酸压酸液流动模拟及指进特征分析

发布时间：2020-05-29 07:30

【摘要】：对于低渗透储层,尤其是致密碳酸盐岩储层多以酸压改造来提高单井产量,而酸压的效果取决于酸蚀裂缝导流能力和酸蚀作用距离,它们都与裂缝中酸液的流动特征有关。因此本文采用数值模拟方法对酸压裂缝中酸液的流动规律进行研究,借助于目前强大的流体力学软件对酸液流动进行数值模拟分析。通过调研发现前人对酸压裂缝中酸液的流动研究较少,且研究的方法主要采用平板模型进行实验研究,该模型与实际酸压裂缝具有一定的差异。而对与指进现象研究大多数是针对多孔介质中流体的指进,而对于酸压裂缝中酸液的指进研究较少。建立了酸压裂缝中酸液流动数学模型,得到了酸液流动的连续性方程、动量方程以及能量方程;通过对酸压裂缝中酸液发生指进的力学机理分析,推导了酸液在裂缝中流动的速率公式,由速率公式可以发现影响酸液流动的因素有:裂缝的几何尺寸、流体粘度、流体的密度以及实验时的随机因素等。总结了指进触发机理:流体性质、界面张力、壁面润湿性以及随机因素。基于裂缝壁面的实际几何尺寸建立了裂缝水平粗糙度模型,选取了裂缝入口附近的一段进行模拟研究。以前缘距离、前缘速率、驱替效率以及酸液最大流动速率为酸液流动表征参数,分别研究了粗糙度、粘度比以及注入排量对酸液流动的影响。研究发现,光滑壁面与粗糙平面的酸液流动特征有差异,粗糙度对酸液流动的影响并不是呈现单调的线性关系;粘度比对酸液流动的影响以50为界线,分为快速上升阶段和平缓上升阶段;滤失会缩短酸蚀裂缝的长度,将会减弱酸蚀效果;通过综合试验发现,注入排量是影响酸液流动的主要因素,其次是粗糙度和粘度比。基于射孔酸压特征,建立了裂缝垂直射孔模型。以前缘距离、前缘速率、驱替效率以及D/H为酸液流动表征参数,分别研究了重力、粘度比、密度差、射孔簇数、射孔簇间距以及注入排量对酸液流动的影响。研究发现,高排量能够使酸液向裂缝深部流动,增加酸蚀距离;重力的存在使得酸液沿着裂缝底部流动并且会减少酸液前缘的分叉数,由原先的多指流动变为单指流动;粘度比以50为界点,呈现前后两种不同的变化;密度差越大,酸液沿裂缝底部流动的特征越明显;单簇的流动距离最大,而射孔簇数对酸液的指进程度影响较小;前缘距离与簇间距呈现正相关关系,酸液的前缘距离随簇间距加大而增加,簇间距为6m时指进程度较明显;综合分析发现注入排量是影响酸液流动主要的因素。研究表明在考虑施工成本的前提下尽量提高注入排量,使酸液能够酸蚀更远的距离;适当调整酸液与前置液的密度差,密度差不宜过大,利用重力的作用增加酸液的流动距离;前置液与酸液的粘度比应该大于50,增加酸液的指进效果。本文研究了酸压裂缝中酸液的流动行为特征及酸液粘性指进特征,有助于了解酸压裂缝中酸液的流动规律,并对低渗透储层,尤其是致密碳酸盐岩储层的酸压改造提供很好的指导意义。
【图文】：

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值求解的方法步骤，，在裂缝缝高上的酸液分布，离缝中线越近浓度越缝缝高上的流动改变了酸蚀长度的效果，三维模型比二维模型计算结果指进研究现状1）Hele-Shaw 平板模型粘度性流体驱替高粘性流体时，在多孔介质中在界面处，常常产生不稳而产生指状流动，把这种情况叫做粘性指进。在石油开采中，尤其在水，往往要壁面出现指进，因为指进会降低水的去有效率，因此指进受到重视度。Hele＆Shaw（1898）利用两平行的板近似模拟这种指进流动何形状的 Hele-Shaw 模型有三种：长方体型 Hele-Shaw 模型、径haw 模型以及“五点”型 Hele-Shaw 模型。Lamb（1932）将两个相距为 L，宽度为 W 的平板，且有 b<<W，L，如图 1-1 所示。对于一维单相动，假设沿 x 方向的速度 u 只是 z 的函数，即

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图 1-2 DLA 生长结果（Witten 等，1981）随机粒子的运动轨迹不一样。图 1-2 中左则粒子在网格中上下左右随机行走。如果粒动，如果它运动到边界处则认为粒子消失不集团从左侧向右生长。图 1-3 一种 DLA 粒子运动示意图
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE357.2

【参考文献】