CN112780246A - 一种增强并保持致密砂岩储层裂缝导流能力的有机酸液处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种增强并保持致密砂岩储层裂缝导流能力的有机酸液处理方法。本发明通过在裂缝性致密砂岩储层注入有机酸液，于裂缝壁面选择性溶蚀长石、碳酸盐类矿物组分，凸露出稳定矿物组分，增强裂缝壁面凹凸程度，增强并保持致密砂岩储层裂缝导流能力。该方法包括：选取典型裂缝性致密砂岩储层；选择合适的酸液类型和浓度；将有机酸液注入含人工裂缝或天然裂缝的致密砂岩储层，进行自发渗吸或强制渗吸；待有机酸液与致密砂岩裂缝面矿物组分充分反应后，返排有机酸液。本发明可与深层‑超深致密砂岩气层水力压裂改造协同作用，增强并保持致密砂岩储层裂缝导流能力，助力水力压裂后气井高产稳产，其操作工艺简便，经济成本低。
Description
技术领域
本发明属于石油与天然气开采技术领域，涉及一种增强并保持致密砂岩储层裂缝导流能力的有机酸液处理方法，主要用于增强并保持裂缝较高的渗流能力，弱化裂缝性致密砂岩储层应力敏感程度，协助水力压裂技术，助力致密砂岩气井高产和稳产。
背景技术
作为非常规油气资源典型代表，深层-超深致密砂岩油气资源量巨大，远景资源量丰富。但致密砂岩储层胶结疏松，传统的酸化压裂技术中，使用的土酸溶液酸性剧烈，致密砂岩储层骨架容易发生剧烈溶蚀，引发出砂损害，岩石裂缝壁面容易过度溶蚀，微凸体数量骤减使得裂缝壁面趋于光滑壁面，加剧应力敏感程度，在高闭合应力作用下裂缝容易闭合，难以保持较高导流能力，导致钻开致密砂岩气层后，气井产量递减快，或日产气量低乃至无自然产能。因此致密砂岩储层常用水力压裂增产手段为主，提升气井产能。
酸化压裂技术原理是向储层注入高压土酸酸液，压开储层的同时土酸酸液溶蚀裂缝壁面，扩展、延伸裂缝，形成裂缝网络，改善储层连通性，整体提高储层渗流能力，从而提高酸化压裂后气井产能。
但酸化压裂技术常采用的土酸酸液属于无机强酸性液体，酸性剧烈，针对深层致密砂岩储层较为疏松的骨架结构和酸溶性填隙物，土酸酸液的使用容易强化储层应力敏感程度，同时诱发储层出砂，损害储层渗透性，增产效果不佳，因此，在致密砂岩储层，使用酸压增产改造技术比较慎重。
水力压裂技术原理是通过注入高压流体压开储层，在近井地带形成裂缝区域，提升储层渗透率，提高油气井的产量。但深层致密砂岩储层水力裂缝处于超高有效应力环境下，裂缝极易闭合，水力压裂技术改造难度大，增产效果欠佳。
裂缝作为致密砂岩储层的主要渗流通道，在超高有效应力下，表现出强应力敏感性，难以保持较高的渗流能力，导致气井产能递减快，难以实现气井高产、稳产。
致密砂岩矿物组分类型多，石英、长石和碳酸盐类矿物组分优势分布，在土酸酸液作用下表现为强烈的低差异度溶蚀。采用酸性缓弱的有机酸液，注入裂缝，裂缝壁面选择性溶蚀易溶组分，溶蚀移除长石、碳酸盐类矿物组分，裂缝壁面凸露出坚硬度高的固相——石英砂等，起到支撑裂缝的部分作用，增强并保持裂缝导流能力。
致密砂岩储层中的长石、碳酸盐类矿物属于酸溶性矿物组分，在酸性条件下易溶蚀分解。石英矿物组分则较为稳定，酸性条件下不发生溶蚀或轻微溶蚀(土酸溶液除外)，相对硬度大，具有一定的抗压强度。
室内实验与地质演化过程均表明，有机酸液具备选择性溶蚀长石、碳酸盐类矿物组分，保留部分坚硬组分的能力。但目前关于致密砂岩储层增产改造的措施中，有机酸液的应用力度相对较弱，应用范围相对较小。因此，结合水力裂缝，通过利用有机酸液注入致密砂岩裂缝中，裂缝壁面选择性溶蚀易溶组分，保留坚硬矿物组分，弱化应力敏感程度，增强并保持储层较高的渗流能力，这是一种行之有效的途径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种增强并保持致密砂岩储层裂缝导流能力的有机酸液处理方法，该方法利用有机酸溶液的选择性溶蚀作用特点，在裂缝壁面注入有机酸液溶蚀长石、碳酸盐类矿物组分，保留一定强度的坚硬矿物相支撑裂缝，弱化裂缝应力敏感性，从而达到增强并保持裂缝渗流能力的目的。
该方法能够用于提高致密砂岩气层的渗流能力，协助水力压裂技术，弱化深层致密砂岩储层应力敏感程度，增强并保持致密砂岩储层裂缝导流能力，助力致密砂岩气井高产、稳产。
为达到以上目的，本发明提供以下技术方案。
典型致密砂岩储层石英、长石和碳酸盐类矿物组分优势分布。其中，石英含量一般大于35％，长石+碳酸盐类矿物含量一般大于15％，此三类矿物组分含量占据致密砂岩储层矿物组分总含量50％以上。因此，通过裂缝壁面溶蚀移除长石、碳酸盐类矿物组分，保留石英组分等坚硬矿物相支撑裂缝面，可以有效弱化裂缝应力敏感性，增强并保持裂缝较高的导流能力。
一种增强并保持致密砂岩储层裂缝导流能力的有机酸液处理方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)根据岩心分析化验数据确定目标致密砂岩储层；
(2)采用巴西劈裂法制取直径为25mm的柱状裂缝岩样，测试渗透率并进行应力敏感性分析；
(3)向步骤(2)致密砂岩裂缝岩样注入10％～20％质量浓度的有机酸溶液，溶蚀致密砂岩裂缝壁面长石、碳酸盐类矿物组分；
(4)充分溶蚀反应一段时间后，裂缝壁面凸露出具有一定强度的坚硬矿物相，这些矿物相起到支撑裂缝壁面的作用，可以承受部分裂缝闭合压力；
(5)返排有机酸液，进行应力敏感性评价。
所述有机酸液是指具有一定酸性的液体有机酸液。具体是甲酸、乙酸、乙二酸、柠檬酸、草酸、草二酸中的一种。
有机酸液的注入是指通过自发渗吸或强制渗吸使得流体进入岩样裂缝壁面。
本发明根据全岩X-射线衍射分析数据选择石英含量>35％、长石+碳酸盐类矿物含量>15％的致密砂岩储层作为目标致密砂岩储层。
与现有技术相比，本发明通过裂缝性致密砂岩储层与有机酸液选择性溶蚀反应移除易溶性组分，具有以下良好效果：
(1)基于水力裂缝，有机酸液溶蚀裂缝壁面，保留一定强度的坚硬矿物相起到支撑裂缝的部分作用，增强并保持致密砂岩储层有效渗流能力，协助优化致密砂岩储层改造效果；
(2)协助水力压裂技术，使注入有机酸液溶蚀长石、碳酸盐类矿物组分，返排工作液后弱化应力敏感性，增强并保持裂缝导流能力，达到少用支撑剂的目的，降低经济成本；
(3)提供了一种“减量增渗”的思路和有效途径，为深层致密砂岩储层改造提供可靠的依据；
(4)操作简便。
附图说明
图1、图2和图3是本发明致密砂岩岩样与乙酸反应前后裂缝壁面溶孔图像和应力敏感变化关系。
图1表示致密砂岩裂缝面反应前胶结致密，无明显溶蚀孔洞；图2表示长石、碳酸盐矿物发生溶蚀后裂缝壁面产生部分溶蚀孔洞；图3表示致密砂岩岩样与乙酸反应后应力敏感弱化特征。
具体实施方式
为使本发明的技术细节和良性效果有较为清楚的理解，结合附图对本发明的一个实例作进一步描述。列举实例只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。
实用案例1
为验证本发明的可靠性，利用致密砂岩岩样、乙酸溶液开展了实验，验证了致密砂岩裂缝壁面矿物组分的溶蚀现象，分析了反应前后岩样的应力敏感性变化特征。具体操作步骤如下：
a、根据岩心化验数据选用致密砂岩岩样，要求该致密砂岩岩样石英含量>35％、长石+碳酸盐类矿物含量>15％；
b、对步骤a岩样进行预处理，巴西劈裂法制作直径为25mm的柱状裂缝岩样，测试渗透率并进行应力敏感性分析；
c、向步骤b中注入12％质量浓度的乙酸溶液，对致密砂岩岩样裂缝壁面长石、碳酸盐矿物组分充分溶蚀，形成溶孔；
d、取出步骤c致密砂岩裂缝岩样进行烘干处理，观测致密砂岩岩样裂缝壁面溶孔概况并进行应力敏感程度评价；
实验结果表明：基于工业显微镜观察显示，致密砂岩裂缝壁面反应前胶结致密。致密砂岩裂缝岩样反应前，应力敏感程度为中等偏强，反应后致密砂岩岩样裂缝壁面出现了溶蚀孔洞，应力敏感程度评价为中等偏弱，应力敏感程度弱化明显，且在相同有效应力作用下，溶蚀后岩样渗透率增长明显。见附图。
综上，本发明可以弱化裂缝性致密砂岩储层应力敏感程度，增强并保持裂缝性致密砂岩储层导流能力，协助水力压裂技术，助力水力压裂后气井高产、稳产。
Claims (5)
1.一种增强并保持致密砂岩储层裂缝导流能力的有机酸液处理方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)通过岩心分析化验数据确定目标致密砂岩储层；
(2)采用巴西劈裂法制取直径为25mm的柱状裂缝岩样，测试渗透率并进行应力敏感性分析；
(3)向步骤(2)致密砂岩裂缝岩样注入10％～20％质量浓度的有机酸溶液，选择性地溶蚀致密砂岩裂缝壁面长石、碳酸盐类矿物组分；
(4)充分溶蚀反应一段时间后，裂缝壁面凸露出具有一定强度的稳定矿物相，这些矿物相起到支撑裂缝壁面的作用，可以承受部分裂缝闭合压力；
(5)返排有机酸液，进行应力敏感性评价。
2.根据权利要求1所描述的增强并保持致密砂岩储层裂缝导流能力的有机酸液处理方法，其特征在于：所述的有机酸液是指具有一定酸性的液体有机酸液。
3.根据权利要求2所描述的增强并保持致密砂岩储层裂缝导流能力的有机酸液处理方法，其特征在于：所述的有机酸液是甲酸、乙酸、乙二酸、柠檬酸、草酸、草二酸中的一种。
4.根据权利要求1所描述的增强并保持致密砂岩储层裂缝导流能力的有机酸液处理方法，其特征在于：所述注入方式是指通过自发渗吸或强制渗吸方式使有机酸酸液进入致密砂岩裂缝，溶蚀裂缝壁面。
5.根据权利要求1至4任一项所描述的增强并保持致密砂岩储层裂缝导流能力的有机酸液处理方法，其特征在于：所述步骤(1)具体是：根据全岩X-射线衍射分析数据判断石英含量、长石含量和碳酸盐类矿物含量，选取石英含量>35％、长石+碳酸盐类矿物含量>15％的致密砂岩储层作为目标致密砂岩储层。
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