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。     

考虑烃源岩非均质性的排烃模型

烃源岩组构参数中的源岩厚度对排烃效率的影响较大,利用烃源岩连续厚度和最大有效排烃厚度的相对关系可将源岩分为完全排烃和不完全排烃两种类型。异常压力的发育程度和空间分布特征决定了幕式排烃的空间分布。结合异常压力与烃源岩组构的分布情况将有效烃源岩排烃地质模型划分为:完全排烃模型、不完全排烃模型和幕式排烃模型。将烃源岩非均质性的概念引入到生、排烃数值模拟过程中,利用韵律层的概念,推导出这3种排烃地质模型的数学模型。经牛38井一段烃源岩的计算检验,结果表明新模型提高了计算精度。     

复杂非均质碳酸盐岩储层酸岩反应动力学特征及酸压对策研究

与国内外大型缝洞型碳酸盐岩储层不同,冀中坳陷廊固凹陷北部杨税务潜山具有储层埋藏深、温度高、低渗致密、储集空间复杂,非均质性强等特征,酸压改造成为提高单井产量的必备技术,但由于岩性和裂缝发育的不同,酸岩反应特征复杂,储层酸压改造设计针对性差。针对杨税务潜山峰峰组、上马家沟、下马家沟、亮甲山四套储层特征,开展酸岩反应主控因素研究,建立不同储层类型的酸岩反应动力学方程,根据酸岩反应实验与裂缝导流能力评价,提出四套储层的个性化酸液配方及改造对策,指导了区块13井次的高效改造,为亿吨级储量动用提供了技术保障,也为国内类似基质裂缝型碳酸盐岩的储层改造方案设计提供了技术借鉴。      

非均质碳酸盐岩油气藏酸压数值模拟研究进展与展望

要实现深层、超深层海相碳酸盐岩油气藏的高效开发,亟需相关酸化压裂技术理论的突破与创新。为了指导多种酸压工艺的现场实践,通过系统梳理和总结酸压数值模拟技术的已有研究成果,结合目前深层、超深层海相碳酸盐岩油气藏酸压工程的技术需求,探索研究了当前酸压数值模拟面临的新挑战和需要突破的方向。研究结果表明:①酸压三维数值模拟基于解耦思想,将酸压模型分为水力裂缝初始形态构建、酸刻蚀模拟及导流能力计算等3个模块,其中酸刻蚀模拟模块是酸压数值模拟的核心;②地质统计学参数方法在水力裂缝初始形态建模中的应用已较为成熟,酸刻蚀模拟通过N-S方程组、酸平衡方程、酸液滤失模型及酸岩反应溶蚀力方程耦合求解,已初步实现了精细化和油藏工程尺度的模拟,酸蚀裂缝导流能力的计算主要基于局部立方定律进行求解,并考虑了多重因素对导流能力的影响。结论认为,酸压数值模拟面临的新挑战包括酸液在复杂流动介质中的多场耦合高效计算、酸刻蚀过程的精细模拟、酸蚀裂缝导流能力的准确计算以及酸压数值模拟与酸压工程应用的匹配;需要突破的方向是实现多场、多尺度的酸压数值模拟。     

前置缓速酸加砂压裂中酸岩反应模拟研究

水力压裂是低渗、特低渗砂岩油气藏增产改造的主流技术,但常规水力压裂由于压裂液破胶不彻底等伤害储层而不能使增产效果最大化。室内实验及现场施工表明,前置缓速酸能改善压裂效果。前置酸加砂压裂要求施工结束后返排阶段酸液仍具有一定反应活性,能促使压裂液破胶和清洗支撑裂缝。酸液对滤失区孔隙度和渗透率的改善程度、施工结束后滤失区酸液浓度决定了前置酸对压裂效果的改善程度。基于酸液缓速机理和酸岩反应机理,建立裂缝内和滤失区的酸液浓度分布和矿物浓度分布模型,可用于计算滤失区酸液和矿物浓度分布,以及对孔隙度和渗透率的改善程度,评价前置酸对常规水力压裂效果的改善程度。模拟结果表明氟硼酸和氢氟酸的复合缓速酸液体系能有效改善滤失区孔隙度和渗透率,并保证返排阶段酸液仍具有一定反应活性,可有效促使压裂液破胶和清洗支撑裂缝。     

储层纵向渗透率非均质性对酸压改造效果的影响

随着越来越多的复杂油气藏投入到勘探开发中,储层纵向渗透率非均质性已成为影响或制约酸压改造效果的重要因素.以储层渗透率与岩石溶蚀速率关系为基础,结合数值模拟方法及9口气井改造效果实例,综合分析了储层纵向渗透率非均质性对酸压改造效果的影响规律.结果表明,纵向渗透率分布对酸蚀沟槽的形成及导流能力有重要影响,储层纵向渗透率变异系数在0.8 ～1之间时,酸压改造模拟效果较好.实践证明当储层渗透率非均质性较强或较弱时,酸压改造效果较差;当储层纵向渗透率非均质性为中等程度时,酸压改造效果较好.     

测压信息确定油藏非均质性方法研究

在Oliver等人研究工作基础上．引入瞬时渗透率,建立了平面非均质油藏模型,利用扰动理论和拉普拉斯变换,推导了不稳定井底压力及压力导数的近似解析解,在此基础上建立了地层径向渗透率剖面的递归算法。方法中定义的瞬时渗透率是随时间变化的,是测试时间对应的探测区域内渗透率的调和平均。以此瞬时渗透率为基础的渗流模型及递归算法,突破了Oliver等人油藏渗透率随径向距离不能变化太大的限制,能更好地分析油藏的渗透率非均质性。拓展了试井资料应用范围。     

长裸眼非均质储层酸压主因素优选方法研究

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩油藏产层厚度大,完井井段长,非均质性严重。分别运用均值和均方差方法优选酸压井段物性参数,运用最优BP神经网络结构编制酸压决策软件,对塔里木盆地酸压施工的20井次进行酸压前决策模拟。实例应用对比分析表明,均值方法符合率75%,均方差方法符合率90%。对于长裸眼非均质碳酸盐岩储层,采用均方差方法优选储层物性参数,可以较准确地描述不同深度的物性差异给酸压造成的影响,定量地指导酸压选井选层工作及增产措施的制定。     

扇体砂砾岩储层非均质性与产能研究

辽河盆地西部凹陷为东陡西缓的箕状洼陷,沙三段扇体砂砾岩储层较为发育,具有较强的非均质性.根据渗透率非均质系数划分了5种类型,即二次中间增大型(A)、线性增加型(B)、线性降低型(C)、稳定型(D)、三次函数型(E)非均质性模式,评价为强、中、弱3类非均质性储层,分析了其平面分布规律.研究表明,油层主要分布于强、中非均质性发育区,其中强非均质性储层产能高、差异大.     

前置液酸压技术在石炭系油藏改造中的应用

针对石西油田石炭系油藏油井重复酸化效果逐年变差,开展了前置液酸压工艺技术研究及试验,并通过微地震波监测技术对酸压裂缝的长度及走向进行了监测.研制出了表面活性缓速酸酸液体系,具有低摩阻、降滤失、缓速性能好、低伤害等特点,满足了石炭系油藏酸压的要求,现场试验12井次,有效率100%,累计增产原油1.2万吨.     

考虑酸蚀蚓孔区影响的酸压油井产能方程

酸压过程中形成的蚓孔区将对酸压井产能产生影响。针对酸压后形成蚓孔区,根据压后流体渗流规律变化,建立了酸压井的物理渗流模型,推导建立了启动压力梯度和应力敏感共同影响下低渗油藏有限导流垂直酸压裂缝井产能预测模型,通过实例分析各因素对产能特征的影响。研究结果表明：油井产量随启动压力梯度增大而呈近似线性下降趋势;基于Terzaghi有效应力的应力敏感对油井产量的影响作用显著,油井产量下降幅度随压差增大而增大;油井产量随裂缝半长增加而增加,但增加幅度随之减小,而在一定裂缝长度下,裂缝导流能力存在一个最佳值;蚓孔区系统中的蚓孔长度和蚓孔区渗透率对油井产量的影响非常小,可忽略不计。     

岩石热开裂研究现状及其应用前景

方法通过热学和声学方法,论述了岩石热开裂作用的机理,并将此机理拓展到油气田开发应用方面。目的寻找一种既能增加裂缝长度,又能增加裂缝密度的新方法,从而提高原油最终采收率。结果岩石热开裂用于石油开采,能够提高储集层渗透率且不使其非均质性增大;但如何在井筒中对选定层段进行热开裂作业,以及如何运用声学或其它方法对热开裂作用的效果进行检测等都是热开裂应用研究中应加以关注和考虑的问题。结论岩石热开裂在石油开发和核废料储存等领域中,具有广阔的应用前景;然而从目前看,该项研究尚属起步阶段,能否将该项研究成功地应用于石油开采中,还有待于进一步研究     

压裂液与煤岩相互作用实验研究

煤层气通常需要借助压裂改造措施来实现经济开采,但常用压裂液与煤岩之间相互作用的规律仍不清楚,这不利于煤层的压裂液选择和压裂施工设计。文中通过开展压裂液(CO2压裂液、活性水)与煤岩相互作用实验,研究了不同压裂液对煤岩性质的影响规律。结果表明:煤岩经CO2压裂液浸泡后,其矿物组成发生变化,方解石质量分数显著降低,黄铁矿次之,石英、有机质及黏土矿物质量分数略微增加,伊利石和高岭石被轻微溶蚀,煤岩溶蚀孔隙数量增多,孔隙度和渗透率增大,抗压强度降低幅度为46.0%;煤岩经活性水浸泡后,其矿物组成基本不变,高岭石发生轻微水化膨胀,煤岩孔隙度及渗透率降低,抗压强度降低幅度为1.6%;CO2压裂液比活性水压裂液更有利于煤层气压裂改造。     

岩石脆性对水力压裂裂缝影响的数值模拟实验

水力压裂裂缝起裂与拓展轨迹对致密油气储层水力压裂改造效果的影响至关重要。基于胜利油区某区块埋深为3200m的致密砂岩储层岩石试样的单轴压缩物理实验结果,应用数值模拟软件RFPA~(2D),对单轴压缩数值模拟实验中的岩石力学参数进行标定,建立数值模拟模型,研究岩石脆性指数及残余应力水平对水力压裂裂缝拓展轨迹的影响。研究结果表明:岩石脆性指数越大,越有利于水力压裂裂缝的拓展,并且产生的裂缝越宽,起裂压力越小,形成有效复杂裂缝网络的面积越大,水力压裂改造的效果越好;岩石残余应力水平越低,水力压裂产生裂缝的发育程度越高,并且压裂裂缝的宽度越宽,起裂压力越低,水力压裂改造的效果越明显。     

碳酸盐岩酸化压裂CO2量的计算

酸化压裂过程中,酸液沿裂缝壁面岩石流动反应,生成大量CO2。这些CO2部分溶解在残酸溶液中,部分游离于裂缝内,气相物质的存在对酸液流动反应过程具有重要影响、CO2的临界温度为31．05℃,临界压力为7．37MPa,在储层条件下游离CO2一般处于超临界状态。根据质量守恒原理与相平衡原理,文中总结了酸化压裂过程中CO2生成量、溶解量以及超临界游离CO2体积的计算方法,并进行了实例分析。计算结果表明,酸一岩反应生成的CO2数量巨大,其中小部分溶解在残酸溶液中,绝大部分以超临界状态游离在裂缝中,需考虑其对酸液流动反应和裂缝延伸的影响。     

一种高性能有机酯前置酸加砂压裂隔离液体系

前置酸加砂压裂工艺技术在油气田现场增产改造作业中已进行了大量应用,并取得了较好的增产效果,但同时也暴露出了在压裂注入过程中前置酸与压裂液接触提前破胶等问题。为此,根据前置酸加砂压裂工艺技术的要求,从确保施工成功、提高增产效果出发,提出了采用前置酸加砂压裂隔离液隔离前置酸和压裂液技术,通过理论分析和实验研究,优选出了有机酯类物质作为前置酸加砂压裂隔离液体系主剂,提出了高性能有机酯前置酸加砂压裂隔离液配方和制备方法。对系列实验评价分析结果的研究表明,所提出的有机酯前置酸加砂压裂隔离液体系能较好满足前置酸加砂压裂要求,有效隔离前置酸液和压裂液,提高了施工效果。     

考虑岩石变形的页岩气藏双重介质数值模拟

为了准确预测页岩气产能,指导实际生产,通过考虑岩石变形所造成的渗透率变化以及页岩气黏性流、表面扩散、Knudsen扩散等渗流机理,将地质力学效应与流体流动进行耦合,建立综合考虑应力敏感和页岩气多种渗流机理的数学模型,采用离散裂缝模型对地层微裂缝和水力裂缝进行描述,利用有限元方法进行求解。结果表明,在表面扩散与Knudsen扩散的作用下,页岩基质渗透率增加,使页岩气累积产气量增加,而应力敏感效应使得基质渗透率降低,从而导致累积产气量降低。表面扩散系数和Langmuir体积越大或井底压力越低,页岩气累积产气量越高。对于Langmuir体积越高的页岩气藏,通过降低井底压力进行开采,更有开发潜力。新建模型的模拟结果与实际历史生产数据拟合效果较好,验证了所建模型的准确性。     

碳酸盐岩裂缝性油藏酸压压降曲线分析

基于径向裂缝模型推导了酸压压降曲线分析模型。考虑了酸液溶蚀的碳酸盐以及酸岩反应生成的二氧化碳对人工裂缝体积的影响,针对裂缝内由二氧化碳、水、氯化钙等物质组成的高压相平衡体系,将二氧化碳真实地处理为超临界状态,其体积由适用于超临界流体的BWR状态方程求解。通过构造G函数、ψ函数可判断储层的滤失特性,确定裂缝闭合点从而得到裂缝的几何尺寸以及滤失系数等参数,进而指导酸压的施工设计和完善酸压工艺。将该方法应用到塔河油田酸压井的压降曲线分析中取得了较好的效果。