酸岩反应非均匀刻蚀程度的精细定量表征及其敏感性因素分析

酸压是碳酸盐岩油气藏常用的增产措施之一,裂缝壁面的非均匀刻蚀程度对酸压后导流能力以及最终增产效果有着至关重要的影响,为实现酸蚀裂缝壁面刻蚀形态精细定量描述,引入非均匀刻蚀系数来表征非均匀刻蚀程度。首先采用三维激光扫描仪获取酸岩反应前后岩心切片的点云数据,利用软件Geomgaic和Matlab处理点云数据并计算表面形貌特性参数(在水平方向上选取扩展界面系数,垂直方向上选取酸蚀高度标准差系数),取权重相加求得非均匀刻蚀系数。非均匀刻蚀程度越高,非均匀刻蚀系数越大。综合考虑不同因素对非均匀刻蚀系数的影响,利用参数敏感性分析对影响因素进行重要程度排序,得出主次影响因素的关系:酸液浓度(59.94%)>白云质含量(19.78%)>转速(14.08%)>温度(6.19%)。非均匀刻蚀系数的提出为精细定量表征酸蚀裂缝非均匀刻蚀程度提供了可能,也为酸压设计指明了优化方向。图29参16。

MX井深层白云岩储层非均匀酸化压裂技术

针对MX井深层白云岩储层酸液刻蚀裂缝导流能力不足的问题,设计了非均匀酸化压裂工艺,通过不同黏度、不同反应速度酸液的组合注入,在非均匀酸液分布和非均匀酸岩反应强度的双重作用下,可产生极强的不规则刻蚀。运用室内酸蚀裂缝导流能力评价技术,刻画了岩板刻蚀特征,测定了20~90 MPa闭合应力条件下的非均匀刻蚀裂缝导流能力。结果表明:交联酸+盐酸和交联酸+胶凝酸的交替刻蚀都在岩板上形成了明显的非均匀沟槽或坑洼,细长的酸蚀沟槽模式在高闭合应力下能提供较好的流动通道,大片的酸蚀坑洼模式在中低闭合应力下导流能力较高。MX井采用交联酸+胶凝酸二级交替刻蚀非均匀酸化压裂工艺,酸液黏度比为6.67,施工排量为5.5~6.0 m^3/min,压裂后初期日产油达到65 t/d。非均匀酸化压裂技术工艺简单,不额外增加措施成本,对于提高深层白云岩储层改造效果具有重要意义。

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。

奥陶系深层碳酸盐岩酸压机理与深度酸压工艺优化

奥陶系深层碳酸盐岩已成为长庆天然气勘探的重要领域,但与常规白云岩储层相比,奥陶系深层碳酸盐岩储层埋藏深、储层致密、灰质含量高,酸岩反应速度快,常规酸压改造酸蚀裂缝缝长短,单井产量较低,需开展酸压机理研究和深度酸压工艺优化,提高酸压改造效果。针对储层地质特征和酸压改造需求,通过开展酸岩反应动力学实验、酸蚀程度评价、酸压数值模拟,明确了不同白云石含量碳酸盐岩储层酸岩反应机理的差异性:随着白云石含量的降低,灰质含量的增加,反应速度加快,岩石表面酸蚀程度高,但酸蚀裂缝长度降低,应强化不同白云石含量碳酸盐岩储层改造的差异化设计。以“先造压裂缝、后酸蚀”的改造思路,优化形成了“前置液造缝、多体系酸液交替注入、缝内转向”为核心的深度酸压技术,通过酸液和压裂液共同作用,形成水力裂缝、酸蚀裂缝与基质溶孔连通的裂缝网络,现场试验取得较好增产效果。

白云岩储层酸岩反应控制模式界限

为明确白云岩储层酸岩反应控制模式界限,以中亚某区块白云岩储层岩心为对象,开展酸岩反应动力学试验和数值模拟研究,并通过扫描电镜对比分析灰岩与白云岩酸蚀机制的差异;建立不同因素控制下的白云岩酸岩反应动力学方程,明确温度90℃、转速500 r/min为表面反应控制模式、表面反应和传质共同控制模式的界限。结果表明相同试验条件下,随着白云质体积分数的升高,酸岩反应速度迅速降低;当白云质体积分数超过75%时,酸岩反应速度降到最低并趋于稳定;白云岩储层的酸压改造方向应区别于灰岩储层,在允许范围内可以适当提高酸岩反应速度,以改善裂缝壁面的非均匀刻蚀程度,增大酸蚀裂缝的导流能力。

顺北油气田超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术

顺北油气田碳酸盐岩储层具有超深、高温和高破裂压力等特点,酸压改造时存在酸蚀裂缝短、导流能力递减快等问题,为此,提出了应用深穿透酸压技术对超深碳酸盐岩储层进行改造的技术思路,并进行了技术攻关研究。合成了酸用稠化剂、高温缓蚀剂,研制了抗高温清洁酸,并进行了酸液非均匀刻蚀导流能力试验,分析了在闭合应力为20~90MPa时仅注入清洁酸、仅注入胶凝酸和先注入清洁酸再注入胶凝酸3种注酸方式下裂缝的导流能力;同时,研究了酸液非均匀驱替流动机理,优化了非均匀刻蚀酸压工艺参数。研究发现,采用“清洁酸+胶凝酸”组合注入模式,不仅酸蚀裂缝导流能力有较大幅度提高,有效缝长也增加近1倍。超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术在顺北油气田进行了5井次现场试验,酸压施工成功率及有效率均达到100%,酸压后平均日产油107.7m^3,平均酸蚀缝长133.20m,取得了明显的储层改造效果。研究认为,顺北油气田超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术可极大改善超深碳酸盐岩酸压效果,可为国内类似储层的酸压改造提供借鉴。

超深碳酸盐岩水平井水力喷射定点深度酸化压裂技术

埋深超过6 000 m的碳酸盐岩长裸眼水平井,常规笼统酸化压裂技术无法控制裂缝位置,浅、中深裸眼井分段酸化压裂技术也不适用。针对该问题,研发了超深井新型水力喷射定点酸化压裂技术。该技术通过2趟管柱实现定点深度酸化压裂:第1趟管柱下入喷射工具至目标位置,射孔并压开裂缝,产生应力薄弱区;第2趟管柱优化下入深度和压裂液类型,消除喷嘴节流压差和部分管柱摩阻,实现大排量酸化压裂施工,最高施工排量可达到10. 0 m^3/min,裂缝沿薄弱区继续延伸,完成对目标缝洞体的深穿透沟通。定点射孔起裂后,相比起裂前裂缝延伸阶段施工压力降低5. 0~14. 0 MPa,有效保证了后续主裂缝仍然沿起裂点扩展。采用加重压裂液作为射孔液,其密度和对应井段钻井液密度接近,既能降低射孔阶段的施工压力,又能消除起下管柱过程中的井控风险。在塔里木盆地阿克库勒凸起P5超深水平井应用该技术,实现了对目标储集体的准确沟通,酸化压裂后日产油达到107 t/d。该技术为超深井定点高效改造提供了有益的探索。

洗象池群改造工艺研究与应用

P1井是针对寒武-奥陶系钻探的第一口区域风险探井,储层洗象池群为新层系,处于探索试验阶段,勘探程度整体较低,尚无邻井取得突破。此次采取改造工艺,通过组合压裂沟通微裂缝延伸主缝,后采用自主研发的高/低粘清洁酸体系,提升非均匀刻蚀效果。严格控制施工过程,确保洗象池群储层改造顺利完成。压后采用12mm油嘴测试产量25万方/天,标志着本区域洗象池群新层系开发取得突破。