从酸压机理探讨塔河油田酸压工艺发展方向

通过对酸液滤失机理、酸蚀有效作用距离的影响因素和裂缝导流能力的研究，指出研究降滤失酸液体系、水力压裂与酸压结合技术和多级注入与闭合酸化结合技术，是提高塔河油田酸压效果的发展方向。     

酸液对酸蚀裂缝导流能力影响的研究

采用塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩岩心,在不考虑酸液滤失的情况下,用Nierode-Kruk方法,通过室内实验评价了酸液用量、温度、酸液体积分数、组合酸等因素对长效酸（高温胶凝酸、变黏酸和自转向酸）酸蚀导流能力的影响规律,分析了闭合压力对导流能力的影响程度。研究表明：酸蚀导流能力和刻蚀强度由强至弱依次为高温胶凝酸、自转向酸、变黏酸,且随酸液体积分数和用量的增加,酸蚀导流能力逐渐增加,但裂缝导流能力保持率的变化趋势有所不同;高温胶凝酸在高温状态的酸蚀导流能力较高;高温胶凝酸和自转向酸的组合产生的裂缝导流能力最大。现场应用长效酸进行酸化压裂施工取得了良好的效果,该研究成果在优化酸化压裂施工设计和提高现场施工效果方面具有一定的参考价值。     

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文章针对塔里木和田河气田石炭系和奥陶系碳酸盐岩储层的渗流能力、伤害程度、天然裂缝发育状况等资料的分析以及目前国内现有酸化技术能力和酸液体的综合考虑,对适合该气田的深度酸压工艺技术进行了优选,对常规酸蚀导流试验、闭合裂缝酸蚀导流能力试验、闭合压力对酸蚀导流能力的影响、施工排量对有效酸蚀作用距离与酸液浓度分布的影响、砂岩酸化优化与施工工艺参数优选、和田河气田酸处理效果预测分析等进行了研究。     

酸蚀裂缝表面特征:酸化对裂缝导流能力的意义

在酸压施工时,酸液对裂缝表面的非均匀刻蚀使裂缝具有一定的导流能力,但如不是非均匀的刻蚀,停泵后裂缝将会闭合,使得裂缝的导流能力很小.尽管酸液非均匀刻蚀裂缝表面对裂缝导流能力的形成至关重要,但对酸液刻蚀的裂缝表面特征和酸化条件的相关特性却知之甚少.为了研究在酸压过程中的这一重要方面,开发了一种新的表面轮廓仪,可以精确迅速地测量岩样裂缝表面轮廓在酸蚀后的特征变化.表面轮廓仪采用激光来测定到岩石表面的距离,其精度可达0.001 in(1 in=25.4 mm).岩样安放在一个可选择移动增量伺服平台上,此平台可以自动地移动岩样(移动增量一般选择0.025 in),使用该设备扫描标准岩样表面一段时间后,就能获得其外形的三维电子图像,以表征酸蚀后岩样的表面形态.测量了各种酸化情况下的酸蚀裂缝表面特征图,酸蚀裂缝表面特征很大程度依赖于酸化环境,包括酸液类型和强度、过酸速度、酸液滤失速率及岩石类型等,实验表明标准的酸压流体和酸化环境所产生的效果与推荐的酸液流体所产生的最小酸液刻蚀效果是一致的.     

大型岩板酸蚀裂缝导流能力及激光扫描物模试验

目前国内外对酸蚀裂缝导流能力的试验研究设备所用岩心尺寸过小,酸蚀距离有限,所得结果仅能反映近井地带酸液重复刻蚀的情况,对于预测酸蚀裂缝整体导流能力不够准确,无法考察酸液非均匀刻蚀对酸蚀裂缝导流能力的影响。针对这一情况,自主研制形成了模拟裂缝长度长达1 m的大型岩板酸蚀裂缝导流能力物模试验装置和大型岩板酸蚀表面粗糙度激光扫描测试仪,并形成了相应的试验技术。开展了不同酸液体系、酸液浓度、注酸排量和接触时间对酸蚀裂缝导流能力及岩板表面刻蚀形态影响的试验研究。试验结果表明:胶凝酸、变粘酸和转向酸3种酸液体系中,胶凝酸形成的导流能力最高;高质量分数酸液产生的导流能力在低闭合压力下较高,但随着闭合压力的升高比低质量分数酸液下降的速率更快;岩板表面刻蚀体积与酸蚀裂缝导流能力大小有较强相关性,整体上表现为刻蚀体积越大,导流能力越高。该项试验技术的形成对碳酸盐岩酸压设计的优化具有一定的指导意义。     

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。     

在酸化压裂中酸蚀孔洞对液体滤失系数的影响

在多数酸化压裂都使用在支撑剂压理解中研究的滤失模型，来计算滤失到地层中的酸液体积。由于在酸化压理解中酸蚀孔洞在裂缝附近产生了一些大孔道，故酸化压裂中压裂液的滤失速度可能高于支撑剂压肿的滤失速度。本文提出了一个新的滤失模型， 酸蚀地压裂液综合滤失系数的影响。这个滤失模型以描述在酸化压裂中酸蚀孔洞发育的体积模型为基础，其滤失程度仍是与压裂时间的平方根成反比，实验室岩心驱替结果证实对裂缝壁附近的线性流区     

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。     

酸压过程中酸蚀裂缝导流能力研究

酸蚀裂缝导流能力是影响酸压效果的关键参数之一。由于酸岩反应随机性强,酸蚀裂缝导流能力难以准确预测。影响酸蚀裂缝导流能力的因素较多,采用自行研制的DP-I型裂缝导流能力试验仪,综合研究了岩石嵌入强度 、闭合应力、酸液用量、酸接触时间、酸液滤失以及注酸排量等主要因素对酸蚀裂缝导流能力的影响。在理论计算模型方面,迄今为止主要包括N-K模型、Gangi“钉床”模型、Walsh模型、Tsang＆Witherspoon孔隙模型和GongM模型。文章对各种计算模型进行了综合分析,就目前而言,国内外仍主要采用N-K经验关系式来预测酸蚀裂缝导流能力,其他模型因为所需参数难以确定,无法在实际中应用。
     

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.     

MX井深层白云岩储层非均匀酸化压裂技术

针对MX井深层白云岩储层酸液刻蚀裂缝导流能力不足的问题,设计了非均匀酸化压裂工艺,通过不同黏度、不同反应速度酸液的组合注入,在非均匀酸液分布和非均匀酸岩反应强度的双重作用下,可产生极强的不规则刻蚀。运用室内酸蚀裂缝导流能力评价技术,刻画了岩板刻蚀特征,测定了20~90 MPa闭合应力条件下的非均匀刻蚀裂缝导流能力。结果表明:交联酸+盐酸和交联酸+胶凝酸的交替刻蚀都在岩板上形成了明显的非均匀沟槽或坑洼,细长的酸蚀沟槽模式在高闭合应力下能提供较好的流动通道,大片的酸蚀坑洼模式在中低闭合应力下导流能力较高。MX井采用交联酸+胶凝酸二级交替刻蚀非均匀酸化压裂工艺,酸液黏度比为6.67,施工排量为5.5~6.0 m~3/min,压裂后初期日产油达到65 t/d。非均匀酸化压裂技术工艺简单,不额外增加措施成本,对于提高深层白云岩储层改造效果具有重要意义。     

多级注入闭合酸化工艺技术研究

多级注入闭合酸化工艺是深度酸压工艺的一种,它是通过降低酸液的滤失、减缓酸岩反应速度和利用酸液的指进效应提高酸液有效作用距离,通过闭合酸化提高酸蚀裂缝导流能力,以提高酸压井的增产效果,很适合酸溶成分较多的储层增产.准东采油厂北403井和北404井目的层渗透率低,但地层压力高,属石炭系构造,酸蚀矿物含量较高,适合多级注入闭合酸化工艺.采取闭合酸化工艺施工后,北404井初期产量接近100 t/d,稳定产量15 t/d,北403井稳定产量8 t/d,两口井累计产油4 730 t,取得了良好的经济效益.     

酸液滤失模拟试验方法研究

酸液向地层的滤失参数，是压裂酸化设计时确定裂缝几何尺寸及裂缝闭合时间最关键的参 之一。文中介绍了模拟酸液在地层中的滤失特征有所使用的仪器，并对模拟试验过程的结果进行了研究。通过探讨性实验，得到一些规律性的认识，为现场掌握酸液降滤失方法及施工设计时提供了合理的实验依据和参数。     

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酸液滤失量是压裂液滤失量的数倍，在裂缝中穿透的距离将对酸化效果产生重大影响，在碳酸盐岩酸压施工的模拟计算中，它是必须考虑的因素。对碳酸盐岩酸压中酸液有效作用距离的预测方法进行了改进，通过考虑酸液流动过程中裂缝横截面积随时间和空间的变化，采用输运公式建立了酸液在缝中的流速分布方程，引入了δ函数，考虑了注入点的影响。同时，根据实际情况提出了根据酸液滤失判断有效作用距离的新方法，采用反应与滤失双重标准予以判定，使得酸液有效作用距离的计算更合理。模型考虑了同离子效应、温度场、酸岩反应热等因素的影响，较以前的模型更为准确地预测了酸液有效作用距离，从而为施工参数设计和施工效果预测提供了依据。     

顺北碳酸盐岩储层长期酸蚀裂缝导流能力预测方法

顺北碳酸盐岩油气藏温度压力高,储层酸压改造难度大。为解决在闭合应力长期作用下,酸蚀裂缝导流能力损失,导致酸压效果大幅降低的问题。通过酸蚀裂缝导流能力评价实验,研究不同酸液质量分数、温度和闭合时间条件下的酸蚀裂缝导流能力变化规律。综合各条件下酸蚀裂缝导流能力关系式,建立并验证了顺北碳酸盐岩储层长期酸蚀裂缝导流能力预测方法,模拟计算了不同时间和排量下的酸蚀裂缝导流能力变化规律。结果表明：低闭合应力下,酸液反应速率是酸蚀裂缝导流能力主控因素。高闭合应力下,闭合应力、岩石特征和岩面非均匀性是酸蚀裂缝导流能力主控因素。闭合应力是影响岩石表面变形的主控因素,是长期酸蚀裂缝导流能力的决定因素。闭合应力长期作用时裂缝深部导流能力下降幅度比缝口大。人工裂缝中长期酸蚀裂缝导流能力分布规律受酸岩反应速率控制。     

中国海相碳酸盐岩储层酸化压裂改造技术现状及发展趋势

中国海相碳酸盐岩储层具有埋藏深、温度高、高含硫、孔缝洞发育分布不均匀等特点,酸化压裂改造面临一系列技术难题。在对典型海相碳酸盐岩储层地质特征进行了对比分析基础上,针对酸化压裂改造面临的技术挑战,从高温深井提高酸液有效作用距离的酸液体系、高闭合应力储层提高酸蚀裂缝导流能力的措施、缝洞型储层酸化降滤失措施、复杂地层流体应对技术、复杂结构井分段改造措施等方面对国内海相碳酸盐岩储层酸化压裂改造关键技术现状进行了综合分析,提出了海相碳酸盐岩层增产改造理论及工艺技术发展趋势。该研究结果为海相碳酸盐岩储层增产改造技术的发展提供了技术和理论支持。     

多级注入闭合酸化工艺在克拉玛依油田的应用

多级注入闭合酸化工艺通过降低酸液的滤失、减缓酸岩反应速度和利用酸液的指进效应提高酸液有效作用距离,通过闭合酸化提高酸蚀裂缝导流能力,很适合酸溶成分较多的储层的增产.北403井和北404井目的层渗透率低,酸蚀矿物含量较高,适合多级注入闭合酸化工艺.施工时采用二级交替注入酸压工艺,以水基胍胶压裂液为前置液,采用胶凝盐酸作为主体酸.闭合酸采用普通盐酸.施工后,北404井初期产量接近100t/d,稳定产量15t/d,北403井稳定产量8t/d,两口井累计产油4730t,取得了良好的经济效益.     

白云岩储集层酸液滤失机理研究

在白云岩储集层中,酸液滤失是影响酸化压裂效果的关键参数之一。文中在研究酸液滤失机理方面,开展了大量的白云岩酸液滤失试验,进行了酸型、酸液流速和温度对酸液滤失影响因素分析,从而提出了选择适当的酸液体系和酸化工艺等控制酸液滤失的方法,为酸压施工,提高储集层产量对酸起到一定指导作用。     

天然裂缝性碳酸盐岩酸化数学模型研究

当天然裂缝性碳酸盐岩地层在低于岩石破裂压力下进行酸化处理时，其酸化过程既不同于一般的基质酸化，也不同于酸压。为此，建立了一个新的天然裂缝性碳酸盐岩酸化数学模型，模型包括酸液的质量守恒，酸的传递与反应和裂缝宽度随酸溶蚀的变化。文中对裂缝壁面的酸滤失和酸岩反应处理也采用了新的方法。用新的酸化模型对数字生成的粗糙表面裂缝进行模拟，可以预测裂缝的酸刻蚀特征与裂缝宽度、裂缝表面粗糙度和酸滤失速度之间的关系。这个模型还可预测裂缝中的压力、酸液浓度和裂缝宽度随时间和位置的变化。     

裂缝性灰岩储层酸液动滤失实验规律研究

碳酸盐岩储层天然裂缝比较发育,有天然裂缝存在时,酸液沿天然裂缝流动,进入到油藏深处,同时通过扩散和对流的方式运动到裂缝表面与岩石反应,增加裂缝宽度,反过来增加滤失到天然裂缝里的酸量。因此,为了获得更好的裂缝性碳酸盐岩储层的酸压效果,必须分析酸液滤失的各影响因素。本文建立了一套完整的滤失实验装置及实验方法,通过室内实验,得出了裂缝导流能力、酸液滤失速率和酸岩反应速率直接的关系,对研究酸液在裂缝中的滤失过程具有重要的指导意义。