碳酸盐岩酸压裂缝内净压力变化规律研究

酸化压裂是开发碳酸盐岩储层最常用的增产技术,而酸压裂缝内净压力是反映裂缝扩展特征、推断裂缝几何形态的重要参数。以水力压裂裂缝延伸机理为基础,基于酸岩反应理论,考虑酸岩反应导致的缝宽变化、CO₂气体膨胀、酸液滤失及岩石力学性质变化,结合PKN模型,建立酸压裂缝内的净压力计算模型并进行验证。研究分析酸压裂缝内净压力的影响因素及其规律,结果表明：距缝口距离越远,水力裂缝与酸压裂缝的缝宽均越小,酸液的溶蚀作用会使裂缝宽度增大。随着液体的滤失,离缝口越远液体越少,水力裂缝与酸压裂缝净压力逐渐减小,越靠近裂缝尖端净压力衰减越快。随着作用时间延长,酸压裂缝缝宽逐渐增大,前期随着大量CO₂生成,净压力迅速增大,随着酸液消耗与滤失增加,之后逐渐减小并趋于稳定。随着排量的增大,滤失增大,酸压裂缝缝宽及净压力均逐渐增大且增量越来越小。在黏度较小的情况下,滤失较大,净压力逐渐减小;在黏度较大的情况下,CO₂膨胀作用大于滤失作用,净压力逐渐增大。随着酸液浓度的增大,酸岩反应速率增大,反应生成CO₂增多,净压力逐渐增大。     

川渝碳酸盐岩储层胶凝酸配方研究

酸压是碳酸盐岩储层改造增产的主要措施,而优选适合的酸液体系是实现酸压成功的重要前提。通过分子结构设计,研发设计了共聚物型耐高温胶凝剂和集络合、防膨、助排功能于一体的多功能剂,同时优选耐高温缓蚀剂,形成了一套适合于川渝碳酸盐岩储层特点的胶凝酸配方体系。综合评价表明,配方的抗剪切、缓蚀、络合、防膨等性能指标均满足标准要求,在不提高酸液黏度的基础上,有效降低了H+传质速率,使酸岩反应速率变小,并降低对储层造成的伤害。利用旋转岩盘酸岩反应测试系统、酸蚀裂缝导流能力测试系统,对胶凝酸体系酸岩反应动力学、裂缝导流能力及刻蚀形态进行系统评价。结果表明,该体系具有优异的缓速性能,在闭合压力60MPa下,酸蚀裂缝导流能力可达到8.48μm2·cm。激光扫描结果表明,酸液非均匀刻蚀程度提高120%,对裂缝形貌改变明显。     

低渗砂岩酸压增注技术研究与应用

辽河油田ZQ区块储层物性差,平均孔隙度为12%,渗透率分布在0~1mD之间,属于典型的中孔-低渗透油藏。长期以来,该区块约有30%的注水井存在注水压力上升快、长期注水高压、注不进等现象,采用常规酸化增注措施后,平均有效期只有61d,注水状况无法彻底改变。借鉴国内类似储层的注水井增注经验,提出了ZQ区块酸压增注措施。通过建立油藏和压裂裂缝的二维渗流模型,对比了酸压增注与常规注水的压力扩散和增注量,证实酸压增注的理论可行性;通过室内岩心柱刻蚀实验,证实砂岩岩面酸蚀后能够形成导流裂缝;同时对酸液进行优化,采用有机酸体系减缓酸岩反应时间,增大酸蚀处理半径。在现场应用了5井次酸压增注施工,措施后平均日注量24.3m~3/d,同时邻近油井平均动液面上升120m。酸压增注为低渗透砂岩油藏改善注水效果提供了一项有效技术手段。     

变粘酸

均质酸化、酸滤失控制和酸岩反应速度是影响酸化作业的重要因素。概述了变粘酸的发展过程,并通过对粘弹性表面活性剂的研究,着重介绍了以粘弹性表面活性剂为基础的变粘酸（VDA）的作用机理、工艺技术和现场应用情况。它具有配制简单、无伤害、自动转向、低滤失、缓速等显著优点。     

塔河奥陶系6000m~3超大规模酸压实践

针对塔河油田奥陶系碳酸盐岩缝洞型油藏常规酸压存在酸蚀裂缝距离短,导流能力有限,难以沟通远处有效储集体的问题,在TH12312井探索并实践大幅增加酸压液体用量及施工排量的6000m3超大规模酸压工艺技术。优选方案为滑溜水4000m3,施工排量≥7.0m3/min;变黏酸600m3,施工排量≥7.5m3/min;胶凝酸400m3,施工排量≥7.5m3/min;顶替液:滑溜水1000m3,施工排量≥7.0m3/min。动态缝长可达到289.9m,动态缝高可达到77m,酸蚀缝长可达到227m,导流能力可达到426mD·m。整个施工过程交替注入滑溜水和酸液,累计注入总液量6008m3,同时加入粉陶70t,最高泵压达到94.3MPa,最高排量8.5m3/min,酸压施工获得成功。酸压时的裂缝监测及后期生产效果评价表明,该工艺取得了提高造缝长度、改善储层导流能力、沟通远处储集体的效果,刷新了酸压规模的世界纪录。     

剩余污泥水解酸化挥发酸产量最大化试验研究

对剩余污泥水解酸化中挥发酸产量最大化的影响因素进行了研究。试验中投加了甲烷抑制剂氯仿来减少产甲烷反应在水解酸化过程中的干扰。试验首先研究了45℃下氯仿的不同投加量对产甲烷菌的抑制效果,旨在得到抑制产甲烷菌的最合适的氯仿投加量,并考察氯仿的投加对水解酸化效果的影响。采用上述试验得出的合适剂量的氯仿作为产甲烷抑制剂,排除产甲烷菌对挥发酸的消耗。试验重点研究了35℃和45℃下,剩余污泥水解酸化过程中挥发酸产生潜力,结果表明,在45℃时,每克VS的SCOD最大产量达到225.51 mg,挥发酸每克VS的COD最大累积量达到155.71 mg,较35℃高出21.22%,说明45℃更有利于有机物溶解和挥发酸累积,能有效促进水解酸化反应的发生。     

微波促纤维素超稀酸水解研究

将微波加热方法应用于纤维素超稀酸水解。研究了在微波辐射及加压条件下纤维素的超稀酸水解机理,并对超稀硫酸和超稀马来酸的催化水解效果进行了对比研究,通过正交试验考查了固含量、酸浓度、反应压力、反应时间及微波功率对还原糖得率的影响。试验结果表明,对于纤维素超稀酸水解制备还原糖的转化,微波加热法可降低反应压力,缩短反应时间,提高水解液还原糖浓度;在优化工艺条件下,超稀马来酸的催化效果优于超稀硫酸。对纤维素水解残余物的红外分析表明,超稀硫酸和超稀马来酸催化水解残余物均保留了较好的纤维素特征。     

玉米秸秆的渗滤式稀酸预处理

对玉米秸秆的渗滤式稀酸预处理进行了考察,通过对温度、酸浓度、渗滤速度、液固比等影响因素的实验分析,得到了优化的工艺条件:反应温度170℃,硫酸浓度0.25%,液固比为10:1,渗滤速度150mL/min,70%水解液排出后,渗滤速度降为100mL/min。水解液中木糖浓度达到22g/L,糖得率达到约80%。经过稀酸预处理后的玉米秸秆进行酶水解,纤维素转化率达到80%。     

稻草“两步法”酸水解制备乙酰丙酸的研究

以稻草为原料,采用"两步法"稀酸水解制备乙酰丙酸,考察了反应时间、反应温度、固液比(质量比,下同)、酸的质量分数对还原糖转化率和乙酰丙酸收率的影响。研究结果表明,酸水解制糖的较佳反应条件:反应时间为35 min,反应温度为220℃,固液比为1∶15,酸质量分数为6%时,还原糖转化率为28.45%。生成乙酰丙酸的较佳反应条件:反应时间为40 min,反应温度为250℃时,乙酰丙酸的收率为34.14%。用IR对产品进行结构表征,证明其结构正确。     

棕榈酸叔丁酯的催化制备动力学分析及低温流动性分析

为研究生物柴油低温流动性,以4-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂,棕榈酸与叔丁醇为原料反应合成棕榈酸叔丁酯。单因素试验分析表明,反应温度为82℃,反应时间为60 min,催化剂用量为10%,醇酸摩尔比为7.5∶1时转化率达到最高,最高转化率为93.10%;正交试验表明,对转化率的主要影响顺序为:反应温度、醇酸摩尔比、催化剂用量、反应时间。反应的最佳条件为:温度87℃,反应时间为60 min,催化剂用量为10%,醇酸摩尔比为10∶1,在此最佳条件下进行验证试验,得到转化率为95.68%;最后,对棕榈酸叔丁酯低温流动性进行了测定及分析。     

河北献县东部雾迷山组碳酸盐岩热储酸化压裂试验研究

通过对河北献县东部雾迷山组碳酸盐岩进行大尺寸高地应力酸化压裂物理模拟试验与小尺寸温度应力耦合环境下酸化压裂试验,讨论地应力、温度、酸液排量以及压裂模式等因素与碳酸盐岩压裂效果之间的关系,找到碳酸盐岩储层压裂裂缝的生长规律。研究表明：将裂缝发育与裂缝不发育储层碳酸盐岩压裂曲线对比发现,储层岩石裂缝发育程度可明显降低破裂压力;压裂试验中储层岩石内裂缝激活对破裂压力具有显著影响,现场压裂过程中应当考虑到储层工程地质中裂缝发育程度的问题;酸液处理可显著降低破裂压力,更有利于形成复杂裂缝网络,破裂过程中诱发更多声发射事件,同时储层岩石裂缝发育程度直接影响到压裂效果。     

New correlations to predict fracture conductivity based on the formation lithology

Acid fracturing is one of the most important well stimulation methods. Acid fracture conductivity, which represents the available capacity of the fluid pass in fractures, is one the main parameters for designing acid fracturing process. The volume of dissolved rock, rock strength, and closure stress on the fracture are the effective parameters on the acid fracturing conductivity. In this study, regarding above parameters and formation lithology, Genetic Algorithm was used to develop a robust intelligent model to estimate the fracture conductivity by considering experimental data of different formations. Results showed that formation lithology plays a considerable role in fracture conductivity prediction.     

Impacts of low harm fracturing fluid on fossil hydrogen energy production in tight reservoirs

The polymer fracturing fluid has been gradually used in the fossil hydrogen energy field. However, its impacts on the fields are still unclear. In this study, a series of experiments were conducted to solve the problem. First, a new method called the pressure transmission test (PTT) was used to evaluate the permeability damage induced by polymer fracturing fluid. Then several rock properties were tested to reveal rock potential damage induced by the aqueous fracturing fluid, after that the interactions between polymer fracturing fluid and rock were discussed in detail. Results showed that the average permeability pollution is 10.6. Permeability and X-ray diffraction (XRD) tests stated that the core is easier to be blocked by particles in the formation or fracturing fluid residue. Blocking and scanning electron microscope (SEM) tests showed that the nanoscale polymer would stick on the rock surface, and reduce the pore size. Our work provides a new method to evaluate the impact of polymer fracturing fluid on tight reservoirs. Moreover, the mechanism of permeability damage caused by the polymer fracturing fluid was also revealed.     

Unsteady seepage solutions for hydraulic fracturing around vertical wellbores in hydrocarbon reservoirs

This paper establishes an analytical model to study the influence mechanism of hydraulic fracturing around vertical wellbores under the unsteady seepage in hydrocarbon reservoirs, deduces the analytical solution of water pressure and hydraulic gradient of the model, and compares the law of water pressure and hydraulic gradient changing with time with the results of numerical simulation. The results confirm the accuracy of these analytical solutions. The variation laws of water pressure and hydraulic gradient in the sample under unsteady seepage are analysed by using the COMSOL Multiphysics software. The results show that: the increasing rate and amplitude of water pressure decrease with the distance of water inlet, however, hydraulic gradient near the water inlet is the largest and decreasing with the distance. In order to better understand the mechanism of hydraulic fracturing of rock mass, we studied the influence of permeability and water injection pressure on water pressure and hydraulic gradient of rock mass. The results show that: large permeability coefficient and high hydraulic gradient will increase the probability of rock mass hydraulic fracturing. The permeability and hydraulic gradient of rock mass is important factor in determining whether the rock has hydraulic fracturing. The distribution law of water pressure and hydraulic gradient in rock mass under unsteady seepage provides important reference and basis in hydrogen developing reservoirs.     

低腐蚀性加重酸室内研究及应用

加重酸化是针对深井、超深井高破裂储层酸压改造的降低地层破裂压力的预处理技术。但因深井、超深井地层温度高,加重酸液体系的腐蚀性强,其应用受到很大限制。针对四川元坝地区储层埋深大、温度高,破裂压力高等特点,开展了加重酸液类型、主体酸浓度和加重剂、缓蚀剂等添加剂的实验优选及配方优化,获得了适合元坝地区深井/超深井高温、高破裂储层酸压改造的低腐蚀性加重酸液体系。优选获得的加重酸液密度达1.8g/cm3以上,在160℃高温条件下,其动态腐蚀速率小于30g/(m2.h),放置稳定性好(室温放置8d不分层、不沉淀)、溶蚀能力好,属典型低腐蚀性加重酸液体系。元坝YB2-X井须二段4600～4640m储层,此前采用密度为1.98g/cm3泥浆两次试挤,井底压力梯度超过3.71MPa/100m,地层仍无破裂迹象,随后采用40m3密度为1.85g/cm3低腐蚀性加重酸进行试破,施工排量由1.0m3/min升至2.4m3/min,酸化吸酸指数最大达19.38L/(min.MPa),地层具明显压裂显示。采用加重酸化技术,对深井超高破裂压力储层进行预处理,可取得较好增产效果。     

莫里青敏感性低渗透油藏压裂工艺技术

莫里青油田储层具有埋藏深、温度高、低孔低渗、水敏性强、岩石成熟度低的特征。为了提高压裂效果,主要从压裂过程中的储层保护和优化压裂设计两个方面进行研究。应用柴油和原油两套低伤害乳化压裂液体系、提高压裂液效率、合理的压后返排程序、优化射孔段、整体优化压裂设计等手段,获得理想的矿场施工效果,推动敏感性低渗透油藏压裂工艺技术的发展。     

乳状液体系在油田中的应用综述

乳状液体系凭借其特殊的物理化学性能,在油田开发中得到广泛应用,形成了乳化钻井液、乳化酸、乳化压裂液、乳化稠油堵水剂、多重乳状液延缓交联、微乳液、乳化驱油等体系。其中,乳化钻井液体系具有井壁稳定性强、润滑性好和保护油层等优点。乳化酸适用于低渗透碳酸盐岩油气藏的深度酸化改造和强化增产作业,滤失量小,缓速性能好,能进入地层深部。乳化压裂液分为水包油型和油包水型两种,水包油型乳化压裂液具有比油包水型摩阻小、流变性便于调节、易返排等优点;油包水型乳化压裂液与油基冻胶压裂液相比,性价比高,适合于水敏性、低压、低渗储层的压裂改造,具有增黏能力强、黏度调节便利、高携砂、低滤失、低残渣等优点。乳化稠油堵水剂分为活性稠油堵水剂和水包稠油堵水剂,前者注入油井的堵剂为加有适量油包水乳化剂的高黏度稠油;后者是用水包油型乳化剂将稠油乳化在水中制成。乳状液可有效降低地层中的残余油含量,从而提高采收率。多重乳状液体系一般为W/O/W型,由于破乳时间较长,达到了延缓交联的目的;微乳液是指具有超低界面张力、热力学稳定的乳状液。三次采油中,在水中加入表面活性剂和部分高分子化合物,配成驱油溶液进行驱油,可显著提高原油采收率。     

围岩弱化法的原理及其防治岩爆的探讨

围岩弱化方法是维护地下洞室围岩稳定的一种新方法.本文从调整能量和应力分布两大方面,分析了围岩弱化法的原理和实质,并结合某电站隧洞中的岩爆现象,利用有限元计算,探讨了排孔弱化措施防止岩爆的可行性,结果体现了弱化法解决问题的新颖途径.     

内外耦合支护控制机理在软岩巷道围岩中的应用

为控制A矿巷道围岩变形,抵抗流变,保持巷道围岩的稳定性,通过矿压监测以及对围岩变形特征的分析,决定采取“内外耦合支护”的方式进行巷道围岩稳定的控制。试验结果表明,应用该技术后,巷道围岩位移较小,锚杆受力稳定,并无明显离层出现,软岩巷道得到有效支护,为安全生产提供保障。