酸压及酸化技术发展现状课件.pptx
酸压及酸化技术发展现状,汇报提纲,一、酸岩反应机理研究现状与发展二、酸压工艺技术现状与发展三、酸压优化设计软件发展现状四、砂岩酸化技术发展概况五、新世纪酸压技术发展展望,一、酸岩反应机理研究现状与发展,经典物理模型：旋转岩盘、空心岩心流动装置、平板裂缝流动装置等。一般采用旋转岩盘测定酸岩反应动力学参数，采用平板裂缝流动装置测定酸岩动态反应速度，并测定氢离子传质系数等。经典数学模型：扩散对流偏微分方程。现代数学模型：分形几何学为分析工具建立的数学模型。,酸岩反应机理研究现状与发展,酸岩反应动力学实验研究进展 酸岩反应的基本模式：经典理论 灰岩储层：受传质反应控制 白云岩储层：两种模式，主要受温度控制 T65，反应主要受表面反应控制 T93，反应主要受传质反应控制,酸岩反应机理研究现状与发展,有研究考察温度低至7.2，这对实际储层没有实质意义，仅是理论研究。Van Domelen M.S的研究强调指出，在灰岩储层，液体的滤失速度才是影响酸压改造效果的主要因素。,温度敏感性与反应模式,酸岩反应动力学实验研究进展 灰岩普通酸单纯反应动力学研究已较少，主要结合胶凝酸、乳化酸进行研究。有机酸反应动力学模型及试验（2003年）研究温度：120140（国内、胶凝酸），121178（国外，乳化酸）试验方法的改进 旋转岩盘 隔板扩散室（a diagram diffusion cell),酸岩反应机理研究现状与发展,试验介质：淡水、海水、地层水,1.酸岩反应动力学研究,白云岩酸岩反应及滤失机理,酸岩反应机理研究现状与发展,酸岩反应动力学实验研究进展 新结论新观点：如Navarrete R.C(1998)等人34系统进行了灰岩酸岩反应中酸液滤失及导流能力模拟试验研究，比较了普通盐酸和乳化酸的效果，试验表明，乳化酸的缓速能力是普通盐酸的8.5倍，而且乳化酸在高温储层比其它技术更加有效。,酸岩反应机理研究现状与发展,“压裂酸化中心”（20002003年）先后开展了灰岩、白云岩及复杂岩性储层的高温酸岩反应动力学实验研究，当温度从120升到140，普通酸的反应速度增加57%；稠化酸的增加了30%；乳化酸的反应速度反应速度增加了40%；这与以往利用120以下的数据外推高温储层的反应速度是很不相同的。实验表明，在相同酸浓度下，温度上升，反应速度增加，其中对普通酸的影响更为明显，其次为乳化酸，胶凝酸增加较为缓慢为什么？粘度与质量,酸岩反应机理研究现状与发展,酸岩反应机理研究现状与发展,酸岩反应动力学实验研究进展白云岩酸岩反应研究仍然是世界难题，国内外学者均在进行探索研究表面反应系统反应研究。近年来的研究表明：白云岩比灰岩更易进入表面反应控制区域，对表面反应与传质反应的转换条件的研究获得了一定的认识，即：酸与白云岩的反应动力学控制条件与两个因素有关：温度和转速粘度特性？,反应动力学模型发展：Conway（1999）等人使用隔板扩散室和旋转岩盘进行研究，计算扩散系数的方程有进一步改进，发展了一个新的模型来计算传递系数，即用舍伍德数（Sh）来表示传递系数。该文研究的仅是低温下的扩散系数，也未探讨胶凝酸、乳化酸的酸岩反应特性和动力学方程以及粘度对酸岩反应的影响。Marten Buijse（2003）等人首次探讨了有机酸的酸岩反应机制，建立了考虑有机酸酸液体系的酸岩反应模型，这个模型适用于强酸，也适用于弱酸和盐酸的组合酸液体系，弱酸体系以醋酸和甲酸为主。,酸岩反应机理研究现状与发展,“压裂酸化中心”（2003）对白云岩胶凝酸反应动力学的研究表明，胶凝酸的反应速度为K106107，而普通酸反应速度为K105，胶凝酸反应速度比普通酸低12个数量级，与灰岩储层及以往的国内外的研究结论胶凝酸的反应速度是普通酸的1/3有较大的差异，胶凝酸的粘度影响是主要原因。,酸岩反应机理研究现状与发展,酸蚀裂缝导流能力模拟试验九十年代以来，多采用“多级注入酸压闭合裂缝酸化”组合技术方法来进行室内试验，也开展了单一胶凝酸、乳化酸酸压导流能力与组合闭合裂缝酸化后获得的导流能力试验的比较。试验表明：闭合裂缝酸化提高导流能力可以达到几倍甚至数十倍，而多级注入酸压裂闭合酸化技术更能几十倍甚至上百倍地提高酸蚀裂缝导流能力。,多级注入闭合酸化裂缝导流能力试验研究,C.Ruffet(1997)等人运用地貌学的原理分析探讨了在酸压过程中酸蚀裂缝壁面的几何形态以及对酸蚀导流能力的影响；Gong M(1998)等人建立了考虑裂缝壁面粗糙变形下的酸蚀裂缝新模型，研究表明，酸蚀裂缝导流能力受闭合应力影响的裂缝宽度和面容比的影响，同时裂缝壁面的非均匀刻蚀程度和支撑裂缝的岩石的嵌入强度等也明显影响最终裂缝导流能力，因此建立考虑非均匀刻蚀和岩石力学性质的裂缝扩展模型更加符合现场的实际条件。,多级注入闭合酸化裂缝导流能力试验研究,酸液滤失机理及溶蚀孔洞形成机制研究,经典理论与现代理论相结合 分形理论的应用物模：“水/石膏”模型“岩心/酸液”模型 合金Wood合金铸模,数值模拟方法 网络模型、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)、A.D.Hill的特征参数模型 借助溶蚀孔洞及滤失控制研究，发展了多级注入技术,酸液滤失试验及计算具有代表性的有Wang等人介绍的滤失实验系统和方法、Gulbis等人的空心岩心滤失实验系统和方法、Harris及Penny的径向流动滤失实验系统和方法等。A.D.Hill（1992年）建立了考虑酸液溶蚀孔洞的计算模型；Settari(1991)提出了一种确定酸液滤失速度的新方法。,室内试验技术与理论研究,国内现状与差距压裂酸化中心、西南油气田分公司分别引进有Stimlab、CER等美国公司的九十年代国际先进水平的大型酸压试验设备。具有进行旋转岩盘试验、平板裂缝流动试验、胶凝酸流变、泡沫流变、酸蚀裂缝导流能力试验等能力。国内外在物理模型及数学模型上基本相当，差距主要体现在物理模型单一，现代数学理论的研究及应用薄弱。,室内试验技术与理论研究,二、酸压工艺技术现状与发展,影响酸压技术水平和能力的主要参数,有效酸蚀作用距离(Lef)，闭合裂缝有效导流能力(WKf)。影响上述两参数的各种影响因素分为两类 不可控因素：储层的地质构造、岩性、渗透率、孔隙度、产层厚度、岩石力学性质、流体特性等 可控因素：深度酸压工艺技术类型、酸液体系和浓度、用酸强度、注酸排量，酸液滤失速度、酸岩反应速度、裂缝高度、酸岩反应温度、酸岩接触面容比,碳酸盐岩酸压裂技术国内外研究现状,单一液体体系应用的酸压技术 普通酸酸压常规酸压技术 稠化酸（胶凝酸）酸压 化学缓速酸酸压 泡沫酸酸压 乳化酸酸压 高效酸（地下交联酸、滤失控制酸）酸压等。技术方法形成的酸压技术前置液粘性指进酸压技术（两级注入）多级注入酸压技术（前置液酸压前置液酸压)新型组合技术：多级注入酸压技术闭合裂缝酸化技术,深度酸压技术,成熟技术,“多级注入酸压闭合裂缝酸化”组合技术为主技术特点及发展变化优化设计技术目标与过去不同由于闭合裂缝酸化技术可以极大的提高裂缝的有效导流能力，多级注入技术优化目标多以获得长的酸蚀裂缝为主（要求采用高排量施工，有利于实现长缝）。不再细考虑单纯酸压技术优化设计中裂缝长度与导流能力的最佳匹配问题，导流能力的提高通过闭合裂缝酸化来实现。,碳酸盐岩气藏酸压裂技术国内外研究现状,主流技术,周期增产效果成为优选酸压技术方法的主要优化目标。多级注入技术不再是单纯的低渗致密储层的酸压技术。在中高渗储层，多级注入闭合裂缝酸化技术仍然成为了主流技术，但规模及注入级数等的优化与低渗储层有所不同。施工规模相对较大。用酸强度大多在69m3/m之间，加上交替注入使用的非反应前置液，总液量更大。注入级数多，分段液量小。注入级数一般在812级之间，分段液量一般2040m3。,主流技术,碳酸盐岩酸压裂技术国内外研究现状,构成多级注入的液体体系更加丰富前置液从单纯的凝胶水（胍胶液等）发展到使用油基前置液，或者采用乳化酸与胶凝酸交替注入的形式。转向酸、醇酸等也投入了使用。压裂酸化技术中心在玉门油田已经成功进行了“乳化酸胶凝酸”多级注入闭合酸化与投球分层酸压结合的现场实践。,主流技术,碳酸盐岩酸压裂技术国内外研究现状,液体体系较为稳定，但液体总体性能有所提高深度酸压技术使用液体体系以胶凝酸、乳化酸为主。胶凝酸用量降低，但粘度显著提高；乳化酸实现了微乳化技术，构成了摩阻相对较低的微乳酸体系。地下交联酸（滤失控制酸）等则是针对某些地层特征条件下优选使用的酸液体系。,主流技术,技术应用水平，国内外基本相当，差距主要体现在液体体系及规模化上。,碳酸盐岩酸压裂技术国内外研究现状,西南油气田分公司80年代初开始，先后开展了前置液酸压、胶凝酸酸压、泡沫酸酸压等工艺技术的研究和应用，并取得了一定的成果。与Halliburton公司、CER公司、NOWSCO公司等进行过技术合作及技术引进。1998年四川局引进Dowell公司的滤失控制酸（LCA,即高效酸）在川中进行了施工。,国内技术现状及差距,碳酸盐岩酸压裂技术国内外研究现状,压裂酸化中心及长庆油田合作“八五”国家项目：陕甘宁气田酸化技术研究，19921995年。针对该气田储层特点，运用系统工程研究方法开展了地质评估分析、室内模拟试验、软件研制及开发、气藏数值模拟、优化设计及参数优选、现场工艺实施及质量控制、酸压前后试井分析及效果评估等研究，提出了针对不同类型储层的优化设计目标和参数优选范围，形成了针对低渗储层以“多级注入闭合酸压技术”为主的深度酸压改造技术，该项技术达到九十年代国际先进水平。,国内技术现状及差距,碳酸盐岩酸压裂技术国内外研究现状,液体体系研制与应用国内压裂酸化中心、西南油气田分公司、长庆等研制完成了胶凝酸（稠化酸）、乳化酸、滤失控制酸等液体体系及添加剂。酸压使用的材料基本上实现了国产化，且液体性能能够满足优化设计及油田施工需求，性能基本与国外产品相当。差距：液体上主要体现在新型液体的开发研制及产品性能，技术上存在施工规模小、分析手段不完善，技术组合单一等差距。,国内技术现状及差距,高含硫气藏酸压技术 国外（2002）报道沙特阿拉伯气藏应用，国内鲕滩（20032004）高含硫气藏酸压技术应用。复杂岩性储层酸压技术 玉门青西油田白垩系油藏；青海油田E32、N21油藏“多级注入深度酸压闭合裂缝酸化”技术低渗、塑性特征强、重复酸压 清洁自转向酸酸化技术 多层、油水薄互层等水力喷射酸化冲击技术大位移斜井、水平井等羟基酸技术，与单纯的酸液中加入表活剂不同，对低渗气藏改造效果显著胶囊酸技术新的液体模式及技术发展,碳酸盐岩酸压裂技术国内外研究现状,新型酸压技术创新技术,滤失控制酸技术交联与有效破胶潜在伤害？G.T.Woo（1999）等人介绍了BJ公司的新型交联胶凝酸酸液体系。介绍了该酸液体系使用的主体材料和聚合物，以及交联破胶的控制方法，它用微乳聚合物胶凝剂和特殊的表面活性剂作为外相介质，较过去的酸液体系有所改进。1998年四川局引进Dowell公司的滤失控制酸(LCA)在川中莲18井、磨5井进行了现场试验并取得了成功，这可以看着是我国在开始应用该项新技术的第一步。,碳酸盐岩酸压裂技术国内外研究现状,新型酸压技术改进的技术,乳化酸技术研究与应用更加广泛，优势和特点明显微乳酸的应用得到大力推广高温乳化酸酸液体系。耐温：120176，室温：稳定45天，粘度70MPa.S左右，124：稳定时间超过小时，149：稳定时间超过了小时；现场配制的乳化酸的乳滴的大小在177m之间，该数据比实验室观测到的微乳相中的液滴要大；新型高温乳化酸在120176下，酸压时可以延缓反应速度1419倍，基质酸化时延缓反应速度6.6倍。在Smackover白云岩储层的现场实践中提高增产效果24倍。,碳酸盐岩酸压裂技术国内外研究现状,新型酸压技术值得推荐的技术,乳化酸在高闭合应力储层中较其它直接与地层反应的酸液可以产生更大的非均匀溶蚀缝宽，从而获得更高的导流能力，提高酸液的有效性,复杂岩性储层酸压技术“稠化酸深度酸压多组分酸闭合裂缝酸化”结合了“碳酸盐岩储层深度酸压砂岩储层基质酸化”两种技术增产基本原理的一种特殊组合技术，技术难题：储层岩性变化更大，对液体体系及技术方法有更高要求 高闭合应力特征严重影响酸压改造的有效期 天然裂缝发育程度、形态不同，技术方法不同,碳酸盐岩酸压裂技术国内外研究现状,新型酸压技术需要继续攻关的技术,泥云岩层理发育,砂砾岩块状为主,斜交缝,粗砾,三、酸压优化设计软件发展现状,酸压研究技术的系统化系统工程研究方法，在酸压优化设计前强调储层评估研究，重视测井资料的应用分析，常规测井、MFI成像测井，阵列声波测井等方面的信息都会充分提取并进行分析，矿物岩性、微观结构等也是需要系统考虑的研究的内容，在此基础上进行酸液优选和工艺技术的优化。国内目前已有单位在采用这样的系统工程方法进行酸压改造研究，国外的研究也有这样的应用报道。酸压技术研究将不再单纯是选择一个液体，设计一个规模那么简单的问题，而是一项系统工程。,优化设计技术模式,设计水平及差距,采用拟三维或三维裂缝扩展模型为主，结合酸压裂中酸岩反应的二维稳态对流扩散方程予以求解。其中，Shell公司5使用全三维水力压裂模拟器用于酸压裂处理设计，从而使三维酸压裂设计又跃上个台阶。他们针对后期水驱油地层，采用全三维水力压裂模拟器来增加酸压裂施工的成功率。Barto（1992）研制了多级注入酸压裂加闭合酸化设计计算软件。可以处理5种液体系统、多级速度、15段施工液体并考虑了闭合酸化技术。,压裂酸化中心研制完成了二维、拟三维酸压设计软件、多级注入酸压设计软件，在陕甘宁奥陶系气田应用中。在设计输入参数基本相同的条件下，压裂酸化中心软件80110m；加拿大 Settari 软件90125m；哈里伯顿公司软件50100m。压裂酸化中心软件国外90年代软件设计水平基本相当。压裂酸化中心多级注入软件设计级数可以达到12级。实现变浓度，变排量，不同液体性能下的优化计算。可以跟踪分级液量的行进位置及浓度剖面的变化等。,设计水平及差距,四、砂岩酸化技术发展概况,“两酸三矿物”砂岩基质酸化优化设计软件根据标准“一酸两矿物”模型，考虑流速对酸岩反应的影响，以及次生H2SiF6快反应矿物再反应生成Si(OH)4沉淀。而Si(OH)4作为第三种矿物与HF酸反应这一复杂的酸岩反应过程，发展了“两酸三矿物”模型。在砂岩酸化机理研究中形成了四大新技术 19F核磁共振谱(NMR)分析技术；等离子体光量计(ICP)分析技术；长岩心酸岩反应流动模拟试验技术；ESEM环境电镜微观分析技术。,砂岩酸化技术及设计软件,砂岩酸化是在低于地层破裂压力的条件下注入酸化液解除井眼附近地层污染的一种有效的增产增注措施国外八十年代砂岩酸化重点研究各种缓速酸体系，如氟硼酸、地下自生酸、缓速酸、泡沫酸、乳化酸等，并开发研制了相应的添加剂，如缓蚀剂、缓速剂、抗酸渣剂、铁离子稳定剂、互溶剂、暂堵剂等。九十年代以来，耐高温缓速酸和含P新型缓速酸是砂岩酸化体系开发的重点,砂岩酸化液体体系发展,Halliburton公司的新型专利产品NAS-I和NAS-II即保持了甲酸-HF和乙酸-HF等有机酸-HF的优点，又有新的特点，它能改变Al和F的平衡，减少溶液中AlF3的量，预防其沉淀，有效的抑制了HF与硅铝矿物二级三级反应引起的储层伤害。BJ公司则于1995年开发出一种新型HF酸混合体系，用磷酸配合物水解氟盐，此种酸在不同化学计量方程式中可提供5个氢，称做“HV酸”。然后HV酸与NH4HF2混合产生磷酸铵和HF,砂岩酸化液体体系发展,五、新世纪酸压技术发展展望,分形理论在深度酸压机理研究中的应用,研究酸岩反应过程中岩石矿物微粒表面结构的分形变化，用分形变化的定量表征参数分维数来刻划分形几何形状的复杂程度；研究扩散传质控制和表面反应控制的酸蚀反应分形模型溶蚀孔洞的分形模拟试验研究酸液粘性指进的分形研究 分形理论（地貌学原理）研究酸压过程中酸蚀裂缝壁面的几何形态以及对酸蚀导流能力的影响,岩石矿物学的分形研究不仅仅只是用分维数来表征微粒表面的分形程度，还将应用于指导对闭合裂缝酸蚀导流能力的模拟计算；在研究微粒表面酸岩反应的分形模型基础上，建立裂缝酸岩反应的分形数学模型。建立更加符合现场实际状况的溶蚀孔洞计算模型，研究酸液的滤失特性，使其不仅能够应用于基质酸化中，更能有效地应用于酸压优化设计中。,酸压理论研究的未来发展展望,运用分形理论研究动态和酸蚀裂缝的几何形态，建立考虑裂缝壁面粗糙变形下的酸蚀裂缝新模型，粘性指进研究随着DLA模型的发展，将会研究指进形成的内在规律及分维数与宏观参数，如流速、流度比、孔隙分维等宏观特性的关系，并为宏观统计学意义上的大型矿场模拟研究成果提供定量化的理论依据。酸压理论的发展将是建立在以分形几何学为基础上的现代理论方法,酸压理论研究的未来发展展望,“多级注入酸压闭合裂缝酸化”技术仍然是主流技术酸液体系将多样化，但以乳化酸、胶凝酸为主体。若储层具有水敏性特征，粘土矿物含量高，则“非反应的油基压裂液乳化酸”体系是今后的重点技术方法；针对高温（超高温）储层：有机酸（羟基酸）与乳化酸、胶凝酸的组合应用将会更加广泛。,酸化及酸压技术发展展望,酸化及酸压技术发展展望,超深井深度酸压技术，可以考虑发展加重酸液的酸压技术方法，增大井筒净液柱压力，降低井口施工压力，从而提高施工排量。“压裂酸化中心”在塔里木油田应用的“溴盐酸液”多级注入技术是一种方式，还可以考虑研究酸液直接加重技术，从而更加有效地实现超深井的深度酸压。在多层、油水互薄层、缝高控制困难储层的酸压技术针对储层岩性、渗透率分布特性，选择自转向酸与其它酸液体系的优化组合形式是构成以分流转向与深度酸压相结合的新技术形式，值得大力推广应用,砂岩油气藏新型酸化技术砂岩储层的“酸压闭合裂缝酸化技术”值得进行室内研究和现场试验应用。多级注入技术也值得探索。以往砂岩酸化技术是在闭合酸化技术未建立之前研究得到的成果，在闭合酸化技术建立并得到广泛应用之后，砂岩酸化技术值得探索新的思路和研究方法。,酸化及酸压技术发展展望,超深井深度酸压技术可以考虑发展加重酸液的酸压技术方法，增大井筒净液柱压力，降低井口施工压力，从而提高施工排量。“压裂酸化中心”在塔里木油田应用的“溴盐酸液”多级注入技术是一种方式，还可以考虑研究酸液直接加重技术，从而更加有效地实现超深井的深度酸压。高应力储层该技术也是适用的,酸化及酸压技术发展展望,优化设计软件研究展望,目前酸压设计软件大多建立在经典酸压理论的基础上，但应用性还未达到水力压裂设计软件那样的水平。影响酸压设计软件发展的主要因素有：酸液滤失的机制、溶蚀孔洞的增长模拟、酸岩反应过程中岩石表面分形特征，不均匀酸蚀裂缝的粗糙程度及对导流能力的影响程度等。这些研究需要依靠分形几何学作为手段来实现质的飞跃。在目前经典酸岩反应理论下的酸压优化设计软件的整体进展将较为困难，但局部的完善改进是能够实现的。,天然裂缝下的酸压模型研究更难，C.Dong&D Zhu（2000）等人进行过这方面的研究，但要应用于实际现场还存在不足，需要加大力度攻关。闭合裂缝酸化的理论模型及设计软件的研究是另一难点，这种在人工裂缝与天然裂缝交织的物模特性下的理论模型研究比纯天然裂缝储层更难。酸液的流态、滤失特性与酸压过程中的变化均有很大的不同，目前大多依靠室内试验结果来指导现场实践，值得今后加大力量进行研究。,优化设计软件研究展望,砂岩酸化模型研究中，“两酸三矿物”模型应该在砂岩酸化设计及理论研究中得到更加广泛的应用。基质酸化优化设计专家系统 需要智能化更高，资料库更加丰富 基质酸化现场实时监测评估软件 国内重视程度需要大大加强,优化设计软件研究展望,在机理及沉淀伤害研究中，以Sevoughian 等人提出的包括溶解和沉淀反应动力学的广义地球化学模型最为先进。该模型在分布参数模型和广义参数模型的基础上，系统分析了砂岩酸化过程中不同矿物成分反应及不同的生成物（或沉淀物）反应速度等对地层伤害的影响。该模型研究指出，当溶解和沉淀反应不是同时产生时，沉淀造成的伤害将减小。该模型主要侧重于对酸化沉淀物及二次伤害的模型研究，预计在二十一世纪该模型将得到更广泛的应用,优化设计软件研究展望,感谢各位领导、专家!敬请批评指正！_,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。23.3.1823.3.18Saturday,March 18,20232、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。02:59:3902:59:3902:593/18/2023 2:59:39 AM3、越是没有本领的就越加自命不凡。23.3.1802:59:3902:59Mar-2318-Mar-234、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。02:59:3902:59:3902:59Saturday,March 18,20235、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。23.3.1823.3.1802:59:3902:59:39March 18,20236、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2023年3月18日星期六上午2时59分39秒02:59:3923.3.187、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2023年3月上午2时59分23.3.1802:59March 18,20238、业余生活要有意义，不要越轨。2023年3月18日星期六2时59分39秒02:59:3918 March 20239、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。上午2时59分39秒上午2时59分02:59:3923.3.1810、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。3/18/2023 2:59:39 AM02:59:392023/3/1811、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。3/18/2023 2:59 AM3/18/2023 2:59 AM23.3.1823.3.1812、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。18-Mar-2318 March 202323.3.1813、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异纸上画饼充饥，无补于事。Saturday,March 18,202318-Mar-2323.3.1814、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自己眷恋了。23.3.1802:59:3918 March 202302:59,谢谢大家,
