粗糙颗粒碳酸盐岩三维酸蚀分形数学模型

酸化压裂作为碳酸盐岩油气藏的重要增产措施,其增产效果与酸岩反应过程有密切联系。前人的酸岩反应数学模型未考虑岩石颗粒表面的分形特征和酸液对岩石颗粒的三维溶蚀,与实际酸岩反应过程存在明显差异。首先运用分形几何方法对粗糙颗粒的面积、体积等形状特征量进行规范表征,然后以化学反应动力学、传质理论为基础,建立岩石颗粒三维酸蚀分形数学模型,进而分析完全溶蚀时间、溶蚀率等反应特征参数的变化趋势。研究表明:碳酸盐岩颗粒表面分形维数对颗粒完全溶蚀时间的影响很显著,而且分形维数越高,完全溶蚀时间越长;溶蚀时间并非随着颗粒当量半径、氢离子主体量含量增加而单调递增或递减;当相对反应时间一定时,分形维数越高,颗粒溶蚀率越高。     

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。     

石灰岩颗粒酸溶蚀前后表面结构的分形特征

将地层取芯石灰岩样捣碎、筛析、酸溶蚀、测比表面,根据分形理论分析实验结果。在一定条件下,石灰岩颗粒酸溶蚀前后的表面结构具有分形特征,表面不规则性的复杂程度可借表面分维大小加以定量描述。对于给定的石灰岩颗粒,酸溶蚀导致表面分维值增加。     

石炭岩颗粒酸溶蚀前后表面结构的分形特征

将地层取芯石灰岩样捣碎、筛析、酸溶蚀、测比表面，根据分形理论分析实验结果。在一定条件下，石灰岩颗粒酸溶蚀前后的表面结构具有分形特征，表面不规则的复杂程度可借表面分维大小加以定量描述。对于给定的石灰岩颗粒，酸溶蚀导致表面分维值增加。     

酸岩反应动力学方式与酸溶蚀行为关系的模拟研究

酸岩反应动力学方式与酸溶蚀行为关系，对油气井酸化增产技术有重要的指导作用。本文结合前人研究工作，探寻和总结了这件关系并简介了模拟研究方法。本工作表明，当动力学方式为对流传质控制时，酸溶蚀相对稳定地进行，溶性结构为紧密型，为扩散传质控制时，酸溶蚀不稳定地进行，溶蚀结构为孔洞型；为表面反应控制时，酸溶蚀相对均匀地进行，溶蚀结构则为均匀型。     

酸岩反应动力学方式与酸溶蚀行为关系的理论判别

酸岩反应动力学方式与酸溶蚀行为之间关系的理论判别，对更好地实施油井酸化增产技术有重要意义。本文在前文工作基础上通过酸液在多孔介质毛细管内的层流传质与反应问题的求解，提出了受对流传质、扩散传质以及表面反应控制的动力学相互转化的一套临界判据，可在一定程度上对酸岩反应动力学方式与酸溶蚀行为之间的关系作出理论判别。     

一种双子表面活性剂自转向酸的酸岩反应特性

粘弹性表面活性剂自转向酸在注入地层后酸岩反应酸增粘形成暂堵屏障使后续酸分流转向,能够较好地解决油田开发过程中地层CaCO3垢堵塞的问题,同时可有效改造低渗透油层段.室内确定了一种适合于长庆油田三叠系中低温、高矿化度油藏的季铵盐双子表面活性剂自转向酸体系.酸岩反应特征是酸化酸压体系研究的重要内容,也是施工设计的重要依据.从溶蚀率和静态酸岩反应动力学考察了该自转向酸的酸岩反应特性.     

微观结构差异对碳酸盐岩酸蚀损伤的影响

为明确碳酸盐岩矿物成分、微观结构、分布形态等对酸岩反应速率、微观结构以及力学强度的影响,开展了酸岩反应速率实验、表面静态溶蚀实验以及点荷载力学强度实验.结果表明,在盐酸质量分数保持不变的条件下,灰岩与盐酸的反应速率与碳酸盐含量直接相关,碳酸盐含量越高,酸岩反应速率越快,反应越剧烈;由于灰岩裂隙区域基质与裂隙填充物矿物成...     

建南气田长兴组碳酸盐岩酸岩反应规律研究

建南气田长兴组碳酸盐岩储层由于前期对酸岩反应规律的认识严重不足,酸压改造效果并不理想。因此开展了旋转圆盘、岩心驱替、扫描电镜等相关实验,以揭示其酸岩反应规律。实验结果表明,岩石成分变化以及晶粒成熟度对酸岩反应速率影响显著,生屑灰岩与胶凝酸的反应速率约为生物灰岩的1.3倍,为灰质云岩的1.4倍,为普通灰岩的1.9倍,20%胶凝酸与4种岩心反应,表面均能形成非均匀刻蚀;溶孔云岩过酸后,由于压实、颗粒运移作用,易造成二次污染,渗透率降低;生物灰岩和生屑灰岩过酸时,胶凝酸更易与方解石充填物发生反应,且优先在晶间孔、晶间缝进行溶蚀,但形成的酸蚀蚓孔较少。针对不同类型储层,分别提出了前置液酸压、加砂酸压、小型酸化、自转向酸酸压等工艺技术     

鲁克沁油田缓速酸体系研究

介绍了鲁克沁油田油藏特性,考察了盐酸、土酸及缓速酸对鲁2井岩粉和岩块的缓速性能。结果表明,土酸对岩粉溶蚀率最高,达50％以上;由15％HCl＋10％黏土酸组成的缓速酸和12％HCl＋3％氟硼酸组成的缓速酸对岩粉和岩块溶蚀率均较低,对岩粉溶蚀速度较慢,尤其是起始溶蚀速度明显小于土酸。对酸液中添加剂进行筛选,确定缓速酸体系由缓速酸（15％HCl＋10％黏土酸）＋黏土稳定剂（1％MW-2）＋铁离子稳定剂（TW-1）＋缓蚀剂（HS-6）组成。     

塔中Ⅰ号气田碳酸盐岩储层酸岩反应动力学实验

塔中地区碳酸盐岩储层极其致密,酸化/酸压措施是该地区常用的增产措施,而酸岩反应动力学参数是酸化/酸压设计及分析酸岩反应速度规律的重要参数。首先阐述灰岩与HCl的反应原理及各动力学参数的求取方法,其次通过室内实验,用酸岩反应及腐蚀速率测定仪测定塔中Ⅰ号气田碳酸盐岩与20%胶凝酸反应的相关数据,经处理后求取酸岩反应速度常数、反应级数、反应活化能、H＋有效传质系数等酸岩反应动力学参数。这些参数真实可靠,为该地区酸化/酸压优化设计及酸岩反应规律分析提供了科学依据。     

酸压过程中多尺度酸岩反应特征实验研究

前人有关碳酸盐岩与酸液反应的研究多局限于单一尺度,尚缺乏对酸岩反应特征的多尺度探索。该文采用正交实验方法,进行了9次四川二叠系长兴组灰岩颗粒的酸液溶蚀实验,探索了主体酸浓度、温度、反应时间和酸型等4种因素影响下的宏观反应速率和介观反应机理。在所分析的因素中,酸型对宏观反应速率影响最强,其次是主体酸浓度。酸蚀前后的岩样在扫描电镜下的孔、缝、面的变化表现出多样性,表明碳酸盐岩酸蚀存在多种介观机理,前人所述的酸液对碳酸盐岩"通缝扩喉"的反应机理,只是其中的一种情况。对比不同尺度的反应特征,发现宏观反应速率与介观反应机理之间的相关性不明显。      

碳酸盐岩酸化反应机理分析

为进一步阐明酸液化学添加剂与碳酸盐岩储层开采的关系，文章通过讨论酸岩反应动力学模式，归纳出酸岩扩散与表面反应控制速率方程，并结合实际酸/岩（液/固）反应动力学分析导出无量纲动力学参数的表达式。鉴于酸液是一种电解质浓溶液，文章还从流体动力学和电解质溶液理论的角度，对影响H⁺扩散传质的各种影响因素作了理论分析，并通过研究边界层的形成和工作液流动状态下的酸/岩反应，提出盐酸与碳酸盐岩的反应主要受H⁺液相扩散传质和液/固表面反应动力学影响的观点，而H⁺液相扩散传质速率又取决于工作液在边界层的流动状态。     

碳酸盐岩自转向酸酸岩反应动力学实验研究

酸岩反应动力学参数为正确分析酸岩反应速率规律、指导基质酸化/酸压施工设计提供了基础。利用旋转岩盘实验仪进行碳酸盐岩自转向酸酸岩反应动力学参数的测定,建立了酸岩反应动力学方程,并分析其影响因素。结果表明,自转向酸具有较低的反应速率及传质速率,其在80℃、500r/min、7.5MPa条件下,酸岩反应级数m=1.144,反应速率常数K=4.34×10-(7mol·L)-m·mol(/cm2·s),反应速率方程为J=4.34×10-7Ct1.144;其活化能Ea=34991J·mol-1,频率因子K0=6.53×10-2(mol·L)-m·mol(/cm2·s),酸岩反应动力学方程为J=6.53×10-2e-34991/RTC1.144;并通过转速～De及Re～De分析可知,影响H+有效传质系数的因素包括转速和酸液浓度。     

应用灰色关联法分析影响酸岩反应速率的主次因素

利用灰色关联分析法,以长庆油田高桥区块下马家沟组白云岩岩心的酸岩反应动力学实验数据为基础,对碳酸盐岩反应速率的4个影响因素：酸液浓度、地层温度、酸液黏度和圆盘转速进行了分析评价,结果表明,四个因素的灰色关联度大小顺序依次为：转速〉温度〉浓度〉黏度。进一步明确了各相关性状对反应速率影响的大小与主次关系。     

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     

二氧化碳对塔河油田裂缝性储层酸岩反应的影响研究

为提高塔河油田裂缝性油藏的酸压改造效果,研究了CO2对裂缝性油藏酸岩反应影响的问题。利用自主研制的裂缝性储层酸岩反应仪,基于网状裂缝模型,对考虑CO2影响的不同类型、不同黏度和不同浓度酸液的酸岩反应情况进行了试验评价。试验得出:随着回压增大,酸岩反应产生的CO2转变为超临界态后大量溶于酸液中,酸液流动阻力大幅降低,酸蚀量增大;与胶凝酸及Ⅰ型地面交联酸相比,HCl质量分数为20%的Ⅱ型地面交联酸滤失量小、黏度高,受CO2影响最大,酸岩反应最慢,有利于实现裂缝性储层深穿透酸压的目的。Ⅱ型地面交联酸在YJY井重复酸压中进行了现场试验,与该井应用胶凝酸的首次酸压效果相比,液体效率大幅提高,酸蚀缝缝长大幅增加,压裂后累计产油1.2×104 t,增油效果显著。研究表明,超临界CO2有助于降低酸液流动阻力,提高酸液深穿透能力,提高塔河油田裂缝性储层酸压改造效果。      

胶凝酸反应动力学试验研究

介绍了胶凝酸反应动力学的试验方法及基本原理,进行了普通酸和胶凝酸与灰岩的反应动力学试验,得到不同条件下的酸岩反应动力学参数及反应动力学方程,对优化碳酸盐岩油藏酸压设计有一定的指导作用。     

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。     

用人工模拟裂缝装置研究盐酸/白云岩反应速率的影响因素

压裂酸化效果的好坏,在很大程度上上决定于酸岩反应速率的大小。通过选择和控制适当的工艺参数可以达到延缓酸岩反应速率,提高酸化效果的目的。文中利用人工模拟裂缝装置,研究了温度,注酸排量,裂缝宽度等因素对盐酸／白云岩反应速率的影响规律;并采用四因素四水平的正交试验,综合考察了温度,排量,酸浓度,缝宽四种因素对酸岩反应速度的影响的主次顺序,发现对酸岩反应速率影响力的大小次序为;酸浓度〉排量〉温度〉缝宽;最