复杂砂岩储层平衡酸压闭合酸化技术

砂岩储层一般不能冒险进行酸压,要大幅度提高产能应采用水力压裂。针对新场气田新855井复杂砂岩储层岩性变化大,岩矿组成复杂,碳酸盐岩含量高,且在不同井段分布极不均匀等特点,提出采用新的酸压技术--平衡酸压闭合酸化技术对该储层实施酸压改造。对该酸压工艺的原理及其适用性进行了理论分析。通过大量室内试验,并考虑到该地层酸化时酸液需具备降滤失和延缓反应速度的特点,优选出以盐酸为主体酸的胶凝酸体系配合该酸压工艺。现场施工实践表明该酸液体系及酸压工艺对该类复杂砂岩储层是合理的。     

新型低氯根螯合酸液体系研究及性能评价

目前库车山前储层酸化大多数是以土酸为主的酸液体系,该类酸液体系存在反应速度快,二次伤害严重,酸化后残酸中Cl-质量浓度高,对钢材设备腐蚀严重,尤其容易造成超级13Cr局部腐蚀而导致高压气井出现井筒完整性失效等问题。为确保储层增产改造的有效性,减少残酸中Cl-对完井管柱造成的腐蚀伤害,降低高压气井出现井筒完整性失效的几率,需要研发新的低Cl-质量浓度、低伤害、高溶蚀率的酸液体系。研究并提出了一种复合磷酸盐与酯、醚复配的螯合酸液体系,该酸液体系基本配方为:5%甲酸+8%大分子酸+2%氢氟酸(配方中的百分数为质量分数),使用高温高压腐蚀仪研究该酸液体系对13Cr腐蚀性能的影响,同时结合岩粉溶蚀试验与岩心酸化流动仪考察该酸液体系性能,试验结果表明该酸液体系对13Cr腐蚀速率低,同时具有高效、缓速、缓蚀等特点。研究的酸液体系对于高温、酸性气藏储层进行酸化改造具有很强的参考价值。     

PDA低固相高黏胶凝酸作用机理研究

以碳酸盐岩油层的高温深井酸化增产为切入点,从提高胶凝酸液体系抗温抗盐性、溶解性以及减少地层伤害等实际应用性能出发,研究出了由DMC和AM共聚合成的胶凝剂PDA并由其配制出了新型低固相胶凝酸PDA.对PDA低固相胶凝酸的作用机理进行了研究.实验结果表明,胶凝剂PDA具有较好的耐盐性,在酸液中具有较好的抗温耐水解性能,与常规胶凝酸相比,PDA低固相胶凝酸能明显延缓酸岩反应速度,而且将体系中聚合物含量从3%降到1.0%,减少了聚合物的用量,从而减小了酸化过程中聚合物残渣对储层造成的潜在伤害.PDA低固相胶凝酸具有较好的开发前景.     

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。     

深层碳酸盐岩储层新型酸压液体体系研究现状

酸压是油气井增产增注的重要措施之一,选择适当的酸液体系对酸压施工十分重要。本文主要论述了深层碳酸盐岩储层酸压改造难点及应对措施,概述了新型碳酸盐岩储层酸压液体体系的国内外发展现状,分析了每种新型酸压液体体系的作用机理、特点及应用。新型酸压液体体系总体发展趋势为"低伤害,低成本,低滤失,低反应速度,高溶蚀效果"。清洁自转向酸的分流转向效果良好,遇烃自动破胶,易返排,无污染。常规乳化酸滤失量小,缓速性能好,能进入地层深部,是目前最为常用的缓速酸液。缓蚀剂在外相的新型乳化酸,使得缓蚀剂更快速地分散在管道金属表面形成保护膜,防止酸液对管道表面的腐蚀,可使酸液进入更深的地层。纳米微乳酸分子直径为纳米级,具有极低的界面张力,黏度低,易泵入。无伤害合成酸对人类健康无伤害,溶蚀能力与盐酸相当,在当今提倡的环保型社会中,这种酸液具有很好的发展前景。复合酸克服了单一酸液的局限,发挥各种酸压液体的优点,适用于不同类型的复杂碳酸盐岩储层。     

泥灰岩致密油自转向酸体系

为解决束鹿凹陷泥灰岩致密油储层以往改造中面临施工压力高、改造距离短和导流能力低的难点,根据泥灰岩酸岩反应特征,优化了自转向酸体系配方,开展了转向酸体系黏度性能、流变性能及破胶性能评价。利用岩心流动实验方法,研究了酸液对裂缝网络的沟通作用,明确酸液体系与施工参数对酸蚀裂缝网络的影响。实验结果表明,自转向酸具有低伤害、易破胶和易均匀布酸的优点,残酸浓度降低到5%时黏度可达到96mPa²s;酸液能够实现侧向对天然裂缝的大幅度沟通,满足泥灰岩储层改造的要求。对比不同改造工艺下裂缝导流能力,形成一套适合泥灰岩储层的转向酸压与加砂压裂复合的体积改造模式,该技术在ST1H井等3口井15段中综合应用,稳定日产量是以往的10倍。      

一种新型耐高温碳酸盐岩酸压胶凝酸及其应用

酸压改造是高效开发碳酸盐岩储层油气资源的关键措施,酸压工作液的性能及其与储层的适用性是成功增产的前提。针对现有酸液不能很好满足深层高温储层酸压改造需求的难题,优选研发了一种新型耐高温碳酸盐岩酸压胶凝酸体系,对其进行了综合性能评价和现场试验。性能评价和现场试验结果表明:新型胶凝酸使用的胶凝剂（0.8%）降阻率达68.5%;180℃下缓蚀剂和新型胶凝酸对N80试片的缓蚀率达96.70%和98.03%;新型胶凝酸在180℃和170 s-1连续剪切70 min后黏度保持在23.0 mPa·s;在180℃下老化4 h后,胶凝酸保持均相,未出现沉淀、残渣、分层等现象。新型胶凝酸的酸岩反应速率约为现场在用常规胶凝酸的一半。这些性质有利于降低施工难度和风险,实现深穿透储层,形成更长的酸蚀裂缝,实现深度改造和有效提产。新型胶凝酸在高温碳酸盐岩酸压现场试验中获得了初步成功。该新型胶凝酸能够满足180℃碳酸盐岩酸压改造需求,将进一步推广应用。      

高温碳酸盐岩酸化用胶凝酸体系研究

深井、超深井日益增多,常规的酸液体系缓速能力有限,不能形成较长且具有一定支撑能力的酸蚀裂缝,而伴随油田开发技术的深入,对酸液体系的性能也提出了更高的要求。通过自主合成具有增黏、耐温、抗盐等性能良好的胶凝酸分子,并合理筛选与其配伍的缓蚀剂、铁离子稳定剂、助排剂,研制出高温碳酸盐岩酸化用胶凝酸体系,体系配方为:20%HCl+0.6%胶凝剂+4%BZGCY-S-HS缓蚀剂+2%BZGCY-S-03助排剂+2%BZGCY-S-04铁离子稳定剂(配方中百分数为质量分数,下同)。该体系达到了高温碳酸盐岩储层的酸压施工要求。     

砂岩储层酸化自转向酸研究与应用

利用一种长链甜菜碱表面活性剂在酸液中的聚集形态变化,形成了以土酸为主体酸的自转向酸体系:15%HCl+3%HF+4%转向剂+1%缓蚀剂+0.5%铁离子稳定剂。该体系在酸化改造过程中不需要大量钙镁离子的"交联"作用,仅依靠自身聚集形态随酸浓度的变化即可增黏,胶束平均水合直径最大可达330.5 nm,酸液黏度最大可达180 m Pa·s,能有效实现砂泥岩储层暂堵转向酸化的目的。体系缓速性能出色,酸岩反应20 min后,含转向剂的土酸酸液溶蚀率仅为13%,并且具有良好的耐高温流变性,在90℃下剪切90 min后的黏度依然保持在60m Pa·s以上。自转向酸残酸凝胶与地层原油接触120 min后,酸液黏度降至10 m Pa·s左右,能加快残酸返排。现场试验表明,自转向土酸酸液体系在砂岩储层增产效果明显。     

高温深部碳酸盐岩储层酸化压裂用交联酸体系制备及性能

常规酸液体系不适用于高温（＞140℃）深部碳酸盐岩储层酸化压裂改造。为了获得耐温性能优良的酸液体系, 按质量比 12∶15∶30∶15∶0.125将氧氯化锆、 水、 异丙醇、 乳酸和木糖醇混合后在 50数 55℃条件下反应 3数 4h 合成了耐温有机锆交联剂 ECA-1, 优选出了酸化压裂用稠化剂 EVA-180, 确定了交联酸体系最佳配方： 20%HCl+0.8%～ 1.2% 稠化剂 EVA-180+3.0%～ 5.0% 交联剂 ECA-1+0.03%破胶剂 EBA, 研究了该交联酸体系的高温流变性能、 缓速性能、 破胶性能及体系微观结构。结果表明, 该交联酸体系的耐温抗剪切性能良好, 成胶强度＞0.06 MPa, 140℃、 170 s^-1条件下剪切 1 h后的黏度在 100 mPa·s左右; 与大理石反应 10 h后溶蚀率为 60%, 具有良好的缓速性能, 可实现深部酸化。此外, 该交联酸体系破胶彻底, 无残渣, 破胶液黏度为 3 mPa·s, 易于返排。微观结构分析表明, 有机锆的加入使稠化酸形成了具有错综致密网状结构的交联酸, 从而提高了交联酸体系的耐温抗剪切性能和缓速性能。图8表3参17     

大港油田板深7井深度酸化压裂酸化液的研究

介绍了用于高温碳酸盐储层深度酸化压裂工艺的前置液和酸化液的选择标准,并结合大港油田板深7井储层特征对酸化压裂液体系进行了研究和优化。选出了适合该井深度酸化压裂的工作液及添加剂。试验结果表明,降阻稠化酸具有很好的缓速性能、降阻性能及防粘土膨胀性能,配伍性好;酸液体系均具有较低的表面张力,有助于残酸快速反排;前置液基液具有耐温、耐酸性,粘度适中,与降阻缓速酸配伍性好等特点,均能满足板深7井深度酸化压裂的要求。     

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。     

煤油微乳酸的制备及其性能研究

以煤油、盐酸、表面活性剂和助表面活性剂为主要原料,考察了表面活性剂配比对煤油微乳酸稳定性的影响、不同表面活性剂用量下的最大增溶酸量、微乳液和微乳酸的拟三元相图、煤油微乳酸的粒径分布、耐盐能力及缓释效果。结果表明,采用CTAC与NP-15复配可获得稳定的煤油微乳酸体系;体系中表面活性剂的最佳用量为10.7%（w）,氯化氢含量达到10.9%（w）;当CTAC∶NP-15=3∶2,AS1∶AS2=1∶2,助表面活性剂∶表面活性剂=1∶1时,可以得到较大的微乳酸单相区。该微乳酸体系粒径小、分布均匀,具有良好的稳定性和耐温性,耐CaCl2能力可以达到60000mg/L。与相同浓度的盐酸水溶液相比,煤油微乳酸缓释反应效果显著。     

复杂岩性储层酸携砂压裂技术室内研究

现场实践证明,常规酸化压裂和加砂压裂工艺对复杂岩性储层的改造效果不理想,而多级注入、粘性指进酸压工艺以及闭合酸压技术的成功率较低。针对复杂岩性储层的特点和依据该类储层的改造经验,本文提出了新型 乳化酸携砂压裂工艺。通过对新型乳化酸的性能实验,确定了酸液体系。文中选取高强度陶粒和树脂涂层石英砂,进行单层铺置和多层铺置情况下的乳化酸携砂支撑裂缝导流能力以及酸蚀裂缝导流能力对比实验分析,证实了新型乳化酸携砂压裂技术的可行性和可靠性,为乳化酸携砂压裂技术改造复杂岩性储层,提供了理论和实验基础。     

缝中酸液流动反应模拟研究

酸液在缝中的流动反应是酸压设计中的一项重要内容,大部分二维酸液流动反应模拟模型都假设了缝宽不变,并且在求解时引入传质系数将二维模型一维化来求解,影响了计算精度。为此,基于物质守恒原理建立了新的酸压缝中酸液流动反应模拟模型。该模型避免了缝宽为恒值的假设,在求解时直接沿缝长和缝宽方向差分化并采用"追赶法"求解,不需引入传质系数以减少模型维数。计算实例表明,所提出的酸岩反应模型能较真实地反映酸液在缝中的流动反应。     

油气藏酸压工艺技术现状与发展

酸压是油气藏增产、注水井增注的重要措施,在油气田开采中得到了广泛运用。酸压效果的成败取决于对地层因素的认识和合理的选择酸液体系及酸压工艺。介绍了目前国内外所应用的酸液体系类型及酸压工艺技术,对各种酸压工艺方法、原理、特点及适合酸压的地层因素进行了分析,总结了目前酸压的经验和存在的问题。酸压将会在水平井,复杂砂岩储层的改造工艺中得到普及。建议在以后的工作中加大针对不同物性的储层进行酸液、工艺的优选研究,以达到最佳的改造效果。     

裂缝性低渗透油藏酸岩反应理论模型研究及应用

建立了酸液在裂缝中流动的流速场数值计算模型，在考虑酸液纵向传质的基础上，推导了酸液浓度分布的数值模型，给出了模型求解方法；酸液在裂缝内流动反应过程中，缝高方向流速的变化导致其反应速度的变化，采用三维模拟方法计算的酸液浓度在缝高方向不再为一定值；由此可计算酸蚀裂缝导流能力沿缝高的变化，比仅考虑酸液沿缝长作一维流动的传统模型具有更好的适应性。研制和开发了三维酸化压裂模拟设计软件，以某气井为例进行单井施工参数的优化设计，推荐优化施工参数，设计思路对类似油田的酸化压裂方案优化设计具有重要的参考价值。     

普光气田多级交替注入闭合酸压技术及其应用

由于普光气田飞仙关组、长兴组碳酸盐岩储层具有高温、高压、岩性致密、非均质性强和天然裂缝发育等特点,常规酸压技术难以实现酸压深度改造。为此,在分析普光气田储层特点的基础上,建立了多级交替注入闭合酸压酸液指进程度评价模型,开展了针对多级交替注入闭合酸压技术影响因素的实验研究。结果表明:①交替注入的级数越多,酸蚀裂缝导流能力越高,但需要根据现场施工条件进行优化调整;②稠化酸作用后的酸蚀裂缝导流能力高于普通酸;③排量越大,裂缝的导流能力越高;④采用闭合酸压技术能够有效提高酸蚀裂缝导流能力。该技术在普光9井实施后,产气量由酸压前的10.32×104m3/d增至123.86×104m3/d,增产效果显著。截至2010年6月,对普光气田的5口新钻井实施多级交替注入闭合酸压投产,平均无阻流量高达621.8×104m3/d。     

大庆高台子油层闭合酸化技术

闭合酸化技术是碳酸盐岩酸化压裂后,对人工裂缝进行再改造的补救性措施,通过解除对裂缝造成的伤害,提高裂缝的导流能力,增大扫油效率,提高油井产量。针对大庆西部高台子复杂岩性地层的特征及水力支撑压裂情况,进行了措施方案分析,扩大了常规闭合酸化技术的应用范围,提出了在水力支撑裂缝中进行酸化解堵的新观点,研究了适应该地层的压裂液配方和酸化解堵剂,现场进行2口井试验,闭合酸化效果较水力压裂效果明显,产量平均增加50%以上     

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本文首次考虑裂缝温度场的影响,提出了实际变宽度裂缝中泡沫酸液有效作用距离的计算方法,并通过实例对此法进行了验证。