酸蚀蚓孔的分形性和酸液类型对蚓孔的影响

建立双尺度(达西尺度和孔隙尺度)蚓孔扩展模型,研究碳酸盐岩油藏酸化酸蚀蚓孔的分形性及酸液类型对酸蚀蚓孔形成条件的影响。模型考虑了孔隙中的对流传质和液固表面的酸岩反应,并用盒维数法计算了酸蚀溶解形态的分形维数。结果表明,蚓孔是对流作用与扩散作用相当时形成的,对流作用占主导作用时形成均一溶蚀,扩散作用占主导作用时形成面溶蚀;对于孔隙度大于0.7的区域,面溶蚀、蚓孔和均一溶蚀的分形维数分别为1.46、1.50和1.44,其中蚓孔的分形维数与Daccord和Lenormand得到的实验结果(1.6±0.1)相近;弱酸与岩石反应受反应动力控制,酸蚀蚓孔较粗,消耗酸液量较多;强酸与岩石反应受传质作用控制,酸蚀蚓孔较细,消耗酸液量较少。通过算例模拟发现,水平井段较长时,产生蚓孔所需的排量大,不可对其笼统酸化,宜采用分段酸化方式。     

碳酸盐岩多尺度三维酸蚀蚓孔立体延伸动态模拟

在双重尺度模型基础上建立了多尺度三维酸蚀蚓孔延伸模型并阐述了其数值求解方法。同时,利用地质建模方法建立了孔隙空间关联分布模型,成功解决了孔隙空间突变问题,使模拟结果更加真实可靠。通过模拟发现,注入速度是影响蚓孔形态的主要因素,随着注入速度的增大,溶蚀结构可分为面溶蚀、锥形结构、主蚓孔、分支结构和均匀溶蚀5类。当扩散速度与对流速度相当时会产生主蚓孔通道,越靠近注入端口的蚓孔越粗,而越接近出口端的蚓孔越细。主蚓孔在延伸过程中大致会经历以下4个阶段：蚓孔竞争发育、形成优势通道、主蚓孔突破岩心和蚓孔内径扩宽。其次,孔隙空间联通性是蚓孔扩展路径的决定因素,蚓孔最终沿初始高孔渗分布轨迹突破岩心。最后,通过现场算例验证了该模型及方法用于模拟碳酸盐岩储层酸化、酸压中蚓孔扩展的可行性与正确性,并为该研究领域的精细化模拟预测提供了新的手段。     

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。     

碳酸盐岩酸化径向蚓孔扩展形态研究

针对碳酸盐岩酸化过程中存在的酸蚀蚓孔扩展问题,建立了一种适用于径向的达西尺度和孔隙尺度的双重尺度模型,并利用该模型研究了径向上酸蚀溶解的形态特征和主要影响因素,分析了蚓孔形成的条件。结果表明:新建模型与前人的实验结果非常吻合,能够用于研究径向蚓孔扩展;注入速度越大或扩散系数越小时,对流作用起主导作用,易于形成均一溶蚀;扩散系数越大或注入速度越小时,扩散作用起主导作用,易于形成面溶蚀;蚓孔是在对流作用与扩散作用相当的条件下形成的,它既能提供足够高的渗透率,又能最大限度地降低酸液用量;当扩散作用过大时,靠近井筒的一定区域内容易形成面溶蚀,在此区域外形成蚓孔突破;非均质程度存在一最优值,小于该值时,随着非均质程度的增强,蚓孔密度和突破体积均呈下降趋势,大于该值时,蚓孔密度和突破体积对非均质程度不敏感。     

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。     

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。     

稠油冷采井砂产量分析方法

运用高斯面函数计算稠油冷采井蚓孔直径变化,用扩散限制凝聚分形模型模拟蚓孔增长形态。根据物质平衡原理,建立了一套稠油冷采井砂产量分析方法。通过分析稠油冷采井砂产量数据,获得稠油冷采井蚓孔增长形态和蚓孔特征参数。分析结果有利于优化稠油冷采井井距,优选完井设计参数,并作为压力、产量分析或油藏数值模拟的基础。     

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。     

考虑酸蚀蚓孔效应的酸液滤失模型及应用

碳酸盐岩高排量酸压施工过程中由于酸蚀蚓孔不可避免地生成,常常出现酸液过度滤失情况,严重制约了酸蚀主裂缝的延伸。因此,酸蚀蚓孔扩展机理研究和考虑酸蚀蚓孔滤失的酸压计算模型研究非常重要。在研究酸蚀蚓孔发育机理和酸液滤失机理基础上,将蚓孔沿长度方向分段,考虑每段蚓孔上酸液流动摩阻、流速、压力以及酸岩反应等对酸蚀蚓孔几何尺寸的影响,同时考虑基质中流体流动的影响,建立了考虑酸蚀蚓孔滤失的酸压数学模型。模型能够模拟和再现注酸过程中酸蚀蚓孔随注入排量、施工压力和时间而扩展的过程以及酸液的滤失量随时间的变化情况,与Frac PT10.1软件相比,计算结果更接近酸压实际情况。     

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。     

不同注入条件下地层酸蚀蚓孔扩展规律

在碳酸盐岩酸化中,地层条件下酸液流动引起的蚓孔扩展情况与实验室条件下的不同,因此有必要对地层条件下的蚓孔扩展规律进行研究.应用1种二维双重尺度连续模型并耦合1个压缩区模型进行了研究,结果表明:与实验室条件相比,地层条件下的蚓孔扩展速度较慢;定压条件下,地层流体的压缩系数越小,蚓孔扩展速度越慢,反之亦然;定流量条件下,地层流体的压缩系数越小,入口压力下降越慢,出口压力上升越快,反之亦然;由于压缩区和施工条件的影响,地层条件下的蚓孔长度存在最大值;建立表皮系数模型,通过实例分析发现,蚓孔未突破污染区域之前,定流量条件下的蚓孔扩展速度和表皮系数下降速度均大于定压条件下的结果,蚓孔突破污染区域之后,二者几乎没有差异,且注酸量存在最优值.     

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。     

四川盆地下寒武统龙王庙组气藏转向酸酸化模拟及其应用

四川盆地下寒武统龙王庙组气藏白云岩储层溶蚀孔洞、天然微裂缝均发育,储层较强的非均质性和严重的钻完井液伤害导致均匀布酸困难,特别是对于长井段大斜度井和水平井酸化改造则更加困难。为此,从黏弹性表面活性剂转向酸转向变黏机理和流变行为研究入手,优选转向性能好且二次伤害低的转向酸作为主体酸液,根据流变行为实验结果拟合有效黏度经验模型,耦合双尺度蚓孔扩展模型,建立自转向酸酸化数学模型,模拟长井段大斜度井非均匀伤害下转向酸酸化的pH值、Ca~(2+)浓度、有效黏度和蚓孔形态等,并对比了胶凝酸和5%VES转向酸酸化的蚓孔形态、流量分配和吸酸剖面。结果表明:转向酸可明显地改善强非均质性储层的吸酸剖面,增强对低渗透储层的改造力度。针对该盆地龙王庙组白云岩储层强非均质性和钻完井液伤害复杂性,形成了长井段割缝衬管完成大斜度井和水平井变VES浓度转向酸酸液置放技术,现场应用8井次,累计获井口测试天然气产量1 233.46×10~4m~3/d,平均单井增产倍比达到1.95,该技术有力地支撑了对龙王庙组特大型气藏的高效开发。     

鄂尔多斯盆地延长组低渗透致密岩性油藏成藏机理

以层序地层学为指导,从成藏条件解剖入手,从孔隙演化的角度分析鄂尔多斯盆地中生界上三叠统延长组低渗透致密岩性油藏成藏机理,归纳其成藏演化模式。延长组低渗透致密岩性油藏分布于优质烃源岩范围内,湖相重力流沉积与三角洲前缘沉积为主要储集砂体类型。延长组低渗透致密砂岩在早期成藏期具有高孔高渗的特点,早期生成的油气在浮力作用下正常成藏,中后期成藏过程中经历了持续压实致密过程;后期主生烃期生成的原油在浮力和源储压差共同作用下沿先前残余路径以浸润方式运聚,达到致密条件时,油气停止运移。晚侏罗世—早白垩世中期,油气在高孔隙砂岩中近源多点面状充注大面积成藏,油气从湖盆中心向四周运移;早白垩世晚期,砂岩储集层成岩作用加强,储集层发生致密化。晚白垩世之后,受西倾东翘的构造挤压抬升运动影响,形成现今低渗透致密岩性油藏。     

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。