阿布扎比NEB油田超长水平井限流筛管完井与酸化优化设计

阿布扎比NEB油田低渗油藏普遍应用超长水平井开发生产,水平段布酸效果是制约超长水平井酸化后产能的关键因素。LEL限流筛管完井和酸化是实现超长水平井均匀酸化的有效手段,但目前常用的LEL限流筛管设计方法多与专业软件相结合,不利于参数敏感性分析和快速优化设计。通过优选管流摩阻计算模型和孔眼流动摩阻计算模型,建立了LEL限流筛管孔眼分布的解析设计方法,可以对超长水平井LEL完井实施快速的孔眼数分布设计;同时结合酸蚀蚓孔长度计算模型和当量表皮系数计算模型进行了酸化效果的快速预测评价。以阿布扎比NEB油田某井实钻井眼情况为例,开展了LEL限流筛管孔眼分布设计和酸化效果预测,得出结论：LEL酸化井酸蚀蚓孔长度可达到1.32～1.63 m,酸化后当量表皮系数可达到-2.85～-3.06;酸液穿透岩心的PV数是LEL设计的一个关键参数,应当通过实验测取。同时认识到,均匀布酸并不能作为LEL酸化设计的唯一目标,应当综合考虑储层非均质性条件,以均衡蚓孔长度、均衡酸化后表皮系数、均衡酸化后产量剖面等为目标开展更加优化的孔眼分布设计。     

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.     

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。     

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。     

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。     

让纳若尔油田转向酸化液研究

基质酸化是碳酸盐岩油气藏增产增注的重要手段。酸化施工成功的关键是在整个产层均匀布酸,转向是解决均匀布酸的唯一途径。对碳酸盐岩储层来说,在酸化过程中,由于酸与储层岩石反应产生大量酸蚀蚓孔,进一步加大了储层间的渗透率差异,使碳酸盐岩储层的转向相比于砂岩储层来说更为困难。让纳碳酸盐岩储层非均质性强烈,上述情况尤为严重,常规基质酸化效果不好。本文研究出一种粘弹性表面活性剂-转向酸化液体系,该体系具有配制简单,不伤害储层,可自动转向和缓速等优点,适合于让纳若尔地层。     

基于双尺度等效渗流模型的复杂碳酸盐岩蚓孔扩展形态研究

碳酸盐岩储层非均质性强,具有天然裂缝发育与孔渗分布复杂的特点,常采用酸化措施进行处理,在其间形成的酸蚀蚓孔形态必然受到储层复杂孔渗分布模式和天然裂缝的影响。因此,在双尺度连续模型的基础上结合等效渗流理论,分析了层内非均质性、层间非均质性与天然裂缝对蚓孔形态特征与注酸量的影响。结果表明:在不同的非均质程度情况下,均存在几乎相同的注酸速度可使蚓孔突破时的注酸量最小,且最小注酸量随非均质程度增加先减小后增加;高渗带的存在能显著减少蚓孔突破时的注酸量,但渗透率增高到一定程度后对注酸量减少的影响减弱;酸液流入天然裂缝后,蚓孔延伸方向由天然裂缝决定,平行于酸液流动方向的天然裂缝能够大幅度地降低酸液注入量,随着天然裂缝长度增加,注酸量呈现线性下降的趋势。该研究对碳酸盐岩储层基质酸化研究具有一定的指导意义。     

非均质碳酸盐岩水平井酸化数值模拟与分析

酸化是解除碳酸盐岩储层水平井伤害的重要手段,目前其进酸模型都基于均质储层,而忽略了储层本身非均质性的影响。碳酸盐岩非均质性强,酸液更容易进入阻力较小区域反应溶蚀,水平段进酸分布必然受到影响。因此根据流体在水平段的变质量流动,和酸液进入非均质地层的反应溶蚀,考虑了钻井污染与酸液推进,建立了非均质碳酸盐岩水平井酸化模型,并分析了注酸时间、注酸排量与层间非均质性的影响。结果表明:随着注酸时间的增加,酸液分布在水平段的差异逐渐增大,趾部的酸化效果逐渐好于根部;随着注酸排量的增加,水平段进酸分布几乎不变,而蚓孔在大排量注酸时更为发育;低渗带的存在导致酸液更多的进入非低渗带区域,在靠近根部的低渗带主要呈面溶蚀状态,在靠近趾部的低渗带能够发育较短蚓孔。     

酸蚀蚓孔参数对油井酸化增产效果的影响规律研究

碳酸盐岩基质酸化过程中形成的蚓孔对增产效果有明显影响,分析蚓孔参数及对产量的影响规律可以为酸化优化设计提供依据。中东某油田基质孔隙型碳酸盐岩储层,孔隙度、渗透率较高,钻、完井过程中造成地层污染,降低了油井产能,基质酸化是这类地层解堵、增产的常用手段。针对中东孔隙型碳酸盐岩储层特点,运用油藏数值模拟方法,在单井径向模型基础上研究了酸蚀蚓孔参数对酸化增产效果的影响规律。研究表明,蚓孔长度对增产效果影响最大,当蚓孔穿过伤害带后,产能增幅随蚓孔长度增加而减弱;蚓孔数量对增产效果影响较明显,但蚓孔数量大于3条后影响不明显,径向条件下的酸蚀蚓孔扩展模拟表明,酸化改造形成的蚓孔基本在3条以上;室内实验观测到蚓孔为岩心级蚓孔,蚓孔直径对产能无明显影响。该研究成果可以为碳酸盐岩酸化优化设计提供依据。     

非均质碳酸盐岩储层差异化控流均衡酸化技术

碳酸盐岩气井普遍具有储层非均质性强、产层段长且常采用裸眼或筛管方式完井的特点，因此实施针对性、差异化、均衡酸化，是提高碳酸盐岩气藏酸化效率、降低储层改造成本，提高单井产量的关键。为此，以中国石油在土库曼斯坦实施的目前我国最大的阿姆河右岸天然气勘探开发项目为例，在建立此类气藏的储层非均匀伤害模型、酸蚀蚓孔及酸化产能分形计算模型的基础上，通过差异化酸化工艺协同，形成了差异化控流均衡酸化技术。研究结果表明：(1)差异化控流均衡酸化技术描述了碳酸盐岩气井储层非均匀伤害，同时考虑了酸蚀蚓孔分形分布造成的不均匀解堵，更贴近碳酸盐岩酸化实际；(2)差异化控流均衡酸化技术不仅让目的层段沿井轴的污染情况更直观，还可以针对性地分段开展酸化参数的优化，实现差异化定向解堵作业；(3)该技术在土库曼斯坦阿姆河右岸气田23井次作业后的平均单井日增产气量11×10⁴ m³，用酸量仅为常规酸化的30%～60%，现场应用效果好。结论认为，非均质碳酸盐岩储层差异化控流均衡酸化技术是一套适用于强非均质碳酸盐岩气井的气藏地质与工程相结合的一体化新技术，该技术取得了显著的增产效果和经...     

酸蚀蚓孔的分形性和酸液类型对蚓孔的影响

建立双尺度(达西尺度和孔隙尺度)蚓孔扩展模型,研究碳酸盐岩油藏酸化酸蚀蚓孔的分形性及酸液类型对酸蚀蚓孔形成条件的影响。模型考虑了孔隙中的对流传质和液固表面的酸岩反应,并用盒维数法计算了酸蚀溶解形态的分形维数。结果表明,蚓孔是对流作用与扩散作用相当时形成的,对流作用占主导作用时形成均一溶蚀,扩散作用占主导作用时形成面溶蚀;对于孔隙度大于0.7的区域,面溶蚀、蚓孔和均一溶蚀的分形维数分别为1.46、1.50和1.44,其中蚓孔的分形维数与Daccord和Lenormand得到的实验结果(1.6±0.1)相近;弱酸与岩石反应受反应动力控制,酸蚀蚓孔较粗,消耗酸液量较多;强酸与岩石反应受传质作用控制,酸蚀蚓孔较细,消耗酸液量较少。通过算例模拟发现,水平井段较长时,产生蚓孔所需的排量大,不可对其笼统酸化,宜采用分段酸化方式。     

碳酸盐岩储层转向酸化技术现状与最新进展

基质酸化是碳酸盐岩油气藏增产增注的重要手段.酸化施工成功的关键是在整个产层均匀布酸,转向是解决均匀布酸的唯一途径.对碳酸盐岩储层来说,在酸化过程中,由于酸与储层岩石反应产生大量酸蚀蚓孔,进一步加大了储层间的渗透率差异,使碳酸盐岩储层的转向相比于砂岩储层来说更为困难.总结了目前国内外广泛使用的机械转向和化学转向技术,并对转向机理、技术特点以及使用时要注意的问题进行了简单介绍,同时介绍了目前国外转向技术的最新进展.     

碳酸盐岩酸蚀蚓孔双重分形描述方法

基质酸化是碳酸盐岩油气藏中应用范围最广、最经济有效的增产方式之一,而酸化最典型的特征是形成酸蚀蚓孔。由于酸岩反应影响因素多、蚓孔形态多样、生长随机性强,目前仍未形成对蚓孔的定量描述方法。对碳酸盐岩酸蚀蚓孔的定量描述主要包括确定单蚓孔形态及多蚓孔分布2部分内容,这是优化施工设计、经济有效开发此类油气藏的重要前提。为此,通过多组岩心流动实验,采用三维CT扫描后重组的手段得到了蚓孔的真实形态,并验证了岩心线性和径向流动下蚓孔的分形特征,得到了其分形维数。运用分形几何学方法,建立了单蚓孔等效长度分形计算模型,为从长度和平面分布2个维度定量描述单蚓孔提供了可能。其次,为了明确不同蚓孔在空间分布情况,建立了多蚓孔间竞争分布数学模型,并对其进行了求解和模拟分析,验证了蚓孔间竞争分布的分形性特征。在此基础上,建立了蚓孔分布双重分形模型,为定量描述三维酸蚀蚓孔形态奠定了基础,也为更准确优化酸化施工提供了可能。     

四川盆地下寒武统龙王庙组气藏转向酸酸化模拟及其应用

四川盆地下寒武统龙王庙组气藏白云岩储层溶蚀孔洞、天然微裂缝均发育,储层较强的非均质性和严重的钻完井液伤害导致均匀布酸困难,特别是对于长井段大斜度井和水平井酸化改造则更加困难。为此,从黏弹性表面活性剂转向酸转向变黏机理和流变行为研究入手,优选转向性能好且二次伤害低的转向酸作为主体酸液,根据流变行为实验结果拟合有效黏度经验模型,耦合双尺度蚓孔扩展模型,建立自转向酸酸化数学模型,模拟长井段大斜度井非均匀伤害下转向酸酸化的pH值、Ca~(2+)浓度、有效黏度和蚓孔形态等,并对比了胶凝酸和5%VES转向酸酸化的蚓孔形态、流量分配和吸酸剖面。结果表明:转向酸可明显地改善强非均质性储层的吸酸剖面,增强对低渗透储层的改造力度。针对该盆地龙王庙组白云岩储层强非均质性和钻完井液伤害复杂性,形成了长井段割缝衬管完成大斜度井和水平井变VES浓度转向酸酸液置放技术,现场应用8井次,累计获井口测试天然气产量1 233.46×10~4m~3/d,平均单井增产倍比达到1.95,该技术有力地支撑了对龙王庙组特大型气藏的高效开发。     

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。     

白云岩酸蚀蚓孔模拟实验与分析

酸蚀蚓孔能大大改善低渗透白云岩储层渗流条件、提高酸化增产效果,而蚓孔发育条件是关系到该类储层酸化施工中酸液体系和施工参数优化的关键问题。采用稠化酸和盐酸进行了缓蚀性能实验对比;针对低渗白云岩储层天然裂缝发育的特征,采用人工剖缝方式模拟天然裂缝中酸液流动反应特征,实验分析了注酸排量、酸液粘度、温度以及用酸量对蚓孔发育的影响。实验结果表明：稠化酸较高的粘度有利于增加酸液有效作用距离和酸蚀蚓孔的扩展;酸岩反应温度过高,限制了酸化施工对地层渗透率的改善效果;酸液用量存在最优值,过多的酸量注入只会造成浪费。     

非均匀酸蚀裂缝表面三维酸液浓度计算方法

酸化压裂是碳酸盐岩储层重要的改造措施,酸蚀裂缝的长度和导流能力是酸化压裂方案优化的重点,研究酸液在裂缝表面的反应过程及浓度分布描述对提高酸化压裂模拟精确度具有重要的作用。文章通过酸蚀裂缝表面酸岩反应数学模型推算,建立了非均匀酸蚀裂缝表面酸浓度分布方程、裂缝表面变化方程、酸液漏失方程,并进行了数值求解,得到了裂缝内三维酸液浓度分布特征。通过室内CT扫描酸蚀岩板与模拟得到的裂缝酸蚀深度结果进行对比,两者匹配度良好,误差仅7.4%,验证了该模拟方法具有良好的适用性和准确性。对山西奥陶系马家沟组灰质白云岩储层进行酸蚀模拟计算,从结果可知酸岩反应及酸蚀蚓孔的漏失会大量消耗酸液,导致端部裂缝处酸液浓度低、溶蚀效果差、导流能力低。在酸压改造时,应综合考虑酸液浓度分布、有效酸蚀裂缝长度和导流能力,进行酸压参数的优化。     

厚层强非均质砂岩储层酸液立体放置优化设计

TZ气田吉迪克组储层具有巨厚、中孔、中低渗、天然裂缝发育不均等特征。钻井液侵入对储层的伤害主要为储层强非均质性引起的“非线性”伤害、天然裂缝引起的“非径向”伤害,解堵难度较大。基于实验研究优选了酸液体系,基于天然裂缝开启判别模型明确了张开天然裂缝的临界排量,通过实验评价了裂缝性储层网络裂缝酸化的解堵效果。研究成果联合均匀布酸及网络裂缝酸化工艺的理念,形成了酸液立体放置优化方法,最终优选了13.5%HCl+1%HF+4%转向剂的土酸自转向酸进行均匀布酸以及13.5%HCl+1%HF的土酸进行深度酸化,并优化了实现网络裂缝酸化的最低排量为3 m3/min。提出的优化方法在TZ-C-X2井进行了现场应用,酸化后总表皮因数由15.43降低至0.09,酸化效果明显,为厚层非均质砂岩的高效酸化设计提供了技术支撑。     

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.     

衬管完井水平井新型布酸技术研究与应用——以安岳气田磨溪构造龙王庙组气藏为例

衬管完井具有泄流面积大、完井成本低等优势,目前成为水平井完井的主要方式之一。衬管完井水平井酸化改造的关键是如何实现水平井段上的均匀布酸,但由于割缝衬管与岩石壁面之间环形空间未真正封隔,常规分段工艺的应用受到限制,致使衬管完井水平井均匀布酸困难。为此,通过理论研究和室内实验评价,形成了衬管完井水平井新型均匀布酸技术：①预测水平井段上初始表皮系数分布剖面,明确不同井段损害分布特征;②建立水平井段上酸液流量数学模型,模拟计算不同井段暂堵转向净压力值;③优化设计不同井段衬管割缝参数,优选转向剂加量,实现井底不同转向净压力;④采用数值刻画方法定量表征酸蚀蚓孔形态,优选适合的酸液体系。在安岳气田现场应用8口井,井均增产倍比达1.95,井均增加测试产量67.3×104m3/d,相比射孔完井,单井节约完井成本900万元,对同类型气藏衬管完井水平井均匀布酸技术具有借鉴意义。