酸蚀裂缝导流能力实验及预测模型研究综述

酸压技术作为碳酸盐岩油气藏储层增产改造的重要措施,已得到广泛应用,并取得了良好效果。酸压成功的关键,是形成一定长度的具有高导流能力的酸蚀裂缝。文中在阐述国内外酸蚀裂缝导流能力实验研究及预测模型研究现状的基础上,提出现有的酸蚀裂缝导流能力室内模拟实验装置存在以下不足：考察范围有限、裂缝导流能力室内模拟实验研究与现场原型相似性不足、室内实验的温压条件模拟存在一定缺陷、实验考察因素的完备性有待完善等。建议结合相似准则,完善室内酸液流动反应模拟实验装置和实验研究方法。通过分析各影响因素之间的交互作用,构建相互独立的参数群,建立考察因素更全面的酸蚀裂缝导流能力预测模型。     

川东石炭系影响白云岩酸蚀裂缝导流能力因素的试验研究

文中利用多功能酸液环流装置，针对川东石炭系白云岩，研究了闭合压力、溶蚀量以及刻蚀形态等因素对酸蚀裂缝导流能力的影响规律；同时采用温度、排量、酸浓度、缝宽4因素四水平的正交实验，综合考察了温度、排量、酸浓度、缝宽四种因素对酸蚀裂缝导流能力的影响主次顺序为：缝宽＞浓度＞温度＞排量。这对优化酸化设计，提高酸蚀裂缝导流能力，有重要的指导意义。     

酸压过程中酸蚀裂缝导流能力研究

酸蚀裂缝导流能力是影响酸压效果的关键参数之一。由于酸岩反应随机性强,酸蚀裂缝导流能力难以准确预测。影响酸蚀裂缝导流能力的因素较多,采用自行研制的DP-I型裂缝导流能力试验仪,综合研究了岩石嵌入强度 、闭合应力、酸液用量、酸接触时间、酸液滤失以及注酸排量等主要因素对酸蚀裂缝导流能力的影响。在理论计算模型方面,迄今为止主要包括N-K模型、Gangi“钉床”模型、Walsh模型、Tsang＆Witherspoon孔隙模型和GongM模型。文章对各种计算模型进行了综合分析,就目前而言,国内外仍主要采用N-K经验关系式来预测酸蚀裂缝导流能力,其他模型因为所需参数难以确定,无法在实际中应用。
     

从酸压机理探讨塔河油田酸压工艺发展方向

通过对酸液滤失机理、酸蚀有效作用距离的影响因素和裂缝导流能力的研究，指出研究降滤失酸液体系、水力压裂与酸压结合技术和多级注入与闭合酸化结合技术，是提高塔河油田酸压效果的发展方向。     

碳酸盐岩酸蚀裂缝导流能力试验研究

利用酸蚀裂缝导流仪,以胶凝酸为反应介质,对大理石和灰岩露头进行酸蚀裂缝导流能力实验,分别考察了裂缝缝宽、注酸排量、实验温度、闭合压力、测试流量等因素对裂缝导流能力的影响.实验结果表明:窄裂缝缝宽和高注酸排量能使酸液在裂缝中的流速加快,有利于形成高导流能力通道;升高温度能加快酸-岩反应速率,利于提高酸溶蚀率更高的大理石裂缝导流能力;而灰岩露头与酸反应产生的不溶物及刻蚀坑对裂缝导流能力影响较大,影响测试结果;闭合压力的增加使得裂缝导流能力快速下降,灰岩露头在闭合压力高于30MPa后的有效导流能力能下降至极低水平;测试流量的增加也会使裂缝导流能力测试值下降.另对岩板表面的刻蚀形态差异性及其对裂缝导流能力的影响进行了分析.     

考虑压力溶解的酸压裂缝长期导流能力模拟方法

由于酸压施工的高成本及高风险,在设计阶段需要对酸蚀裂缝导流能力这一影响酸压改造效果的关键参数进行预测。目前关于酸蚀裂缝导流能力预测的研究尚存在一些问题,通常情况未考虑酸蚀裂缝长期导流能力的变化,导致预测的产能与实际产能存在一定差异。基于酸蚀裂缝闭合机理,考虑酸蚀裂缝中粗糙接触面上岩石的溶解、扩散和自由面上的溶解沉淀这3个过程的综合作用,建立了考虑压力溶解作用的酸蚀裂缝长期导流能力预测模型。研究表明,压力溶解作用对于酸蚀裂缝长期导流能力的影响不可忽略;压力溶解过程主要受控于裂缝间的化学势的影响,当体系达到平衡,反应停止;裂缝初始宽度、裂缝间初始接触面积比等因素都会影响压力溶解作用的强弱,裂缝初始宽度越大,裂缝间初始接触面积比越小,压力溶解作用越强,裂缝宽度下降越快。研究成果可以提高酸蚀裂缝导流能力的预测精度,为酸压设计提供可靠的参数,更为准确地描述酸压后产能的递减规律。     

不同砾石含量砂砾岩酸蚀裂缝导流能力

九龙山珍珠冲组为一套含灰质砂砾岩的低孔低渗储层,通过酸压手段改善该类储层的导流能力提高气井产能。酸蚀裂缝导流能力是衡量酸压成功与否的关键因素之一,针对含灰质砂砾岩,借助酸蚀裂缝导流能力的实验测试结果,总结了不同酸液类型、不同砾石含量对含灰质砂砾岩酸蚀裂缝导流能力的影响,得出针对不同砾石含量选择不同酸液类型获得的导流能力区间,验证了砾石含量在40％～60％时酸蚀裂缝导流能力值最高,为今后该类储层的酸压工艺提供指导。     

顺北碳酸盐岩储层长期酸蚀裂缝导流能力预测方法

顺北碳酸盐岩油气藏温度压力高,储层酸压改造难度大。为解决在闭合应力长期作用下,酸蚀裂缝导流能力损失,导致酸压效果大幅降低的问题。通过酸蚀裂缝导流能力评价实验,研究不同酸液质量分数、温度和闭合时间条件下的酸蚀裂缝导流能力变化规律。综合各条件下酸蚀裂缝导流能力关系式,建立并验证了顺北碳酸盐岩储层长期酸蚀裂缝导流能力预测方法,模拟计算了不同时间和排量下的酸蚀裂缝导流能力变化规律。结果表明：低闭合应力下,酸液反应速率是酸蚀裂缝导流能力主控因素。高闭合应力下,闭合应力、岩石特征和岩面非均匀性是酸蚀裂缝导流能力主控因素。闭合应力是影响岩石表面变形的主控因素,是长期酸蚀裂缝导流能力的决定因素。闭合应力长期作用时裂缝深部导流能力下降幅度比缝口大。人工裂缝中长期酸蚀裂缝导流能力分布规律受酸岩反应速率控制。     

地面交联酸酸蚀裂缝导流能力研究

酸蚀裂缝导流能力是影响酸压效果和评价酸液性能的重要指标。根据API行业标准,利用酸蚀裂缝导流装置室内开展了地面交联酸及其闭合酸化后裂缝导流能力的测试。结果表明,闭合压力40 MPa时地面交联酸的酸蚀裂缝导流能力为150 μm2·cm,55 MPa时依然在80 μm2·cm以上;地面交联酸酸压后经过闭合酸化,40 MPa下酸蚀裂缝导流能力为269 μm2·cm,较未闭合酸化前提高了1.7倍;酸岩反应后的溶蚀形态好,沟槽明显,深度多在0.5~4.5 mm,可承载高闭合压力和提高长期导流能力;同时,其导流能力值远高于5级普通酸和5级稠化酸,显示出更为优良的液体性能。     

酸蚀裂缝导流能力实验研究

酸压技术是储层增产改造的重要手段之一,而导流能力是影响酸压效果的重要因素,运用酸蚀裂缝导流能力实验仪,分析酸种类、酸用量、酸浓度、岩性等对导流能力的影响,得出:酸种类对酸蚀效果影响程度的大小顺序为:高温胶凝酸>自转向酸>变粘酸;变粘酸随着酸液用量的增加对岩板导流能力的影响越来越大;随变粘酸酸浓度的增加,导流能力增大,而导流能力保持率先增大后减小说明变粘酸的浓度存在最佳值;酸液对灰岩的腐蚀能力最强,白云岩较弱,碎屑岩最弱。     

变参数酸蚀裂缝导流能力实验

酸蚀裂缝导流能力是评价酸压效果的决定性因素,测试是在固定的实验条件下主要采用鲜酸进行的,买验结果仅能表征近井筒区域的裂缝导流能力,影响了酸压效果的准确判断.采用变参数导流能力实验方法研究了沿缝长方向不同酸液质量分数、温度、流速、裂缝宽度下的裂缝导流能力.结果表明,酸蚀裂缝导流能力最高的区域出现在距井筒一段距离的区域,沿缝长方向酸液质量分数的变化是引起裂缝导流能力变化的主要原因,而裂缝宽度以及酸液流速的变化可能导致酸蚀裂缝的有效作用距离大幅度缩短.实验证明,酸液质量分数、裂缝宽度、注入速率等因素的综合变化对酸蚀裂缝导流能力沿缝长的分布影响很大.     

白云岩储层酸蚀裂缝导流能力实验研究

酸蚀裂缝导流能力是评价酸压效果的关键参数之一,目前碳酸盐岩油藏裂缝酸蚀实验研究多集中在灰岩储层,对白云岩储层的相关研究鲜有报道。灰岩与白云岩储层的酸岩反应特征差异明显,为了对白云岩储层裂缝酸蚀形态和微观反应机理进行研究,以长庆油田取心白云岩储层岩心为例,开展酸蚀裂缝导流能力实验研究,并通过3D激光扫描对比分析灰岩与白云岩岩板酸蚀微观形态。通过短期导流能力实验,分析储层物性、酸液浓度等条件影响下酸蚀裂缝导流能力的变化规律。结果表明,白云岩相对于灰岩而言,其表面反应速度低,酸岩反应速度慢,酸岩反应速度数值相差一个数量级;白云岩酸液刻蚀程度低,溶蚀主要沿节理面进行,高酸液浓度有利于深入酸蚀节理面,从而沟通基质与裂缝;另外高浓度酸液能更为充分地刻蚀酸压裂缝壁面,提高非均匀刻蚀程度,获得更高导流能力的裂缝;通过数值模拟研究发现,酸液交替注入可以有效地提高白云岩岩板的非均匀刻蚀程度,提高酸蚀裂缝导流能力,改善酸压改造效果。     

深层碳酸盐质砾岩储层酸压技术

针对深层碳酸盐质砾岩储层酸压存在的问题,提出了自转向酸分流转向技术、酸蚀裂缝导流能力优化技术、预处理酸解堵降温技术等,并与限压不限排量的施工策略、重复射孔技术、快速返排技术、防应力敏感的排液生产技术以及风险应急预案设计相结合,最终形成了适合于深层低渗裂缝性碳酸盐质砾岩储层的酸压技术.在华北油田进行了先导性试验,无产量的兴9-4x井经酸化压裂改造后,日产油量19.18 t、日产气量69 915 m3,取得了较好效果.     

中国海相碳酸盐岩储层酸化压裂改造技术现状及发展趋势

中国海相碳酸盐岩储层具有埋藏深、温度高、高含硫、孔缝洞发育分布不均匀等特点,酸化压裂改造面临一系列技术难题。在对典型海相碳酸盐岩储层地质特征进行了对比分析基础上,针对酸化压裂改造面临的技术挑战,从高温深井提高酸液有效作用距离的酸液体系、高闭合应力储层提高酸蚀裂缝导流能力的措施、缝洞型储层酸化降滤失措施、复杂地层流体应对技术、复杂结构井分段改造措施等方面对国内海相碳酸盐岩储层酸化压裂改造关键技术现状进行了综合分析,提出了海相碳酸盐岩层增产改造理论及工艺技术发展趋势。该研究结果为海相碳酸盐岩储层增产改造技术的发展提供了技术和理论支持。     

低固相胶凝酸对川东北地区碳酸盐储层改造技术研究

酸化作业是川东北碳酸盐岩油气藏增产措施之一,目前常规的酸液体系在川东北深井高温条件下不能形成较长和具有一定支撑能力的酸蚀裂缝。文章考察了低固相胶凝酸液体系的适应性及酸压工艺的选择,实验表明低固相胶凝酸具有良好的热稳定性和缓速性能好;低固相胶凝酸酸液体系在川东北碳酸盐气藏条件下能形成较长和具有支撑能力的刻蚀裂缝;改变酸压工艺也能显著的提高其在油藏条件下的酸蚀裂缝导流能力,完全能够满足酸压施工要求,对川东北碳酸盐油田资源的开发具有现实意义。     

酸蚀裂缝导流能力实验与酸压工艺技术优化

使用ＦＡＴＳＣ 实验模拟装置研究了酸用量、酸类型、岩性、岩石纹理、溶蚀量、温度、缝宽、注入速率和注入方式等因素对酸蚀导流能力的影响。结果表明：高闭合应力时,交联酸更有利于提高酸蚀裂缝导流能力;酸蚀导流能力受岩性和岩石纹理分布影响大,与岩石的酸溶解量线性关系较差;高温时酸蚀裂缝容易形成不连续、较深的点蚀坑,酸反应局部消耗多,降低酸蚀导流能力;交联酸与胶凝酸交替多级注入、闭合酸化等技术有利提高酸蚀导流能力。基于实验结果,对不同岩性碳酸盐岩提出针对性酸压工艺优化技术：纯灰岩使用交联酸酸压工艺、含泥灰岩使用交联酸与胶凝酸交替注入工艺、闭合酸化工艺。优化的酸压工艺技术现场应用后取得了很好的效果。     

复杂岩性储层导流能力的实验研究-酸蚀导流能力

酸化压裂是碳酸盐岩油气藏提高单井产量的常用增产工艺措施之一。酸压裂缝的长度和导流能力则是评价酸化压裂施工有效性的两个主要指标。复杂岩性储层的酸压反应机理、酸压工艺方法不同于常规碳酸盐岩储层，而目前国内外对于复杂岩性储层岩石导流能力认识较少。针对玉门青西油田复杂岩性储层，开展了一系列的室内酸蚀导流能力的实验研究，获得了一些重要结论。实验结果不仅指导了油田生产，而且提高了人们对复杂岩性油气藏增产机理的认识。     

常规酸性压裂液对裂缝导流能力影响的室内研究

本研究向用于碳酸盐地层的水基压裂液中添加酸液,并通过模拟实际酸压条件,在实验室中进行了酸压裂缝导流能力试验,从而评价酸液的影响.通过模拟水力压裂过程中压裂液大部分沿裂缝流动、小部分滤失的流动方式,进行了一系列酸压导流能力测量试验.用这些酸压体系对印第安那石灰石和白云石进行了一系列实验,得到以下结果:①所产生的裂缝导流能力并不总随酸岩反应时间的延长而增强,实际上,对于一些酸体系来说,在更长的酸岩反应时间下,裂缝导流能力反而降低,这表明在酸压过程中存在最佳酸化时间;②用三种酸体系所测试的导流能力有很大的差别,在200℉条件下,聚合物稠化酸与黏弹性表面活性剂转向酸比乳化酸体系所产生的导流能力更高;③实验室测量的这些裂缝导流能力与Nierode-Kruk经验关系式所预测的结果不一致.     

碳酸盐岩油藏高温超深井高导流自支撑酸化压裂技术

针对超深井酸化压裂改造形成的酸蚀裂缝易闭合、导流能力衰减快的问题,合成了新型酸化压裂屏蔽保护剂,并对其自聚性、油溶性、黏附性等关键指标进行了评价。该技术通过对水力裂缝表面非连续的、暂时性屏蔽,阻断酸岩反应,实现酸蚀裂缝由点支撑向面状支撑转变,裂缝有效支撑高度可提高3倍。采用CFD软件模拟优化了屏蔽保护剂颗粒在裂缝中的分布形态,确定了屏蔽保护剂用量、注入排量、携带液种类等工艺参数。该技术在塔河油田高温超深井进行了应用,压裂后效果表明,屏蔽剂在地层温度下黏附性、油溶性达到设计要求,自支撑裂缝的导流能力和有效期明显延长。该技术对提高超深井酸化压裂效果具有重要意义。     

酸蚀裂缝导流能力模拟实验研究

酸化压裂是改造碳酸盐岩油气藏的一项有效措施，实验研究结果影响着酸压设计；文中简介了“压裂酸化技术服务中心（ＦＡＴＳＣ）”的酸蚀裂缝导流能力模拟实验装置及计算方法，并对五组典型实验结果进行了分析讨论。