裂缝性碳酸盐岩储层水平井酸化温度场模型研究

发布时间：2017-03-31 12:04

  本文关键词：裂缝性碳酸盐岩储层水平井酸化温度场模型研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在对天然裂缝发育的碳酸盐岩酸化时,酸液既能溶蚀裂缝壁面产生不均匀裂缝刻蚀,也能穿透裂缝壁面形成酸蚀蚓孔,这一系列过程除了造成注入酸的滤失之外,还能够生成大量的化学反应热,对井下温度分布产生影响,而化学反应动力学对温度非常敏感,反应速率常数随温度的增加以指数形式增长,且温度还对弱酸与岩石发生化学反应所需的门槛温度有重要影响。本文针对裂缝性碳酸盐岩储层酸化形成酸蚀蚓孔从而影响温度分布以及天然裂缝发育的碳酸盐岩酸化特征,系统研究水平井酸化时井下温度分布及滤失情况,对提高酸化模拟设计水平有重要意义。主要完成了以下工作：(1)在调研国内外研究现状的基础上,归纳和总结了目前井筒、地层及裂缝温度场、蚓孔扩展模型研究现状,分析了模型建立及求解过程中的主要缺陷。(2)针对注酸过程中垂直井筒及水平井筒中对流和扩散、地层对井筒的导热问题,建立了垂直井筒和水平井筒温度场数学模型,通过拉普拉斯变换和Stehfest数值反演,给出了由指数函数和零阶变形贝塞尔函数组成的便于应用的半解析解,计算发现地层导热对井筒温度分布有着不可忽略的影响。(3)在考虑水平段上连通区域酸液和地层之间的热对流、热传导以及酸岩化学反应热条件下,建立了水平井近井区域地层温度场模型,通过拉普拉斯变换和Stehfest数值反演,首次给出了由非零阶变形贝塞尔函数组成的考虑化学反应热的地层温度场半解析解。模拟分析了注入时间、排量、酸岩反应热、注入温度、地层孔隙度对温度分布和变化的影响。通过实例验证,该温度场模型能够较为精确的模拟酸化时井下温度分布和变化。(4)基于酸液在裂缝中的质量守恒、能量守恒、缝宽变化及酸液运移方程,在考虑缝高方向上的传热、变缝宽的条件下,建立了天然裂缝酸化温度场模型,以有限差分方法为基础,模拟分析了注入时问、排量、注入温度、裂缝高度对裂缝温度的影响以及裂缝净压力、初始缝宽对滤失控制的影响。论文针对天然裂缝发育的碳酸盐岩储层酸化温度场模型进行了系统深入研究。在地层温度场模型建立及求解方面取得一定创新。论文成果对提高酸化模拟设计水平、更合理的选择酸液体系具有重要意义。
【关键词】：水平井 裂缝性储层 天然裂缝 温度场
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE357.2
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-7
• 第1章 绪论7-16
• 1.1 研究目的及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-14
• 1.2.1 井筒及近井区域温度场研究现状8-9
• 1.2.2 裂缝温度场研究现状9-10
• 1.2.3 酸蚀蚓孔数学扩展研究现状10-14
• 1.3 研究的主要内容及技术路线14-15
• 1.3.1 主要研究内容14-15
• 1.3.2 技术路线15
• 1.4 创新点15-16
• 第2章 井筒及近井区域温度场半解析模型16-35
• 2.1 能量传递机理16-17
• 2.1.1 能量通量矢量16-17
• 2.2 垂直井筒温度场半解析模型17-24
• 2.2.1 模型的建立18-21
• 2.2.2 模型的求解21-24
• 2.3 水平井筒及近井区域温度场半解析模型24-31
• 2.3.1 近井筒区域地层温度场25-26
• 2.3.2 水平井筒温度场26-27
• 2.3.3 模型的求解27-31
• 2.4 数值反演31-34
• 2.4.1 Stehfest数值反演31-32
• 2.4.2 实例计算32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第3章 碳酸盐岩储层酸化裂缝温度场35-57
• 3.1 天然裂缝酸化温度场35-47
• 3.1.1 缝中流体质量守恒方程35-37
• 3.1.2 裂缝流体能量守恒方程37-41
• 3.1.3 裂缝宽度变化及缝中酸液运移41-42
• 3.1.4 扩散滤失带能量守恒方程42-45
• 3.1.5 酸液反应热的计算45-47
• 3.2 模型求解47-53
• 3.2.1 定解条件47-48
• 3.2.2 求解思路48
• 3.2.3 模型的离散48-53
• 3.3 天然裂缝中酸液滤失计算分析53-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第4章 天然裂缝壁面蚓孔扩展研究57-71
• 4.1 非均相化学反应57-58
• 4.2 蚓孔扩展58-66
• 4.2.1 蚓孔的产生必要条件58-60
• 4.2.2 酸蚀蚓孔扩展模型60-61
• 4.2.3 蚓孔内酸液质量平衡方程61-63
• 4.2.4 蚓孔内酸液流动时的压力变化63-66
• 4.3 蚓孔扩展及滤失模拟分析66-70
• 4.4 本章小结70-71
• 第5章 水平段及裂缝温度场影响因素分析71-83
• 5.1 水平井筒温度场模拟分析71-74
• 5.1.1 模型验证71-72
• 5.1.2 主要参数分析72-74
• 5.2. 水平井近井区域温度场模拟分析74-79
• 5.2.1 酸化地层温度场模拟74-75
• 5.2.2 主要参数分析75-79
• 5.3 天然裂缝酸化温度场模拟分析79-82
• 5.3.1 模型对比与验证79-80
• 5.3.2 主要参数分析80-82
• 5.4 本章小结82-83
• 第6章 结论与建议83-85
• 6.1 结论83
• 6.2 建议83-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-91
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果91

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