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.     

致密碳酸盐岩酸蚀蚓孔研究

基质酸化是碳酸盐岩储层最早使用的解除储层污染的增产技术之一。但现场实践表明,对于微裂缝不发育的致密碳酸盐岩储层,基质酸化效果往往不佳。该文利用压裂酸化工作液动态滤失实验系统,进行了系统的岩心驱替实验。通过改变酸液注入速率、实验温度及使用不同酸液体系等方法,对致密碳酸盐岩储层孔隙基质在酸化过程中蚓孔产生的可能性进行了实验研究。研究表明：对于致密碳酸盐岩,由于基质渗透率非常低,在10MPa的驱替压差下．酸液仍然很难进入岩心基质,所以酸岩反应仅能在岩石表面进行,即使部分酸液进入基质孔隙内,由于残酸难以快速滤失,所以鲜酸难以迅速补充,使得酸岩反应的类型仅能停留在密集型溶蚀阶段,难以形成深穿透的酸蚀蚓孔。此外,通过岩心流动实验对比,分析了高渗露头及致密岩心的流动反应特点,证实酸液在高渗透岩心表面及天然裂缝发育处能形成酸蚀蚓孔。最后,通过理论分析认为．对于致密碳酸盐岩储层基质酸化很难形成深穿透的酸蚀蚓孔。     

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。     

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。     

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。     

酸蚀蚓孔发育模型综述

基质酸化是碳酸盐岩油气藏的重要增产措施,其增产效果极大程度上依赖于酸蚀蚓孔的生长情况。所以,运用数学模型对蚓孔生长进行模拟尤为重要。综述了毛细管模型、网格模型、无量纲模型与双尺度连续性模型等4种蚓孔生长模型的研究进展。毛细管模型运算简便,能模拟蚓孔生长过程中长度与半径的变化情况,但缺乏对最佳注入速率、面溶蚀、均一溶蚀等形态的认识;网格模型能较好地研究溶蚀情况,但由于大量繁琐的计算使其应用效率较低;无量纲模型能够较全面地描述溶蚀形态以及孔隙突破体积,但该模型不能独立运用,需要结合其他模型使用;双尺度连续模型能综合考虑各种影响因素,弥补了上述各类模型的不足。但是,目前缺乏对蚓孔密度的计算,仅局限于实验条件下的岩芯模拟。建议蚓孔模型应向现场发展,将分形理论与蚓孔模型结合,用分维表示蚓孔模型中的参数,简化模型运算的复杂程度,使其更好地适应现场实际。     

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。     

裂缝性碳酸盐岩酸蚀蚓孔数字化分析

在裂缝性碳酸盐岩储层酸压过程中容易形成酸蚀蚓孔,有效沟通渗流通道,而酸液滤失前/后裂缝表面形态的研究,存在着描述的量化问题。利用三维激光扫描仪对滤失前后裂缝壁面形态进行扫描及数字化处理,量化地描述酸蚀蚓孔。数字化分析研究表明,从数字化得出的裂缝壁面形态等值线图与三维图可清楚看到裂缝壁面酸蚀蚓孔形态;从裂缝间距等值线图和三维图可直接得到酸蚀蚓孔在不同位置处的大小;从裂缝壁面吻合度柱状图和裂缝间距分布柱状图,可得到酸蚀蚓孔不同间距的点云数量及其所占比例,计算酸蚀蚓孔体积,为酸压设计提供指导作用。      

碳酸盐岩多尺度三维酸蚀蚓孔立体延伸动态模拟

在双重尺度模型基础上建立了多尺度三维酸蚀蚓孔延伸模型并阐述了其数值求解方法。同时,利用地质建模方法建立了孔隙空间关联分布模型,成功解决了孔隙空间突变问题,使模拟结果更加真实可靠。通过模拟发现,注入速度是影响蚓孔形态的主要因素,随着注入速度的增大,溶蚀结构可分为面溶蚀、锥形结构、主蚓孔、分支结构和均匀溶蚀5类。当扩散速度与对流速度相当时会产生主蚓孔通道,越靠近注入端口的蚓孔越粗,而越接近出口端的蚓孔越细。主蚓孔在延伸过程中大致会经历以下4个阶段：蚓孔竞争发育、形成优势通道、主蚓孔突破岩心和蚓孔内径扩宽。其次,孔隙空间联通性是蚓孔扩展路径的决定因素,蚓孔最终沿初始高孔渗分布轨迹突破岩心。最后,通过现场算例验证了该模型及方法用于模拟碳酸盐岩储层酸化、酸压中蚓孔扩展的可行性与正确性,并为该研究领域的精细化模拟预测提供了新的手段。     

碳酸盐岩酸蚀蚓孔的一个新的阐释

优化基质酸化对获得最有效的增产处理十分重要.找到最佳流速成为许多文章的主题,其中一些文章关注寻找一个最佳Damkohler数.该方法只有在已知线性岩心纵横比时才可找到一个独特的解决方案.此外,在不同的实验室,最佳Damkohler数的突破孔容不同,而且仅仅是调整到一标准曲线.本文弥补了不同实验室使用不同纵横比带来的数据间的差距.采用了最小化突破孔容的方法.孔容是孔隙速度的函数.要使用Damkohler数,需要知道所有岩石的反应速率,但在已经发表的文章中无法获得.因此,该模型使用了温度而非反应速率.本文分析了许多常规盐酸的测试结果,并考虑了温度、酸液浓度、岩心的纵横比、孔隙度及渗透率的差异.所得的全局函数可描述全部数据,数据急剧减小,形成一条标准曲线.从该标准曲线中可以预测在不考虑纵横比的情况下对给定岩石进行的一系列实验所得的最佳泵注速度.新方法通过考虑单一数学描述中酸液浓度、岩心的纵横比、测试温度和岩石形态的不同实验室的线性岩心测试数据,使酸蚀蚓孔得到优化和改进.     

碳酸盐岩气藏的酸化压裂技术

Khuff碳酸盐岩气藏由于其固有的非均质特性 ,使其成为实施酸化压裂的理想储层。采用一些类型的酸液对这种致密白云岩气藏进行了酸化压裂增产处理 ,建立起了一个 70余口气井酸化压裂处理的大型数据库 ,用于研究酸液 /岩石的相互作用关系 ,继而确定岩性与酸液类型之间的关系。本文论述了增产处理的目标、目前在用的酸液、对返排试样的分析、根据返排试样对储层中白云岩与方解石的测试、施工作业的有关数据资料、对酸化压裂增产处理的分析和测井岩相与酸液的关系等研究成果。     

复合酸压技术在塔河油田碳酸盐岩油藏中的应用

碳酸盐岩油藏是塔河油田勘探开发的主力油藏,但70%以上油井完井后自然产能低或无自然产能,需要进行储层改造.为此,塔河油田应用清洁转向酸加常规酸复合酸压技术和冻胶酸携砂复合技术进行碳酸盐岩油藏改造,现场应用效果表明,该技术可以解决常规酸压存在的滤失量大、酸蚀裂缝穿透距离有限、不能实现长裸眼井段均质改造等问题,能实现长裸眼井段均质改造,最大限度地增加支撑裂缝缝长和提高导流能力.     

塔河油田碳酸盐岩储层酸压技术应用

塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层具有埋藏深、地温高、低渗透 ,非均质性强的特点。采用胶凝酸体系和乳化酸体系 ,根据储层类型不同 ,采用压裂酸化技术沟通裂缝 ,提高导流能力。酸压施工成功率 95 % ,有效率 6 0 % ,增产的原油占油田日产量 4 0 % ,为油田增加探明储量 1× 10 8t。从而成为油田开发、稳产和增产的主要措施之一。     

酸压对塔河油田碳酸盐岩储集层的影响因素

由于地质因素的复杂性,碳酸盐岩储集层的酸压效果与酸岩反应的各项影响因素关系密切。通过研究温度、酸液质量浓度等影响因素,可以采取有效措施控制酸岩反应速率,提高酸压效果。     

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。     

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏水平井酸压技术

为最大限度地提高长裸眼段水平井的改造效果,针对塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏特点,采用优选的酸液体系、优化的施工工艺等适于缝洞型碳酸盐岩油藏水平井酸压技术系列,使酸压措施尽可能多地沟通近井地带的缝洞体,较大幅度地提高水平井产量,取得了良好的应用效果。     

碳酸盐岩储层多级交替酸压技术研究

为扩大酸液在碳酸盐岩储层压裂裂缝中的波及范围及作用距离,实现酸液对裂缝中岩面的非均匀刻蚀,提高酸蚀导流能力,提出了碳酸盐岩多级交替酸压技术。在分析多级交替酸压机理的基础上,采用压裂裂缝模拟软件,对前置液造缝阶段裂缝参数变化规律、造缝液体类型及交替注酸阶段交替注入参数进行了模拟优化,并进行了流态模拟与酸液腐蚀试验,优化了交替注入液体体系。模拟及试验结果表明:设计压裂缝长的70%是在裂缝快速增加阶段形成的,裂缝快速增加阶段可作为最佳的前置液造缝阶段,该阶段结束后即是多级交替注入酸液的最佳时机。多级交替泵注胶凝酸+压裂液及胶凝酸+交联酸段塞过程中,每级顶替液排量以阶梯递增方式注入、每级顶替液液量按递减方式注入、提高顶替液黏度和增加交替注入级数都有利于提高酸液在裂缝中的波及范围及均匀分布。研究结果可为碳酸盐岩储层的高效酸压提供理论依据。      

塔河油田奥陶系碳酸盐岩地层转层酸压技术

通过统计分析塔河油田自2005年以来转层酸压的效果,总结出了转层酸压选井选层的原则:前期生产井段为油层,由于供液不足或水淹而转层酸压,且目的层段与原生产层段存在有效隔层,或无高角度裂缝发育的储层,适合上返酸压;转层前为干层的油井,应对目的层的含油气性质进行准确、详细的分析;一般建议不进行下返酸压。为控制转层酸压的缝高,可根据油井的具体情况选用酸压工艺参数优化、阶梯式提高排量、先堵水后上返酸压、射孔酸化预处理等技术,但效果有限,因此建议进一步开展相关技术研究。     

塔河油田碳酸盐岩储层自生酸深穿透酸压技术

随着塔河油田碳酸盐岩油藏勘探开发区块向外围扩展,储层条件越来越差,需要通过酸压提高产能,高温条件下常规酸液酸岩反应速度快、滤失量大等问题严重影响了酸液深穿透效果。为此,研制了一种在高温下缓慢生酸的耐温型自生酸体系,该体系由高聚合羰基化合物（A剂）和含氯有机铵盐类（B剂）组成。室内试验结果表明,A剂、B剂的体积比为1:1时生酸能力最强,自生酸具有较低的酸岩反应速率及较好的酸蚀裂缝导流能力,且与塔河油田地层水及常用工作液体系的配伍性良好。该自生酸体系在塔河油田累计应用15井次,油井酸压后的自喷时间和产油量比邻井（未应用自生酸酸压）平均提高了1.5~2.5倍,取得了较好的增油效果。研究表明,自生酸深穿透酸压技术能够满足塔河油田碳酸盐岩储层深穿透改造的要求。