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。     

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。     

碳酸盐岩基质酸化过程中蚓孔形成的模型研究

碳酸盐岩基质酸化的成功与否极大地依赖于蚓孔地层，蚓孔的形成是一个动态的过程，影响蚓孔形成和穿透的因素有：酸的注入速度、反应速度和分子扩散速度。引进几个无因次参数，考虑不同的酸化动态对蚓孔形成的影响，建立了一个新的蚓孔模型来预测碳酸盐岩基质酸化过程中蚓孔的形成。在岩石和酸的性质已知的情况下，模型利用相关的参数预测了蚓孔的长度与酸的注入速度的关系，预测了蚓孔的穿透时间，估计了最佳注酸速度，对碳酸盐岩基质酸化具有指导意义。通过引进分维数，可以将该模型推广到2D和3D径向流形态。     

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。     

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。     

碳酸盐岩储层基质酸化酸蚀蚓孔模拟研究

在双尺度模型基础上,推导出三维酸蚀蚓孔扩展模型,并对比分析了二维和三维酸蚀蚓孔模拟结果。     

碳酸盐岩酸蚀蚓孔的一个新的阐释

优化基质酸化对获得最有效的增产处理十分重要.找到最佳流速成为许多文章的主题,其中一些文章关注寻找一个最佳Damkohler数.该方法只有在已知线性岩心纵横比时才可找到一个独特的解决方案.此外,在不同的实验室,最佳Damkohler数的突破孔容不同,而且仅仅是调整到一标准曲线.本文弥补了不同实验室使用不同纵横比带来的数据间的差距.采用了最小化突破孔容的方法.孔容是孔隙速度的函数.要使用Damkohler数,需要知道所有岩石的反应速率,但在已经发表的文章中无法获得.因此,该模型使用了温度而非反应速率.本文分析了许多常规盐酸的测试结果,并考虑了温度、酸液浓度、岩心的纵横比、孔隙度及渗透率的差异.所得的全局函数可描述全部数据,数据急剧减小,形成一条标准曲线.从该标准曲线中可以预测在不考虑纵横比的情况下对给定岩石进行的一系列实验所得的最佳泵注速度.新方法通过考虑单一数学描述中酸液浓度、岩心的纵横比、测试温度和岩石形态的不同实验室的线性岩心测试数据,使酸蚀蚓孔得到优化和改进.     

页岩气藏三孔双渗模型的渗流机理

为了掌握页岩气储层气体复杂流动的规律,从而高效开发页岩气藏,对页岩气渗流机理进行了研究。借鉴适用于非常规煤层气藏双重孔隙介质模型和考虑溶洞情况的三重孔隙介质模型,基于页岩气储层特征和成藏机理,提出了页岩气藏三孔双渗介质模型;研究了页岩气解析扩散渗流规律,提出考虑储层流体重力和毛细管力影响的渗流微分方程;并利用数值模拟软件对页岩气产能进行了预测。结果表明：基质渗透率和裂缝导流能力是页岩气开采的主控因素,只有对储层进行大规模压裂改造,形成连通性较强的裂缝网络后才能获得理想的页岩气产量和采收率。     

墨西哥复杂碳酸盐岩的饱和度模型

该文介绍在研究墨西哥湾Taratunich油田期间开发的一种新的岩石物理解释方法。在Taratunich油田．产量主要来自复杂的碳酸盐岩地层．这种地层是粒间的或基质的孔隙度、裂缝、连通的孔洞、不连通的孔洞及泥质含水的非均质组合。在这些条件下．新的方法具有了预测和实际应用双重意义。井且它能够在各种碳酸盐岩储集层中预测饱和度，特别是在缺少现代测井技术条件下应用简化测井系列时．方法更具优越性。     

考虑酸蚀蚓孔的碳酸盐岩储层酸压产能预测

碳酸盐岩酸压施工中在裂缝壁面产生按一定密度排列的蚓孔,会对产能有一定影响,但是以往酸压直井产能预测模型很少考虑蚓孔的影响,且忽略了酸压裂缝和蚓孔之间的相互干扰,这和实际不相符。在前人研究的基础上,考虑酸压主裂缝上蚓孔的分布对于产能的影响,将蚓孔与人工裂缝做同样的离散化处理并根据复位势理论、势的叠加原理以及数值分析理论,建立了考虑蚓孔的直井产能预测模型。对比不考虑蚓孔和考虑蚓孔情况下的产能,同时对油藏中酸压裂缝长度、蚓孔分布密度以及蚓孔平均长度等影响产能的因素进行了模拟分析,得出其对产能的影响规律,为合理预测酸压井产能提供更科学的预测方法。     

碳酸盐岩酸压中酸蚀蚓孔的认识与思考

酸蚀蚓孔效应作为影响酸压中酸液滤失的一个重要因素,已经引起人们的重视。国内外学者在酸蚀蚓孔效应的形成机理、影响因素以及考虑蚓孔效应的酸液滤失模型方面进行了大量的研究,到目前,国内外关于酸化压裂设计中的蚓孔动态扩展模型的研究还很少,并且现有的蚓孔模型在应用上也有一定的局限性。据此就目前国内外在酸蚀蚓孔效应方面的研究工作进行了概括总结,并提出了现存的问题和今后研究的重点,对研究酸压中的滤失问题及蚓孔模型的建立有一定的指导意义。     

缝洞型碳酸盐岩油藏的等效连续介质模型

等效连续介质模型是缝洞型碳酸盐岩渗流模型理论的主要研究方向之一,前人针对裂缝性储层建立了等效连续介质模型,但并不适用于孔洞发育的储层。采用毛管束模型、等值渗流阻力原理建立了孔洞型碳酸盐岩油藏渗流的等效连续介质模型。在此基础上,结合已有的裂缝发育区的等效渗透率模型,形成了较完善的缝洞型储层等效渗透率模型,并结合油藏实际情况进行了应用分析。应用结果表明,天然孔洞、裂缝提高了储层渗透率,但同时也加剧了储层的各向异性,所建立的等效连续介质模型是合理的。      

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。     

碳酸盐岩复杂孔隙结构的研究

在对碳酸盐岩复杂孔隙结构形成原因分析基础上,将复杂孔隙型储层概括为三类,并分别讨论了它们各自具有的物性、含流体性及测井响应异常的机理和特征。针对这些特征,提出了如何认识孔隙结构,评价复杂孔隙型储层的测井解释途径和方法,有望获得新的进展。     

孔喉结构对致密气微尺度渗流特征的影响

目前,关于孔喉结构对致密气微尺度渗流特征影响的研究较少,并且传统的数值模拟方法在研究微尺度流动时面临着诸多不适应。为此,从致密气藏实际的温度、压力及储层孔喉特征尺寸出发,研究致密气的流态及采用格子Boltzmann方法模拟致密气流动的合理性,在考虑微尺度效应、滑脱效应等因素影响的基础上,基于LBGK-D2Q9模型建立了致密气流动模型,并将该模型计算的结果同解析解及文献中数值解的计算结果进行对比,进而探讨了孔喉结构对致密气微尺度渗流特征的影响规律。研究结果表明:①当压力介于3～70 MPa、温度介于293.15～373.15 K时,克努森数(Kn)小于0.1,气体流态为滑脱流和弱连续流,采用LBGK-D2Q9模型模拟致密气流动是合理的;②流动通道的特征尺寸对Kn的影响远大于压力变化对其产生的影响,当孔喉比一定时,Kn沿喉道呈缓慢上升的趋势,且孔喉比越大,Kn上升的趋势越明显;③喉道的存在使得孔喉中压力的非线性分布特征显著,压力降主要处于喉道内,并且孔喉比越大喉道内的压降幅度越大;④压力的非线性分布使得气体的流动速度显著降低,从而降低了流动通道内气体的质量流量。结论认为,所建模型的模拟结果与解析解以及文献中DSMC、IP方法等数值解的计算结果吻合程度较高,证实了其可靠性;该研究成果揭示了致密气藏开发工程实践中"通缝扩喉"的重要性。     

复杂气藏新渗流模型的建立及求解

针对天然气在复杂气藏内流体性质的变化,采用楔状复合气藏模型模拟流体或地质变化时的倾斜角度,建立带有倾斜角度的复杂天然气藏渗流模型,更加接近真实的地质情况。利用拉普拉斯变换对渗流模型进行求解,得到两区复杂气藏井底拟压力在拉氏空间的解,通过反演得到实空间的拟压力解。绘制带有倾斜角度的复杂天然气藏样板曲线,研究了内外区流度比、倾斜角度对样板曲线形状的影响,并通过具体实例进行了试井解释。     

多重介质储层渗流的等效连续介质模型及数值模拟

由于多重介质岩石本身的复杂性,其渗流规律及数值模拟一直就是一个世界性的难题。应用等效连续介质的思想,建立了孔洞型储层的等效连续介质模型,在此基础上结合裂缝、溶洞型储层的等效模型,形成了较完善的多重介质储层等效渗透率和孔隙度模型。以轮古某油区为例进行了应用分析,并通过孔渗参数的等效进行了数值模拟。数值模拟结果和实际生产特征的对比,验证了等效连续介质模型在多重介质油藏数值模拟中的适用性。     

基于FEM-DFN的页岩气储层水力压裂复杂裂缝交错扩展模型

页岩气藏压裂过程中,常遇到因施工压力超限储层压不开、近井地带裂缝形态复杂而引起砂堵的恶性事故,如何有效模拟复杂裂缝的起裂与交错扩展形态是页岩气体积压裂优化设计的关键。为此,基于有限元—离散裂缝网络(FEM-DFN),考虑水力裂缝扩展的非线性损伤破裂力学行为与裂缝面摩擦效应,改进了拉伸—剪切复合破裂模式的本构方程,建立了基于显式时间积分的页岩气储层水力压裂复杂裂缝交错扩展的多场耦合模型,并在实验室和现场微地震监测中进行了验证。研究结果表明：(1)水力裂缝与天然裂缝交错机制主要为2类,即被天然裂缝诱导并沿天然裂缝扩展、直接穿透天然裂缝,地质与工程因素对交错机制的转变存在阈值,当排量超过26 m³/min时,或压裂液黏度超过40mPa·s时,或应力差超过18MPa时,或裂缝面摩擦系数超过0.8时,水力裂缝将直接穿透天然裂缝;(2)天然裂缝对水力裂缝的诱导作用随着两者夹角的变化而变化,在夹角较小的情况下,水力裂缝容易在最大水平主应力方向交汇点之前提前被天然裂缝诱导,而当夹角增大时则在交汇点处进入天然裂缝扩展,且表现为一侧拉张裂缝一侧剪切裂缝;(3)相邻两簇水力裂缝容易在天...     

基于等效渗流角模型的顺北油田线性流地层渗透率确定方法

断溶体油藏中的流动存在明显的地层线性流特征,传统的试井解释采取复合径向流模型得到的渗透率难以反映线性流的渗透率特征.针对此问题,文中从渗流角的角度,建立了可以等效反映断溶体油藏形状对渗透率影响的方法,通过数值模型,反演得到了不同形状条件下的油藏渗流角.研究发现,线性流的等效渗流角与油井对应的泄流区域长宽比的反余切值相关...