是解决均匀布酸的唯一途径.对碳酸盐岩储层来说,在酸化过程中,由于酸与储层岩石反应产生大量酸蚀蚓孔,进一步加大了储层间的渗透率差异,使碳酸盐岩储层的转向相比于砂岩储层来说更为困难.总结了目前国内外广泛使用的机械转向和化学转向技术,并对转向机理、技术特点以及使用时要注意的问题进行了简单介绍,同时介绍了目前国外转向技术的最新进展.     

低弹性模量碳酸盐岩储层裂缝导流能力实验研究

中东及中亚地区碳酸盐岩储层弹性模量较低,仅为中国碳酸盐岩储层弹性模量的1/2~1/3。这类储层酸压后增产有效期短、裂缝导流能力难于保持。为此开展了室内实验,研究储层弹性模量、排量和酸压工艺对裂缝导流能力的影响。结果表明:对于低弹性模量(＜20 GPa)碳酸盐岩来说,采用胶凝酸酸压,在闭合应力超过20 MPa后导流能力无法保持;对于低弹性模量碳酸盐岩,高排量比低排量的导流能力强。高闭合应力条件下,闭合酸化可以有效提高裂缝导流能力,且闭合酸化时低排量注酸导流能力提高效果更好。中东S油田碳酸盐岩酸压后虽然产生大量的酸蚀蚓孔,但没有形成有效的导流能力,采用加砂压裂后导流能力更好。     

裂缝性碳酸盐岩储层酸化评价模型及敏感性参数分析

本文引入蚓孔表征碳酸盐岩储层酸化后特征,基于采油工程及渗流理论建立了表皮系数-蚓孔长度-酸液用量的内在关系图版,研究结果表明:蚓孔越长,酸化效果越明显,当蚓孔突破污染区域后,注入的酸液对实际的油气井改善效果不明显,此研究为碳酸盐岩储层酸化酸液设计优化提供依据。     

基于双尺度等效渗流模型的复杂碳酸盐岩蚓孔扩展形态研究

碳酸盐岩储层非均质性强,具有天然裂缝发育与孔渗分布复杂的特点,常采用酸化措施进行处理,在其间形成的酸蚀蚓孔形态必然受到储层复杂孔渗分布模式和天然裂缝的影响。因此,在双尺度连续模型的基础上结合等效渗流理论,分析了层内非均质性、层间非均质性与天然裂缝对蚓孔形态特征与注酸量的影响。结果表明:在不同的非均质程度情况下,均存在几乎相同的注酸速度可使蚓孔突破时的注酸量最小,且最小注酸量随非均质程度增加先减小后增加;高渗带的存在能显著减少蚓孔突破时的注酸量,但渗透率增高到一定程度后对注酸量减少的影响减弱;酸液流入天然裂缝后,蚓孔延伸方向由天然裂缝决定,平行于酸液流动方向的天然裂缝能够大幅度地降低酸液注入量,随着天然裂缝长度增加,注酸量呈现线性下降的趋势。该研究对碳酸盐岩储层基质酸化研究具有一定的指导意义。