复杂岩性储层导流能力的实验研究-酸蚀导流能力

酸化压裂是碳酸盐岩油气藏提高单井产量的常用增产工艺措施之一。酸压裂缝的长度和导流能力则是评价酸化压裂施工有效性的两个主要指标。复杂岩性储层的酸压反应机理、酸压工艺方法不同于常规碳酸盐岩储层，而目前国内外对于复杂岩性储层岩石导流能力认识较少。针对玉门青西油田复杂岩性储层，开展了一系列的室内酸蚀导流能力的实验研究，获得了一些重要结论。实验结果不仅指导了油田生产，而且提高了人们对复杂岩性油气藏增产机理的认识。     

酸蚀裂缝导流能力实验及预测模型研究综述

酸压技术作为碳酸盐岩油气藏储层增产改造的重要措施,已得到广泛应用,并取得了良好效果。酸压成功的关键,是形成一定长度的具有高导流能力的酸蚀裂缝。文中在阐述国内外酸蚀裂缝导流能力实验研究及预测模型研究现状的基础上,提出现有的酸蚀裂缝导流能力室内模拟实验装置存在以下不足：考察范围有限、裂缝导流能力室内模拟实验研究与现场原型相似性不足、室内实验的温压条件模拟存在一定缺陷、实验考察因素的完备性有待完善等。建议结合相似准则,完善室内酸液流动反应模拟实验装置和实验研究方法。通过分析各影响因素之间的交互作用,构建相互独立的参数群,建立考察因素更全面的酸蚀裂缝导流能力预测模型。     

变参数酸蚀裂缝导流能力实验

酸蚀裂缝导流能力是评价酸压效果的决定性因素,测试是在固定的实验条件下主要采用鲜酸进行的,买验结果仅能表征近井筒区域的裂缝导流能力,影响了酸压效果的准确判断.采用变参数导流能力实验方法研究了沿缝长方向不同酸液质量分数、温度、流速、裂缝宽度下的裂缝导流能力.结果表明,酸蚀裂缝导流能力最高的区域出现在距井筒一段距离的区域,沿缝长方向酸液质量分数的变化是引起裂缝导流能力变化的主要原因,而裂缝宽度以及酸液流速的变化可能导致酸蚀裂缝的有效作用距离大幅度缩短.实验证明,酸液质量分数、裂缝宽度、注入速率等因素的综合变化对酸蚀裂缝导流能力沿缝长的分布影响很大.     

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。     

高闭合应力酸蚀裂缝导流能力实验研究

针对高闭合应力地层如何提高裂缝导流能力,分别研究了酸液-岩石接触时间、酸液类型、闭合应力对导流能力的影响,以及通过复合方式提高导流能力的措施。结果表明：同样酸岩接触时间下,半对数坐标中导流能力与闭合应力近似呈直线。高闭合应力下,导流能力较低;在低闭合应力下,大粒径支撑剂酸蚀裂缝导流能力较高。高闭合压力下,推荐40/70目陶粒。铺砂浓度越高,导流能力越高,酸蚀加砂是提高导流能力的措施之一。     

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。
     

碳酸盐岩酸蚀裂缝导流能力试验研究

利用酸蚀裂缝导流仪,以胶凝酸为反应介质,对大理石和灰岩露头进行酸蚀裂缝导流能力实验,分别考察了裂缝缝宽、注酸排量、实验温度、闭合压力、测试流量等因素对裂缝导流能力的影响.实验结果表明:窄裂缝缝宽和高注酸排量能使酸液在裂缝中的流速加快,有利于形成高导流能力通道;升高温度能加快酸-岩反应速率,利于提高酸溶蚀率更高的大理石裂缝导流能力;而灰岩露头与酸反应产生的不溶物及刻蚀坑对裂缝导流能力影响较大,影响测试结果;闭合压力的增加使得裂缝导流能力快速下降,灰岩露头在闭合压力高于30MPa后的有效导流能力能下降至极低水平;测试流量的增加也会使裂缝导流能力测试值下降.另对岩板表面的刻蚀形态差异性及其对裂缝导流能力的影响进行了分析.     

酸蚀裂缝导流能力模拟实验研究

酸化压裂是改造碳酸盐岩油气藏的一项有效措施，实验研究结果影响着酸压设计；文中简介了“压裂酸化技术服务中心（ＦＡＴＳＣ）”的酸蚀裂缝导流能力模拟实验装置及计算方法，并对五组典型实验结果进行了分析讨论。     

酸蚀裂缝导流能力实验与酸压工艺技术优化

使用ＦＡＴＳＣ 实验模拟装置研究了酸用量、酸类型、岩性、岩石纹理、溶蚀量、温度、缝宽、注入速率和注入方式等因素对酸蚀导流能力的影响。结果表明：高闭合应力时,交联酸更有利于提高酸蚀裂缝导流能力;酸蚀导流能力受岩性和岩石纹理分布影响大,与岩石的酸溶解量线性关系较差;高温时酸蚀裂缝容易形成不连续、较深的点蚀坑,酸反应局部消耗多,降低酸蚀导流能力;交联酸与胶凝酸交替多级注入、闭合酸化等技术有利提高酸蚀导流能力。基于实验结果,对不同岩性碳酸盐岩提出针对性酸压工艺优化技术：纯灰岩使用交联酸酸压工艺、含泥灰岩使用交联酸与胶凝酸交替注入工艺、闭合酸化工艺。优化的酸压工艺技术现场应用后取得了很好的效果。     

川东石炭系影响白云岩酸蚀裂缝导流能力因素的试验研究

文中利用多功能酸液环流装置，针对川东石炭系白云岩，研究了闭合压力、溶蚀量以及刻蚀形态等因素对酸蚀裂缝导流能力的影响规律；同时采用温度、排量、酸浓度、缝宽4因素四水平的正交实验，综合考察了温度、排量、酸浓度、缝宽四种因素对酸蚀裂缝导流能力的影响主次顺序为：缝宽＞浓度＞温度＞排量。这对优化酸化设计，提高酸蚀裂缝导流能力，有重要的指导意义。     

不同砾石含量砂砾岩酸蚀裂缝导流能力

九龙山珍珠冲组为一套含灰质砂砾岩的低孔低渗储层,通过酸压手段改善该类储层的导流能力提高气井产能。酸蚀裂缝导流能力是衡量酸压成功与否的关键因素之一,针对含灰质砂砾岩,借助酸蚀裂缝导流能力的实验测试结果,总结了不同酸液类型、不同砾石含量对含灰质砂砾岩酸蚀裂缝导流能力的影响,得出针对不同砾石含量选择不同酸液类型获得的导流能力区间,验证了砾石含量在40％～60％时酸蚀裂缝导流能力值最高,为今后该类储层的酸压工艺提供指导。     

地面交联酸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和评价酸液性能的重要指标。根据API行业标准,利用酸蚀裂缝导流装置室内开展了地面交联酸及其闭合酸化后裂缝导流能力的测试。结果表明,闭合压力40 MPa时地面交联酸的酸蚀裂缝导流能力为150 μm2·cm,55 MPa时依然在80 μm2·cm以上;地面交联酸酸压后经过闭合酸化,40 MPa下酸蚀裂缝导流能力为269 μm2·cm,较未闭合酸化前提高了1.7倍;酸岩反应后的溶蚀形态好,沟槽明显,深度多在0.5~4.5 mm,可承载高闭合压力和提高长期导流能力;同时,其导流能力值远高于5级普通酸和5级稠化酸,显示出更为优良的液体性能。     

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。     

酸压裂缝导流能力研究回顾与展望

酸压的关键是形成具有高导流能力的酸蚀裂缝。当前酸压裂缝导流能力的研究主要局限于小尺寸实验范畴,仅能模拟近井筒地带酸压裂缝中的酸液流动反应过程,不能反映全裂缝的酸液流动反应现象。直接获取各因素影响下的酸压裂缝表面形态,并探索裂缝表面形态与裂缝导流能力之间的相关性,是当前研究的热点。建立大尺寸酸压裂缝物理实验方法,形成与之配套的高精度岩面形貌数值成像及表征技术,探索"酸压裂缝形态的影响因素、多尺度壁面酸蚀形态、导流能力"三者之间的关系,逐步实现酸液流动反应的数值实验,是酸压裂缝导流能力研究的重要发展方向。     

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。     

全缝长酸蚀填砂裂缝导流能力评价方法

为了准确评价加砂复合酸压时支撑剂对酸蚀裂缝导流能力的影响,从而确定加砂时机,提出了全缝长酸蚀填砂裂缝导流能力评价方法。以顺北油田奥陶系储层为例,采用酸压数值模拟确定了储层条件下裂缝不同位置的温度、酸液质量分数和铺砂浓度等关键试验条件,测试了酸蚀填砂裂缝不同位置的导流能力。试验结果表明:裂缝中不同位置的反应温度对酸刻蚀效果的影响大于酸液质量分数,导致裂缝中部酸刻蚀效果最好,缝尾次之,缝口较差;闭合应力大于60 MPa时,酸蚀裂缝的中部和远端填砂可显著提升导流能力。S3井采用该方法确定酸压中期加砂提升裂缝中、远端的导流能力,改造后稳定日产油量较邻井提高了40.0%,稳产时间延长了57.8%。全缝长酸蚀填砂裂缝导流能力评价方法,克服了常规试验方法难以评价储层条件下百米级裂缝导流能力的局限,为复合酸压加砂时机的确定提供了新的手段。      

小型裂缝导流能力研究

本实验研究的是"酸压酸液产生的小型裂缝导流能力"项目的主要内容.通过一系列酸压实验,模拟液体在水力压裂主裂缝方向和液体漏失方向上的流动状况.实验在93 ℃和135 ℃条件下使用常用的三种酸压酸液体系.实验仪器类似于API标准裂缝导流能力实验槽,但在漏失方向上能够夹持76 mm厚岩心样品.     

考虑压力溶解的酸压裂缝长期导流能力模拟方法

由于酸压施工的高成本及高风险,在设计阶段需要对酸蚀裂缝导流能力这一影响酸压改造效果的关键参数进行预测。目前关于酸蚀裂缝导流能力预测的研究尚存在一些问题,通常情况未考虑酸蚀裂缝长期导流能力的变化,导致预测的产能与实际产能存在一定差异。基于酸蚀裂缝闭合机理,考虑酸蚀裂缝中粗糙接触面上岩石的溶解、扩散和自由面上的溶解沉淀这3个过程的综合作用,建立了考虑压力溶解作用的酸蚀裂缝长期导流能力预测模型。研究表明,压力溶解作用对于酸蚀裂缝长期导流能力的影响不可忽略;压力溶解过程主要受控于裂缝间的化学势的影响,当体系达到平衡,反应停止;裂缝初始宽度、裂缝间初始接触面积比等因素都会影响压力溶解作用的强弱,裂缝初始宽度越大,裂缝间初始接触面积比越小,压力溶解作用越强,裂缝宽度下降越快。研究成果可以提高酸蚀裂缝导流能力的预测精度,为酸压设计提供可靠的参数,更为准确地描述酸压后产能的递减规律。     

常规酸性压裂液对裂缝导流能力影响的室内研究

本研究向用于碳酸盐地层的水基压裂液中添加酸液,并通过模拟实际酸压条件,在实验室中进行了酸压裂缝导流能力试验,从而评价酸液的影响.通过模拟水力压裂过程中压裂液大部分沿裂缝流动、小部分滤失的流动方式,进行了一系列酸压导流能力测量试验.用这些酸压体系对印第安那石灰石和白云石进行了一系列实验,得到以下结果:①所产生的裂缝导流能力并不总随酸岩反应时间的延长而增强,实际上,对于一些酸体系来说,在更长的酸岩反应时间下,裂缝导流能力反而降低,这表明在酸压过程中存在最佳酸化时间;②用三种酸体系所测试的导流能力有很大的差别,在200℉条件下,聚合物稠化酸与黏弹性表面活性剂转向酸比乳化酸体系所产生的导流能力更高;③实验室测量的这些裂缝导流能力与Nierode-Kruk经验关系式所预测的结果不一致.