【7A文】碳酸盐岩储层酸化模拟技术与酸化设计.ppt

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1、碳酸盐岩储层酸化模拟技术与酸化设计一、概述碳酸盐岩储层酸化技术基质酸化压裂酸化温度场模拟酸蚀范围普通酸压前置液酸压多级交替注入井筒温度场模型裂缝温度场动态裂缝扩展、延伸模型裂缝有效作用距离的计算模型裂缝导流能力计算模型交替相酸压中过渡界面处理模型工作液滤失模型指进模型施工参数优化模型蚓孔生长发育模型地应力变化压裂液或酸液的滤失酸液的指进现象酸岩表面反应动力学酸蚀蚓孔等不稳定现象同离子效应反应活化能变化等考虑因素模拟内容酸化压裂二、酸压设计计算与模拟现状温度场模型(1)Wheeler模型：解析

2、模型，设滤失速度为常数，缝宽不随长度变化(2)Whitsitt模型：解析模型，缝宽计算采用GDK模型，(3)Ren模型：解析模型，假设滤换速度为常数，使用Dystart热流函数为基础(4)Settari模型：数值计算模型，考虑了裂缝长、宽方向换热(5)Biot模型：数值计算模型。运用变分法原理推导了一种计算壁面热流量的热流函数(6)Roodhart模型：对缝宽不仅考虑裂缝动态扩展还包括酸蚀引起的扩展(二)裂缝扩展模型1.二维扩展模型GDK模型PKN模型椭圆模型均质、各向同性、水平面上承受平面应变载荷的无限大弹性体提出的裂缝的垂直剖面为矩形

3、平面应变发生在垂直剖面上，其状态不受邻近平面的影响。当裂缝延伸时，裂缝的垂直剖面为椭圆形二维水力裂缝参数模型粘性控制：韧性控制：2、拟三维模型四种典型的模型VanEekelen模型：在垂向上流压不变，将高度延伸近似看成具有当量弹性模量的均质油层中裂纹的延伸Advani人的层状地层垂直截面扩展模型，用有限元法处理应力分布，找出裂缝高度、宽度、压力及缝尖应力强度因子间关系，由选取的缝高和计算的压力校正缝宽，用体积平衡式求新的缝长Cleary与Settari基于PKN模型中长度延伸提出的模型，以广义PKN模型描述裂缝水平面延伸，以广义GG

4、DD模型描述裂缝垂直剖面延伸，完整的完全耦合的拟三维模型。Palmer：完善拟三维模型，用PKN模型中压降方向描述缝中压力分布，利用断裂力学中裂纹延伸判别（K判据）建立裂缝高度方程，建立作为缝高和缝内净压的缝宽分布方程，与连续性方程联立求解。3、真三维裂缝延伸模型真三维模型把地层弹性状态看成位置的函数，并考虑流体在缝长和缝高的两个方向的流动三维模型需要巨大计算机工作量，求解复杂，目前主要用于检验拟三维模型精度和一些敏感性因素分析。缝面上压力与裂缝宽度之间关系的弹性方程液体流动与液体内压力梯度之间关系的弹性方程破裂准则(三)酸液有效作用距

5、离计算模型有效作用距离物理模拟数值模拟稳态酸反应非稳态酸反应差分方法Lumping方法Williams&Nierode模型，Roberts&Guin模型，Lo&Dean模型，均假设酸液浓度不随时间变化Settari提出，特点：酸反应由传质速度控制。可考虑冻胶酸在内的多种不同流变性流体，考虑热传递和反应热，考虑缝壁蚓孔效应，考虑滤失速度对质量传递的影响，是较为完善的模型酸反应模型(四)指进与滤失模型1.指进模型模拟方式指进系数：指进占总截面积的分数分形模拟扩散限制聚集模型(DLA)绝缘击穿模型(DBL)渗透率驱动指进模型(PDF)宏观

6、统计模型2.滤失模型压裂液滤失酸液滤失Carter、Swit非反应液体的方法三个机理控制调和平均法压力平衡法集总法总滤失系数粘度控制造壁性控制压缩性控制Settari：蚓孔滤失与基质滤失的非均质性对酸浓度方程进行校正，通过实验得到惰性流体与酸液滤失速度比值计算Hill通过全局滤失系数考虑蚓孔效应，认为蚓孔效应在CLI区有影响，同时用线性岩芯驱替实验结果外推计算，具有一定准确性(五)交替相前置液酸压设计计算现状分析特殊性：1.滤失问题2.指进现象3.交替级数的确定三前置液酸压设计计算模拟(二维)(一)施工压力计算模型施工压力的计算方法同

7、前面一致，但必须保证井底压力大于地层破裂压力，且保证裂缝的延伸和扩展。考虑各种因素(如T、反应热)影响，采用数值方法计算动态裂缝几何尺寸(二)裂缝几何尺寸的计算模拟4个假设条件地面施工排量不随时间变化；造缝流体不可压缩；裂缝中流体作层流流动；在裂缝延伸过程中，裂缝前沿始终充满流体计算步骤(1)时间步长的划分(2)计算启动在t1=t1时刻，可采用解析公式确定一个动态裂缝初始缝长L1，最大缝宽W01将施工时间分成若干段(设共有S段)t1，t2，…ts总施工时间：t=V/qxy(3)对于tk时刻假设裂缝长为L。边界条件边界条件各

8、段裂缝中心处的最大宽度为xy计算步骤(4)计算裂缝中温度场求出各段裂缝中的平均温度Ti，同时，计算出缝中与温度有关的参数(如稠度系数K、流态指数n和粘度)(5)计算缝中流速计算步骤(6)缝中