CN110359900A - 一种碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法，利用油气藏产能模拟软件模拟计算不同裂缝参数下碳酸盐岩储层产能大小，以确定该储层生产所需最优裂缝导流能力；同时采用碳酸盐岩储层真实岩板劈裂形成裂缝，通过三维激光扫描采集其裂缝表面粗糙形貌数据，然后利用岩石数控雕刻机在碳酸盐岩储层真实岩样表面进行雕刻，获取具有真实裂缝表面形貌的碳酸盐岩人造岩样；采用碳酸盐岩人造岩样开展不同施工参数下的酸刻蚀实验与酸蚀裂缝导流能力测试，将其测试结果与模拟计算结果进行对比分析，得到符合该储层特征的最优酸压施工参数。本发明提供了一种新的碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法，能达到更加接近实际施工情况的实验结果。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气增产改造技术领域，特别涉及碳酸盐岩储层增产改造中酸压施工参数的优化方法。
背景技术
酸压是碳酸盐岩储层增产改造的主要措施，施工时首先通过井筒向储层挤注具有较高黏度的压裂液，依靠压裂液在井底储层上形成很高的压力，压开储层岩石并产生压裂裂缝，或者使原有的天然裂缝张开。然后向裂缝中注入酸液，对裂缝表面产生非均匀刻蚀，形成具有一定导流能力的酸蚀裂缝，为流体提供流动通道，从而达到改善油气渗流条件和油气增产的目的。酸蚀裂缝导流能力是评价酸蚀裂缝允许流体通过能力的指标，导流能力越高，流体在酸蚀裂缝中的流动性越好，越有利于油气增产。
酸蚀裂缝导流能力主要由储层性质和裂缝表面刻蚀形态决定。其中，储层性质包括地层压力、温度、岩石矿物组分及其在裂缝表面的分布、岩石孔隙度与渗透率、岩石力学性质等，而裂缝表面刻蚀形态受到储层性质、裂缝表面初始粗糙程度和注酸条件(酸液类型、酸液浓度、酸液用量、注酸排量等)三者的共同影响。对于特定的碳酸盐岩储层而言，其储层性质基本稳定，形成的压裂裂缝形态也基本稳定，裂缝表面初始粗糙程度基本一致。因而，研究人员主要通过开展室内实验，改变酸压施工时的注酸条件，形成具有较高导流能力的酸蚀裂缝，从而优化酸压施工参数，满足储层生产需求。
2012年以前，国内外学者均采用光滑表面岩样开展酸刻蚀实验和酸蚀裂缝导流能力测试，分析注酸条件对裂缝表面刻蚀形态和酸蚀裂缝导流能力的影响。例如，M.G.Melendez(2007)采用4种不同岩性的光滑岩样开展岩样表面抗嵌入强度测试、酸刻蚀实验、酸蚀裂缝导流能力测试；Luis Fernando Antelo(2009)分析了注酸条件对5种不同岩性的光滑岩样酸刻蚀后表面刻蚀形态的影响；M.Pournik(2010)采用光滑岩样开展实验，分析了鲜酸与余酸对裂缝表面刻蚀形态和酸蚀裂缝导流能力的作用效果。前期研究表明，光滑岩样经过酸刻蚀后，裂缝表面粗糙程度大幅提高，是影响酸蚀裂缝导流能力的关键因素。
但在实际酸压施工过程中，首先由压裂液形成具有粗糙表面形态的压裂裂缝，然后注入酸液对裂缝粗糙表面进行刻蚀。2012年以来，学者们逐渐认识到采用光滑岩样开展实验、优化酸压施工参数与实际情况不相符，因而开始采用具有粗糙表面的岩样开展酸刻蚀实验和酸蚀裂缝导流能力测试。L F Neumann(2012)采用劈裂粗糙岩样开展酸刻蚀实验，指出酸刻蚀后岩样表面粗糙度存在增加、保持不变、降低等3种情况，而不是单调增加；AliMansour(2013)、Andrea Nino(2013)采用劈裂粗糙岩样分析了裂缝表面特征、注酸条件对酸蚀裂缝导流能力的影响；A.Suleimenova(2016)采用同一块劈裂岩样依次开展自支撑裂缝、支撑裂缝和酸蚀裂缝的导流能力测试，并对比了3种支撑状态下导流能力大小。
采用粗糙表面岩样开展室内实验，可以更准确地反映注酸条件对酸压施工效果的影响，为酸压施工参数优化提供精确指导。目前，学者们均通过制备大量劈裂岩样开展实验，对比分析注酸条件的影响效果，但不同岩样劈裂后的表面粗糙形态均存在一定差异，极易对酸刻蚀后裂缝表面粗糙形态及其导流能力造成影响，从而限制了实验结果指导酸压施工参数优化的准确性。A.Suleimenova采用同一块岩样重复开展导流能力测试，其表面凸起点极易在闭合压力作用下破碎，也会严重影响后续实验结果，导致实验结果对比性较差，同样难以有效指导酸压施工参数优化。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法，该方法采用储层真实碳酸盐岩岩样制作具有真实裂缝表面形貌的人造岩样，利用该碳酸盐岩人造岩样开展酸刻蚀实验和酸蚀裂缝导流能力测试，可模拟碳酸盐岩储层真实裂缝表面的酸刻蚀形态，准确评价酸蚀裂缝导流能力，优化酸压施工参数。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
一种碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法，包括如下步骤：
S1、将碳酸盐岩储层待酸压井段的井筒资料、储层地质资料、裂缝参数、储层流体特征、生产制度参数输入油气藏产能模拟软件中，模拟计算不同裂缝导流能力下储层产能大小，确定该碳酸盐岩储层生产所需最优裂缝导流能力；所用模拟软件为Eclipse，在模型定义模块中定义模型求解基本参数；在网格模块中设置网格属性；在PVT模块中设置油气水以及岩石PVT性质；在初始化模块中设置油藏模型初始化参数；在生产制度模块中定义生产井位置，设置井段连通数据、生产制度、模拟生产时间；
S2、采集碳酸盐岩储层段的井下岩心或者同层位露头岩石，采用岩样切割机制作多块尺寸相同的原始方形岩板，尺寸为长178mm、宽38mm、高60mm；
S3、使用雕刻刀在原始方形岩板中部沿岩板长度方向预制划痕，得到预制划痕的方形岩板；
S4、将步骤S3中预制划痕的方形岩板放入岩板劈裂装置中；将岩板劈裂装置放于压力机上，启动压力机缓慢加压直至预制划痕的方形岩板破裂为一对具有粗糙表面形态的岩样；沿长度方向将岩样两端打磨为半圆弧，其直径为38mm，制作带圆弧端的劈裂岩样；
S5、采用三维激光扫描仪获取带圆弧端的劈裂岩样上下两个表面粗糙形貌数据，并计算其表面均方根坡度Z2；根据均方根坡度Z2及其分布特征，选取一对最能代表该碳酸盐岩储层真实裂缝表面形貌的劈裂后岩样；
S6、利用碳酸盐岩储层段的井下岩心或者同层位露头岩石制作带圆弧端的光滑岩样，尺寸为长178mm、宽38mm、高30mm，长度方向两端为半圆弧，其直径为38mm；
S7、将步骤S5中选取的带圆弧端的劈裂岩样上下两个表面形貌数据分别导入岩石数控雕刻机，在带圆弧端的光滑岩样表面进行雕刻，分别获取含岩样下表面粗糙形貌和含岩样上表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样，还原储层真实裂缝表面形貌；
S8、将步骤S7所述含岩样下表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样放入导流室中，调整导流室下活塞安装位置使碳酸盐岩人造岩样粗糙表面与导流室流体进出口齐平，固定下活塞安装位置，并在碳酸盐岩人造岩样粗糙表面放置厚度为的1.2mm钢片；
S9、将步骤S7所述含岩样上表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样放入导流室中，调整导流室上活塞安装位置使碳酸盐岩人造岩样粗糙表面与钢片接触，固定上活塞安装位置，从导流室进出口取出钢片，预制裂缝宽度为1.2mm；
S10、根据碳酸盐岩储层待酸压井段地层压力、最小水平主应力、有效应力系数、地层温度确定酸刻蚀实验、酸蚀裂缝导流能力测试的实验温度、闭合压力；
S11、根据碳酸盐岩储层待酸压井段的地层情况，选择适合的酸液配方，按照实验要求，完成酸液配制；
S12、将步骤S9中装填碳酸盐岩人造岩样的导流室放入酸蚀裂缝导流能力测试装置中，连接进出口管线，调节预热器将导流室加热至步骤S10中确定的酸刻蚀实验温度，加载回压，并进行密封性测试；
S13、打开控制台电脑，输入岩板信息、酸压施工参数，运行监测程序，按照设定的酸压施工参数泵注酸液；
S14、注酸完成后关闭酸罐阀门，卸载回压，用大排量清水冲洗导流室，关闭耐酸柱塞泵，连接测压管线；
S15、根据步骤S10中酸蚀裂缝导流能力测试闭合压力设置加载压力，加载速率为3000kPa/min；
S16、打开平流泵向导流室内缓慢注入脱气的去离子水，流速范围应控制在在3mL/min～8mL/min，测试流经导流室的液体流量、导流室两端压差，计算酸蚀裂缝导流能力；
S17、将步骤S16的酸蚀裂缝导流能力测试结果与步骤S1中所得到的最优裂缝导流能力值相结合，确定最优酸压施工参数。
进一步的，步骤S5中，带圆弧端的劈裂岩样表面均方根坡度Z2的计算方法为：
将劈裂岩样表面离散为一系列细观平面，lx、ly分别表示X方向与Y方向上的水平边长，任意点的坐标为(x，y，z)，Z轴坐标zi,j(x，y)可由三维激光扫描仪确定。对于粗糙岩样表面而言，沿X轴或Y轴方向可以做出多条曲线，每一条曲线都可以得出Z轴坐标的均方根，整个表面的Z轴坐标均方根坡度即为这些曲线均方根的平均值，可由下式计算：
式中：lx、ly——岩样表面的X轴、Y轴方向水平长度；
zi、zi+1——第i点和第i+1点凸起高度Z轴坐标；
xi、xi+1——第i点和第i+1点X轴水平坐标；
yi、yi+1——第i点和第i+1点y轴水平坐标；
i、j——沿X轴或Y轴方向测点序号。
劈裂岩样表面数字轮廓测点在XY平面上细观的投影为边长相同的小正方形，则：
lx＝Nx(xi+1,j+1-xi,j+1)＝NxΔx，lx＝Nx(xi+1,j-xi,j)＝NxΔx (2)
ly＝Ny(yi+1,j+1-yi,j+1)＝NyΔy，ly＝Ny(yi+1,j-yi,j)＝NyΔy (3)
式中：Nx、Ny——沿X轴或Y轴方向岩样表面测点的个数；
Δx，Δy——测点在XY平面上的测点点距。
由此可将式(1)改写为：
根据均方根坡度Z2及其分布特征，选取均方根坡度Z2为中位数的带圆弧端的劈裂岩样裂缝表面代表碳酸盐岩储层真实裂缝表面形貌。
进一步的，所述步骤S10中，酸刻蚀实验、酸蚀裂缝导流能力测试的温度依据地层温度设定，酸蚀裂缝导流能力测试的闭合压力采用公式(5)确定：
σc＝σh-αPp (5)
式中：σc——闭合压力，MPa；
σh——最小水平主应力，MPa；
α——有效应力系数；
Pp——孔隙压力，MPa。
进一步的，步骤S12中所述的酸蚀裂缝导流能力测试装置，包括平流泵、耐酸柱塞泵、进口阀、预热器、导流室、出口阀、回压阀、天平、压力加载框架，压力加载框架设置于导流室上下面；
所述导流室，包括上活塞盖板、上活塞、活塞胶圈、导流室主体、下活塞、下活塞盖板、导流室进/出口密封胶圈、导流室进/出口接头；上活塞盖板连接上活塞，下活塞盖板连接下活塞，导流室主体中部设有两端带圆弧端的槽，分别用于连接上活塞和下活塞，在上活塞和下活塞之间放置步骤S7制得的含岩样下表面粗糙形貌和含岩样上表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样，所述导流室进/出口的上下设有4个加温孔，在导流室主体左右两侧分别设有两个压力检测孔，并且在压力检测孔上设有活动接头。
进一步的，步骤S12需要进行密封性测试，将导流室放入酸蚀裂缝导流能力测试装置中，连接导流室的进出口管线，打开耐酸柱塞泵注入清水，加载回压至7.5MPa并稳压10min，当回压稳定为7.5±0.2MPa时，说明测试系统密封性能良好，可满足酸刻蚀实验要求。
进一步的，步骤S13中，所述酸压施工参数为注酸排量、注酸时间，依据运动相似准则将现场注酸排量转化到室内实验排量：
式中：Qs——室内注酸排量，cm3/min；
As——室内模拟裂缝横截面积，cm2；
Qf——现场注酸排量，m3/min；
Af——实际储层裂缝横截面积，m2；
ws——室内模拟裂缝宽度，cm；
hs——室内模拟裂缝高度，cm；
wf——实际储层裂缝宽度，m；
hf——实际储层裂缝高度，m。
进一步的，步骤S16中，酸蚀裂缝导流能力的计算公式见式(7)：
式中：FCD——导流能力，单位为达西厘米，D·cm；
Q——流体流速，单位为立方厘米每分钟，cm3/min；
μ——测试温度条件下流体黏度，单位为毫帕秒，mPa·s；
Δp——导流室两端压差，单位为千帕，kPa。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供了一种新的碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法，能达到更加接近实际施工情况的实验结果；
2、通过本发明所提供的方法，采用储层真实的碳酸盐岩岩样批量制作与碳酸盐岩储层岩石矿物组分、物理性质、力学性质相同且表面粗糙形貌真实、统一的岩样，有效解决了现有技术制备岩样所用材料、物理性质、力学性质、表面形貌差异大的问题，为还原碳酸盐岩储层真实粗糙裂缝形态并开展物理模拟实验提供大量统一化岩样；
3、利用该岩样开展酸刻蚀实验和酸蚀裂缝导流能力测试，同时结合全套的实验装置，可真实模拟碳酸盐岩储层真实裂缝表面的酸刻蚀形态，准确评价酸蚀裂缝导流能力，有效解决现有技术无法准确优化酸压施工参数的问题。
附图说明
图1为原始方形岩板示意图；
图2为预制划痕的方形岩板示意图；
图3为岩板劈裂装置结构示意图；
图4为带圆弧端的劈裂岩样示意图；
图5为带圆弧端的光滑岩样示意图；
图6为还原储层真实裂缝表面形貌的碳酸盐岩人造岩样示意图；
图7为导流室结构示意图；
图8为酸蚀裂缝导流能力测试流程图。
图中：
1为原始方形岩板、2为预制划痕的方形岩板、2-1为预制划痕、3为岩板劈裂装置、3-1为上刀头安装板、3-2为上刀头、3-3为岩板夹持器、3-4为下刀头、3-5为下刀头安装板、4为带圆弧端的劈裂岩样、4-1为带圆弧端的劈裂上岩样、4-2为带圆弧端的劈裂下岩样、4-3为劈裂裂缝、5为带圆弧端的光滑岩样、6为还原储层真实裂缝表面形貌的碳酸盐岩人造岩样、6-1为含岩样上表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样、6-2为含岩样下表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样、7-1为上活塞盖板、7-2上活塞/盖板连接螺栓孔、7-3上活塞拆卸螺栓孔、7-4上活塞紧固螺栓孔、7-5上活塞、7-6活塞密封胶圈、7-7导流室主体、7-8导流室加温孔、7-9导流室测温孔、7-10导流室进/出口密封胶圈、7-11导流室进/出口接头、7-12上活塞固定螺栓孔、7-13上活塞固定螺栓、7-14导流室测压孔、7-15测压孔接头、7-16下活塞固定螺栓孔、7-17下活塞固定螺栓、7-18下活塞、7-19下活塞盖板、7-20下活塞/盖板连接螺栓孔、7-21下活塞拆卸螺栓孔、8为平流泵、9为耐酸柱塞泵、10为进口阀、11为预热器、12为出口阀、13为回压阀、14为天平、15为压力加载框架。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
一种碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法，主要步骤如下：
利用模拟软件Eclipse计算碳酸盐岩储层生产所需最优裂缝导流能力；利用碳酸盐岩储层段的井下岩心或者同层位露头岩石制作原始方形岩板1，在原始方形岩板1中部预制划痕2-1；利用岩板劈裂装置3劈裂预制划痕的方形岩板2，并沿长度方向将劈裂后岩样两端打磨为半圆弧，制得带圆弧端的劈裂岩样4；利用三维激光扫描仪获取带圆弧端的劈裂岩样4上下两个表面的形貌数据；计算表面均方根坡度Z2，并根据均方根坡度Z2选取一对最能代表该储层真实裂缝表面形貌的带圆弧端的劈裂岩样4；利用碳酸盐岩储层段的井下岩心或者同层位露头岩石制作带圆弧端的光滑岩样5；依据选取出来的带圆弧端的劈裂岩样4的表面粗糙形貌数据，采用岩石数控雕刻机在带圆弧端的光滑岩样5表面进行雕刻，制作还原储层真实裂缝表面形貌的碳酸盐岩人造岩样6；根据储层地层压力、最小水平主应力、有效应力系数、地层温度确定酸刻蚀实验、酸蚀裂缝导流能力测试的实验温度、闭合压力；将装填碳酸盐岩人造岩样6的导流室放入酸蚀裂缝导流能力测试装置中，开展酸刻蚀实验和酸蚀裂缝导流能力测试；将酸蚀裂缝导流能力测试结果与Eclipse计算出的最优裂缝导流能力结果相结合，确定最优酸压施工参数。
具体依次包括下列步骤：
(1)将塔里木盆地D井碳酸盐岩储层待酸压井段的井筒资料、储层地质资料、裂缝参数、储层流体特征、生产制度参数输入油气藏产能模拟软件Eclipse中，模拟计算不同裂缝导流能力下储层产能大小，确定该储层生产所需的最优裂缝导流能力。在CaseDefinition模块中定义模型求解基本参数；在Grid模块中设置网格属性；在PVT模块中设置油气水以及岩石PVT性质；在Initialization模块中设置油藏模型初始化参数；在Schedule模块中定义生产井位置，设置井段连通数据、生产制度、模拟生产时间。详细的模拟输入参数如表1所示。
表1 D井产能模拟输入参数
模拟计算结果表明，D井碳酸盐岩储层生产所需最优裂缝导流能力为35～40D·cm；
(2)采集D井碳酸盐岩储层段的井下岩心，利用切割机和端面磨平机制作长178mm、宽38mm、高60mm的原始方形岩板1；
(3)使用雕刻刀在原始方形岩板1中部沿岩板长度方向预制划痕2-1，得到预制划痕的方形岩板2；
(4)将步骤(3)中所述预制划痕的方形岩板2放入岩板劈裂装置3中，并确保岩板劈裂装置3的上下刀头对准预制划痕2-1，所述岩板劈裂装置3包括上刀头安装板3-1、上刀头3-2、岩板夹持器3-3、下刀头3-4、下刀头安装板3-5；将岩板劈裂装置3放于压力机上，缓慢加压直至预制划痕的方形岩板2破裂为一对具有粗糙表面形态的岩样，液压机加载速率为5kN/min；
(5)沿长度方向将步骤(4)中获得的岩样两端打磨为半圆弧，其直径为38mm，制作带圆弧端的劈裂岩样4；
(6)利用三维激光扫描仪获取带圆弧端的劈裂岩样4上下两个劈裂裂缝面形貌数据，并计算其表面均方根坡度Z2；
将带圆弧端的劈裂岩样4表面离散为一系列细观平面，lx、ly分别表示X方向与Y方向上的水平边长，任意点的坐标为(x，y，z)，Z轴坐标zi,j(x，y)可由三维激光扫描仪确定。对于带圆弧端的劈裂岩样4表面而言，沿X轴或Y轴方向可以做出多条曲线，每一条曲线都可以得出Z轴坐标的均方根，整个表面的Z轴坐标均方根坡度即为这些曲线均方根的平均值，可由下式计算：
式中：lx、ly——岩样表面的X轴、Y轴方向水平长度；
zi、zi+1——第i点和第i+1点凸起高度Z轴坐标；
xi、xi+1——第i点和第i+1点X轴水平坐标；
yi、yi+1——第i点和第i+1点y轴水平坐标；
i、j——沿X轴或Y轴方向测点序号。
劈裂岩样表面数字轮廓测点在XY平面上细观的投影为边长相同的小正方形，则：
lx＝Nx(xi+1,j+1-xi,j+1)＝NxΔx，lx＝Nx(xi+1,j-xi,j)＝NxΔx (2)
ly＝Ny(yi+1,j+1-yi,j+1)＝NyΔy，ly＝Ny(yi+1,j-yi,j)＝NyΔy (3)
式中：Nx、Ny——沿X轴或Y轴方向岩样表面测点的个数；
Δx，Δy——测点在XY平面上的测点点距。
由此可将式(1)改写为：
5对带圆弧端的劈裂岩样4的表面均方根坡度Z2计算结果如表2所示。
表2 不同岩样劈裂后表面均方根坡度Z2对照表
(7)根据步骤(6)所获取的带圆弧端的劈裂岩样4表面均方根坡度Z2及其分布特征，选取均方根坡度Z2为中位数的的带圆弧端的劈裂岩样4裂缝表面代表该储层真实裂缝表面形貌；由表2可知，在本实验中，5对带圆弧端的劈裂岩样4表面均方根坡度为0.227～0.289，分布较为集中，中位数为0.262，因而选择T-5岩样裂缝表面代表该碳酸盐岩储层真实裂缝表面形貌；
(8)利用碳酸盐岩储层段的井下岩心或者同层位露头岩石制作带圆弧端的光滑岩样5，尺寸为长178mm、宽38mm、高30mm，长度方向两端为半圆弧，其直径为38mm；
(9)将步骤(7)选取的T-5岩样上下两个表面形貌数据分别导入岩石数控雕刻机，在带圆弧端的光滑岩样5表面进行雕刻，分别获取含岩样上表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样6-1和含岩样下表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样6-2；
(10)将步骤(9)所述含岩样下表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样6-2放入导流室中，调整导流室下活塞7-18安装位置使碳酸盐岩人造岩样6-2粗糙表面与导流室测压孔7-14齐平，固定下活塞7-18安装位置，并在碳酸盐岩人造岩样6-2粗糙表面放置厚度为的1.2mm钢片；
(11)将步骤(9)所述含岩样上表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样6-1放入导流室中，调整导流室上活塞7-5安装位置使碳酸盐岩人造岩样6-1粗糙表面与钢片接触，固定上活塞7-5安装位置，从导流室进出口取出钢片，预制裂缝宽度为1.2mm；
(12)根据碳酸盐岩储层待酸压井段地层压力、最小水平主应力、有效应力系数、地层温度确定酸刻蚀实验、酸蚀裂缝导流能力测试的实验温度、压力；
酸刻蚀实验、酸蚀裂缝导流能力测试的温度依据地层温度设定，酸蚀裂缝导流能力测试的闭合压力采用公式(5)确定：
σc＝σh-αPp (5)
式中：σc——闭合应力，MPa；
σh——最小水平主应力，MPa；
α——有效应力系数；
Pp——孔隙压力，MPa。
D井碳酸盐岩储层地层压力为76.5MPa，最小水平主应力为84.5MPa，有效应力系数为0.35，地层温度为96.3℃，由此确定酸刻蚀实验条件为：实验温度96.3℃；酸蚀裂缝导流能力测试条件为：闭合压力57.7MPa，实验温度96.3℃；
(13)根据现场施工需求，选择20wt％胶凝酸作为实验用酸液，按照酸液配方在配酸室配制酸液；
(14)将步骤(11)中装填人造岩样的导流室放入酸蚀裂缝导流能力测试装置中，连接进出口管线，调节预热器11将导流室加热至步骤(12)确定的酸刻蚀实验温度；
(15)打开耐酸柱塞泵9注入清水，利用回压阀13加载回压至7.5MPa并稳压10min，当回压稳定为7.5±0.2MPa时，说明测试系统密封性能良好，可满足酸刻蚀实验要求；
(16)打开控制台电脑，输入岩板信息、酸压施工参数，运行监测程序，按照设定的酸压施工参数泵注酸液；
式中：Qs——室内注酸排量，cm3/min；
As——室内模拟裂缝横截面积，cm2；
Qf——现场注酸排量，m3/min；
Af——实际储层裂缝横截面积，m2；
ws——室内模拟裂缝宽度，cm；
hs——室内模拟裂缝高度，cm；
wf——实际储层裂缝宽度，m；
hf——实际储层裂缝高度，m。
表3 现场酸压施工参数与实验实验参数的转换
(17)注酸完成后卸载回压，用大排量清水冲洗导流室，关闭耐酸柱塞泵9，连接测压管线；
(18)根据步骤(12)中酸蚀裂缝导流能力测试闭合压力设置加载压力，加载速率为3000kPa/min；
(19)打开平流泵8向导流室内缓慢注入脱气的去离子水，流速范围应控制在在3mL/min～8mL/min，测试流经导流室的液体流量、导流室两端压差，计算酸蚀裂缝导流能力；
裂缝导流能力的计算公式见式(7)：
式中：FCD——导流能力，单位为达西厘米，D·cm；
Q——流体流速，单位为立方厘米每分钟，cm3/min；
μ——测试温度条件下流体黏度，单位为毫帕秒，mPa·s；
Δp——导流室两端压差，单位为千帕，kPa。
表4 酸蚀裂缝导流能力测试数据
(20)将步骤(19)的酸蚀裂缝导流能力测试结果与步骤(1)中所得到的最优裂缝导流能力值相结合，确定现场注酸排量6m3/min、注酸时间45min为该储层最优酸压施工参数。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将碳酸盐岩储层待酸压井段的井筒资料、储层地质资料、裂缝参数、储层流体特征、生产制度参数输入油气藏产能模拟软件中，模拟计算不同裂缝导流能力下储层产能大小，确定该储层生产所需最优裂缝导流能力；所用模拟软件为Eclipse，在模型定义模块中定义模型求解基本参数；在网格模块中设置网格属性；在PVT模块中设置油气水以及岩石PVT性质；在初始化模块中设置油藏模型初始化参数；在生产制度模块中定义生产井位置，设置井段连通数据、生产制度、模拟生产时间；
S2、采集碳酸盐岩储层段的井下岩心或者同层位露头岩石，采用岩样切割机制作多块尺寸相同的原始方形岩板，尺寸为长178mm、宽38mm、高60mm；
S3、使用雕刻刀在原始方形岩板中部沿岩板长度方向预制划痕，得到预制划痕的方形岩板；
S4、将步骤S3中预制划痕的方形岩板放入岩板劈裂装置中；将岩板劈裂装置放于压力机上，启动压力机缓慢加压直至预制划痕的方形岩板破裂为一对具有粗糙表面形态的岩样；沿长度方向将岩样两端打磨为半圆弧，其直径为38mm，制作带圆弧端的劈裂岩样；
S5、采用三维激光扫描仪获取带圆弧端的劈裂岩样上下两个表面形貌数据，并计算其表面均方根坡度Z2；根据均方根坡度Z2及其分布特征，选取一对最能代表该碳酸盐岩储层真实裂缝表面形貌的劈裂后岩样；
S6、利用碳酸盐岩储层段的井下岩心或者同层位露头岩石制作带圆弧端的光滑岩样，尺寸为长178mm、宽38mm、高30mm，长度方向两端为半圆弧，其直径为38mm；
S7、将步骤S5中选取的带圆弧端的劈裂岩样上下两个表面形貌数据分别导入岩石数控雕刻机，在带圆弧端的光滑岩样表面进行雕刻，分别获取含岩样下表面粗糙形貌和含岩样上表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样，还原储层真实裂缝表面形貌；
S8、将步骤S7所述含岩样下表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样放入导流室中，调整导流室下活塞安装位置使碳酸盐岩人造岩样粗糙表面与导流室流体进出口齐平，固定下活塞安装位置，并在碳酸盐岩人造岩样粗糙表面放置钢片；
S9、将步骤S7所述含岩样上表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样放入导流室中，调整导流室上活塞安装位置使碳酸盐岩人造岩样粗糙表面与钢片接触，固定上活塞安装位置，从导流室进出口取出钢片，预制具有一定宽度的裂缝；
S10、根据碳酸盐岩储层待酸压井段地层压力、最小水平主应力、有效应力系数、地层温度确定酸刻蚀实验、酸蚀裂缝导流能力测试的实验温度、闭合压力；
S11、根据碳酸盐岩储层待酸压井段的地层情况，选择适合的酸液配方，按照实验要求，完成酸液配制；
S12、将步骤S9中装填碳酸盐岩人造岩样的导流室放入酸蚀裂缝导流能力测试装置中，连接进出口管线，调节预热器将导流室加热至步骤S10中确定的酸刻蚀实验温度，加载回压，并进行密封性测试；
S13、打开控制台电脑，输入岩板信息、酸压施工参数，运行监测程序，按照设定的酸压施工参数泵注酸液；
S14、注酸完成后关闭酸罐阀门，卸载回压，用大排量清水冲洗导流室，关闭耐酸柱塞泵，连接测压管线；
S15、根据步骤S10中确定的酸蚀裂缝导流能力测试闭合压力设置加载压力，加载速率为3000kPa/min；
S16、打开平流泵向导流室内缓慢注入脱气的去离子水，流速范围应控制在3～8mL/min，测试流经导流室的液体流量、导流室两端压差，计算酸蚀裂缝导流能力；
S17、将步骤S16的酸蚀裂缝导流能力测试结果与步骤S1中所得到的最优裂缝导流能力值相结合，确定最优酸压施工参数。
2.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法，其特征在于，步骤S5中，根据均方根坡度Z2及其分布特征，选取均方根坡度Z2为中位数的带圆弧端的劈裂岩样裂缝表面代表碳酸盐岩储层真实裂缝表面形貌。
3.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法，其特征在于，步骤S7中，采用岩石数控雕刻机批量制作具有相同表面粗糙形貌的碳酸盐岩人造岩样，真实还原储层真实裂缝表面形貌。
4.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法，其特征在于，步骤S8中，钢片厚度为1.2mm。
5.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法，其特征在于，步骤S9中，预制裂缝宽度为1.2mm。
6.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法，其特征在于，步骤S12中，需要进行密封性测试，将导流室放入酸蚀裂缝导流能力测试装置中，连接进出口管线，调节导流室温度，打开耐酸柱塞泵注入清水，加载回压至7.5MPa并稳压10min，当回压稳定为7.5±0.2MPa时，说明测试系统密封性能良好，满足酸刻蚀实验要求。
7.根据权利要求1所述的一种碳酸盐岩储层酸压施工参数的优化方法，其特征在于，步骤S13中，所述酸压施工参数为注酸排量、注酸时间。
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