碳酸盐岩水力加砂压裂与酸压复合改造技术可行性论证

发布时间：2020-03-24 06:55

【摘要】：碳酸盐岩是一类重要的油气储层,在全球范围内,碳酸盐岩储层中的油气储量和油气产量都已经占到了 50%以上。部分碳酸盐岩储层的孔渗物性较差,需要进行储层改造才能投产和增产。酸压、水力加砂压裂、酸携砂压裂等已经成为碳酸盐岩储层改造的主要工艺类型,但仍难以满足深穿透的改造要求。尤其在深层高温储层中酸岩反应速度快;裂缝发育的碳酸盐岩中压裂液的高滤失导致加砂压裂或者酸携砂压裂的泵压对砂比敏感,尾追高砂比巩固近井筒裂缝导流难以实现。因而,单一酸压、加砂压裂或者酸携砂压裂方式在碳酸盐岩储层中建造深穿透的高导流裂缝困难重重,有必要研究能够发挥现有各类压裂技术优点,又能实现深穿透目标的复合改造技术。基于此,笔者在前人研究的基础上提出将水力加砂压裂技术与酸压技术结合,扬长避短,以实现碳酸盐岩储层的深度改造的技术。综合运用岩石力学、流体力学、酸岩反应动力学、数值分析和机器语言编译等学科知识,对该技术的可行性从理论上进行了系统的论证。主要完成了以下研究内容:(1)提出了“前砂后酸导流衔接”碳酸盐岩储层复合压裂新技术。分析了碳酸盐岩储层基本地质特征,梳理了碳酸盐岩储层改造的普遍难点,针对碳酸盐岩储层改造的特殊性、高要求以及现有储层改造技术的不足,提出了碳酸盐岩储层水力加砂压裂与酸压复合改造技术,建立了酸蚀缝和填砂缝衔接的原理模型。(2)建立了填砂裂缝导流能力预测新模型。基于连续性方程和动量方程,考虑后续酸液驱替的影响,建立了涵盖携砂液流动、支撑剂输送和沉降的数学模型,并将裂缝扩展和水力输砂模型进行了联立求解,获得了缝内支撑剂浓度分布特征;在此基础上,考虑支撑剂的非等径特征,建立填砂裂缝导流能力预测新模型,可实现对缝内导流能力分布的预测。(3)分析了酸蚀缝长和酸蚀裂缝导流能力的变化特征。考虑地层传热和酸岩反应热的影响,改进了非稳态酸液流动反应模型,并耦合裂缝温度模型进行求解,预测了酸液有效作用距离及酸蚀裂缝导流能力。(4)揭示了多因素影响下的填砂导流与酸蚀导流衔接规律。讨论了酸刻蚀导流能力与支撑缝导流能力在缝长方向的分布,探究了各类参数对导流能力衔接的影响规律。通过本文的研究发现,“前砂后酸导流衔接”碳酸盐岩储层复合压裂技术的穿透距离要明显高于单独的酸压工艺和水力加砂压裂工艺,认识到调整施工参数、工作液性质等基本参数是实现酸蚀缝和支撑缝导流能力衔接的有效方法,从理论上揭示了“导流衔接的前加砂后酸压”复合改造技术的可行性。
【图文】：

示意图,加砂压裂,酸压,水力

逡逑型为垂直缝。形成的复合裂缝示意图（水平截面）如图２－２：逡逑°ｈ逡逑＋逦＜—邋—0Ｈ逡逑个逡逑—Ｉ邋ｉ逡逑支撑段裂缝｜酸蚀段裂缝｜N<筒逡逑广．＾＾逦＂＂＂＂逦逦逦－ｘ￣逦逦逦逦逡逑■邋？－？．－N—逦逦逦—＾逦？邋逦１—邋邋１，邋邋逡逑碳酸盐岩储层逡逑图２－２碳酸盐岩水力加砂压裂与酸压复合改造技术原理模型示意图逡逑２．３复合压裂新技术涉及的关键理论问题逡逑本文所提出的碳酸盐岩水力加砂压裂与酸压复合改造技术，主要是针对现有碳酸盐逡逑岩储层增产改造工艺穿透距离不足，难以沟通远井地带储集体的一种解决方案。此项技逡逑术综合了发挥了水力加砂压裂具有长距离沟通能力的优势，，又采用酸液刻蚀提供近井地逡逑带的裂缝导流能力的方式减少了加砂规模，从而在很大程度上规避了碳酸盐岩储层中加逡逑砂难的问题。相对于碳酸盐岩储层单纯的水力加砂压裂工艺而言，降低了加砂风险；相逡逑对于碳酸盐岩储层单纯的酸压工艺而言，提高了改造深度。逡逑由于两种工艺的复合

净压力,跟部,裂缝,排量

逡逑向上下隔层逐渐降低。逡逑２0逦２０邋＼逦＋邋裂缝跟部逡逑■逦１８邋＼逦＋邋缝长邋ＬＭ邋处逡逑ＷＪｉ逡逑00邋＾邋４0逦１0０逦１２０邋Ｕ0逦0逦。５邋缝内流体：她力．ＭＰ，５逡逑图３－３缝内二维净压力场逦图３－４缝高方向的缝内净压力分布逡逑（２）注液排量逡逑基于前文提及的模拟参数，改变注液排量，计算缝内压裂液的净压力分布。数值模逡逑拟计算表明，净压力沿缝长方向逐渐降低，在裂缝趾部的净压力趋近于零。排量对缝内逡逑净压力的影响显著，注液排量越大，缝内净压力越高，压裂液的造缝能力越强。例如，逡逑算例条件下，注液排量由２ｍ３／ｍｉｎ提高到６ｍ３／ｍｉｎ时，缝内最大净压力（裂缝入口中心逡逑处）由１．３２ＭＰａ增加到１．８５ＭＰａ，提高了邋４０％。逡逑，0逦—注液排Ｍ２ｍＶｍｉｎ邋ｉ邋ａ逦．逡逑
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE357

【参考文献】