CN114482966B - 一种碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法及其应用。其中，该实验方法包括以下步骤：步骤1：选取与改造储层相同的岩样，采用现场施工用酸液体系，模拟现场的注酸条件开展酸刻蚀实验；步骤2：将酸刻蚀实验后的岩板取出，获取酸刻蚀后裂缝形态数据；步骤3：将已获取数据的酸刻蚀裂缝面打印形成满足暂堵转向实验规格的岩板，还原形成真实酸刻蚀裂缝面；步骤4：计算实际施工过程暂堵转向剂注入阶段裂缝入口端区域的平均水动力学开度；步骤5：调整步骤3打印得到的岩板以获得步骤4的水力学开度，然后开展暂堵转向实验，指导暂堵转向效果分析。该方法能够提高碳酸盐岩酸压暂堵转向效果，提高巨厚碳酸盐岩储层动用程度。
Description
技术领域
本发明涉及油气井增产改造技术领域，具体涉及一种碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法及其应用。
背景技术
我国的深层碳酸盐岩油气藏普遍具有储集空间复杂(孔、缝、洞)、非均质性强，产层厚度大等特点，80％的碳酸盐岩储层都需要通过酸压改造才能实现产量的突破。但酸压改造酸液易于沿应力低、缝洞发育段流动，使得其他区域难以得到有效改造，巨厚储层动用程度差，暂堵转向是实现非均质储层提高纵向动用程度的主要措施。目前国内外研究了多种暂堵转向技术(周福健等，一种暂堵缝口强制平面转向形成多缝的方法，ZL201510408962.5)，并配套了多种实验测试方法(曲宝龙等，真三轴岩心暂堵转向压裂物理模拟实验，大庆石油地质与开发，2019,38(4))，但目前的实验测试方法主要适合于压裂改造，裂缝开度仅随缝内压力改变，而对于酸压裂缝由于酸液对裂缝面的溶蚀反应，使得裂缝开度处于动态变化，且裂缝面粗糙度大，使得酸蚀裂缝暂堵难度远高于压裂裂缝。
目前暂堵转向实验都使用光滑岩板或金属块模型，无法表征酸压暂堵转向过程酸液溶蚀反应对暂堵转向的影响，使得优化的暂堵剂体系难以实现对酸蚀裂缝的暂堵，碳酸盐岩储层的酸压暂堵效果较差，影响酸压改造效果。因此，亟需建立一套适合碳酸盐岩储层的暂堵转向实验方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，该实验方法能够提高碳酸盐岩酸压暂堵转向效果，提高巨厚碳酸盐岩储层动用程度。
本发明的另一个目的在于提供上述碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法的应用。
为达上述目的，一方面，本发明提供了一种碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，包括以下步骤：步骤1：选取与改造储层相同的岩样，采用现场施工用酸液体系，模拟现场的注酸条件开展酸刻蚀实验，得到酸刻蚀实验后的岩板；步骤2：将酸刻蚀实验后的岩板取出，采集裂缝表面三维坐标数据，获取酸刻蚀后裂缝形态数据；步骤3：将已获取数据的酸刻蚀裂缝面打印形成满足暂堵转向实验规格的岩板，还原形成真实酸刻蚀裂缝面；优选地，打印方式为3D打印；步骤4：计算实际施工过程暂堵转向剂注入阶段裂缝入口端区域的平均水动力学开度；步骤5：调整步骤3打印得到的岩板以获得步骤4的水力学开度，将两块岩板拼接在一起后放入导流室腔体中，然后开展暂堵转向实验，并记录实验数据绘制压力-时间关系曲线，指导暂堵转向效果分析。
上述现场施工用酸液体系包括如下体积百分比的组分：15％HCl、3％清洁酸稠化剂、3％缓蚀剂、2％铁稳剂以及余量的水，酸液的流态指数为0.569，酸液密度为1075kg/m3。
根据本发明的一些具体实施方案，步骤1中的岩样选自现场取芯的全直径岩样或同层位的露头岩样。
根据本发明的一些具体实施方案，步骤1中，所述岩样的长度为160-178mm，宽度为30-38mm，厚度为15-20mm。
根据本发明的一些具体实施方案，步骤1中，所述岩样的两端带半径为19mm的圆弧。
根据本发明的一些具体实施方案，所述注酸条件包括：注酸排量、实验温度以及注酸时间。
根据本发明的一些具体实施方案，所述注酸排量按照雷诺数相似进行转化得到，其中现场酸压裂缝流动雷诺数可由如下式(1)计算得到：
实验室内裂缝酸流动的雷诺数可由如下式(2)计算得到：
采用雷诺数相似可以得到室内注酸排量与现场注酸排量的如下式(3)转换关系：
式中：qlab和qf为室内和现场注酸排量，单位为m3/min，ρ为流体密度，单位为kg/m3，NRe，lab和NRe，f为现场和实验室裂缝流动雷诺数，hf和hlab分别为岩板宽度和酸压裂缝高度，单位为m。wlab和wf分别室内实验裂缝宽度和现场缝宽，单位为cm，n为酸液的幂律指数，无因次。k0为酸液稠度系数，单位为Pa/sn。
根据本发明的一些具体实施方案，所述实验温度按照Stimplan软件计算实际得到的近井区域温度场温度开展实验，若温度超过90℃，则按照90℃开展实验。
根据本发明的一些具体实施方案，所述注酸时间为在暂堵转向施工前，按照现场注酸规模和注酸排量计算得到的注酸时间。
根据本发明的一些具体实施方案，步骤2中，所述酸刻蚀后裂缝形态数据的具体获取方法包括：将酸刻蚀试验后的岩板取出，利用三维激光扫描装置对刻蚀后岩板表面扫描，采集裂缝表面三维坐标数据，并形成3D数字化图像，获取酸刻蚀后裂缝形态数据。该扫描装置Z方向分辨率为0.05mm，X方向分辨率为0.02～0.06mm。
根据本发明的一些具体实施方案，步骤3中，利用3D打印机将所述已获取数据的酸刻蚀裂缝面打印形成满足暂堵转向实验规格的岩板。
根据本发明的一些具体实施方案，步骤3中，打印出的岩板的长度为160-178mm，宽度为30-38mm，厚度为15-20mm，其中所述岩板的厚度是指两块岩板拼合在一起的总厚度。
根据本发明的一些具体实施方案，步骤3中，打印岩板所使用的材料为ABS-M30塑料，其杨氏模量为27000MPa，拉伸强度为35MPa。
根据本发明的一些具体实施方案，步骤4是采用Stimplan软件进行计算。
根据本发明的一些具体实施方案，步骤4所述平均水动力学开度为非反应性流体注入得到的水动力学宽度，而非水动力学开度与酸刻蚀后宽度的组合。
根据本发明的一些具体实施方案，步骤5中，通过调节金属垫片的厚度来调整岩板以获得步骤4的水力学开度。
根据本发明的一些具体实施方案，所述暂堵转向实验的条件包括：暂堵剂的注入量、暂堵剂组合和施工参数。
本发明还提供了上述碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法在酸压改造中的应用。
本发明的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法采用酸蚀后的模拟岩板实验，原理可靠，设计简单，能够模拟现场酸压刻蚀后暂堵转向的环境，得到更优化的暂堵转向剂优化配方，从而提高碳酸盐岩酸压暂堵转向效果，提高巨厚碳酸盐岩储层动用程度，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1的温度场计算示意图；
图2为本发明实施例1的酸刻蚀后裂缝面示意图；
图3为本发明实施例1的扫描后数字化刻蚀岩样示意图；
图4为本发明实施例1的3D打印后岩板示意图；
图5为本发明实施例1模拟得到的缝口水动力学开度；
图6为本发明实施例1的实际暂堵转向曲线示意图；
图7为按照水力压裂模式优化暂堵转向体系得到转向曲线示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，包括如下步骤：
实验岩样为华北油田奥陶系马家沟组碳酸盐岩的露头岩样，改造储层温度为170℃。
步骤1：选取华北油田奥陶系马家沟组碳酸盐岩的露头岩样作为实验岩样，实验酸液为现场用清洁酸(该实验酸液如下体积百分比的组分：15％HCl、3％清洁酸稠化剂、3％缓蚀剂、2％铁稳剂以及余量的水)，酸液的流态指数为0.569，酸液密度为1075kg/m3。
现场酸压裂缝高度为45m，裂缝宽度为0.004m，室内实验的岩板宽度为0.038m，裂缝宽度为0.002m，计算得到现场3m3/min排量，对应室内286ml/min，现场6m3/min排量，对应室内572ml/min，现场9m3/min排量，对应室内858ml/min。
根据酸压设计的泵注程序，利用软件模拟计算得到暂堵转向前近井区域10m范围内的系统温度为85℃，如图1所示。根据现场的泵注程序和相似性计算得到的注入排量，开展酸刻蚀实验，实验后岩样如图2所示。
步骤2：将酸刻蚀试验后的岩板取出，利用三维激光扫描装置对刻蚀后岩板表面扫描，采集裂缝表面三维坐标数据，并形成3D数字化图像，获取酸刻蚀后裂缝形态数据，如图3所示，要求扫描设备其Z方向分辨率为0.05mm，X方向分辨率为0.02～0.06mm。
步骤3：利用3D打印机将数字化处理后的酸刻蚀裂缝面打印形成满足暂堵转向实验规格的岩板，如图4所示。
步骤4：利用Stimplan软件计算模拟得到暂堵转向前酸蚀裂缝的水动力学开度为5mm左右，如图5所示。
步骤5：将打印得到的酸刻蚀板岩板放入驱替暂堵实验装置，通过调整金属垫片将实验裂缝开度调整为5mm，然后开展不同暂堵剂组合和施工参数下的暂堵转向实验，实验曲线如图6所示，图6示出了按照光滑岩板优化得到体系在酸刻蚀岩板实验结果，图7为酸刻蚀岩板优化得到暂堵体系暂堵实验曲线。室内优化得到适合于储层的暂堵转向配方为：可溶性暂堵剂尺寸5-8mm，使用浓度为0.5％，1-2mm暂堵颗粒，使用浓度为0.8％，30-50m暂堵颗粒，使用浓度1％，6-9mm可降解纤维。将优化的暂堵剂配方在X井现场试验，为了提高暂堵转向效果，在注酸早期进行暂堵转向，现场实施暂堵转向效果明显。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改或等同替换，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围之内。
Claims (16)
1.一种碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：选取与改造储层相同的岩样，采用现场施工用酸液体系，模拟现场的注酸条件开展酸刻蚀实验，得到酸刻蚀实验后的岩板；
步骤2：将酸刻蚀实验后的岩板取出，采集裂缝表面三维坐标数据，获取酸刻蚀后裂缝形态数据；
步骤3：将已获取数据的酸刻蚀裂缝面打印形成满足暂堵转向实验规格的岩板，还原形成真实酸刻蚀裂缝面；
步骤4：计算实际施工过程暂堵转向剂注入阶段裂缝入口端区域的平均水动力学开度；
步骤5：调整步骤3打印得到的岩板以获得步骤4的水力学开度，然后开展暂堵转向实验，指导暂堵转向效果分析。
2.根据权利要求1所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，步骤1中的岩样选自现场取芯的全直径岩样或同层位的露头岩样。
3.根据权利要求1或2所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，步骤1中，所述岩样的长度为160-178mm，宽度为30-38mm，厚度为15-20mm。
4.根据权利要求1或2所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，步骤1中，所述岩样的两端带半径为19mm的圆弧。
5.根据权利要求1所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，步骤1中，所述注酸条件包括：注酸排量、实验温度以及注酸时间。
6.根据权利要求5所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，所述注酸排量按照雷诺数相似进行转化得到。
7.根据权利要求5或6所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，所述实验温度按照Stimplan软件计算实际得到的近井区域温度场温度开展实验。
8.根据权利要求5或6所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，所述注酸时间为在暂堵转向施工前，按照现场注酸规模和注酸排量计算得到的注酸时间。
9.根据权利要求1所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，步骤2中，所述酸刻蚀后裂缝形态数据的具体获取方法包括：将酸刻蚀试验后的岩板取出，利用三维激光扫描装置对刻蚀后岩板表面扫描，采集裂缝表面三维坐标数据，并形成3D数字化图像，获取酸刻蚀后裂缝形态数据。
10.根据权利要求1所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，步骤3中，利用3D打印机将所述已获取数据的酸刻蚀裂缝面打印形成满足暂堵转向实验规格的岩板。
11.根据权利要求1所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，步骤3中，打印出的岩板的长度为160-178mm，宽度为30-38mm，厚度为15-20mm，其中所述岩板的厚度是指两块岩板拼合在一起的总厚度。
12.根据权利要求1所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，步骤3中，打印岩板所使用的材料为ABS-M30塑料，其杨氏模量为27000MPa，拉伸强度为35MPa。
13.根据权利要求1所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，步骤4是采用Stimplan软件进行计算。
14.根据权利要求1所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，步骤4所述平均水动力学开度为非反应性流体注入得到的水动力学宽度。
15.根据权利要求1所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法，其特征在于，步骤5中，通过调节金属垫片的厚度来调整岩板以获得步骤4的水力学开度。
16.权利要求1-15任一项所述的碳酸盐岩储层酸压暂堵转向物模实验方法在酸压改造中的应用。
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