水平井分段压裂产能影响因素研究

水平井压裂是开发特殊和难动用储量的重要技术手段,在油气田开发过程中得到了越来越广泛的应用。以矩形油藏中压裂水平井为研究对象,在水平井压裂不同裂缝形态的基础上,建立了油藏与裂缝的物理模型和数学模型,并对其进行了差分求解、编程。分析了裂缝长度、数量、间距和不均匀分布等因素对产能的影响,绘制了各个因素取最佳参数时的地层压力分布等高线图。结果表明,裂缝长度和裂缝数量对产能的影响最大,裂缝间距及分布情况对产能的影响相对要弱一些,可以增大裂缝间距以减小彼此之间的干扰作用。这对水平井进行压裂优化设计具有一定的指导作用。

乳化酸酸岩反应动力学实验研究

简述了酸岩反应实验方法,讨论了酸岩反应动力学参数的表达式。动力学测定采用旋转岩盘法,岩盘直径2.54 cm,使用塔河油田灰岩岩心（碳酸钙含量大于98%）和加有铁离子稳定剂、缓蚀剂、助排剂的油外相乳化盐酸,实验温度90℃,实验压力8 MPa。实验过程中盐酸浓度（H＋浓度）由Ca2＋、Mg2＋浓度测定值求出。取岩盘转数为500 r/m in,测定4个初始酸浓度（和4个反应时间）下的酸岩反应速率,反应速率的对数与初始酸浓度的对数之间有良好的线性关系,由此求得乳化酸与灰岩之间的反应级数m为1.3269,反应速率常数为7.6595×10-7（mol/L）-m.（mol/cm2.s）。乳化酸与灰岩间的反应速率仅为文献报道的胶凝酸1/2-1/3,普通酸的1/5-1/8。取初始酸浓度分别为5.674、4.475、3.813 mol/L,反应时间180 s,改变岩盘转数（300-1000 r/m in）,视乳化酸为幂律流体,求得实验乳化酸与灰岩之间的有效传质系数分别为2.314×10-8、8.363×10-9、2.978×10-9cm2/s,仅为文献报道的胶凝酸的1/10-1/30。

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.

酸化缓蚀剂曼尼希碱缓蚀机理的电化学研究

由苯乙酮、甲醛及二乙胺合成了曼尼希碱,用电化学方法考察了该曼尼希碱在15%盐酸中对P110钢的缓蚀作用。20℃下的极化曲线表明P110钢在盐酸中发生阳极活性极化过程,随该曼尼希碱加入量的增大(0～1.0%),腐蚀速率减小,自腐蚀电位正移,表明该曼尼希碱为抑制阳极过程为主的缓蚀剂;EIS谱表明该曼尼希碱在钢表面形成的保护膜随温度升高(20～80℃)而减弱;随该曼尼希碱加入量增大而增强。用电化学方法测定的P110钢在15%盐酸中的腐蚀速率,在不加该曼尼希碱时随温度升高而急剧增大,20℃时为2.796g/m2.h,80℃时高达493.4g/m2.h,在同一温度下随曼尼希碱加量增大而减小,同一曼尼希碱加量下的缓蚀率随温度升高而增大,即该曼尼希碱的缓蚀效率随温度升高而增大。

多种因素下的滤失速度计算模型

本文在研究前人大量滤饼试验结果的基础上提出了一种更加精确的滤失速度计算模型。该模型考虑了裂缝中流体滤失的三个区(滤饼、侵入、油藏)的真实压降、流体粘度、缝中剪切速度、侵入区前沿移动等多种因素的影响。该模型可用于水力压裂、前置液酸压设计中滤失速度的计算。

裂缝形态对水平井产能影响的有限元法研究

根据渗流场与温度场的相似性,用有限元软件ANSYS热分析模块模拟压裂水平井的渗流状况,分析了压力及渗流速度的分布规律,研究了裂缝扩展形态对水平井产能的影响。研究结果表明:由于天然裂缝或地应力因素产生的水力裂缝整体性倾斜或缝间夹角等问题会降低油井产能;裂缝关于井筒的不对称分布有利于提高产量,间隔交错分布能获得更大的产量;当分段压裂水平井裂缝间距较小时,由于缝间干扰裂缝发生小角度弯曲,产能略有增加。ANSYS模拟压裂水平井渗流场具有精确度高、直观性强等优势,研究结果对现场压裂施工作业有一定借鉴意义。

压裂酸化技术对地层条件的适应性

本文基于压裂工艺原理和酸化机理来讨论不同压裂酸化工艺方法对不同油层条件的适应性，以便在特定的油层条件下，能选择最合适的工艺措施，实现措施成本相对较低、油水井增产增注效果较好和提高原油采收率的目的。

砂岩基质酸化中HF与石英的反应动力学

将岩心酸化流动模拟试验与 ICP残酸离子分析测试技术结合起来 ,通过拟合残酸中的 Si离子浓度来研究 HF与石英的反应动力学 .实验结果证明 :HF在石英上的反应速率与 HCl的浓度无关 ,与 HF浓度成二次方关系 ;酸化流动模拟试验中流速对酸化效果是有影响的 ,高流速下的酸化可解除储层深部的伤害 ,在砂岩基质酸化的施工工艺上建议采用“最大排量压差法”.为优化 HF的酸化施工 ,深入认识储层矿物学和 HF与铝硅酸盐的反应动力学是十分必要的 .

杏树岗油田酸化施工储层的伤害机理及预防

井底酸化技术是目前油井增产、水井增注的重要措施。但在实际应用中,酸化作业使油田产量提高的同时,也对储层产生了一定程度的损害。酸液与储层岩石及流体不配伍,添加剂使用不当,工艺参数选取不合理,施工时引入的固体杂质都会造成储层伤害。因此,施工过程中应根据现场实际情况,合理应用酸液体系,优化施工参数,在充分保证采油效果的同时最大限度地保护储层。

对酸化过程表面反应理论的研究

Schechter和Gidley模拟酸化过程,给出了孔隙中反应物浓度C_P的数学模型,为了求解平均浓度C_P,模型中定义了一个系数α,并认为α仅依赖孔隙的几何尺寸、扩散系数和反应速度常数,而不依赖于孔隙的轴向位置和时间,并在一定假设条件下,给出了平均浓度C_P的表达式,该式依赖于α。作者认为,上述方法必须证明α与孔隙的轴向位置z、时间t无关,并设法测定α。本文使用特征线法与特征函数法,直接求解反应物浓度C_P的数学模型,得到了C_P的显式解,并由此得到C_P的表达式。这里得到的C_P与C_P的表达式都不依赖于α。利用所得结果,还证明了:即使是给定的单个孔隙,α也是依赖于z、t的,α的取值可以散布在无穷区间,α无法确定,从而Schechter和Gidley所述求解C_P的方法是错误的。

碳酸盐岩油藏基质酸化水平井表皮因子模型研究(Ⅰ)理论模型建立

水平井开采技术是近年来广泛用于页岩薄层、低渗透等复杂油藏开采的一种主要方法.然而,如何全面考察来自油藏、酸液及酸化过程中的一些主要因素特别是难于用一般方法描述的酸蚀孔洞形成和生长的随机因素对酸化处理效果的影响,则是碳酸盐岩油藏水平井基质酸化技术设计和效果评价时所遇到的难题之一.通过首次综合考虑当代分形理论研究的新成果——酸蚀孔洞形成和生长过程中的分形与分维特征、水平井地层伤害沿水平井筒的椭圆柱体分布形态以及水平井油藏渗透率各向异性特性,提出了一种碳酸盐岩油藏水平井表皮因子综合模型,从而为上述问题的探讨在一定程度上提供了理论基础和可能途径.

绿泥石与土酸、氟硼酸反应实验研究

研究了美国标准矿物绿泥石与7种常用酸（5％HCl，5％HCl＋0．5％HF，5％HCl＋1．0％HF，0．5％HF，1％HF，8％HBF4，5％HCl＋7％FIBF4）在60℃下的反应。发表了反应0．5、1．0、2．0、12．0小时后7种反应液中可溶硅、可溶铝的浓度（mg／L）和绿泥石的溶蚀率数据。一般而言，可溶硅浓度在0．5小时，可溶铝浓度在2小时即达到最大值；可溶硅、可溶铝浓度在盐酸反应液中很低，在氟硼酸反应液中随反应时间延长而升高，在复合酸和氢氟酸反应液中在不同程度上出现下降或波动，表明有二次沉淀。绿泥石的12小时溶蚀率，在1／5和0．5／5土酸中最高（28．68％，22．50％），在5％盐酸和复合氟硼酸中次之（20．83％，17．75％），在氟硼酸（6．81％）和土酸（～2％）中很低。用能谱电镜检测，与1／5土酸、复合氟硼酸反应2小时后的绿泥石表面，Si的质量分数大幅增大，Al、Fe的质量分数大幅减小，新出现F，证实有硅酸盐和氟化物沉积。绿泥石与各种酸液反应12小时后，（001）和（002）晶面衍射峰形和峰位不变，与氟硼酸特别是复合氟硼酸反应后，两晶面衍射峰高度降低，在20=15．8°和18，2°处出现新衍射峰，表明有新矿物生成或发生了矿物转化。图1表3参3。

酸化液缓蚀剂对地层的损害

填砂层和天然砂岩岩心渗透性试验结果表明，酸化液缓蚀剂ＣＴ１－２和ＣＴ１－３可使酸液和模拟残酸（ＣａＣｌ２溶液）以及氮气的渗透率下降２０％－９０％。岩心扫描电镜观察结果表明，这些缓蚀剂对砂岩岩心的损害可能与它们在粘土表面的吸附有关。

120℃高温酸化缓蚀体系的研究与评价

将炔醇、助溶剂、表面活性剂及缓蚀增效剂按一定比例混合形成复合缓蚀体系,评价了它的缓蚀性能,结果表明:12 0℃、高压下2 %的复合缓蚀体系在2 0 %盐酸中可使N80钢片的腐蚀速率由2 0 0 1.3g/(m2 ·h)降至10 .5 3g/(m2 ·h) ;在15 %常规土酸中2 %的复合缓蚀体系可使N80钢片的腐蚀速率由1899.9g/(m2 ·h)降至8.0 8g/(m2 ·h) ,腐蚀速率均达到了一级标准,缓蚀效果良好。同时复合缓蚀体系在酸液中的溶解性良好,与N80钢片接触前后酸液无沉淀生成。

用于酸化的酸/油微乳液的实验室研究

用阴-非离子表面活性剂制备了酸/油型微乳液,初步优选了配方。在常压下对比了盐酸、Hoefner 的酸/油微乳液、Phillips 的稠化酸及作者所配制的酸/油微乳液与大理石之间的反应速率。结果表明,本文所提出的微乳液体系的酸化速率最小。考察了钙离子对反应速率的影响。用支撑液膜研究了氢离子在微乳液中的传递机理。所配制的微乳液体系可用于砂岩油层的基质酸化或压裂酸化。

确定水平井产能比、流动阻力比、驱动面积比和表皮因子的新方法

基于陈元千和Joshi的两个水平井产量公式,提出了确定水平井产能比、流动阻力比、驱动面积比和表皮因子的新方法。例题应用结果表明,本文提供的方法是有效可靠的。

表皮因子与渗流方式

阐述了表皮因子的定义和不同渗流方式下的影响机理,通过稳态渗流理论给出了三种经典渗流方式下表皮因子的数学表达式及新的分维渗流、椭圆渗流表皮因子公式。应用本文的研究结果,可以对表皮因子进行深层次分析,为诊断油气井的工作状况、增产措施前的选层选井及预测产能等提供确切的理论依据。

砂岩基质酸化中的化学平衡研究

纯高岭土和油田实际岩心的流动模拟试验都验证了在相同温度下 ,加入盐酸会加快氟硅酸与铝硅酸盐的二次反应。在砂岩基质酸化过程中 ,H2 SiF6 AlFx(3 -x) + HCl之间存在一种化学平衡 ,该平衡用以控制氢氟酸与铝硅酸盐的一次反应和二次反应的化学计量系数。在土酸酸化反应中 ,盐酸不仅用来溶解碳酸盐矿物 ,而且具有调节氟硅、氟铝配合物平衡的另一作用 ;盐酸的浓度越高 ,F/Al越低 。

^(19)FNMR法研究砂岩基质酸化中的氟铝、氟硅配合物

本文进行了1 9FNMR研究砂岩基质酸化的可行性实验 ,证明1 9FNMR是研究铝、硅氟化物平衡和HF、H2 SiF6同铝硅化物反应程度的有力手段。实验显示同一酸液配方在不同温度条件下及在相同温度、不同反应时间下所形成的氟铝、氟硅配合物种类是不同的 ,只有应用1 9FNMR才能鉴别出来。

砂岩基质酸化前后储层岩心岩石力学参数测定

对比酸化前后储层岩石抗压强度可证实降低酸液浓度有利于保护岩石骨架，避免近井筒岩石酸化后造成孔隙坍塌；证实采用高浓度氯氟酸酶化时会大大降低岩石的抗压强度，应尽量减少酸液用量，即使采用低浓度破酸化，也必须优化酸液用量，酸液的用量对岩石的抗压强度具有很大的影响。