砂岩储层酸压酸液有效作用距离数学模型研究

考虑盐酸对氢氟酸溶蚀砂岩矿物的催化作用，在碳酸盐岩酸压浓度模型的基础上，结合砂岩储层矿物酸岩反应的特点，建立了砂岩储层酸压酸液浓度分布模型，给出了求解酸浓度分布的全隐式数值计算方法。计算结果表明，该模型较为准确地模拟了裂缝中氢氟酸的浓度分布，为施工参数设计和施工效果预测提供了依据。     

砂岩基质酸化模型研究与应用

在砂岩基质酸化中,优化设计所采用的“一酸两矿物”模型没有考虑HF与矿物反应后所生成的H2SiF6与粘土类矿物的进一步反应。研究表明,这一反应在砂岩油气藏酸岩复杂反应的整个过程中是十分重要的。尤其在高温地层中该反应更普遍,对酸化效果的影响更大。为此提出了一个新模型,能真实模拟这一酸岩反应化学过程。新模型考虑了流速对酸岩反应的影响,以及H2SiF6与快反应矿物再反应生成Si（OH）4沉淀,并且Si（OH）4作为第三种矿物与HF反应这一复杂的酸一岩反应过程;同时,新模型还考虑了砂岩储层纵向上的非均质性。采用新模型和软件能实时模拟高温地层酸化过程中酸液在储层岩石中的流动和溶蚀以及储层渗透性和孔隙的变化,能直观反映酸化过程中酸液对储层伤害的解除情况,可以更好地指导砂岩储层基质酸化优化设计。应用实例验证了新模型的科学性、适用性。易于现场推广应用。     

砂岩多层油藏基质酸化效果预测

利用分布参数模型,考虑到地层在垂向和径向存在渗透率变化,建立了多层砂岩基质酸化模型,采用隐式差分方法求解合适酸浓度、矿物浓度方程,从而计算出孔隙度、渗透率变化,通过计算增产倍比进行效果预测,以指导正确制订酸化施工工艺,提高砂岩基质酸化施工后的增产效果,达到少投入多产出的目的。本文介绍的分析方法和详细的计算过程适用于各种砂岩油藏的基质酸化效果预测。     

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。     

一种砂岩缓速酸酸岩反应模型的建立

砂岩酸压增产改造工艺技术在复杂岩性、低渗透、特低渗透、非常规及特殊油气藏的勘探开发中,得到了越来越广泛的应用。砂岩储层酸压的关键在于形成较高导流能力的酸蚀裂缝,为了有效改造储层和减轻二次伤害,常采用缓速酸液体系进行砂岩酸压。为了完善砂岩缓速酸的酸压理论,科学指导砂岩酸压设计和现场施工,基于酸液缓速机理和酸岩反应机理,建立了砂岩缓速酸酸压中裂缝内和滤失区的酸液浓度分布和矿物浓度分布模型,并用于计算酸蚀裂缝导流能力、酸液滤失区孔隙度和渗透率的改善程度。实例模拟结果表明：缓速酸酸压可保证酸蚀裂缝和滤失区具有较高的HF浓度,有利于增加酸液有效作用距离和改善基岩孔隙度和渗透率,但过高的HF浓度则会产生硅胶沉淀,对储层造成二次伤害,从而降低酸压效果;单一氟硼酸和氢氟酸的复合缓速酸液体系产生的导流能力随裂缝长度的增加呈现出先增加后降低的趋势,因而应考虑采用多种酸液多级交替注入酸压。     

基于指数伤害模型的砂岩酸化模拟

在两酸三矿物模型及精细化模型基础上建立了符合地层尺度的砂岩基质酸化径向非均质流动反应数学模型。为了研究伤害带孔、渗分布差异对酸化模拟效果的影响,将伤害带渗透率合理地假设为指数型分布。通过将伤害带孔、渗分布常规模型与指数模型分别引入径向非均质流动反应模型中,重点讨论了不同伤害带假设对酸化模拟效果的影响。模拟发现,前者酸化后地层孔隙度沿径向呈递减规律;而后者酸化后地层孔隙度沿径向呈递增规律,径向上孔隙度起伏更为平缓,说明伤害带内渗流条件得到了均匀改善,其结果更符合真实情况。在相同注入条件下,指数模型较常规模型计算的酸化效果更显著,同时大排量有利于增加酸液深穿透距离,但与小排量相比,其酸化后的油井增产倍比相当。     

氟硼酸深部酸化在商河油田的应用

本文介绍了以胜利商河油田为代表的低渗透砂岩油层氟硼酸深部酸化机理,通过对商河油层岩心的静态和流动模拟试验,获得了氟硼酸深部酸化所用的合理酸液配方及施工工序,其酸化效果高于土酸及盐酸酸化,经济效益是盐酸酸化的4.4倍,是土酸酸化的14倍。     

氟硼酸的水解及其与硅质物质的反应速度

本文考察了温度、[H~ ]、[BF_4~-]对氟硼酸水解速度的影响和氟硼酸与硅质物质的反应情况,得到了氟硼酸的水解动力学方程。研究表明,在80℃以下,氟硼酸与硅质物质的反应速度较土酸低;采用氟硼酸酸化技术可望实现砂岩地层的深部酸化。     

一种新型砂岩酸化液体系

氟硼酸铵是一种含氟铵盐,在水溶液中显弱酸性,可以发生缓慢水解,最终产生氢氟酸,因此有了对砂岩储层进行基质酸化的可能.研究了以氟硼酸铵为主体配方的酸液体系的性能,确定了各组分的最佳浓度,并对添加剂进行了优选,确定出了一套合理的添加剂配方.实验结果表明,该体系具有缓速、缓蚀等特点,为该体系的现场应用提供了室内实验依据.     

砂岩射孔井基质酸化数学模型的建立及应用

在射孔井中,井筒仅通过炮眼与周围地层相互作用。炮眼周围液体的流动形态、压力分布以及酸液的运动前缘等与裸眼井中的平面径向流截然不同。但目前我国的酸化设计全都按照裸眼井进行。为使射孔井的酸化设计更为准确、合理,在椭圆坐标系中建立了射孔井砂岩基质酸化的压力微分方程和酸平衡方程。同时将砂岩中的矿物划分为两种以不同速度溶解的拟化学矿物,以硅酸盐和石英为代表。通过求解椭圆坐标系中的基本方程组,获得目标区域内的压力分布、氢氟酸浓度分布、硅酸盐及石英矿物的浓度分布、孔隙度和渗透率分布,求得酸液有效作用距离和增产倍比,从而预测酸化效果。     

高泥质强水敏砂岩储层酸液体系研究

采用溶蚀率测定实验和岩心流动实验研究了适合于高泥质、强水敏砂岩储层岩石酸化的酸液体系配方,分析了酸液种类、酸液浓度和关井时间对酸化效果的影响。结果表明,对泥质含量较高的砂岩储层,采用含氢氟酸的酸液体系酸化效果较好,但为了防止二次沉淀生成,必须优化设计酸液浓度和反应时间;对水敏性强的储层酸化,采用含氟硼酸和氢氟酸的缓速酸酸液体系酸化比土酸效果更好。在酸化后,注入防膨液段塞能稳定粘土,延长和提高酸化效果。     

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文章用薄片,扫描电镜、能谱Ｘ射线衍射及粒度分析考查了酸化反应对四川低渗透砂碉储导台矿物组成及结构的影响。研究结果表明,绿泥石放物在盐酸中的酸蚀效果与第二代充物的种类有关,当第二代充填物为碳酸盐,伊利石及石英时,分别为强溶蚀,部分溶蚀及几乎不溶蚀。氢氟酸溶蚀砂岩中各种碎屑及充填物的反应效果随酸化液中氢氟酸的有效浓度而变化。根据薄片分析有助于设计溶蚀率高、而孔隙骨架水遭到破坏的合适的酸化液配方。一定条     

氟硼酸防砂技术研究及应用

油井正常生产过程中,常伴随有粘土或粉细砂粒与粘土混合物产出,这些物质或沉积于井筒之中掩埋生产层段,或呈悬浮状悬浮于产出液中,造成深井泵卡泵和频繁修井。对此类地层出砂,用常规的防砂方法往往难以奏效,为此,根据氟硼酸酸化的特殊机理,研究了一种氟硼酸防砂技术,并在2口出砂井进行了试验,见到了较好的防砂效果,取得了显著的经济效益。     

川西须家河气藏地层水与蓬莱镇气藏地层水和储层配伍性探讨

酸化可有效疏通地层渗流通道,改善地层流体渗流能力,实现油气井增产、注水井增注。但酸化过程中铁离子的存在容易在地层中形成沉淀,堵塞地层孔隙喉道,影响酸化效果。针对砂岩储层,开展了常规土酸、氟硼酸、多氢酸三种酸液体系中铁离子沉淀机理研究。研究结果表明:在砂岩储层酸化中,铁离子以多种复合物的形式存在于沉淀产物中,不同于碳酸盐岩储层采用盐酸酸化时铁离子以Fe(OH)3沉淀的形式出现。对于不同酸液体系,铁沉淀形成的条件不同。常规土酸在较低的pH值条件下即出现沉淀,且在pH值为1.2时完全沉淀,氟硼酸形成铁沉淀的pH值较土酸大。多氢酸对金属离子具有较好的螯合作用,使得其在一个较小的pH值范围内才会出现铁的沉淀,而且出现沉淀时pH值较大,采用该酸液体系进行砂岩储层酸化,形成铁离子沉淀的风险较小。     

番禺油田古近系珠海组储层酸化技术应用研究

砂岩基质酸化技术是油井增产有效的传统技术,但这一技术也存在问题:一是氢氟酸(HF)对黏土溶蚀的速度过快,酸液作用时间短而最终导致酸液在储层中的穿透距离短;二是氢氟酸与黏土矿物反应会产生二次沉淀而造成地层伤害。而低伤害缓速酸体系为这一技术注入了新的活力,以大量的酸化试验优选出了适合番禺油田古近系珠海组的低伤害缓速酸体系。根据现场的测试情况,采用了分层酸化工艺。现场应用效果证明所选用的酸液体系是十分成功的,这为该地区油气井的稳产、增产提供了有力的支持。     

复杂砂岩高效酸化技术先导性试验

川西须家河组砂岩储层埋藏深,地质条件复杂,加砂压裂和常规酸化增产效果均不理想,致使大量的天然气资源难以有效动用。分析了须家河组砂岩储层压裂、酸化改造过程存在的问题,结合砂岩酸化增产机理和地质特征,优选出对岩心骨架溶蚀率低（约2%）、对钻井液溶蚀率高（约15%）、能较好防止酸化沉淀,并且缓速性好的新型高效酸液体系。室内实验及现场应用表明,优选出的酸液能够很好地解除钻完井污染,溶蚀和沟通储层孔喉和微裂缝。与常规酸液体系相比,新型酸体系具有明显的优势,对于类似砂岩储层酸化有很好的借鉴意义。     

逆土酸增注技术在大港油田的推广与应用

逆土酸系指氢氟酸浓度和用量高于盐酸浓度和用量的土酸,它处理地层的机理与土酸相同。在大港油田的逆土酸酸液中加入一种可以抑制氧化物沉淀或絮结成胶状物的"溶蚀剂",避免了地层酸化后新的堵塞。用高浓度大剂量的氢氟酸对泥质堵塞为主的地层解堵和在改造以粘土胶结为主的泥质砂岩地层或钻井液堵塞中的碳酸岩成分较少时,大大增强了酸液对泥质堵塞物的溶蚀能力,所以逆土酸对地层渗透性的改善程度就优于常规土酸。     

多氢酸酸液体系酸度特性实验分析

一般砂岩的主要成分含有大量的硅质（包括石英和硅酸盐），由于氢氟酸能与石英和硅酸盐反应，迄今为止对于砂岩酸化都是用含有HF的酸液体系。但是，氢氟酸会快速的与黏土反应，同时产生二次、三次沉淀，这不利于保护岩矿的胶结和防止酸化过程中的储层伤害。为了减少这些负面效应的产生，提高油气藏酸化效果，国内外一直致力于酸液体系和酸化工艺改进研究。为此，对多氢酸酸液体系的特性进行了进一步的实验研究，结果表明：多氢酸酸液体系是一种多元弱酸，在酸化过程中能逐渐释放H⁺，可以保持溶液的pH值变化较小，即保持酸液的HF浓度变化较小；多氢酸酸液体系的初始pH值较高，可减少缓蚀剂的用量；多氢酸酸液体系是一种缓冲酸液体系；对于砂岩酸化，多氢酸比传统的含HF酸液体系更好；对于高温砂岩地层油气藏酸化，使用多氢酸酸液体系可延长酸液有效作用范围。     

新型缓速酸在新疆油田的应用

针对新疆油田低渗储层酸化措施效率低的现状,研发了以有机膦酸和氟盐为基础的新型HDF缓速酸体系,并进行了溶蚀能力、阻垢性能、岩心流动等室内评价实验。实验结果表明,HDF体系可将酸岩反应时间由常规土酸体系的1 h左右延长至6 h以上,在砂岩的溶蚀率与土酸相近的情况下,其粘土类矿物的缓速率可达80%,并减少90%的二次沉淀物。现场应用情况证实,HDF体系酸化相对于普通土酸能够显著提高酸化效果,特别是对于高温深层砂岩储层、粘土含量较高的储层,其优势更为明显。现场应用近30井次,有效率100%。     

“酸敏”砂岩储层的酸化适用性探讨

酸化压裂技术在鄂尔多斯盆地长庆气区部分特低渗透砂岩储层改造中取得了一定的效果,但对于该工艺在酸敏储层的适用性存在争议。酸敏评价实验标准中所用酸液类型及浓度并不是针对具体储层特征的最佳优化结果,因此该类实验得出的敏感性结论并不能作为储层是否可采用酸化处理的依据。为此,开展了酸液岩心流动评价实验,通过研究储层的损害类型和分析储层中矿物含量,进而优化出了酸化工作液体系,形成了以有机酸为主的酸液体系。岩心实验结果表明,该酸化工作液对酸敏砂岩储层进行酸化是适用的,可有效地提高酸化效果。