酸化压裂模型改进研究及敏感因素分析

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酸化压裂是低渗透油气藏,尤其是低渗透碳酸盐岩油气藏的重要增产技术之一。评价酸压效果主要看酸蚀裂缝的导流能力和酸液有效作用距离。它们与酸液在裂缝内的流动反应过程密切相关。酸液在缝内流动时,既要发生酸岩反应,又常出现“蚓孔”滤失、酸液指进等复杂的物理和化学现象,因此酸压优化设计模型十分复杂。国内外众多学者对于酸岩反应机理、酸压设计数学模型进行了数十年的研究,仍有不少问题没有解决,以致于目前广泛使用的酸液流动反应数学模型中,假设条件过多,一些在实际生产中影响酸压模型计算的因素没有被考虑。在酸化压裂过程中,酸与岩石壁面发生化学反应,酸液的浓度在反应的过程中逐渐降低,直到反应完全,形成最终的酸蚀裂缝。然而,当酸从地面注入到地层时,酸液与地层的温度相差很大,由此产生的传热和对流扩散会影响酸液的温度变化。在这个过程中,酸与岩石的反应速度受环境温度的控制,酸岩反应速度由快到慢。此外,酸液的流动及流变性质在剪切及温度变化的双重作用下会产生相当大的不利影响,例如,交联酸配方(交联剂、破胶剂浓度)受破胶剂及合理返排时间的设定,无不取决于环境的温度。在酸岩反应过程中的产生反应热会增加酸液本身的温度,进而影响最后的计算结果。为了更加准确的预测地层中的酸液流动时的温度剖面和酸液在裂缝中的浓度分布,反应热的增加必须考虑。本文将酸岩反应放热量添加到裂缝壁面能量方程,得出了一种考虑反应热的情况下计算缝中酸液浓度分布的数学模型。该模型考虑了酸液在缝中沿缝长流动以及沿缝宽方向的对流扩散,通过将热量平衡方程和酸岩反应方程耦合进行求解,能预测酸液浓度和温度沿裂缝长度的变化。利用实验中获取的交联酸酸岩反应动力学参数及靖边气田交联酸携砂酸压施工参数对一口井进行了计算模拟,通过模拟结果可以看出反应热对于温度场的分布有着较大的影响,对酸蚀有效作用距离的影响也较为明显。然后,再分析了在考虑反应热的情况下,根据此模型研究其参数的敏感性。本文通分别计算不同地层温度、酸液浓度和储层类型对酸蚀有效作用距离的影响,并根据施工参数的影响因素结果对现场施工提出了一些建议,从而能为碳酸盐岩储层酸压设计及施工效果预测提供依据。
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