非均质碳酸盐岩储层酸压滤失机理与导流能力优化研究

发布时间：2019-07-05 21:32

【摘要】：我国海相碳酸盐岩地质结构复杂,储层非均质性极强,富油气储集体发育不连续,井眼直接沟通油气储集体几率小,酸压是勘探开发不可或缺的技术手段之一。深穿透、高导流能力的酸蚀裂缝是有效沟通富油气储集体、提高酸压效果的重要条件。形成该条件的关键问题是：明确非均质碳酸盐岩储层中的酸液滤失机理与酸蚀裂缝导流能力。目前酸液在非均质介质中的滤失机理不清楚,系统的酸蚀裂缝导流能力实验优化方法缺乏。本文从实验和物理化学渗流建模的角度研究非均质碳酸盐岩储层的酸液滤失特征与酸蚀裂缝导流能力特征,揭示酸液滤失机理,系统建立酸蚀裂缝导流能力优化实验方法,形成提高非均质碳酸盐岩储层酸压效果的策略。本文主要进行以下几方面的研究：(1)采用宏观酸液滤失实验与微观电镜扫描分析相结合的方法,研究孔隙性储层、裂缝性储层酸液滤失特征。(2)基于实验认识,引入基质酸化中的“双尺度”酸蚀蚓孔扩展模型,建立酸压过程中的考虑非均质介质的酸蚀蚓孔动态扩展模型。联合酸液滤失模型,建立考虑酸蚀蚓孔的酸液滤失模型。采用算子分裂法、有限体积法建立模型的离散方程,将线性超松弛迭代法与外推算法相结合求解离散方程。(3)基于建立的酸液滤失模型,系统的分析酸液在孔隙性储层、孔洞性储层、裂缝性储层、缝洞性储层的酸蚀蚓孔动态扩展规律与酸液滤失特征,揭示酸液在各类非均质储层中的滤失机理。(4)采用自主研发的酸刻蚀导流系统物模装置,以JN气田生物礁灰岩岩样、TZ气田灰岩岩样为例,以产能模拟确定的酸蚀裂缝导流能力为优化目标,评价两类岩性储层在地层条件下的导流能力及其改善潜力。基于地层条件下导流能力优化潜力评价实验结果,系统开展19组灰岩酸压施工参数优化物模实验、多级交替注酸优化物模实验、多级交替注酸+闭合酸压物模实验,分析注酸参数、注酸工艺对酸刻蚀形态及导流能力的影响,优选注酸参数和工艺,系统建立优化酸蚀裂缝导流能力的实验方法。基于本文建立的酸液滤失模型计算结果与酸刻蚀物模实验结果,以TZ地区鹰山组灰岩储层为例,提出提高深度酸压效果的优化策略：从降低酸液滤失造长缝角度,推荐孔隙性储层采用胶凝酸体系,裂缝-孔隙性储层采用交联酸体系可以满足酸压改造要求；从改善储层条件下的酸蚀裂缝导流能力角度,推荐了注酸参数及注酸工艺。根据本文提出的优化策略,现场酸压试验9井次,酸压有效率78%,酸压效果明显好于邻井。本文将理论、实验研究与现场试验相结合,初步揭示了我国海相碳酸盐岩储层酸液滤失机理,系统形成了优化酸蚀裂缝导流能力的物模实验方法,为非均质碳酸盐岩储层的酸压设计提供了优化策略。
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图片说明：图１－１我国壚相碳ｆｅ盐岩储居分布逡逑我国海相碳酸盐岩真正投入勘探的面积约占碳酸盐岩分布面积的３４％；截止＂十一逡逑
[Abstract]:The geological structure of marine carbonate rocks in China is complex, the reservoir heterogeneity is very strong, the development of rich oil and gas reservoirs is not continuous, and the percentage of oil and gas reservoirs directly communicated by wellbore is small. Acid fracturing is one of the indispensable technical means for exploration and development. The acid erosion fracture with deep penetration and high conductivity is an important condition for effectively communicating oil and gas rich reservoirs and improving acid compression effect. The key problem of forming this condition is to clarify the acid filtration mechanism and acid erosion fracture conductivity in heterogeneous carbonate reservoirs. At present, the filtration mechanism of acid liquid in heterogeneous medium is not clear, and the experimental optimization method of acid erosion crack conductivity of the system is lack. In this paper, the acid filtration characteristics and acid erosion fracture conductivity characteristics of heterogeneous carbonate reservoir are studied from the point of view of experiment and physicochemical seepage modeling, the mechanism of acid fluid filtration is revealed, the optimization experimental method of acid erosion fracture conductivity is systematically established, and the strategy to improve the acid fracturing effect of heterogeneous carbonate reservoir is formed. In this paper, the following studies are carried out: (1) the acid filtration characteristics of porous reservoir and fracture reservoir are studied by means of macroscopical acid filtration experiment and microscopic electron microscope scanning analysis. (2) based on the experimental understanding, the "two-scale" acid wormhole expansion model in matrix acidizing is introduced, and the dynamic expansion model of acid wormhole considering heterogeneous media in acid fracturing process is established. Combined with acid filtration model, an acid filtration model considering acid erosion wormhole was established. The discrete equation of the model is established by operator split method and finite volume method, and the discrete equation is solved by combining linear overrelaxation iterative method with extrapolation algorithm. (3) based on the established acid filtration model, the dynamic expansion law and acid filtration characteristics of acid erosion wormhole in pore reservoir, fracture reservoir and fracture hole reservoir are systematically analyzed. The filtration mechanism of acid fluid in all kinds of heterogeneous reservoirs is revealed. (4) using the self-developed physical modeling device of acid etched diversion system, taking JN gas field reef limestone samples and TZ gas field limestone samples as examples, and taking the acid erosion fracture conductivity determined by productivity simulation as the optimization goal, the flow conductivity and its improvement potential of the two kinds of lithologic reservoirs under formation conditions are evaluated. Based on the experimental results of optimization potential evaluation of diversion capacity under formation conditions, 19 groups of optimization physical model experiments of limestone acid fracturing construction parameters and multi-stage alternating acid injection closed acid molding experiments were systematically carried out. The effects of acid injection parameters and acid injection process on acid etch morphology and conductivity were analyzed, acid injection parameters and processes were optimized, and an experimental method for optimizing acid corrosion fracture conductivity was established. Based on the calculation results of acid filtration model and the experimental results of acid etch model established in this paper, taking Yingshan formation limestone reservoir in TZ area as an example, the optimization strategy to improve the effect of deep acid fracturing is put forward: from the point of view of reducing acid filtration to create long fractures, it is recommended that the porous reservoir should adopt cementitious acid system, and the cross-linked acid system of fracture-pore reservoir can meet the requirements of acid fracturing. From the point of view of improving the conductivity of acid corrosion fracture under reservoir conditions, the parameters of acid injection and the process of acid injection are recommended. According to the optimization strategy proposed in this paper, 9 wells of field acid fracturing test, the effective rate of acid fracturing is 78%, and the acid fracturing effect is obviously better than that of adjacent wells. In this paper, the theory, experimental research and field test are combined to reveal the acid filtration mechanism of marine carbonate reservoir in China, and the physical model experimental method to optimize the conductivity of acid erosion fracture is systematically formed, which provides an optimization strategy for acid fracturing design of heterogeneous carbonate reservoir.
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE357.2

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本文编号：2510825