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1、酸化压裂导流能力的系统实验研究 M.S.Begetal.翻译:王兴宏 操红梅 谢 政(青海油田公司开发工艺研究所)校对:饶 鹏(青海油田公司开发工艺研究所) 摘 要:评价酸化压裂工艺增产措施成功的标准,就是看其产生的导流能力的大小,但这是很难预测的。我们做了一系列实验,在岩心室里使岩心在下面的条件下进行酸化:酸液在垂直裂缝中呈线性流动,并且有酸液滤失现象,然后对作为闭合应力函数的裂缝导流能力进行测量。结果发现,增加酸液的接触时间有时会降低裂缝的导流能力,酸液滤失会增加裂缝的导流能力,并且Nierode-Kruk预测方法能准确预测岩石埋藏压力和闭
2、合应力对酸压导流能力的影响。我们也观察到,当酸液在裂缝表面产生一深的酸蚀槽时能产生很高的导流能力。主题词 酸化压裂 岩心 裂缝导流能力 酸化时间 滤失量 酸蚀形状 Nierode2Kruk方法闭合应力一、介绍在酸压设计中,首要讨论的问题是有效酸在裂缝中渗透的距离,酸液能产生的导流能力及酸压后增加的产量。因为在碳酸盐地层的处理中,与使用支撑剂的压裂方法相比,酸化压裂必须能产生足够大的导流能力。酸压的导流能力很难预测,因为它是一种随机过程,如果裂缝壁被均匀溶蚀,那么裂缝闭合之后,几乎不产生导流能力,因此,预测酸压导流能力是一种经验方法。在多数情况下都是利
3、用Nierode-Kruk方法进行裂缝导流能力的预测,这一方法是根据大量岩心裂缝导流能力实测数据而产生的。在这些实验中,在张力作用下使岩心产生垂直裂缝并使酸液流过裂缝,但没有酸液滤失现象。除Nierode-Kruk方法外,还没有有关酸压裂缝导流能力的文献报道。二、实验仪器和实验过程在研究中,对Malik和Hill实验装置进行了改进以使实验装置的拆卸更加容易,使测量结果更加可靠。图1是实验装置横截面的俯视图,岩心室内可放2块岩心。实验装置由一个岩心室、一个氟化橡胶垫片、两个像柱塞一样的岩心夹和压盖组成。除了岩心是矩形外,其余都是圆柱形。岩心放在夹持器的
4、凹陷部位,这一凹陷部分的底部刻有许多槽,以提供酸液滤失通道。一氟化橡胶垫圈放在两个岩心夹之间,以便在酸化过程中对岩心和裂缝周围提供水力密封。通过岩心室上的设备产生酸液流动,通过裂缝两端的2个酸液分配器使酸液均匀流过裂缝,通过酸液到岩心背部的间歇流动产生酸液滤失,而且通过控制后压调节酸液滤失量。图2是进行裂缝导流能力测量的设备示意图。通过1台小型计算机记录通过裂缝的压降值和岩心受力值。图1 岩心室结构示意图图2 裂缝导流能力实验流程图酸化过程和导流能力的评价可通过以下过程实现:1、将岩心切割成2in宽、3in长、1in厚的长方体。2、酸化前,测量每块岩
5、心的埋藏强度。测量方法采用Nierode-Kruk方法。3、将岩心放在岩心夹持器的凹陷部分,并用硅树脂胶密封。4、氟化橡胶垫片放在两个夹持器中间,以分开夹持器。通过岩心室压环下部的适当尺寸垫圈获得所需要的裂缝尺寸。裂缝宽度0.05in或0.1in。表1 裂缝导流能力实验结果5、设备组装好之后,岩心宽的位置要保证裂缝处于垂直方向。6、在酸化过程中,利用后压调节器使裂缝出口处的后压值为1000lb/in2。在酸液滤失实验中,打开滤失管线,通过调整滤失管线的后压,可以控制滤失量,酸液滤失量是酸液注入速度的函数。7、通过裂缝,以4～10mL/min的注入速度
6、连续注入酸液约10～40min。8、对每次实验,收集从裂缝和滤失管线上流出的酸液,并测量酸液量和其浓度。9、酸化后,拆开岩心室,同时取出岩心夹持器和岩心,并测量岩心表面的粗糙度。10、重新组装岩心室,并把岩心放置在加压装置中以测其导流能力,在不断加压的条件下对裂缝注入盐水并测量通过岩心室的压差,最后测量裂缝导流能力。裂缝导流能力是闭合应力的函数。三、结果讨论到目前为止,已经做了30多次酸压导流能力的实验。以下是其中的8组实验及其显示的最重要的结果,实验条件和实验结果见表1。以下对四方面的内容进行讨论:①酸液接触时间对酸压导流能力的影响;②酸液的滤失量
7、对酸压导流能力的影响;③酸蚀形状对导流能力的影响;④实验结果与Nierode-Kruk方法预测结果进行比较。1,酸液接触时间图3和图4分别是用Clearfork白云岩和印第安那的石灰岩岩心的酸液接触时间对酸压导流能力的影图3 酸化时间对白云岩裂缝导流能力的影响图4 酸化时间对石灰岩裂缝导流能力影响响。在Clearfork白云岩岩心实验中,几乎在所有闭合应力条件下,20min的酸液接触时间产生的导流能力比40min所产生的导流能力要高。特别是在高闭合应力条件下,长时间酸化产生的导流能力低于短时间酸化产生的导流能力。上述表明,长时间的酸化会削弱裂缝表面的
8、岩石结构,导致变弱的岩石结构对闭合应力较敏感。对印第安那的石灰岩岩心进行实验有上述类似的结果,只有一点不同,
