碳酸盐岩储层交联酸酸压技术研究与应用

论文摘要

酸压改造工艺技术不仅是碳酸盐岩油气藏增产和稳产的主导技术，而且已经成为勘探开发油气或探明储量不可缺少的重要手段。近年来，我国西部勘探发现并陆续投入开发了一些深层和超深层碳酸盐岩油气藏，该类油气藏储层埋藏深、地层温度高、储层非均质性严重，基质中碳酸盐岩纯度高，自然投产率很低，酸压改造工艺技术已经成为其重要投产方式之一。 针对长庆靖边气田下古生界白云岩储层的低渗、低压、低产的特征，油田也形成了多项配套应用技术。但随着靖边气田建产的逐步展开，有利区块的减少，试气产量呈逐年递减趋势，相关增产技术应用效果不好，为此提出了进行新型酸液——交联酸的携砂酸压技术研究与应用项目。 论文经过大量的室内实验和酸压机理模型研究，自主开发研制了交联酸酸液体系，优化酸压方案工艺设计，并在现场进行了加砂压裂工艺和现场试验，填补了用酸携砂酸压工艺实践的空白。取得的主要认识和成果有： (1)交联酸酸液体系理论成果： 从稠化剂、交联剂分别研制思路入手，完成大量稠化剂、交联剂配方研制试验，交联酸的主要性能指标达到施工要求，完成中试样品合成工艺。交联液从以往的线性分子结构改变为网状分子结构，解决了酸液携砂的理论基础。 (2)交联酸性能用实验方法验证和测定： 首次完成了交联酸反应动力学行为参数和主要动、静态性能参数的测定。如：反应速度常数和方程、反应活化能和方程等反应动力学行为参数的测定；粘温性能、剪切性能、酸蚀裂缝导流能力、滤失性能、配伍性能、破胶性能、腐蚀性能、摩阻性能、携砂性能等评价，液体的性能均达到了携砂压裂液的性能要求。 (3)交联酸现场应用工艺流程的设计： 由于现场没有酸液携砂的工艺，现有压裂车混砂设备不具备耐酸的能力，论文首次通过分别配制水基和酸基液，使具有一定粘度水基液携砂，通过设计流程与酸基液混合后再交联入井的工艺，实现了现有设备不具备酸携砂工艺的流程。 (4)交联酸现场携砂酸压工艺技术实现： 针对靖边气田储层情况，调整符合施工要求的交联酸各项主要性能指标，对两口井进行现场施工，按设计首次全面完成酸携砂现场工艺，并获得成功。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 0. 前言
• 0.1 国内外研究概况及发展趋势
• 0.1.1 研究背景
• 0.1.2 碳酸盐岩储层酸压改造的现状
• 0.1.3 酸化压裂技术的发展趋势
• 0.2 研究目的及意义
• 0.3 研究内容及技术路线
• 0.3.1 主要研究内容
• 0.3.2 研究的技术路线
• 0.4 完成主要研究工作
• 0.5 主要认识和创新
• 0.5.1 论文主要的认识
• 0.5.2 论文主要的创新
• 第1章 酸携砂酸压的理论基础
• 1.1 酸液携砂涉及的不同理论
• 1.2 酸携砂的主要性能指标
• 1.3 酸携砂现场施工可行性
• 1.4 碳酸盐岩储层的基本地质特征
• 第2章 酸岩反应动力学机理
• 2.1 酸岩反应动力学行为
• 2.1.1 酸岩反应模式
• 2.1.2 酸岩反应中的化学计算
• 2.1.3 酸—岩反应速度表达
• 2.2 表面反应动力学
• 2.2.1 一般反应模式
• 2.2.2 酸岩表面反应的平衡
• 2.2.3 温度对表面动力学的影响
• 2.3 控制表面反应动力学参数的测定
• 2.3.1 酸岩反应速率的测定
• 2.3.2 酸岩反应表面活化能的测定
• +有效扩散系数及酸压中传质系数的计算'>2.3.3 H⁺有效扩散系数及酸压中传质系数的计算
• +有效传质系数的测定'>2.3.4 H⁺有效传质系数的测定
• 第3章 酸压中的蚓孔及滤失现象
• 3.1 酸压中酸蚀蚓孔引起的滤失
• 3.1.1 蚓孔
• 3.1.2 蚓孔地层中的酸液滤失
• 3.2 酸压过程中考虑蚓孔滤失效应的计算模型
• 3.2.1 传统压裂液滤失模型
• 3.2.2 考虑蚓孔效应的酸液滤失模型
• 3.3 不同酸液体系的滤失形态
• 第4章 酸压中的携砂机理
• 4.1 支撑剂
• 4.1.1 支撑剂类型
• 4.1.2 对支撑剂的要求
• 4.2 填砂裂缝导流能力
• 4.2.1 导流能力确定
• 4.2.2 支撑剂的选择
• 4.3 支撑剂的沉降
• 4.3.1 单颗粒支撑剂在静止压裂液中的自由沉降
• 4.3.2 支撑剂在裂缝中的沉降
• 4.3.3 影响颗粒沉降的因素
• 4.4 支撑剂在裂缝中的运移分布
• 4.4.1 砂子的理论分布
• 4.4.2 砂子的实际分布
• 4.4.3 支撑剂在三维裂缝中分布运移的计算模型
• 第5章 酸压模型及其数值解
• 5.1 裂缝延伸拟三维模型及算法
• 5.1.1 模型的基本描述
• 5.1.2 模型的建立
• 5.1.3 模型的求解方法
• 5.2 酸液沿裂缝流动反应模型及算法
• 5.2.1 酸液在裂缝中流速场分布
• 5.2.2 酸液在裂缝中流动反应模拟
• 5.3 温度场模型
• 5.3.1 井筒温度场模型
• 5.3.2 裂缝温度场模型
• 5.4 酸压增产效果预测
• 5.4.1 理想酸蚀裂缝宽度预测
• 5.4.2 酸蚀裂缝导流能力模型
• 5.4.3 酸压增产倍比
• 第6章 交联酸体系研究及合成工艺
• 6.1 稠化剂、交联剂的研究情况
• 6.1.1 聚丙烯酰胺类增稠剂
• 6.1.2 交联的聚丙烯酰胺类增稠剂
• 6.1.3 乙烯基聚合物类增稠剂
• 6.2 稠化剂、交联剂研制合成思路及方法
• 6.2.1 研制合成思路
• 6.2.2 合成方法过程
• 6.2.3 产物及主要过程
• 6.2.4 主要设计思路
• 6.3 稠化剂、交联剂配方筛选试验
• 6.3.1 稠化剂成分与用量筛选
• 6.3.2 交联剂加量对酸交联时间及粘度的影响
• 6.3.3 温度对交联的影响
• 6.4 成品情况及配置过程
• 6.4.1 稠化剂物理化学指标
• 6.4.2 交联剂的物理性能指标
• 6.4.3 交联酸主要性状
• 第7章 交联酸主要性能及施工可行性评价
• 7.1 主要静态性能测试内容
• 7.2 研究过程中测定的主要性能
• 7.2.1 交联酸流变性测定
• 7.2.2 交联酸滤失系数测定
• 7.2.3 粘温性能测定
• 7.2.4 不同浓度的粘度测定
• 7.2.5 酸岩静态反应速度测定
• 7.2.6 主要添加剂使用情况
• 7.2.7 抗剪切性能评价测定
• 7.2.8 破胶性能评测定
• 7.2.9 摩阻系数测定
• 7.2.10 携砂能力研究
• 7.3 交联酸主要动态性能评价
• 7.3.1 酸岩流动反应动力学评价
• 7.3.2 普通酸的酸岩反应动力学参数测定
• 7.3.3 稠化酸的酸岩反应动力学参数测定
• 7.3.4 交联酸的酸一岩反应动力学参数的测定
• 7.3.5 酸蚀裂缝导流能力评价与研究
• 7.3.6 交联酸滤失性综合评价
• 7.3.7 交联酸与储层配伍性评价
• 7.3.8 靖边碳酸盐岩储层交联酸工作液调试与优化试验
• 7.3.9 交联酸破胶性能评价
• 7.3.10 交联酸摩阻性能评价
• 7.3.11 交联酸腐蚀性评价
• 7.3.12 交联酸酸压工艺适应性评价
• 7.3.13 不同浓度酸液的成胶性能评价
• 7.4 选井、选层的主要原则
• 第8章 靖边气田现场应用效果及评价
• 8.1 靖边气田地质概况
• 8.1.1 气田地理位置
• 8.1.2 储层地质特征
• 8.2 靖边气田酸化工艺情况
• 8.2.1 常规酸压工艺增产效果不明显
• 8.2.2 前置液酸压也未取得明显效果
• 8.2.3 尝试加砂压裂提高酸压效果
• 8.3 靖边交联酸酸压施工设计与现场试验
• 8.3.1 下古生界马家沟01井施工情况
• 8.3.2 下古生界马家沟02井施工情况
• 8.3.3 目前施工效果分析
• 结论
• 致谢
• 参考文献