碳酸盐岩基质酸化酸蚀蚓孔生长模拟

发布时间：2017-08-15 00:15

  本文关键词：碳酸盐岩基质酸化酸蚀蚓孔生长模拟

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【摘要】：在碳酸盐岩油气藏的开发过程中,基质酸化和酸压是其主要的改造和增产方式。酸压是将酸液挤入裂缝和地层,或交替挤入压裂液和酸,从而形成裂缝来提高地层的渗透性。而基质酸化主要应用在近井筒地带解堵,它通过产生深穿透酸蚀蚓孔,在井筒附近形成沟通原始地层的高导流通道,降低表皮系数,促进油气生产。在基质酸化中,蚓孔的生长及其形态的准确表征是碳酸盐岩基质酸化增产机理研究中的基础问题。从目前的研究现状看来,国内外学者虽尝试多种方法探索其变化规律,却均不能准确揭示酸蚀蚓孔的三维生长特征。此外,目前国内关于酸蚀蚓孔的大型物理模拟研究仍鲜见报道。因此,建立更加准确的酸蚀蚓孔生长模型对完善基质酸化增产机理研究显得尤为重要。鉴于此,本文在前人研究的基础上,以碳酸盐岩基质酸化酸蚀蚓孔形态表征及其影响因素为研究对象,运用石油工程、机械工程、化学反应工程、概率统计学、分形论等领域的知识和方法,分析酸液流动反应机理,综合考虑酸液注入条件、酸液性质、温度等影响因素,揭示酸蚀蚓孔产生及扩展的客观规律及其主控因素,取得了以下成果：(1)剖析了酸蚀蚓孔的形成机理及其影响因素,论述了将宏观与微观影响因素结合,在较高尺度(井筒尺度)建立模型的必要性；(2)利用相似准则建立起物理模拟与工程参数之间的联系,研制了基于井筒尺度的大尺寸三维井筒酸蚀蚓孔物理模拟装置,完成了整体流程设计及装置测试,为进行井筒尺度的大型酸蚀蚓孔实验奠定了基础；(3)选择“突破孔隙体积倍数”、“主蚓孔直径”、“次生分支蚓孔数”、“分形维数”和“多重分形谱宽度”五个参数作为酸蚀蚓孔生长特征的分析指标；选取“酸液浓度”、“排量”、“温度”三个因素作为考察因素；采用正交设计方法安排并进行了三因素三水平九次线性岩芯流动实验,并结合CT三维重建及X光成像技术将酸蚀蚓孔生长特征参数进行了分析,明确了影响酸蚀蚓孔生长及其形态的主控因素,从而得出对现场酸化施工设计的启示；(4)采用VB.net编程语言编制了新的三维井筒尺度酸蚀蚓孔扩展模拟程序,模拟结果与物理模拟实验结果有较好的相似性和可比性。
【关键词】：碳酸盐岩 基质酸化 酸蚀蚓孔 生长模拟 因素分析
【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
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-20
• 1.1 研究目的及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-17
• 1.2.1 物理模拟方面研究动态9-12
• 1.2.2 数学模拟方面研究动态12-16
• 1.2.3 现阶段研究亟待解决的问题16-17
• 1.3 论文研究路线及思路17-18
• 1.4 论文主要工作和创新点18-20
• 1.4.1 完成的工作内容18
• 1.4.2 论文的创新点18-20
• 第2章 蚓孔生长机理的经典认识20-26
• 2.1 酸岩反应机理20-21
• 2.2 酸蚀蚓孔生长的宏观影响因素21-22
• 2.3 酸蚀蚓孔生长的微观影响因素22-24
• 2.3.1 Peclet数22-23
• 2.3.2 Damkohler数23-24
• 2.4 研究尺度对结论的影响24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 大尺寸物理模拟实验装置的研制26-34
• 3.1 相似准则的理论基础26-27
• 3.2 相似比尺的导出27-29
• 3.3 大尺寸物理模拟实验装置及整体流程设计29-31
• 3.4 大尺寸物理模拟配套测试31-32
• 3.4.1 “固井”效果测试31-32
• 3.4.2 低熔点合金性能测试32
• 3.5 本章小结32-34
• 第4章 酸蚀蚓孔物理模拟实验研究34-61
• 4.1 径向蚓孔扩展实验探索34-40
• 4.1.1 径向蚓孔扩展取模实验34-35
• 4.1.2 更改岩石类型再探索35-36
• 4.1.3 酸液循环方式的探索36-37
• 4.1.4 相对高渗岩芯的酸蚀蚓孔特征37-38
• 4.1.5 实验探索的小结与启示38-40
• 4.2 基于正交实验设计的线性岩芯流动实验40-60
• 4.2.1 线性岩芯酸化正交设计41-49
• 4.2.2 酸蚀蚓孔形态特征定性分析49-50
• 4.2.3 正交实验结果及各表征参数的影响因素定量分析50-59
• 4.2.4 室内实验对现场施工的启示59-60
• 4.3 本章小结60-61
• 第5章 三维酸蚀蚓孔计算机模拟61-67
• 5.1 软件设计的出发点及基本思路61-62
• 5.2 程序设计62-66
• 5.2.1 软件结构63
• 5.2.2 三维模型的构建63-65
• 5.2.3 模拟实例65-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第6章 结论与建议67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-74
• 附录1 大尺寸三维井筒酸蚀蚓孔物理模拟装置部件图74-77
• 附录2 岩芯流动实验分形维数求取77-79
• 附录3 多重分形谱与分形谱宽度求取79-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果81

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