新型交联酸与白云岩反应动力学行为研究

基于酸与白云岩在温度控制下的反应动力 学模式,结合开发的新型交联酸体系展开了相关室内研究。介绍了酸与白云岩反应动力学行为测试原理及方法,测试了交联酸与现场白云岩反应动力学行为,得到了不同条件下的交联酸反应动力学参数及反应动力学方程,并在相同试验条件下对比了现场普通酸和稠化酸与白云岩的反应动力学特征。交联酸低反应速率、低有效传质系数的反应动力学行为将有利于降低酸液滤失,达到深部酸压改造的目的。     

伊拉克油田岩心酸化反应动力学参数研究

针对伊拉克X油田开发过程中面临的开采难度大等问题,室内通过旋转岩盘实验仪,分别测定了盐酸与伊拉克X油田碳酸盐岩储层岩心在90℃、120℃和140℃下反应的速度常数、反应级数以及H+有效传质系数等,通过以上酸岩反应动力学参数,建立了不同温度下酸岩反应动力学方程,同时确定了盐酸与该储层岩心反应的反应活化能,为该油田碳酸盐岩储层酸压优化设计提供可靠依据。     

白云岩储层酸压过程中酸液的滤失控制

白云岩储集层酸压改造中的酸液滤失是影响施工效果的关键,常规室内测试结果不能反映入地酸液流体的真实滤失行为。从酸液滤失模式分析入手,结合酸与白云岩石反应动力学特征,探讨了白云岩储层的点蚀密集型、溶蚀孔洞型、溶蚀穿透型酸液滤失行为,认为储集层天然裂缝、白云岩自身物性特征、H+传质系数和反应速度的影响是主要控制酸液滤失的内在因素,并以此为依据提出了现场酸压控制酸液滤失的对策：对于天然裂缝较发育的白云岩储集层,实际酸液滤失程度不及石灰岩,但总体上建议采用黏滞性前置液诱发裂缝（必要时可考虑追加少量粉陶）,尽可能地采用低H+传质系数和低反应速率的高黏酸液体系,交替注酸和附加前置液段塞也能很好地控制地层中酸液的滤失。     

塔里木盆地塔中碳酸盐岩储层酸岩反应动力学实验研究

阐述了灰岩与HCl之间的反应原理及各动力学参数的表达式，用旋转岩盘腐蚀测定仪．系统地测定了中1井20％胶凝酸的酸岩反应动力学方程，求取了反应活化能、酸岩反应速度常数、H^＋有效传质系数等酸岩反应动力学参数，可以为酸压优化设计提供可靠的依据。     

塔中东部寒武系含膏白云岩储层改造基础实验研究与应用

塔中东部寒武系深层高温含膏白云岩为高压低渗的储层。为了进一步认识塔中东部寒武系白云岩
储层性质、优化储层改造方案,取Ｘ１Ｃ井露头及Ｙ５井岩心进行实验研究,研究认为,泊松比相对较高,杨氏模量适
中,剪破坏条件下塑性特征明显,加砂难度大,表面溶蚀程度和不均匀刻蚀程度较低;含膏白云岩酸蚀裂缝导流能
力低于白云岩;闭合酸压工艺可以较明显提高裂缝导流能力。从Ｘ１Ｃ井、Ｙ５井施工分析来看,测试油压迅速下降、
油气产量低,说明含膏云岩基质渗透性横向连通性差,现有的改造工艺只是改善井筒和附近地层的连通性;压裂裂
缝导流能力优于酸压,压裂更好地连通了井筒与地层;建议下一步试验复合改造工艺（如酸携砂压裂工艺）。     

靖边气田白云岩储层交联酸酸压技术实践

近年来,针对碳酸盐岩的储层改造,中外已形成了以深度酸压为主体的各种酸压技术,同时还尝试了加砂压裂改造.在分析了酸压和加砂压裂不足的基础上,提出了携砂酸压工艺.在大量室内实验的基础上,对靖边气田纯度较高的白云岩储层进行了交联酸携砂酸压的研究与实践.先后运用该技术施工11井次,成功率达100%,有效率为100%,最大加砂量为25.1 m3,加砂规模接近该地区普通加砂压裂的规模.压裂前每口井均无气产出,而压裂后试气的无阻流量或井口产量为1.031 8×104～37.023 6×104m3/d,返排率均大于79%,与邻近井的其他施工工艺增产效果相比有一定的优越性.     

交联酸携砂压裂工艺在碳酸盐岩储层的应用

近年来,针对碳酸盐岩的储层改造,中外已形成了以深度酸压为主体的各种酸压技术,同时还尝试了加砂压裂改造。在分析酸压和加砂压裂不足的基础上,针对长庆气田下古生界碳酸盐岩储层特点开发了交联酸携砂压裂工艺,交联酸压裂液具有黏度高、滤失低、摩阻低、易泵送、酸岩反应速度慢、造缝效率高、返排容易、流变性好、能携砂等一系列优点,从而实现酸液体系深穿透、提高酸蚀裂缝导流能力、延长压后有效期、提高单井产能的目的。从2006年以来先后运用该技术在靖边气田对碳酸盐岩储层进行交联酸携砂压工艺改造试验,与邻近井的其他施工工艺增产效果相比有一定的优越性。     

大尺寸岩板测定酸液有效传质系数新方法

H~+有效传质系数是酸岩反应动力学的关键参数之一,是碳酸盐岩储层酸压设计的基础参数。目前,通常采用旋转岩盘仪或常规尺寸平行板流动实验对该参数进行测定。但是,旋转岩盘仪测试不能模拟酸液在裂缝中流动条件下的反应,而且对高黏液体测试结果存在偏差。在平行板流动实验中,若岩板尺寸短小,采用岩板质量差或者酸液浓度差来计算H~+传质系数误差较大。针对现有测试方法的不足,设计了一种大尺寸岩板线性动态驱替方法测试裂缝中酸液流动反应的H~+有效传质系数。在过酸前后,对大尺寸岩板进行三维激光扫描,测量出岩板过酸后的酸蚀体积,进而计算酸液消耗速度和H~+有效传质系数。实验测量川西下二叠统栖霞组白云岩与胶凝酸和转向酸的H~+有效传质系数介于(1.50～2.31)×10~(-5)m/s之间。大尺寸岩板酸液H~+有效传质系数测定方法为酸压裂缝模拟、酸压设计及酸压效果评价提供了更可靠的关键动力学参数。     

塔中北坡奥陶系碳酸盐岩酸岩反应动力学实验研究及应用

酸岩反应动力学的实验研究是储层改造技术的重要组成部分,其实验结果直接影响酸化压裂施工设计和效果分析准确度。文章首先阐述了碳酸盐岩与盐酸反应以及各动力学实验参数测定的原理,其次针对目前塔中北坡奥陶系施工井储层改造面临的问题,利用旋转岩盘实验仪测定从该区块S井取出的标准岩心在胶凝酸、交联酸两种不同酸液体系中,不同酸浓度下酸岩反应速率、不同温度下表面反应活化能、仪器不同转速下氢离子有效传质系数这三项反应动力学参数。实验结果表明,在相同条件下,交联酸比胶凝酸反应速度更慢、缓速性能更好,浓度的变化对反应速度影响更小,同时两种酸都存在最小传质系数,参考该系数可以确定让酸岩反应速度降低的最佳注酸速度范围。最后利用实验结果,为区块内邻井改造中液体选择提供可靠支撑,现场应用效果显著,在区块内具有较好的推广意义。     

致密碳酸盐岩水平井分段酸压工艺技术

针对大牛地气田下古生界低渗致密碳酸盐岩气藏储层非均质性强、微裂缝发育、酸液滤失严重和直井酸压改造难以有效建产等问题,采用水平井裸眼完井、管外封隔分段压裂工具实施分段,并对孔隙型和裂缝-孔隙型储层分别优选低滤失的胶凝酸和黏弹性清洁转向酸或交联酸酸液体系进行分段酸压改造,从而降低了酸压施工风险,取得了显著的酸压增产效果,实现了该气田致密低渗碳酸盐岩气藏的经济有效开发,也为其它致密碳酸盐岩储层水平井的勘探开发提供了借鉴,值得推广应用.但鉴于水平井裸眼井段长、裂缝发育、酸液滤失量大、酸蚀裂缝短等问题,建议结合碳酸盐岩储层特征尝试采用套管固井来实施水平井的多级分段酸压改造.图2表参5     

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。     

川西北部地区栖霞组超深高温气井酸压技术

川西北部地区栖霞组埋藏深、温度高、不同程度发育小洞和中洞,酸压改造面临摩阻高、酸岩反应速率快和酸蚀裂缝导流能力保持困难等难题。为提高栖霞组储层酸压设计的针对性,建立了酸岩反应热模型,开展了多场耦合酸压裂缝形态模拟。模拟结果表明:酸岩反应热会提高酸岩反应速率,降低酸蚀缝长,200 m3酸量对酸蚀缝长的影响最高达9 m;施工排量恒定时,酸蚀缝长随着酸量的增加而增加,但增加幅度逐渐减小。开展了4井次现场试验,井均测试产气量67.03×104 m3/d。现场试验表明,酸岩反应热对超深高温气井酸蚀裂缝形态的影响不可忽略,多场耦合酸压设计方法在川西北部地区栖霞组具有较好的适应性。     

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。     

粗糙颗粒碳酸盐岩三维酸蚀分形数学模型

酸化压裂作为碳酸盐岩油气藏的重要增产措施,其增产效果与酸岩反应过程有密切联系。前人的酸岩反应数学模型未考虑岩石颗粒表面的分形特征和酸液对岩石颗粒的三维溶蚀,与实际酸岩反应过程存在明显差异。首先运用分形几何方法对粗糙颗粒的面积、体积等形状特征量进行规范表征,然后以化学反应动力学、传质理论为基础,建立岩石颗粒三维酸蚀分形数学模型,进而分析完全溶蚀时间、溶蚀率等反应特征参数的变化趋势。研究表明:碳酸盐岩颗粒表面分形维数对颗粒完全溶蚀时间的影响很显著,而且分形维数越高,完全溶蚀时间越长;溶蚀时间并非随着颗粒当量半径、氢离子主体量含量增加而单调递增或递减;当相对反应时间一定时,分形维数越高,颗粒溶蚀率越高。     

碳酸盐岩自转向酸酸岩反应动力学实验研究

酸岩反应动力学参数为正确分析酸岩反应速率规律、指导基质酸化/酸压施工设计提供了基础。利用旋转岩盘实验仪进行碳酸盐岩自转向酸酸岩反应动力学参数的测定,建立了酸岩反应动力学方程,并分析其影响因素。结果表明,自转向酸具有较低的反应速率及传质速率,其在80℃、500r/min、7.5MPa条件下,酸岩反应级数m=1.144,反应速率常数K=4.34×10-(7mol·L)-m·mol(/cm2·s),反应速率方程为J=4.34×10-7Ct1.144;其活化能Ea=34991J·mol-1,频率因子K0=6.53×10-2(mol·L)-m·mol(/cm2·s),酸岩反应动力学方程为J=6.53×10-2e-34991/RTC1.144;并通过转速～De及Re～De分析可知,影响H+有效传质系数的因素包括转速和酸液浓度。     

岩矿颗粒酸溶蚀反应分形模型初探

岩石矿物颗粒的酸溶蚀是油气井酸化增产技术中的重要问题。本文针对受扩散传质控制和表面反应控制时的酸岩反应情形,通过将当代数学新理论-分形几何学引入酸岩非均相反应系统,提出了酸岩二维反应分形模型,据此在一定程度上考察了岩矿颗粒表面复杂结构对酸溶蚀速率的相对影响。     

酸岩反应速率影响因素的多元线性回归分析研究

利用多元线性回归分析法,以某油田灰岩岩芯的酸岩反应动力学实验数据为基础,建立并求取了酸岩反应速率与其影响因素间的多元线性回归模型,并对方程进行了验证评价,通过求取各因素的标准化回归系数来评价影响酸岩反应速率的4个主要影响因素:酸液浓度、地层温度、酸液粘度和圆盘转速,结果表明,它们对酸岩反应速率影响程度的大小顺序依次为:粘度>转速>温度>浓度,为灰岩的酸压施工提供了参考依据。     

塔河油田深穿透酸液体系性能研究

针对塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏酸压滤失量大、酸蚀裂缝穿透距离有限等问题,优选出3种适合塔河油田深穿透酸压的工作液体系,即FRK-V180高温胶凝酸体系、KMS-50变黏酸体系和SRGE地面交联酸体系。对3种酸液的黏度、溶蚀率、酸岩反应动力学参数、H＋传质系数、携砂性能及破胶性能等进行了考察,为塔河缝洞型碳酸盐岩储层实现深穿透改造提供技术支持。