CN113884425A - 一种定量的碳酸盐岩用酸液段塞组合选择方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种定量的碳酸盐岩用酸液段塞组合选择方法，通过定量评价不同酸液段塞组合的协同效应，优选酸液段塞组合，可实现减少酸液用量、降低酸液成本的目的，为碳酸盐岩酸化酸液体系的选择、酸化工艺参数优化提供理论依据。
Description
技术领域
本文涉及但不限于油气田开发领域，尤其涉及但不限于一种定量的碳酸盐岩段塞组合优选实验方法。
背景技术
酸化是碳酸盐岩油气藏改造最有效的增产措施之一。酸化改造的关键在于酸处理后在储层岩石中形成酸蚀蚓孔，能有效沟通井筒，提高储层渗透性。近年来，国内外逐步发展和完善了以控滤失、延缓酸岩反应速度来实现深部处理的各种缓速酸体系。其中，乳化酸、胶凝酸、交联酸、转向酸、螯合酸等酸液体系的缓速性能优异，应用广泛。乳化酸体系将盐酸乳化在油相中，降低酸扩散到碳酸盐岩表面的速度。胶凝酸、交联酸和转向酸利用高黏度降低氢离子向岩石壁面的传递速度。螯合酸中的螯合剂具有通过将金属离子包裹在一个或多个环结构中而使其络合的能力，从而溶解碳酸盐岩中的钙镁离子，反应速度极慢。不同类型酸液体系各具特点，需要综合考虑酸液体系的选择。
酸液体系的选择对酸化效果至关重要，现有技术中，主要针对单一酸液体系进行岩心流动实验来评价酸液体系的性能。截止目前，对不同类型酸液段塞组合的研究尚未见文献报道。结合不同种类酸液体系的特点进行段塞组合，可以探索最佳的段塞组合方式，利用不同酸液体系的协同效应达到碳酸盐岩储层改造降本增效的目的，为碳酸盐岩酸化酸液体系的选择、酸化工艺参数优化提供理论依据。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制本申请的保护范围。
本申请提供了一种定量的碳酸盐岩酸液段塞组合优选实验方法。通过岩心流动实验和CT扫描，探索不同种类酸液体系最佳的段塞组合，为碳酸盐岩酸化酸液体系的选择、酸化工艺参数优化提供理论依据。
本申请提供了一种碳酸盐岩用酸液段塞组合选择方法，包括以下步骤：
1)确定酸液段塞组合中可能使用的酸液体系，分别对不同的酸液体系进行岩心流动试验，测定不同排量下各酸液体系的突破体积；
2)对酸蚀后的岩心的蚓孔进行量化表征，选择突破体积最小的注入速度为对应酸液体系的最佳注入速度；
3)对不同的酸液体系进行段塞组合，所述段塞组合共两段塞，第一段塞为选取第一种酸液体系，第二段塞选取与第一种酸液体系不同的第二种酸液体系；
所述第一种酸液体系的最小突破体积记为PV1′；第二种酸液体系的最小突破体积记为PV2′；
根据每一种酸液体系在步骤2)中确定的最佳注入速度，计算两种酸液体系的最佳注入速度平均值，以所述平均值注入第一种酸液体系的最小突破体积PVA″的一半，之后对酸蚀后的岩心的蚓孔进行量化表征；再以所述平均值第二种酸液体系，获得第二种酸液体系的实际突破体积，之后对酸蚀后的岩心的蚓孔进行量化表征；或，
在第一种酸液的最佳注入速度下，注入第一种酸液体系的最小突破体积的一半，之后对酸蚀后的岩心的蚓孔进行量化表征；再在第二种酸液的最佳注入速度下，注入第二种酸液体系，获得第二种酸液体系的实际突破体积，之后对酸蚀后的岩心的蚓孔进行量化表征；
所述第一种酸液体系的最小突破体积的一半记为PV1″；
所述第二种酸液体系的实际突破体积记为PV2″；
4)计算不同酸液体系段塞组合的协同效应δ，δ的值越大，酸液的协同效应越好；
在本申请提供的一种实施方式中，所述突破体积为：当酸液滤液流出岩心流动仪，且岩心流动仪入口端和出口段压差为0至0.1MPa时，记录此时使用的酸液体积VAcid；计算，计算酸液突破体积PV，
其中，VP为岩心孔隙体积。
在本申请提供的一种实施方式中，所述岩心流动试验在压力下进行，保持反应过程产生的气体溶解在流体中。
在本申请提供的一种实施方式中，所述岩心流动试验的实验参数包括地层温度、注入体积、注入压力、模拟排量、关井反应时间中的一种或多种；所述试验参数与实际碳酸盐岩用酸液段塞组合面临的井下参数，注入参数相同或相差不超过5％。
在本申请提供的一种实施方式中，测量压力精度0.01MPa，测量体积精度0.1ml，测量流速0.01ml/min，岩样采用1寸标准岩心，可含人工或天然裂缝。
在本申请提供的一种实施方式中，所采用的岩心取自目标储层或相同矿物成分的模拟岩心。
在本申请提供的一种实施方式中，步骤2)中对酸蚀后的岩心的蚓孔进行量化表征包括尺寸、岩心孔隙体积、岩芯孔隙度中的一种或多种。
在本申请提供的一种实施方式中，步骤3)中第一种酸液体系和第二种酸液体系中间没有间隔，或者中间通过一段非反应煤油进行间隔；
可选地，所述非反应煤油的注入量为4VP至6VP。
在本申请提供的一种实施方式中，所述碳酸盐岩是指由方解石、白云石等自生碳酸盐矿物组成的沉积岩，所述酸液是指用于碳酸盐岩酸化的缓速酸，所述段塞组合是指将酸液进行段塞组合。
本发明定义了一种碳酸盐岩酸液段塞组合优选实验方法，通过定量评价不同酸液段塞组合的协同效应，优选酸液段塞组合，可实现减少酸液用量、降低酸液成本的目的，为碳酸盐岩酸化酸液体系的选择、酸化工艺参数优化提供理论依据。
本申请提供的方法先对单一酸液体系进行岩心流动实验，测定酸液突破体积和最佳注入速度；对酸蚀后的岩心进行CT扫描，对蚓孔形态进行量化表征；然后选取两种不同酸液体系(例如酸液体系A和酸液体系B)进行段塞组合，在最佳注入速度下，注入第一种酸液体系(例如酸液体系A)突破体积的一半，再注入第二种酸液体系(例如酸液体系B)记录第二种酸液体系的突破体积，观察协同效应；对酸蚀后的岩心进行CT扫描，对蚓孔形态进行量化表征，综合评价酸化段塞组合效果。计算不同酸液体系段塞组合的协同效应，即通过酸液体系段塞组合所节省的酸液体积占理论突破体积的比例确定不同酸液体系的协同效应。本发明涉及方法思路简洁，可操作性强。和单一酸液体系评价实验相比，无需增加额外的配套装置，整个实验工艺成本接近常规评价方法。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来发明实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为酸液体系A在不同注入速度下的酸液突破体积；
图2为酸液体系A酸蚀实验后岩心CT扫描图像；
图3为第一段塞和第二段塞酸蚀后岩心CT扫描图像。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在本发明的实施例中，岩心流动实验采用江苏拓创科研仪器有限公司哈氏合金岩心酸化流动实验仪；
在本发明的实施例中，岩心扫描采用卡尔蔡司(上海)管理有限公司微米CT扫描仪ZEISSVersaXRM500。
实施例1
1.岩心试样及酸液准备
将目标碳酸盐岩的岩心切割成规格为25.4mm(直径)*60mm(长度)标准岩心试样若干；配制三种不同类型缓速酸体系A、B、C。
酸液体系A为乳化酸，油相：酸相＝3:7，油相：93％柴油+7％乳化剂，酸相：21.4％HCL+2％缓蚀剂+1％铁稳剂；
柴油标号为-10#工业柴油；
乳化剂为WD-31乳化剂，购自成都安实得石油科技开发有限公司；
HCL为31％工业盐酸，购自天津开发区跨越工贸有限公司；
缓蚀剂为曼尼希碱季铵盐类缓蚀剂(高温酸化缓蚀剂)，购自天津炬力聚合石油工程技术有限公司；
铁稳剂为柠檬酸，购自天津开发区跨越工贸有限公司。
酸液体系B为交联酸，15％HCL+1％稠化剂+1％交联剂+2％缓蚀剂+1％铁稳剂+1％助排剂+1％破乳剂；
HCL为31％工业盐酸，购自天津开发区跨越工贸有限公司；
稠化剂为PA-CDA稠化剂，购自天津中海油服化学有限公司；
交联剂为PA-CDB交联剂，购自天津中海油服化学有限公司；
缓蚀剂为曼尼希碱季铵盐类缓蚀剂(高温酸化缓蚀剂)，购自天津炬力聚合石油工程技术有限公司；
铁稳剂为柠檬酸，购自天津开发区跨越工贸有限公司；
助排剂为氟碳表面活性剂(C8F17SO2NHC3H7NR2(O))，购自天津开发区跨越工贸有限公司；
破乳剂为壬基酚聚氧乙烯醚(C15H24O(C2H4O)n)，购自天津开发区跨越工贸有限公司。
酸液体系C为螯合酸，15％螯合剂+1％缓蚀剂+1％助排剂+1％破乳剂；
螯合剂为谷氨酸二乙酸四钠，购自天津开发区跨越工贸有限公司；
缓蚀剂为曼尼希碱季铵盐类缓蚀剂(高温酸化缓蚀剂)，购自天津炬力聚合石油工程技术有限公司；
助排剂为氟碳表面活性剂(C8F17SO2NHC3H7NR2(O))，购自天津开发区跨越工贸有限公司；
破乳剂为壬基酚聚氧乙烯醚(C15H24O(C2H4O)n)，购自天津开发区跨越工贸有限公司。
2.测定岩心试样的孔隙体积
①岩心放置于索氏提取器中，恒温条件下(90℃)，在有机溶剂中处理48h，洗去油份及盐份；②岩心放入干燥箱中烘干8h；③岩心干燥后称重m1，测量尺寸；④使用孔隙度测量仪测量气测岩心孔隙度；⑤使用岩心流动装置将岩心加压饱和2％盐水24h，盐水密度为ρ，饱和完毕后取出称重m2，所述岩心流动试验在压力下进行，保持反应过程产生的气体溶解在流体中，计算岩心孔隙体积VP：
3.测定不同酸液体系的突破体积
①驱替模式：恒流模式；②温度设定：95℃；③压力设定：设置围压高于回压2MPa，回压7MPa(保持酸岩反应过程产生的气体溶解在流体中)；④流量设定：0.25mL/min、0.5mL/min、1mL/min、2mL/min；⑤模拟酸液流动实验：恒温状态下，使用哈氏合金酸液流动仪装置将配置好的酸液从岩心夹持器正向端挤入岩心，从滤液流出岩心开始计时，观察压力状况，直至入口端和出口端压差低于0.1MPa，记录使用的酸液体积VAcid，计算酸液突破体积PV。附表1为不同注入速度下三种酸液体系的突破体积。从表1中可以看出，酸液体系A的最小突破体积为2.68倍的岩心孔隙体积。酸液体系B的最小突破体积为5.27倍的岩心孔隙体积，酸液体系C的最小突破体积为8.40倍的岩心孔隙体积。
4.确定酸液体系最佳注入速度
将酸液体系突破体积最小时所对应的酸液注入速度记录为酸液最佳注入速度。对酸蚀后的岩心进行CT扫描，记录主蚓孔及分支蚓孔的数量及形态。附图1为酸液体系A在不同注入速度下的酸液突破体积，附图2酸液体系A酸蚀实验后岩心CT扫描图像。从附图1和附图2可以得出酸液体系A的最佳注入速度为1mL/min左右。
5.对不同酸液体系进行段塞组合
选取两种不同酸液体系进行段塞组合(酸液体系A和酸液体系B、酸液体系B和酸液体系C、酸液体系A和酸液体系C)，在酸液体系A的最佳注入速度下，注入第一段塞(酸液体系A的最小突破体积的一半)，对酸蚀后的岩心进行CT扫描，对蚓孔形态进行量化表征；在酸液体系B的最佳注入速度下，注入第二段塞(酸液体系B)，记录第二段塞的突破体积；对酸蚀后的岩心进行CT扫描，对蚓孔形态进行量化表征。附图3为酸液第一段塞和第二段塞酸蚀后岩心CT扫描图像。
如果注入速度差别不大，以两种最佳注入速度的平均值进行注入。
6.计算不同酸液体系段塞组合协同效应δ
公式(1)中，PV1′为第一段塞所使用的第一种酸液体系的最小突破体积，
PV2′为第二段塞所使用的第二种酸液体系的最小突破体积，
PV1″为第一段塞所使用的第一种酸液体系的最小突破体积的一半，
PV2″为在第一种酸液体系注入后，注入的第二种酸液体系的突破体积。
7.对A、B、C三种酸液体系的按照步骤5进行实验验证，并对其协同效应进行排序，选择协同效应最大的段塞组合为最优组合。计算结果见表2。数据显示，酸液体系A和酸液体系B的段塞组合的协同效应高达约50％，为A、B、C三种酸液体系两两组合中的最佳的酸液段塞组合方式。
根据本申请提供的方法，通过定量评价不同酸液段塞组合的协同效应，优选酸液段塞组合，可实现减少酸液用量、降低酸液成本的目的，为碳酸盐岩酸化酸液体系的选择、酸化工艺参数优化提供理论依据。
表1不同注入速度下三种酸液体系的突破体积
表2段塞组合协同效应计算
表2中理论突破体积为第一种酸液的最小突破体积与第二种酸液的最小突破体积之和的一半；
表2中实际突破体积为第一种酸液的最小突破体积的一半与第二种酸液体系的突破体积之和。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种定量的碳酸盐岩用酸液段塞组合选择方法，包括以下步骤：
1)确定酸液段塞组合中可能使用的酸液体系，分别对不同的酸液体系进行岩心流动试验，测定不同排量下各酸液体系的突破体积；
2)对酸蚀后的岩心的蚓孔进行量化表征，选择突破体积最小的注入速度为对应酸液体系的最佳注入速度；
3)对不同的酸液体系进行段塞组合，所述段塞组合共两段塞，第一段塞为选取第一种酸液体系，第二段塞选取与第一种酸液体系不同的第二种酸液体系；
所述第一种酸液体系的最小突破体积记为PV1′；第二种酸液体系的最小突破体积记为PV2′；
根据每一种酸液体系在步骤2)中确定的最佳注入速度，计算两种酸液体系的最佳注入速度平均值，以所述平均值注入第一种酸液体系的最小突破体积的一半，之后对酸蚀后的岩心的蚓孔进行量化表征；再以所述平均值注入第二种酸液体系，获得第二种酸液体系的实际突破体积，之后对酸蚀后的岩心的蚓孔进行量化表征；或，
在第一种酸液的最佳注入速度下，注入第一种酸液体系的最小突破体积的一半，之后对酸蚀后的岩心的蚓孔进行量化表征；再在第二种酸液的最佳注入速度下，注入第二种酸液体系，获得第二种酸液体系的实际突破体积，之后对酸蚀后的岩心的蚓孔进行量化表征；
所述第一种酸液体系的最小突破体积的一半记为PV1″；
所述第二种酸液体系的实际突破体积记为PV2″；
4)计算不同酸液体系段塞组合的协同效应δ，δ的值越大，酸液的协同效应越好；
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述突破体积为：当酸液滤液流出岩心流动仪，且岩心流动仪入口端和出口段压差为0至0.1MPa时，记录此时使用的酸液体积VAcid；计算，计算酸液突破体积PV，
其中，VP为岩心孔隙体积。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述岩心流动试验在压力下进行，保持反应过程产生的气体溶解在流体中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述岩心流动试验的实验参数包括地层温度、注入体积、注入压力、模拟排量、关井反应时间中的一种或多种；所述试验参数与实际碳酸盐岩用酸液段塞组合面临的井下参数，注入参数相同或相差不超过5％。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，测量压力精度0.01MPa，测量体积精度0.1ml，测量流速0.01ml/min，岩样采用1寸标准岩心，可含人工或天然裂缝。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所采用的岩心取自目标储层或相同矿物成分的模拟岩心。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，步骤2)中对酸蚀后的岩心的蚓孔进行量化表征包括尺寸、岩心孔隙体积、岩芯孔隙度中的一种或多种。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，步骤3)中第一种酸液体系和第二种酸液体系中间没有间隔，或者中间通过一段非反应煤油进行间隔；
可选地，所述非反应煤油的注入量为4VP至6VP。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述碳酸盐岩为由自生碳酸盐矿物组成的沉积岩。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述自生碳酸盐矿物包括方解石和白云石中的一种或多种。
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