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。

基于灰色关联法的酸蚀导流能力影响因素

酸蚀裂缝导流能力是评价酸化压裂的重要因素,通过利用FCES—100导流仪进行酸蚀裂缝导流能力影响因素的研究,并采用正交实验和灰色关联法分析各参数对酸蚀导流能力的影响程度。结果显示:交联酸的酸蚀裂缝导流能力随着酸液浓度的升高而增加;交联酸的酸蚀裂缝导流能力随着酸岩接触时间的延长而增大,但随着酸岩接触时间的增加,酸蚀裂缝导流能力的增加幅度越来越小;50 MPa以前,高铺砂浓度的酸蚀裂缝导流能力更低;当闭合压力大于50 MPa时,高铺砂浓度下,导流能力会越大;利用灰色关联分析法,上述考虑的因素对酸蚀导流能力的影响程度从大到小分别为:铺砂浓度、酸液浓度、酸岩接触时间、闭合压力。明确了相关影响因素对酸蚀裂缝导流能力的大小关系,为更加有效进行酸压设计提供了重要指导。

单相缓速酸酸蚀裂缝导流规律

低渗碳酸盐岩酸压成功的关键在于酸压后形成可在地层闭合压力下保持高导流能力的酸蚀裂缝。单相缓速酸是一种具有纳米结构、低伤害、低摩阻及高缓速性能的新型酸液体系,应用潜力大,但其酸蚀裂缝导流规律尚不明确。以光滑岩板和粗糙岩板为实验对象,以盐酸、胶凝酸和乳化酸为对比,利用酸液刻蚀和酸蚀裂缝导流实验、表面形貌扫描和连续强度测试仪,研究了酸液类型、交替注入级数、注入速度、黏度比、反应时间、岩板类型对导流能力的影响。结果表明:单相缓速酸相对于盐酸、胶凝酸和乳化酸,可形成强沟道型刻蚀形貌,差异化溶蚀程度高,岩板强度损伤减缓,在高闭合压力下可保持较高的导流能力。提高酸液交替注入级数(≥3级)、注入速度、黏度比(黏度差≥50 mPa·s)及岩板初始表面粗糙度,有助于形成优势酸液流通通道。单相缓速酸实现高导流酸蚀裂缝机理为:(1)黏性指进形成差异化刻蚀沟道;(2)主蚓孔滤失形态及“虹吸”效应减缓裂缝表面强度损伤。

大牛地气田复杂岩性储层酸蚀裂缝导流能力规律研究

大牛地马家沟组碳酸盐岩储层灰岩、白云岩和含膏云岩较为发育,矿物的酸岩反应速率不同,而目前复杂岩性储层导流能力研究较少,导流能力规律不明确。文中结合储层多种矿物特点,进行了矿物成分测试和酸蚀裂缝导流能力测试,研究了不同酸蚀时间和闭合应力对导流能力的影响,建立了适合马家沟储层的酸蚀裂缝导流能力模型。结果表明:含膏云岩在低闭合应力下导流能力比白云岩低,但在高闭合应力下与白云岩相当;在闭合应力一定时,酸蚀时间越长,岩样表面越粗糙,导流能力增长越明显。基于导流能力模型,模拟研究了不同排量和注入方式下的导流能力变化规律,将酸蚀时间和泵注方式应用到现场井,产量提升了40%。该研究成果对大牛地马家沟储层酸压改造工艺设计提供了依据和借鉴。

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。

X区块碳酸盐岩油藏非均匀酸蚀工艺研究及应用

X区块碳酸盐岩油田的开发主要以酸压为主,但单一酸液的酸蚀对地层改造的程度不理想,不能形成有效的增产。针对X区块地区高温高闭合压力条件下酸蚀导流能力不足的问题,利用室内酸蚀导流实验,研究了现场常用单一酸液和多种酸液非均匀酸蚀对酸蚀导流能力的影响,并刻画了酸蚀裂缝的形态特征。研究结果表明:转向酸刻蚀裂缝表面均匀,交联酸和多种非均匀酸蚀可形成溶孔,且多种酸液非均匀酸蚀的溶孔更加复杂多样;非均匀酸蚀形成的复杂酸蚀溶孔在高闭合压力下能有效支撑裂缝,形成较好的渗流通道,导流能力更大。在SHB-X井成功进行了现场实施,非均匀酸化增油效果明显增加,日产量保持稳定,未出现大幅度降低。证明了非均匀酸蚀在X区块油田大规模应用的可行性。

顺北油田碳酸盐岩酸蚀裂缝导流能力实验研究

顺北油田碳酸盐岩油藏的开发以酸化压裂为主。针对该油田高温、高压、纯石灰岩储层的特性,利用FCES-100导流仪开展室内酸蚀裂缝导流能力的测试。岩样选用该油田一间房组储层石灰岩。实验结果表明:在酸岩接触时间相同的条件下,转向酸的酸蚀裂缝导流能力大于交联酸;转向酸的最佳酸岩接触时间为40 min;转向酸和交联酸的转折闭合压力分别为40 MPa和46 MPa,闭合压力低于转折闭合压力时,酸蚀裂缝的导流能力大于加砂酸蚀裂缝,闭合压力高于转折闭合压力时,酸蚀裂缝的导流能力小于加砂酸蚀裂缝;转向酸和交联酸的长期导流能力分别在48 h和72 h以内迅速下降,并分别于96 h和120 h以后趋于稳定。研究表明,在顺北油田酸化压裂设计中需优化注入方式和酸液用量,以提高酸蚀效果。

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。

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，实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。

高温高压碳酸盐岩油藏酸蚀裂缝导流能力实验研究

结合塔河油田托普台区块高温高压纯灰岩储层特点,应用高温高压酸岩反应仪、FCES-100导流仪研究酸蚀裂缝导流能力变化规律。短期导流能力实验结果表明:相同酸-岩接触时间下,稠化酸导流能力高于交联酸;闭合压力低于50 MPa,加砂酸蚀裂缝导流能力低于酸蚀裂缝导流能力,闭合压力高于50 MPa,加砂酸蚀裂缝导流能力高于酸蚀裂缝导流能力。加砂酸蚀裂缝导流能力实验结果表明:40/70目陶粒和1.5~2.5 kg/m2铺砂浓度酸蚀裂缝复合导流能力高。长期导流能力实验表明:48 h内导流能力快速降低,然后逐渐下降,120 h后趋于稳定。

多级交替注入酸压工艺优化研究——以磨溪龙女寺构造龙王庙组储层改造为例

为了提高磨溪—龙女寺构造龙王庙组储层多级交替注入酸压工艺设计的准确性,通过酸蚀裂缝导流能力实验,结合数值扫描技术,开展了不同注入级数、不同液体组合和不同排量下酸蚀裂缝导流能力保持率和裂缝壁面影响规律研究。结果表明,相比于一级和二级注入,三级交替注入可获得最高的酸蚀裂缝导流能力保持率,且能形成贯穿岩板的酸蚀沟槽;注入级数从一级增加到二级再增加到三级,导流能力保持率提高量逐渐变小;相同闭合压力和主体酸液条件下,以冻胶作为前置液的三级注入获得的导流能力保持率与自生酸为前置液的导流能力保持率差别不大;提高注入速率有利于提高酸蚀裂缝导流能力保持率。优化后的多级交替注入酸压工艺应用于磨溪龙女寺构造龙王庙组储层改造,单井施工曲线和后期拟合表明,该工艺可以实现沟通井周有利储集体的工程目标,为低渗储层改造提供了有效的技术手段。

酸岩反应有效作用距离确定新方法探讨

根据API行业标准,利用酸蚀裂缝导流装置开展了冻胶酸裂缝导流能力的测试,计算溶蚀速率来推导酸岩反应速率,并根据酸蚀前后导流能力计算残酸浓度,比传统的残酸浓度更精确,应用反应速率与残酸浓度值计算酸液有效作用距离。实验结果表明冻胶酸残酸浓度随着闭合应力的增大而增大,闭合应力越大越早失去效果,鲜酸浓度越高,残酸浓度越高。此法既能更精确预测酸液有效作用距离又能评价酸蚀导流能力,是一种经济适用的酸蚀效果评价方法。

微胶囊固体硝酸酸化液实验研究

固体硝酸酸压是近年来新发展起来的酸化技术,借鉴水力压裂微胶囊延迟破胶技术,先将固体硝酸微胶囊化,再用水基液携带固体酸颗粒带入地层裂缝,在裂缝中释放出H+,对地层实现深部酸化。用硝酸和尿素制备了固体酸,利用相分离法对该固体酸进行微胶囊包裹,并对其性能进行了评价。实验结果表明:乙基纤维素作第一层囊壁,壁芯比为1.5∶10.0,石蜡作第二层囊壁,壁芯比为1.5∶6.0时微胶囊具有较好的产率和缓释性能;该微胶囊固体酸的腐蚀速率,无论在常压还是高压下都低于常规盐酸酸液;其对岩石的溶解速率不同于常规盐酸酸液,随时间的增加而增加,这有利于实现深度酸化;同时它又具有与常规盐酸相同的溶解能力。酸蚀裂缝导流能力实验表明,用盐酸和固体酸形成混合酸液酸化后具有更高的裂缝导流能力。

束鹿凹陷泥灰岩致密油转向酸压可行性研究

束鹿凹陷泥灰岩致密油储层埋藏深、岩性复杂、天然裂缝发育,其储层特征既不同于北美Bakken致密油,又不同于国内松辽、鄂尔多斯长7段,储层改造难度大。采用宏观实验测试与微观实验分析相结合的方式,从转向酸压技术机理、酸岩反应动力学、酸蚀裂缝形成条件分析以及导流能力测试入手,对束鹿凹陷泥灰岩储层转向酸压可行性进行了论证。研究结果表明VES转向酸适用于泥灰岩储层且能够实现均匀布酸、深度酸压的改造目的,利用转向酸压技术能够较大幅度地提高裂缝的导流能力,但裂缝的保持能力较差,需进一步探讨其他配套技术。

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。

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。

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94x井经酸化压裂改造后,日产油量19.18 t、日产气量69 915 m^3取得了较好效果。

连续油管注酸形成导流通道的增产技术在碳酸盐岩地层的应用

随着原油价格的不断攀升和可开采原油的不断减少,提高老井采收率的计划得到进一步重视,包括再次进行增产改造或在原井眼基础上增加侧向导流通道等技术得到应用。在碳酸盐岩地层应用一种创新技术穿透近井眼污染带,形成油气泄流孔眼,沟通新的储层岩石。新技术依靠碳酸盐岩的酸溶能力和使用连续油管传输井底钻具组合(BHA),通过高压喷嘴向目的层位喷射酸液形成导流通道。该技术可用于所有裸眼完井的碳酸盐岩地层,并可用于老井和多分支井完井的新井。酸蚀导流增产技术和工具已在全球应用。本文阐述了酸蚀导流增产技术的井下工具、作业设计、作业程序以及作业实例。