裂缝性碳酸盐岩储层蚓孔分布及刻蚀形态实验研究

酸液沿酸蚀蚓孔的滤失是酸液滤失的主要控制因素,酸液滤失严重制约了酸蚀主裂缝的延伸,减小了与远井优势储集体沟通的几率,影响酸压改造的有效率。利用长岩心平板流动实验,模拟酸压改造中酸液在裂缝内的二维流动反应过程。实验发现,酸蚀蚓孔的数量及尺寸主要与酸液注入速率有关,而蚓孔的产生位置具有很强的规律性,主要沿天然裂缝生长发育。通过变裂缝开度酸刻蚀实验研究了酸液不同开度微裂缝中的流动反应过程,实验发现岩面的主要刻蚀形态包括：大于1mm尺度裂缝对应的全岩板均匀溶蚀;1mm～0．5mm尺度裂缝对应岩板大面积非均匀刻蚀;0．1mm左右尺度裂缝对应的局部较深、较窄圆柱形溶蚀通道。实验测试结果对针对性地采取降滤失措施具有一定的指导意义。     

顺北油气田超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术

顺北油气田碳酸盐岩储层具有超深、高温和高破裂压力等特点,酸压改造时存在酸蚀裂缝短、导流能力递减快等问题,为此,提出了应用深穿透酸压技术对超深碳酸盐岩储层进行改造的技术思路,并进行了技术攻关研究。合成了酸用稠化剂、高温缓蚀剂,研制了抗高温清洁酸,并进行了酸液非均匀刻蚀导流能力试验,分析了在闭合应力为20～90 MPa时仅注入清洁酸、仅注入胶凝酸和先注入清洁酸再注入胶凝酸3种注酸方式下裂缝的导流能力;同时,研究了酸液非均匀驱替流动机理,优化了非均匀刻蚀酸压工艺参数。研究发现,采用“清洁酸+胶凝酸”组合注入模式,不仅酸蚀裂缝导流能力有较大幅度提高,有效缝长也增加近1倍。超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术在顺北油气田进行了5井次现场试验,酸压施工成功率及有效率均达到100%,酸压后平均日产油107.7 m3,平均酸蚀缝长133.20 m,取得了明显的储层改造效果。研究认为,顺北油气田超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术可极大改善超深碳酸盐岩酸压效果,可为国内类似储层的酸压改造提供借鉴。      

碳酸盐岩油藏酸压模型研究及应用

现有的酸压设计存在以下问题:压裂液滤失多采用针对均质储层的经典滤失理论,酸液的滤失没有考虑酸蚀蚓孔的影响,酸岩反应模拟中未考虑裂缝高度方向酸液的传质。针对这一问题,在有关酸压模型最新研究成果的基础上,对碳酸盐岩油藏多级酸压设计计算的核心模型作了较为深入的研究,建立了碳酸盐岩油藏多级酸压时压裂液滤失计算模型,给出了模型的解析解;基于碳酸盐岩油藏酸压中酸液的流动反应特性,建立了酸蚀蚓孔的增长模型、酸液在蚓孔内流动反应模型和滤失的酸液在地层中流动模型,提出了便于现场应用的碳酸盐岩油藏酸液滤失计算方法;推导了考虑酸液沿缝长、缝高方向的运移以及酸液在裂缝宽度方向对流扩散的三维流动反应数值计算模型,为碳酸盐岩油藏的酸压设计提供基础理论依据。     

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏水平井酸压技术

针对塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏侧钻水平井裸眼段较长(500～700 m)、储层非均质性强和储层温度高的特点,优选出高温胶凝酸、温控变黏酸和转向酸3类耐高温、滤失量低的酸液体系;针对塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏侧钻水平井的储层特征、底水发育情况,结合3类酸液体系的特点,形成了前置液酸压、变黏酸酸压和转向酸酸压3种酸压工艺技术.现场应用表明,采用优选出的酸液体系和酸压工艺技术,能实现对长裸眼段水平井的均匀改造,最大限度地提高碳酸盐岩油藏侧钻水平井酸压改造的效果.     

提升高温气井酸压有效缝长方法

为了提高川西地区深层高温气井酸压方案设计的有效性和准确性,建立了考虑酸压过程中井筒—裂缝综合热效应的酸压有效缝长数值计算模型。以区块内的一口预探井栖霞组储层的酸压改造为例,研究了酸压过程中不同的热效应对于酸压有效缝长的影响,并开展了施工参数对于酸压有效缝长的敏感性分析。结果表明：①井筒传热效应会提升缝口酸液温度,加剧近井地带裂缝壁面的酸岩反应,缩减酸压有效缝长;②相同注酸排量条件下,当注酸量达到一定量后,单纯提高酸量对酸压有效缝长的提升有限。相同注液量条件下,提高注酸排量有利于裂缝向深部扩展而降低缝口过度刻蚀,能有效提升酸压有效缝长。基于研究结论,为X1井设计了一套胶凝酸酸压方案,压后测试产量约为地质条件与改造规模相似邻井产量的1.4倍。     

碳酸盐岩高温储层酸压工艺应用现状

碳酸盐岩高温储层酸压存在以下难点：酸岩反应速度过快，导致酸液有效作用距离短；酸蚀蚓孔的形成与不断扩大，增加了酸液滤失量；添加剂在高温作用下其性能大大下降。针对以上难点，碳酸盐岩高温储层酸压的关键在于能否获得较长的有效缝长。这就要求所选酸液应具有优良的缓速性能、降滤失性能和降阻性能。文章从酸压滤失机理出发，介绍了适用于碳酸盐岩高温储层酸压的工艺技术应用现状。     

二氧化碳对塔河油田裂缝性储层酸岩反应的影响研究

为提高塔河油田裂缝性油藏的酸压改造效果,研究了CO2对裂缝性油藏酸岩反应影响的问题。利用自主研制的裂缝性储层酸岩反应仪,基于网状裂缝模型,对考虑CO2影响的不同类型、不同黏度和不同浓度酸液的酸岩反应情况进行了试验评价。试验得出:随着回压增大,酸岩反应产生的CO2转变为超临界态后大量溶于酸液中,酸液流动阻力大幅降低,酸蚀量增大;与胶凝酸及Ⅰ型地面交联酸相比,HCl质量分数为20%的Ⅱ型地面交联酸滤失量小、黏度高,受CO2影响最大,酸岩反应最慢,有利于实现裂缝性储层深穿透酸压的目的。Ⅱ型地面交联酸在YJY井重复酸压中进行了现场试验,与该井应用胶凝酸的首次酸压效果相比,液体效率大幅提高,酸蚀缝缝长大幅增加,压裂后累计产油1.2×104 t,增油效果显著。研究表明,超临界CO2有助于降低酸液流动阻力,提高酸液深穿透能力,提高塔河油田裂缝性储层酸压改造效果。      

白云岩储层酸蚀裂缝导流能力实验研究

酸蚀裂缝导流能力是评价酸压效果的关键参数之一,目前碳酸盐岩油藏裂缝酸蚀实验研究多集中在灰岩储层,对白云岩储层的相关研究鲜有报道。灰岩与白云岩储层的酸岩反应特征差异明显,为了对白云岩储层裂缝酸蚀形态和微观反应机理进行研究,以长庆油田取心白云岩储层岩心为例,开展酸蚀裂缝导流能力实验研究,并通过3D激光扫描对比分析灰岩与白云岩岩板酸蚀微观形态。通过短期导流能力实验,分析储层物性、酸液浓度等条件影响下酸蚀裂缝导流能力的变化规律。结果表明,白云岩相对于灰岩而言,其表面反应速度低,酸岩反应速度慢,酸岩反应速度数值相差一个数量级;白云岩酸液刻蚀程度低,溶蚀主要沿节理面进行,高酸液浓度有利于深入酸蚀节理面,从而沟通基质与裂缝;另外高浓度酸液能更为充分地刻蚀酸压裂缝壁面,提高非均匀刻蚀程度,获得更高导流能力的裂缝;通过数值模拟研究发现,酸液交替注入可以有效地提高白云岩岩板的非均匀刻蚀程度,提高酸蚀裂缝导流能力,改善酸压改造效果。     

考虑岩矿非均质性的前置液酸压模拟研究

前置液酸压工艺采用高黏非反应性前置压裂液压开储层形成水力裂缝,然后高压挤入酸液刻蚀裂缝表面,形成非均匀溶蚀缝面以此来增强裂缝的导流能力。为了给深部碳酸盐岩储层的前置液酸压改造提供理论依据,在建立多种矿物存在的裂缝酸化数学模型的基础上,结合裂缝拟三维延伸模型,构建了能够正确描述前置液酸压物理、化学过程的综合控制方程组;基于控制方程,模拟分析了岩矿层理、岩矿组分占比和排量等关键因素对前置液酸压改造效果的影响。结果表明:(1)岩矿层理对酸蚀裂缝形态起主导作用,且水平层理有助于提高酸液的有效作用距离;(2)石灰岩在碳酸盐岩矿物中所占比例越大,酸液有效作用距离越短;(3)在考虑岩矿非均质性的前置液酸压改造中,大排量能增加酸液的有效作用距离,但酸蚀缝宽相应变窄。结论认为:(1)与常规酸压模拟方法相比,该方法充分考虑了受地质沉积影响的岩矿分布特点,较真实地模拟了岩矿非均质性所引起的裂缝非均匀刻蚀形态;(2)该研究成果为碳酸盐岩储层前置液酸压改造优化设计提供了新的方法和手段,丰富了碳酸盐岩储层改造理论。     

裂缝型储层酸液滤失可视化研究与应用

为了研究酸液在塔河裂缝型储层中的滤失机理,提高酸压过程中液体效率,利用自主研制的酸蚀裂缝可视化滤失模拟评价仪,基于网状裂缝模型,对酸液类型、交替注入级数、前置液比例和注酸排量这4种酸液滤失关键因素进行评价。试验结果表明,胶凝酸入口端效应明显,入口端裂缝宽度明显大于远端裂缝,地面交联酸酸蚀缝宽较平均,深部刻蚀效果好;交替注入级数越多,酸液滤失越小,塔河多级交替注入酸压最优级数为3~5级;前置液比例的增加,远端裂缝酸蚀宽度和深度明显增加。YJX井现场应用采用3级交替注入酸压工艺,提高注酸排量至7 m3/min,酸压液体效率和酸蚀缝长较邻井大幅增加,酸液滤失明显降低,压后累产油1.5×104 t,增油效果显著。     

清洁转向酸酸压技术在塔河油田的应用

塔河油田3号区块奥陶系储层在酸压过程中缝高较发育，沟通下部水体后造成含水上升快且后期快速水淹。为了改善非均质储层酸压效果，同时控制压后产水，开发了清洁转向酸复合酸压技术。酸液中的黏弹性表面活性剂与盐类化合物接触时能形成非常高的黏度，而与烃类物质接触时会降解，黏度降低，易于返排，不仅具有自转向作用，且具有布酸控水功能。该技术在TK332井获得了成功应用，措施完成后初产油30m3/d，产气1.9×104 m3/d，且压后不产水。施工时发现，转向酸不适合高排量作业，排量控制在2～3 m3/min时布酸控水效果更明显。该技术的成功应用，为以后同类井施工提供了较好的借鉴。     

一种砂岩缓速酸酸岩反应模型的建立

砂岩酸压增产改造工艺技术在复杂岩性、低渗透、特低渗透、非常规及特殊油气藏的勘探开发中,得到了越来越广泛的应用。砂岩储层酸压的关键在于形成较高导流能力的酸蚀裂缝,为了有效改造储层和减轻二次伤害,常采用缓速酸液体系进行砂岩酸压。为了完善砂岩缓速酸的酸压理论,科学指导砂岩酸压设计和现场施工,基于酸液缓速机理和酸岩反应机理,建立了砂岩缓速酸酸压中裂缝内和滤失区的酸液浓度分布和矿物浓度分布模型,并用于计算酸蚀裂缝导流能力、酸液滤失区孔隙度和渗透率的改善程度。实例模拟结果表明：缓速酸酸压可保证酸蚀裂缝和滤失区具有较高的HF浓度,有利于增加酸液有效作用距离和改善基岩孔隙度和渗透率,但过高的HF浓度则会产生硅胶沉淀,对储层造成二次伤害,从而降低酸压效果;单一氟硼酸和氢氟酸的复合缓速酸液体系产生的导流能力随裂缝长度的增加呈现出先增加后降低的趋势,因而应考虑采用多种酸液多级交替注入酸压。     

深层碳酸盐岩储层改造理念的革新——立体酸压技术

酸化压裂是碳酸盐岩油气藏高效开发不可或缺的手段,对于深层、超深层海相碳酸盐岩油气藏,由于其工程地质特征的特殊性,通过现有的酸化压裂技术要形成复杂裂缝网络难度大。为了实现深层、超深层碳酸盐岩油气藏的高效立体开发,从我国深层海相碳酸盐岩油气藏的工程地质特征出发,揭示了该类储层酸压改造的难点;然后,以实现该类油气藏高效立体开发为目标,充分借鉴体积酸压、深度酸压等技术,提出了立体酸压的技术理念,阐明了其技术内涵,并且详述了立体酸压所包含的关键技术,进而指出了下一步的发展方向。研究结果表明:(1)立体酸压技术包括3个基本内涵——根据储层类型选择相应的酸液深穿透技术,实现储层平面上的充分改造;形成在高闭合压力下具有较高导流能力的复杂酸压裂缝体;沿长井段合理部署酸压裂缝体,实现储层在井筒方向上的充分改造。(2)立体酸压包含3项关键技术——多场多尺度多流体耦合作用下酸液有效作用距离预测技术;酸压复杂裂缝体导流能力优化技术;水平井/大斜度井长井段储层精细布酸技术。(3)要推动立体酸压技术的进一步发展,还需要开展3个方面的科研攻关——超深储层破裂压力预测及降低破裂压力技术;强非均质储层酸压裂缝体形态预测技术;深度超过7 000 m长井段储层分段动用技术和新型耐高温、缓速、低摩阻系数液体技术。     

牛东火山岩油藏压裂技术研究与应用

火山岩油藏由于岩性坚硬、致密、裂缝分布范围小且复杂,因而沟通性差,开发程度低。以牛东火山岩油藏为背景,研究形成了火山岩油藏压裂技术。该技术以低排量,控制缝高、连续段塞加砂以及高砂比等技术相结合,实现深穿透、造有效长缝,克服了火山岩油藏压裂的技术难点。并采用胶囊和APS双元破胶技术,解决了压裂液在40℃以下破胶慢的难题,1 h完全破胶,破胶液粘度小于3 mPa·s。通过现场应用效果,证实该技术适用于低温火山岩油藏的压裂施工作业,增油效果显著。     

超大型酸压工艺技术在重复酸压中的应用

酸压工艺是塔河油田碳酸盐岩油藏勘探开发核心技术之一,但由于受多种因素的影响,有近半数的井经过一次酸压仍不能获得工业油气流或仅获得较低的产能.常规重复酸压技术由于存在入井液量规模小、压裂液滤失严重等问题,导致措施有效率低,而超大型酸压工艺通过增加酸压液体用量及施工排量,可进一步提高造缝长度,突破第一次酸压作用范围,提高重...     

致密碳酸盐岩储层复合缝网酸压技术研究及矿场实践——以大牛地气田下古生界马五5碳酸盐岩储层为例

大牛地气田下古生界马五₅碳酸盐岩储层为低孔、低渗致密储层,储层丰度低,天然裂缝发育,常规酸压技术改造体积有限,水平井投产后产量递减快,稳产难度大。针对这些问题,分析了大牛地气田下古生界马五₅碳酸盐岩储层岩石脆性指数特征,开展了复合缝网酸压技术研究,采用“大排量前置液造缝+大规模胶凝酸缝网酸压+后置支撑剂保持裂缝导流能力”的设计思路,将水力加砂压裂与胶凝酸酸压复合,并优选复合缝网酸压线性胶前置液体系、胶凝酸体系及组合支撑剂体系,优化复合缝网酸压施工排量、施工液体用量比例及支撑剂用量等施工参数。矿场实践表明,该技术对大牛地气田下古生界马五₅碳酸盐岩致密储层具有较好的适用性和显著的改造效果,对大牛地气田下古生界气藏的大规模建产意义重大。     

水平井体积压裂技术研究与应用

水平井体积压裂技术是有效开发低渗致密油气藏的关键技术。在深层及超深层碳酸盐岩油藏、致密砂岩油气藏和页岩气等领域,持续开展了裂缝与起裂扩展规律描述方法、裂缝参数优化方法、射孔工艺参数优化、多尺度压裂工艺参数优化方法、分段压裂工具、低伤害压裂酸化工作液体系、压后同步破胶及返排优化、体积裂缝诊断及效果评估方法等研究工作。在调研水平井体积压裂技术研究与现场应用最新进展的基础上,形成了以压前储层综合评价、油藏数值模拟、体积压裂优化设计方法、高效压裂液酸液体系、分段压裂工具/裂缝监测与诊断、压后返排优化控制等为主要内容的储层改造技术链,经华北鄂尔多斯致密砂岩气藏、新疆塔河超深层油藏及四川盆地深层页岩气等试验及推广,效果显著,极大地提高了裂缝的有效改造体积和勘探开发效果。对国内类似油气藏的压裂改造和增储上产均具有重要的借鉴和指导意义。     

高粘度酸液在人工裂缝中流态规律研究

随着油气田勘探开发应用技术的不断深入,高粘度酸液越来越多地应用到不同类型的复杂致密油气藏的储层改造中。高粘度酸液可以降低滤失量、减缓反应速率,实现酸液的深度穿透。研究高粘度酸液在人工裂缝中的流动状态对模拟其滤失和酸岩反应过程具有重要意义。运用幂律流体的雷诺数分析法和稳定性Z值法,对高粘度酸液在地层裂缝中的流动状态进行了研究。分析发现影响高粘度酸液流态的主要因素有酸液排量、裂缝高度、裂缝宽度、酸液稠度系数、流态指数。其中酸液的稠度系数为主控因素。当稠度系数小于0.015Pa.sn时,常规施工中的地层酸液为紊流状态。因此普通酸酸化时的地层酸液为紊流状态,而常规酸压中高粘度的稠化酸和交联酸在地层中一般为线性层流状态。研究认为增加排量对酸液的流态影响不大。     

塔中Ⅰ号气田碳酸盐岩储层酸岩反应动力学实验

塔中地区碳酸盐岩储层极其致密,酸化/酸压措施是该地区常用的增产措施,而酸岩反应动力学参数是酸化/酸压设计及分析酸岩反应速度规律的重要参数。首先阐述灰岩与HCl的反应原理及各动力学参数的求取方法,其次通过室内实验,用酸岩反应及腐蚀速率测定仪测定塔中Ⅰ号气田碳酸盐岩与20%胶凝酸反应的相关数据,经处理后求取酸岩反应速度常数、反应级数、反应活化能、H＋有效传质系数等酸岩反应动力学参数。这些参数真实可靠,为该地区酸化/酸压优化设计及酸岩反应规律分析提供了科学依据。