前置缓速酸加砂压裂中酸岩反应模拟研究

水力压裂是低渗、特低渗砂岩油气藏增产改造的主流技术,但常规水力压裂由于压裂液破胶不彻底等伤害储层而不能使增产效果最大化。室内实验及现场施工表明,前置缓速酸能改善压裂效果。前置酸加砂压裂要求施工结束后返排阶段酸液仍具有一定反应活性,能促使压裂液破胶和清洗支撑裂缝。酸液对滤失区孔隙度和渗透率的改善程度、施工结束后滤失区酸液浓度决定了前置酸对压裂效果的改善程度。基于酸液缓速机理和酸岩反应机理,建立裂缝内和滤失区的酸液浓度分布和矿物浓度分布模型,可用于计算滤失区酸液和矿物浓度分布,以及对孔隙度和渗透率的改善程度,评价前置酸对常规水力压裂效果的改善程度。模拟结果表明氟硼酸和氢氟酸的复合缓速酸液体系能有效改善滤失区孔隙度和渗透率,并保证返排阶段酸液仍具有一定反应活性,可有效促使压裂液破胶和清洗支撑裂缝。     

元坝陆相气藏裂缝型致密砂岩储层酸压技术

元坝陆相致密砂岩储层具有低孔、低渗、非均质性强等特征,储层微裂缝发育,加砂压裂造缝困难而施工作业难度大、安全风险高、改造效果差。由于该气藏储层含钙质胶结物或钙屑,因此采用酸压技术是降低储层改造风险的有效措施之一,但常规土酸酸化也面临着酸液滤失大、腐蚀性强、酸蚀速度快、施工泵压高等问题。实验和现场应用试验表明,采用胶凝盐酸和胶凝土酸分别作为前置酸和主体酸进行"前置酸酸压+主体酸闭合酸化"施工能有效降低酸岩反应速度、酸液腐蚀程度、酸液滤失量、施工摩阻和施工泵压,进而降低施工作业难度,确保酸蚀裂缝的高导流能力,获得良好的增产效果,可实现元坝陆相裂缝性致密砂岩储层的有效改造。     

川东北地区高压气井酸化压裂技术研究及应用

川东北地区主要为海相碳酸盐岩气藏,基岩孔隙度和渗透率都普遍较低,储层具有埋藏深、温度高、产层厚、纵向岩性复杂、非均质性强、含酸性流体等复杂工程地质特征,气井实施压裂酸化作业必须解决高温深井所用酸液的缓速、缓蚀、降阻、降滤失、助排、粘温性、高温下的可靠转向性以及防二次沉淀等难题。酸液体系和酸化工艺需能提高酸液的有效作用距离,降低地层伤害,实现有效改造。在川东北地区采用解堵酸化、深度酸压工艺和混气酸压工艺可有效解除污染,延长酸压后有效酸蚀缝长,增强酸蚀裂缝导流能力。     

提高塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层酸压效果方法探讨

影响碳酸盐岩储层酸压效果的主要因素，其一是最终酸压裂缝的有效长度，其二是酸压后酸蚀裂缝的导流能力。文章简要地分析了酸液滤失、注酸速度和注酸强度对酸蚀裂缝长度和酸蚀裂缝导流能力的影响，并推荐了几种较为成熟的酸压工艺。     

川东北地区碳酸盐岩储层深度酸压技术

川东北地区碳酸盐岩储层埋深大,致密化程度高,破裂压力高,地层温度高,施工摩阻高,微裂缝发育,酸压施工压力高、酸液滤失量大、酸蚀和酸岩反应速度快,酸蚀作用距离短,管柱腐蚀大,储层改造程度低,常规酸压改造增产效果差.大量现场应用试验表明,采用胶凝酸液和温控变粘酸液体系、“前置液+胶凝酸”及其多级交替注入和闭合酸压等深度酸压工艺能有效降低地层滤失,延缓酸蚀和酸岩反应速度,降低管柱腐蚀,增加酸蚀作用距离,显著提高酸蚀裂缝导流能力和天然气增产稳产效果.     

酸蚀裂缝导流能力实验研究

酸压技术是储层增产改造的重要手段之一,而导流能力是影响酸压效果的重要因素,运用酸蚀裂缝导流能力实验仪,分析酸种类、酸用量、酸浓度、岩性等对导流能力的影响,得出:酸种类对酸蚀效果影响程度的大小顺序为:高温胶凝酸>自转向酸>变粘酸;变粘酸随着酸液用量的增加对岩板导流能力的影响越来越大;随变粘酸酸浓度的增加,导流能力增大,而导流能力保持率先增大后减小说明变粘酸的浓度存在最佳值;酸液对灰岩的腐蚀能力最强,白云岩较弱,碎屑岩最弱。     

狮31井交联酸酸压加砂技术的应用

交联酸体系具有良好的温度、剪切稳定性,携砂性能、缓速性能和高粘度、低滤失的作用,可满足储层深度改造的目的.结合狮子沟油田深度酸压技术与狮31井储层特点,应用新型交联酸酸压加砂工艺,提高裂缝沟通深度与酸液作用距离,连通远井断层裂缝系统和储集空间;且裂缝被支撑,不能闭合,形成高导流能力油气渗流通道,达到提高油井产量的目的.由于狮24井区E32层组上部油层动用程度低,该井措施改造与增产效果将为这一构造勘探与开发提供指导作用.     

狮31井酸压加砂技术的应用

狮31井为狮子沟油田狮24井区E3^2层组油气层评价井，储层岩心致密，微裂缝被充填，连通性差，无法形成产能。交联酸体系具有良好的温度、剪切稳定性、携砂性能、缓速性能和高枯度、低滤失的作用，可满足储层深度改造的目的。结合狮子沟油田深度酸压技术与该井储层特点，应用新型交联酸酸压加砂工艺，提高裂缝沟通深度与酸液作用距离，连通远井断层裂缝系统和储集空间；且裂缝被支撑，不能闭合，形成高导流能力的油气渗流通道，进而达到提高油井产量的目的。     

高温深井碳酸盐岩储层降滤失酸体系研究与应用

针对海上高温深井碳酸盐岩储层的酸压改造提出了降滤失酸体系。该体系是在普通酸液中加入线性高分子稠化剂GC-201,并通过加入交联剂GC-205及辅助交联剂GC-206,使酸液具有较高的黏度。性能评价结果表明,该体系具有较好的温度稳定性和抗剪切性能,在150℃高温下的有效黏度保持在100～150 mPa.s之间,可有效控制滤失,保持很好的缓速效果,其酸岩反应速度约为常规稠化酸反应速度的1/4左右。该体系在冀东油田海上重点探井南堡283井奥陶系裸眼段大规模酸压改造中进行了应用,同时采用了多级注入降滤失酸酸压工艺技术,实现了深度酸压,提高了有效酸蚀裂缝距离,为中国海上碳酸盐岩高温储层大规模酸压施工提供了经验。     

塔河油田托甫台地区奥陶系油藏深度酸压技术应用

塔河油田托甫台地区奥陶系油藏位于油田西南部,油藏构造位置属塔里木盆地沙雅隆起中段阿克库勒凸起南部,是塔河油田的西南外扩区域,远离主体区块,与主体区块相比,地层深度、压力及井温都有较大变化,同时油水关系复杂,对储层改造的针对性要求很高。为了提高液体效率和油层处理强度,建议打水泥塞封堵下部储层,酸压上部主力油层,并通过技术方案的优化,采用压裂液+变粘酸酸压工艺,提高酸蚀裂缝长度与酸液穿透深度。而变粘酸具有低摩阻、低滤失、缓速性能,以及酸液的转向作用,增强了酸蚀裂缝的沟通能力。     

疏松砂岩油藏压裂裂缝延伸规律数值模拟

压裂充填防砂可实现增产与防砂双重目的,是疏松砂岩油藏的一种重要完井方式。疏松砂岩具有高孔、高渗特点,且强度低、塑性强,裂缝起裂与延伸机理较为复杂。为研究疏松砂岩储层压裂裂缝延伸机理,揭示压裂工艺参数对裂缝形态的影响,建立了考虑储层岩石弹塑性变形、裂缝起裂与延伸、压裂液流动与滤失以及储层孔隙流体渗流复杂耦合作用的流固耦合有限元数值模型,针对渤海油田绥中36-1区块典型疏松砂岩储层,开展了压裂裂缝延伸规律数值模拟计算,并重点分析了压裂液效率、排量对于裂缝延伸规律的影响。结果表明:低效率压裂液在疏松砂岩中仅形成极短而窄的裂缝,裂缝两侧伴随着一定范围的剪胀高渗带,难以容纳支撑剂,无法实现充填防砂目的;效率高压裂液可在疏松砂岩中形成压裂充填防砂工艺所需的短宽裂缝,裂缝壁面两侧存在轻微压实现象,对渗透率的影响较小;提高压裂液排量,裂缝长度减小,裂缝宽度增加。研究结果可为疏松砂岩压裂充填设计提供一定理论参考。     

缝洞型碳酸盐岩油藏酸蚀裂缝导流能力模拟与分析

缝洞型碳酸盐岩油藏是指以天然溶蚀孔、洞和多尺度裂缝作为储渗介质的一类复杂油藏。该类油藏的基质致密,一般都需要通过酸压改造来提高单井产量。但目前关于缝洞型油藏导流能力沿缝长方向分布的研究还不完善,现有的酸蚀裂缝导流能力模型都基于固定网格或复杂流场,其不能模拟排量变化或考虑缝洞对导流能力分布的影响。本文首先分析了缝洞型油藏与常规油藏酸压技术目标的差异,然后在经典模型的基础上建立了基于动网格的酸蚀裂缝导流能力数值模型。利用该模型进行了敏感性分析,认为采用高、低浓度组合的方式可以提高有效酸蚀裂缝长度和酸液利用效率;在酸压裂缝遇洞后,需要以其与井筒的距离远近作为依据,选择采用续注关井返排、停泵关井返排和停泵立即返排等不同的应对方案。该研究对于优化缝洞型碳酸盐岩油藏的酸压设计和提高酸液利用效率具有一定指导意义。     

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。     

砂岩油藏非活性硝酸粉末液酸压实验研究

传统的观点认为砂岩油藏进行酸压是不可行的,然而近年来砂岩油藏的酸压在某些油田取得了成功。就砂岩油藏酸压进行实验评价研究,对现场具有指导意义。非活性硝酸粉末液是一种新型酸化材料,正常状态下呈非活性,激活后可分解出具有强氧化性的HNO3,它能够剧烈地局部溶蚀岩石及其堵塞物,而不破坏地层结构,从而疏通油路,提高地层的渗透率。与常规酸相比,非活性硝酸粉末液具有解除无机物堵塞、暂堵、穿透深、二次污染小的优点。因此,实验中采用非活性硝酸粉末液作为处理液。通过溶蚀实验、酸蚀裂缝导流能力实验、酸化后的刻蚀形态和酸蚀裂缝导流能力影响因素分析,认为在砂岩油藏进行酸压是可行的。     

多级酸压在超深裂缝型碳酸盐岩水平井的应用

塔里木油田奥陶系碳酸盐岩油藏以裂缝、溶蚀孔洞为主要储集空间,具有超深、高压和高温的特点。裂缝以中－高角度缝为主,既是储集空间又是主要的流动通道,孔喉配合度低,连通性差,需要酸压才能建产。影响酸压效果的主要因素是长裸眼井段酸压方式的选择以及酸蚀裂缝是否沟通有效缝洞储集体。针对以上难点,开展了各级酸蚀裂缝长度、导流能力、施工规模、前置液比例和排量等参数优化,优选压裂液和酸液,形成差异化的多级酸压优化设计方案。现场施工效果表明,设计参数合理、有效,多级酸压技术适用于超深裂缝性碳酸盐岩油气藏的增产改造。     

四川盆地涪陵地区页岩酸压裂缝渗透率实验

体积压裂是实现页岩气商业开发的必要技术手段,但其增产机理和各种辅助增产措施的有效性需要进一步探索。通过页岩酸蚀裂缝渗透率测试实验,探究了碳酸盐矿物含量、酸液类型和浓度、支撑剂对页岩酸蚀剪切裂缝渗透率的影响,并借助CT扫描研究了页岩酸蚀前后的微观孔吼结构变化。结果表明：碳酸盐含量为2%的页岩采用11.25% HCl+6.75% HF的土酸配方可得到最佳酸蚀效果,碳酸盐含量为15%的页岩采用浓度为7.5%左右的HCl酸蚀效果最佳。碳酸盐含量为25%的页岩采用2.5%左右的HCl效果最佳;若页岩中钙质胶结的天然裂缝发育,应适当提高最优酸液浓度。页岩基质渗透率极低,如果储层中开启的天然裂缝或钙质充填裂缝不发育,即使是高浓度的酸液也不能将岩心驱透。该实验研究成果为页岩储层水力压裂的有效设计提供了更多有价值的信息。     

川东南茅口组泥灰岩复合酸压技术

针对川东南区块茅口组基质储层埋藏浅,敏感性矿物含量高且储层低孔低渗,采用了多簇限流射孔+降阻水加砂+清洁酸复合酸压工艺,扩大了储层改造体积,提升了地层裂缝导流能力。结合岩石力学参数,采用密切割射孔增加人工裂缝密度,通过增大簇间诱导应力优化了裂缝间距为10～15 m,当单段液量为1600～1800 m3,降阻水与清洁酸配比为6∶4时,可实现裂缝壁面的刻蚀,提升裂缝导流能力,强化渗流通道。研选了耐酸、高降阻率的清洁稠化剂,形成的清洁酸体系降阻率达63.5%,有效地降低了酸压施工摩阻,有利于大排量酸压施工,在闭合压力为30 MPa下的酸蚀裂缝导流能力达14.9 μm2·cm,且清洁酸与岩石反应前后的岩石表面结构特征基本一致,酸蚀蚓孔及裂缝表面无附着物,对储层伤害较小。并在FM1HF井成功应用,取得了Φ12 mm油嘴放喷条件下,日产4.12×104 m3工业气流,首次在川东南地区茅口组获得稳定工业气流,验证了该项技术在泥灰岩气藏中的应用可行性,对国内类似储层改造提供良好的借鉴和推广应用价值。      

基于精细地质模型的大型压裂裂缝参数优化

以Z23北区特低渗透油藏为例,基于Petrel软件建立的储层精细地质模型分析了控制工区压裂效果的关键地质因素。根据控制压裂效果的地质因素（油层厚度、渗透率）,将改造目的层一砂组、二砂组和三砂组各分为4类储层。以储层精细地质模型为基础,采用数值模拟方法和经济净现值法优选了8类储层的大型压裂裂缝参数。裂缝参数优选结果表明：对于非均质性强的储层,与储层相匹配的裂缝参数差异较大;要获得理想产能,低渗透储层需要造长缝,而渗透率相对较高的储层需要高导流能力裂缝。现场应用实践表明：按照此方法优选的裂缝参数压裂效果好,储层改造针对性强,可以推广。     

致密砂岩储层水力加砂支撑裂缝导流能力

裂缝的导流能力对于水力加砂压裂效果影响很大,分析裂缝导流能力影响因素、研究如何增加裂缝导流能力,对于提高压裂增产效果具有重要意义。针对长庆油田安83区块致密砂岩储层的特点,使用Meyer软件对裂缝的各项参数进行模拟预测,考察了支撑剂类型、粒径、铺砂浓度、嵌入以及压裂液残渣对砂岩储层裂缝导流能力的影响,并进行了增产效果预测。结果表明:陶粒的导流能力远大于石英砂和树脂砂;低闭合压力下,粒径越大,导流能力越高,随着闭合压力的增大,大粒径支撑剂导流能力下降幅度较大;不同粒径组合支撑剂的导流能力下降幅度相比较于单一粒径支撑剂要平缓得多;铺砂浓度越高,裂缝导流能力越高;当闭合压力为70 MPa时,支撑剂的嵌入可使导流能力下降30.1%;压裂液残渣可使不同粒径支撑剂的裂缝导流能力出现不同程度的下降;增产倍数与裂缝导流能力成正比,当陶粒筛选目数10/20、20/40和40/60组合且比例为1∶3∶1时,增产倍数最大。在低渗透储层压裂现场应用,增产效果较好。     

页岩气储层蠕变特性及其对页岩气开发的影响

页岩气储层渗透率极低,必须经过压裂改造才能形成有效产能,大量狭小自支撑裂缝在天然气解吸及流动中具有重要作用。页岩气储层生产周期长,人工裂缝导流能力对裂缝变形极其敏感。研究结果表明,页岩气储层具有一定的蠕变特性,并随着粘土含量的增加而增强。压裂改造后,储层会产生大量裂缝,裂缝闭合蠕变是蠕变形变的主要形式。裂缝的存在会使储层蠕变速率大幅度提高,并对裂缝导流能力产生不可忽视的影响。裂缝闭合蠕变速率与裂缝界面之间、裂缝界面与支撑剂间的相互作用有关,并与基质蠕变速率成正比。压裂改造形成的裂缝网络越发育、单裂缝宽度越小,蠕变对裂缝导流能力的影响越大。在页岩气数值模拟中,考虑裂缝闭合蠕变的累积产量与未考虑裂缝闭合蠕变的累积产量相差较大。同时,在地应力计算、储层可改造性、支撑剂和施工参数优选以及生产方式的选择等方面也应考虑蠕变的影响,保持流体压力有利于减小蠕变形变,维持裂缝导流能力,提高气井产能和采收率。