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。

蓬莱天然气区酸蚀裂缝导流能力实验研究

采用蓬莱天然气区沧浪浦组和茅口组碳酸盐岩全直径岩心,钻取和剖切标准岩心构建缝宽1 mm裂缝进行室内实验,分析了不同酸压工艺对壁面溶蚀效应的影响,分析了酸液类型、酸液用量、注入级数以及闭合压力对酸蚀导流能力与导流能力衰减率的影响规律,并评价了不同溶蚀壁面粗糙度值对导流规律的影响。研究结果表明:相比单一酸液1级交替注入,自生酸和胶凝酸组合具有更强的溶蚀效应,非均匀刻蚀程度和酸蚀导流能力更大。对比不同液量的自生酸和胶凝酸组合3级交替注入,随胶凝酸液量的增加,非均匀刻蚀程度增大,初始导流能力增大,初始导流能力衰减率减小;随自生酸液量的增加,非均匀刻蚀程度增大,初始导流能力减小,初始导流能力衰减率增大;随粗糙度值增大,初始导流能力增大,初始导流能力衰减率增大。随闭合压力增大,胶凝酸用量越多和自生酸用量越少,始终保持更大的导流能力。因此该研究成果在优化酸化压裂施工设计和提高现场施工效果方面具有一定的参考价值。

碳酸盐岩酸蚀裂缝面粗糙度与导流能力相关性分析

酸蚀裂缝导流能力是评价酸压效果的一项重要指标,为研究酸蚀裂缝面粗糙度与导流能力的相关性,文中以四川碳酸盐岩储层灯四段井下岩心为研究对象,开展了酸蚀裂缝导流能力测试实验,提出了裂缝面粗糙度评价方法,研究了闭合压力和酸蚀时间对导流能力的影响。实验结果表明:当闭合压力一定时,酸蚀时间越长,酸蚀裂缝面整体粗糙度越高,导流能力随酸蚀时间的增加而增大;酸蚀裂缝面粗糙度与导流能力呈正相关,相关系数在0.75~0.99。通过研究可知,基于高斯曲率计算的碳酸盐岩酸蚀裂缝面粗糙度能较好地定量表征导流能力的相对大小,可为酸蚀裂缝导流能力的精细评价提供参考。

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。

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。

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。

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。

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。

考虑非达西效应的酸蚀裂缝流场数值模拟

酸压改造后的酸蚀裂缝是储层流体的主要流动通道,研究流体在酸蚀裂缝中的流动规律是十分必要的。本文介绍了目前裂隙流动研究中的4种常用控制方程及各自的适用条件,确定了Navier-Stokes方程为酸蚀裂缝流场数值模拟的控制方程。为了分析酸蚀裂缝流场分布规律以及非达西效应对裂缝导流能力的影响,利用逆向工程技术对两种不同刻蚀形态的酸蚀岩样壁面进行了实体重构,并采用有限元数值模拟方法进行了不同流量下的酸蚀裂缝流动试验。结果表明:酸刻蚀形态和裂缝接触关系对流场分布的影响较大。隙宽分布平滑的均匀刻蚀裂缝,其流态稳定、曲折度低,但由于裂缝开度较窄且比表面较高,边界层效应明显,流体流动时产生的黏滞阻力较高;沟槽裂缝曲面粗糙,隙宽分布复杂,流体流动时流态不稳定,曲折度高,在高流量下会产生明显的涡流流动,增大惯性阻力。裂缝通道存在缩颈现象会引起流体绕流和多次加减速,产生额外的压力损耗。随着模拟流量的增大,压降与流量会逐渐偏离线性关系而呈现出非达西流动现象。酸蚀裂缝壁面越粗糙,产生非达西效应时的临界流量和临界雷诺数就越小,在相同流量下非达西效应就越强烈,导流能力下降速率更快。

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。

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。

闭合酸蚀裂缝导流能力模拟研究

酸蚀裂缝导流能力是影响酸压改造效果的关键所在。由于岩石性质、刻蚀形态及闭合压力等因素影响,很难对酸蚀裂缝导流能力进行准确的预测。目前,对于酸蚀裂缝几何形态和酸穿距离的计算模型较多,而就酸蚀裂缝导流能力的计算模型研究较少。为此,基于自仿射分形理论建立裂缝酸压模型,进行酸压模拟,利用局部立方规律(LCL)对闭合酸蚀裂缝导流能力进行预测,对影响闭合酸蚀裂缝导流能力的主要因素进行了正交模拟计算。结果表明,影响闭合酸蚀裂缝导流能力主要因素的影响程度从大到小依次为:闭合压力>分形维数>注酸时间>地层基质渗透率>注酸排量>标准偏差>地层基质孔隙度。

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。

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。

精细化壁面重构下的酸蚀裂缝导流能力研究

酸化压裂是碳酸盐岩储层开采的主要手段,利用酸液对裂缝壁面的非均匀溶蚀,在裂缝壁面形成沟糟状刻蚀,这样形成的酸蚀裂缝在闭合压力作用下仍具有一定的导流能力,最终达到改善渗流条件、油气增产的目的。酸压后的裂缝导流能力是酸压效果的重要评价指标,因此对于裂缝导流能力的研究至关重要,酸蚀后的裂缝壁面形态以及支撑体的高度是计算酸蚀裂缝导流能力重要影响因素,它有助于预测酸蚀裂缝导流能力和评价酸蚀效果。利用原始高度数据绘制的壁面形貌图不能准确地重构真正的酸蚀形态,原始获得支撑体高度的方法也有误差,因此需要寻找一种能准确地重构酸蚀裂缝壁面形态获得支撑体高度的方法。通过空间插值的方法精细化重构裂缝壁面可以大幅度提高裂缝壁面支撑体高度数据的精度,并且有效修补在扫描获取初始数据时由于技术原因缺失的高度数据。本文主要考虑了不同酸蚀裂缝壁面岩石力学形态参数以及力学性质的非均一性,建立了基于支撑体高度的酸蚀裂缝导流能力的模型,通过裂缝壁面精细化重构插值得到了其中关键参数壁面高度相关数据,精确化确定模型参数,以获得最佳分析结果;将精确化得到的数据应用到裂缝导流能力模型中,同时进行了不同时间下的酸蚀导流系列实验,将碳酸盐岩岩样过酸后进行导流能力测试,获得不同酸蚀时间下的裂缝导流能力,将实验所得裂缝导流能力数据与模型获得的数据对比后证明了此模型可以更为准确的表现出裂缝导流能力的变化,并且通过数据结果得到了在一定闭合压力下的最佳酸蚀时间范围,论证了利用不规则网格插值方法在裂缝导流能力研究中应用的可行性和适应性。

酸蚀裂缝表面微凸体变形破碎规律

探讨酸蚀裂缝面上微凸体在地层应力作用下变形破碎规律,为酸蚀裂缝闭合机理提供理论依据。从初始和酸蚀后裂缝表面微凸体的受力分析入手,用Herz弹性接触理论和Drucker-Prager屈服破坏准则解释了酸蚀裂缝表面微凸体变形和破碎规律,结果表明,在地应力条件下初始裂缝表面微凸体受力平衡不会发生变形破碎,酸蚀后裂缝表面微凸体在承压时的变形程度与地应力、岩石的弹性模量及酸蚀后微凸体的曲率半径有关。当酸蚀后裂缝面微凸体的曲率半径大于其发生破碎的最小曲率半径时,酸蚀裂缝可保持较大的开度及导流能力。

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。

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。

高温高压碳酸盐岩地层酸蚀裂缝长期导流能力实验研究

酸蚀裂缝导流能力是评价酸化压裂效果的重要因素;而酸蚀裂缝在高闭合压力下闭合严重,导流能力很低,并且短期导流能力并不能代表生产时的导流能力,所以需要进行裂缝长期导流能力研究。结合托甫台奥陶系高温高压碳酸盐岩油藏的特征,运用高温高压酸化流动仪、FCES—100裂缝导流仪,进行了酸蚀裂缝、加砂水力裂缝、加砂酸蚀裂缝长期导流能力实验,考察了不同闭合压力下三种裂缝的长期导流能力的变化规律。实验所用酸液类型、酸岩接触时间、支撑剂尺寸和铺砂浓度都是通过前期实验优选得到,分别为稠化酸、60 min、40/70目陶粒及3.0 kg/m2。对实验数据进行分析对比,发现在高闭合压力下酸蚀加砂裂缝比酸蚀裂缝导流能力高,水力加砂裂缝比酸蚀加砂裂缝略高。

酸蚀裂缝导流能力数值模型研究

酸蚀裂缝导流能力的计算对于酸压方案优化及压后产能评估有着非常重要的作用。采用裂缝面离散化思想,将裂缝面法向变形过程离散为有限个微凸体法向应变的集合作用,从而反映酸蚀裂缝在闭合应力作用下的变形过程;考虑裂缝内流体非达西流动的影响,建立了裂缝导流能力数值计算模型,可描述裂缝内压力及流场分布。通过计算分析表明:在闭合应力作用下,裂缝闭合前后流场分布发生较大差异,且闭合应力越大,导流能力下降越快;当裂缝内处于高速非达西流动时,裂缝的导流能力将大大降低,流体向井筒流动过程中消耗大量能量,使得地层压力下降更快。