不同酸液体系蚓孔发育实验研究

由酸蚀蚓孔造成的酸液滤失是影响酸压优化设计和压后增产效果的重要因素,而蚓孔发育状况的深入研究有助于酸液滤失的准确预测。分别用20%的盐酸和胶凝酸进行了酸岩反应控制因素实验,对比了两种酸液体系的反应速率和传质控制区与表面反应控制区的圆盘临界转速。针对碳酸盐岩储层孔隙性和裂缝性两种不同的孔隙类型,分别采用人工钻孔和人工剖缝方式模拟大孔隙和天然裂缝的酸液流动反应特征,研究了不同酸液作用下酸液滤失及酸蚀蚓孔发育机理。实验结果表明,盐酸的酸岩反应速率比胶凝酸快。盐酸和胶凝酸传质控制区与表面反应控制区的临界转速分别为800 r/min和600 r/min。胶凝酸较慢的反应速率更有利于酸蚀蚓孔的扩展。裂缝性碳酸盐岩储层中形成酸蚀蚓孔的机率要远远大于孔隙性碳酸盐岩储层。     

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.     

考虑多重滤失效应的前置液酸压有效缝长模拟

为了提高天然裂缝较发育的碳酸盐岩储层酸化压裂设计的准确性和有效性,在采用经典裂缝拟三维延伸数学模型模拟前置液造缝过程中裂缝几何尺寸动态变化的基础上,结合液相反应平衡原理和局部反应平衡原理,建立了考虑天然裂缝、蚓孔及基质多重滤失效应的酸液流动反应模型,以现场实例井的酸化压裂改造为例,使用所建模型模拟前置液酸压注酸过程中裂缝内酸液渗滤过程及酸岩动态刻蚀形态,通过酸液沿水力裂缝长度方向的浓度变化和残酸极限浓度综合确定酸蚀裂缝有效缝长,并与压力恢复试井的解释结果进行了对比。结果表明:(1)裂缝—孔隙型储层酸化压裂过程中,沿裂缝长度方向的酸液滤失速度非定值,滤失速度曲线呈锯齿状波动变化,在酸蚀蚓孔与天然裂缝相遇时酸液滤失速度普遍大于基质处的滤失速度;(2)裂缝—孔隙型储层酸化压裂过程中酸液滤失严重,酸液有效作用距离大幅度降低;(3)验证井酸化压裂解堵增产效果显著,该井试井解释结果与所建立的数学模型模拟解释结果相吻合,说明所建立的前置液酸化压裂数学模型可靠。结论认为,考虑多重滤失效应的前置液酸化压裂数学模型更适用于裂缝—孔隙型储层的酸化压裂模拟。     

碳酸盐岩油藏酸压模型研究及应用

现有的酸压设计存在以下问题:压裂液滤失多采用针对均质储层的经典滤失理论,酸液的滤失没有考虑酸蚀蚓孔的影响,酸岩反应模拟中未考虑裂缝高度方向酸液的传质。针对这一问题,在有关酸压模型最新研究成果的基础上,对碳酸盐岩油藏多级酸压设计计算的核心模型作了较为深入的研究,建立了碳酸盐岩油藏多级酸压时压裂液滤失计算模型,给出了模型的解析解;基于碳酸盐岩油藏酸压中酸液的流动反应特性,建立了酸蚀蚓孔的增长模型、酸液在蚓孔内流动反应模型和滤失的酸液在地层中流动模型,提出了便于现场应用的碳酸盐岩油藏酸液滤失计算方法;推导了考虑酸液沿缝长、缝高方向的运移以及酸液在裂缝宽度方向对流扩散的三维流动反应数值计算模型,为碳酸盐岩油藏的酸压设计提供基础理论依据。     

清洁转向酸H~+表面传质行为实验研究

清洁转向酸是一种可应用于碳酸盐岩储层酸化压裂的酸液体系。该体系在与碳酸盐岩反应后形成冻胶,可有效降低泵送磨阻,形成的冻胶可以暂堵酸蚀蚓孔,抑制酸液滤失,延长酸压酸蚀有效裂缝。通过对清洁转向酸在碳酸盐岩表面传质行为及其影响因素的实验研究。结果表明,清洁转向酸传质过程受地层温度场和液体流场影响较大。随温度升高,传质过程加速,酸岩反应速度变快,形成的冻胶稳定性变差,酸滤失量增加,酸蚀裂缝长度缩短;随流速的增加,对流传质过程加速,酸岩反应速度变快。     

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。     

酸蚀蚓孔控制的酸压滤失计算方法研究

酸液在酸压裂缝内流动时，有少数较大的岩石孔隙或天然裂缝首先受到过量酸液的溶蚀而迅速增长形成蚓孔，使滤失主要在蚓孔内发生。因此研究酸液滤失，必须考虑酸蚀蚓孔的影响。文中剖析了酸压中经由酸蚀蚂蚓孔的酸液滤失机理，建立了单个蚓孔内酸液流动压降计算模型、酸蚀蚓孔的扩展模型、酸液在蚂蚓孔内流动反应模型。分别考虑酸液在酸蚀蚓孔中体积扩展滤失、沿酸蚀蚓孔壁面滤失和蚂蚓孔末端滤失，提出了定量计算酸压中酸蚀蚓孔滤失方法，为酸压施工中控制酸液的滤失提供理论依据。就影响蚓孔增长及滤失的裂缝净压力、酸液粘度等因素进行了计算分析，并分析了蚓孔对酸液有效作用距离的影响。     

裂缝非均质碳酸盐岩酸蚀蚓孔发育规律

碳酸盐岩储层非均质性强,天然裂缝发育,常采用酸化措施消除近井污染。天然裂缝的存在加剧了碳酸盐岩储层的非均质性,在酸化措施中必然会对酸蚀蚓孔发育产生影响。目前的研究聚焦于基质酸蚀蚓孔的发育规律,而对存在天然裂缝的碳酸盐岩酸蚀蚓孔发育规律研究较少。采用径向双尺度连续模型,结合等效渗流理论,分析天然裂缝的长度、数量与方向对酸蚀蚓孔形态特征与酸液注入的影响。研究结果表明:平行于酸液流动方向的天然裂缝越长,则注入端无天然裂缝区域的蚓孔发育越少,蚓孔突破时酸液用量越少;天然裂缝数量越多,则注入端其他方向蚓孔发育越少,初始注入压力越小,蚓孔突破时酸液用量由天然裂缝前的非均质储层物性决定;垂直于酸液流动方向的天然裂缝只能改变其附近的局部蚓孔形态,需要注入更多酸液,蚓孔才能从裂缝方向突破。     

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。     

碳酸盐岩基质酸化中酸蚀蚓孔模拟回顾与展望

酸化是碳酸盐岩油气藏的主要增产措施之一。当酸液经井筒进入储集层基质和裂缝时,与地层矿物发生酸岩反应,产生形如蚯蚓的不规则孔洞,即酸蚀蚓孔。酸岩反应影响因素多,导致蚓孔形态复杂多样。为突破现有酸蚀蚓孔模拟研究的局限性,梳理了近50年来基质酸化过程中酸蚀蚓孔物理模拟和数值模拟中取得的重要成果,尤其是酸蚀蚓孔形态分布及其生长模拟、三维蚓孔重建技术及精细化表征的最新进展;进一步归纳总结了当前基质酸化中酸蚀蚓孔在研究思路、研究手段等方面的欠缺,提出了关于进一步完善酸蚀蚓孔实验装置、手段、数学模拟和表征方法等方面的建议。     

砂岩基质酸化中的短岩心和长岩心流动模拟试验研究

使用胜利油田的岩心对比了砂岩基质酸化中短岩心和长岩心流动模拟试验,试验证实常规土酸对地层造成较严重的酸化二次伤害,采用低浓度土酸酸化没有二次伤害,降低氢氟酸浓度有利于保护地层岩石骨架,通过对短岩心,长岩心酸化流动模拟试验结果的综合分析,得到如下新认识：短岩心试验观察不到酸化二次反应,酸岩反应过程中的二次伤害机理,是综合研究酸化工作液配方和模拟试验优化施工参数的一种有效方法,能为现场酸化设计提供可靠     

长岩心流动实验评价酸液酸化效果

通过长岩心流动实验,结合酸化前后岩石抗压强度分析,对比评价了常规土酸(12％HC1 3％HF)和新研制的有机缓速酸体系对大庆外围东部葡萄花油层高含长石储层岩心的酸化效果,表明有机缓速酸体系具有一定的缓速能力,能够处理地层深部伤害;将长岩心酸化流动模拟实验与岩石抗压强度实验相结合,可优选酸液类型、浓度和用量,有利于提高砂岩基质酸化的有效率。     

白云岩气藏基质酸化后产能预测方法研究

解堵酸化是白云岩储层广泛采用的油气层改造措施,在评价白云岩气藏酸化效果和经济效益时必须进行气井酸化后产能预测.白云岩储层基质酸化过程中会形成酸蚀蚓孔,酸蚀蚓孔的穿透距离直接影响到气井的酸化效果,即气井的酸化后产量.由于气体渗流的特殊性和酸蚀蚓孔的复杂性,使得气井酸化后产能的预测更加复杂.在对酸蚀蚓孔穿透距离和表皮系数研究的基础上,将其与气体渗流结合起来,导出了一种考虑酸蚀蚓孔效应的预测白云岩气藏酸化后气井产能的新方法.通过实际生产数据的对比,符合程度较高,可以应用于现场生产.     

碳酸盐岩基质酸化/酸压裂中形成虫孔研究新进展

本综述基于1997~2000年发表的12篇美国SPE论文。前言中指出本论题的意义、目前尚未解决的问题及国外领先研究机构。第一大节中指出虫孔生长判据为Damkohler数,其表达式含有虫孔中酸流通量,最佳值主要决定于最大孔隙直径,最佳酸流通量与温度倒数间关系对酸液选择和现场施工有指导意义。第二大节中指出,非裂缝性碳酸盐岩油气藏基质酸化中只生成虫孔,酸压裂中只产生表面粗糙的裂缝,裂缝性碳酸盐岩油气藏中酸蚀虫孔的生成与裂缝宽度有关。第三大节简介了虫孔几何分布的实验研究结果,指出用计算机模拟法得到了按不同模型生长的虫孔三维图象。参12。     

酸液滤失对酸化施工的影响研究

碳酸盐岩酸化过程中酸液滤失较严重，这将直接影响施工效果。一方面在碳酸盐岩基质酸化时，由于酸蚀孔洞的形成将增加基质的孔隙度，同时地层流体可经酸蚀孔洞流入井筒，降低近井带的渗流阻力；但是，在酸压过程中，酸蚀孔洞的形成将导致酸液大量的滤失，严重降低酸液有效穿透距离，影响酸压增产效果，使得现场施工很难达到设计施工效果。从酸蚀孔洞的成因、酸液滤失机理、酸液滤失的控制等多方面进行了论述，讨论了控制酸液滤失的方法和有效的工艺措施，并对碳酸盐岩油藏酸化施工提出了切实可行的施工建议。     

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基质酸化是油气井增产和增注的重要措施,而储层孔隙和裂缝是两个彼此独立且又相互联系的水动力学系统。文章针对碳酸盐岩储层基质酸化时酸在裂缝性－孔隙系统中的流动反应特点,建立燕完善了裂缝性碳酸盐基质酸化设计计算模型,模型中考虑了酸液的非稳态渗流、地层温度、反应热和天然裂缝分布等多种因素的影响。在计算方法处理上改变原来采用积分方法计算一阶Bessel函数的方法,提出了一种全新的计算一阶Bessel函数的经验计算公式,该方法能保证高的计算精度和计算速度。并在此基础上研制了基质酸化设计软件,模拟计算结果表明,模型可靠,计算方法合理,能较好地模拟裂缝性碳酸盐岩储层基质酸化过程,可用于基质酸化设计和优化施工参数。     

不同注入条件下地层酸蚀蚓孔扩展规律

在碳酸盐岩酸化中,地层条件下酸液流动引起的蚓孔扩展情况与实验室条件下的不同,因此有必要对地层条件下的蚓孔扩展规律进行研究.应用1种二维双重尺度连续模型并耦合1个压缩区模型进行了研究,结果表明:与实验室条件相比,地层条件下的蚓孔扩展速度较慢;定压条件下,地层流体的压缩系数越小,蚓孔扩展速度越慢,反之亦然;定流量条件下,地层流体的压缩系数越小,入口压力下降越慢,出口压力上升越快,反之亦然;由于压缩区和施工条件的影响,地层条件下的蚓孔长度存在最大值;建立表皮系数模型,通过实例分析发现,蚓孔未突破污染区域之前,定流量条件下的蚓孔扩展速度和表皮系数下降速度均大于定压条件下的结果,蚓孔突破污染区域之后,二者几乎没有差异,且注酸量存在最优值.     

裂缝性碳酸盐岩储层酸化评价模型及敏感性参数分析

本文引入蚓孔表征碳酸盐岩储层酸化后特征,基于采油工程及渗流理论建立了表皮系数-蚓孔长度-酸液用量的内在关系图版,研究结果表明:蚓孔越长,酸化效果越明显,当蚓孔突破污染区域后,注入的酸液对实际的油气井改善效果不明显,此研究为碳酸盐岩储层酸化酸液设计优化提供依据。