酸壓裂縫導(dǎo)流能力影響因素分析

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1、第18卷第2期油氣地質(zhì)與采收率Ⅵ1l_18．NO．22011年3月Peh‘oleumGeologyandRecoveryEfficiencyMar．2011酸壓裂縫導(dǎo)流能力影響因素分析牟建業(yè)，張士誠(中國石油大學(xué)(北京)石油工程教育部重點實驗室，北京102249)摘要：酸壓是碳酸鹽巖油氣田大型增產(chǎn)改造的重要措施，酸壓裂縫導(dǎo)流能力與酸蝕后裂縫表面的粗糙程度有關(guān)，不規(guī)則裂縫表面使酸壓導(dǎo)流能力預(yù)測變得較為困難。酸壓裂縫導(dǎo)流能力由裂縫表面形狀、閉合應(yīng)力和巖石力學(xué)性質(zhì)決定，因而從裂縫粗糙表面形成機理角度研究了裂縫表面滲透率分布、巖性分

2、布、溫度和氫離子擴散系數(shù)對酸蝕裂縫導(dǎo)流能力的影響。通過建立中尺度酸壓模型，模擬酸液在碳酸鹽巖裂縫中的流動，分析酸液在裂縫表面與巖石的反應(yīng)和裂縫表面形狀隨巖石溶解的變化，得到酸蝕裂縫的表面形狀，然后計算裂縫導(dǎo)流能力。研究結(jié)果表明，酸蝕裂縫表面形狀主要由油藏屬性(滲透率和巖性在裂縫表面的空間分布)決定；閉合應(yīng)力和巖石強度對酸壓裂縫導(dǎo)流能力的影響與裂縫形狀相關(guān)；酸蝕溝槽較寬時，較小的閉合應(yīng)力能使溝槽閉合；局部非均質(zhì)性使酸蝕溝槽在較高應(yīng)力下保持張開，宏觀非均質(zhì)性使溝槽相互連接形成貫穿裂縫的溝槽。關(guān)鍵詞：酸壓裂縫導(dǎo)流能力裂縫表面形狀巖

3、石力學(xué)性質(zhì)閉合應(yīng)力中圖分類號：TE357．2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009—9603(2011)02—0069—03酸壓是碳酸鹽巖油氣田增產(chǎn)改造的一項重要措濃度的分布；③計算酸、巖反應(yīng)，得到裂縫表面形狀。施，裂縫表面的粗糙程度影響酸壓裂縫的導(dǎo)流能力。這幾個過程是同時發(fā)生的，應(yīng)耦合求解，但考慮到可粗糙的裂縫表面使得準(zhǔn)確計算酸壓導(dǎo)流能力極其困行性，采用了順序求解方式，先求解壓力和速度場，難，通常用經(jīng)驗公式來計算導(dǎo)流能力_1J。為深入分然后求解酸液濃度分布，再通過酸巖反應(yīng)計算裂縫析酸壓導(dǎo)流能力，龔明考慮了粗糙裂縫表面對導(dǎo)寬度分布

4、。流能力的影響并推導(dǎo)了新的導(dǎo)流能力經(jīng)驗公式；李1．1流體流動方程年銀等通過實驗方法研究了嵌入強度、閉合壓基于假設(shè)，在每個時間步長里，通過求解穩(wěn)態(tài)不力、酸類型、酸注入速度和酸注入量等因素對導(dǎo)流能可壓縮Navier—Stokes方程得到壓力和速度場。力的影響；溫海飛等則研究了酸性壓裂液對導(dǎo)流在數(shù)值計算中采用較小時間步長，每個時間步長內(nèi)能力的影響。前人主要在實驗基礎(chǔ)上定性地研究了更新裂縫邊界，然后用更新的邊界條件重新計算壓酸壓裂縫導(dǎo)流能力的影響因素，筆者從粗糙裂縫表力和速度場，即該過程是一個擬穩(wěn)態(tài)過程。其動量面形成機理出發(fā)，通過建

5、立數(shù)學(xué)模型，研究了裂縫表方程為面形狀等因素對酸壓裂縫導(dǎo)流能力的影響，以期為p(u+詈+警)一+(+_O2uu+)油氣藏酸壓設(shè)計提供參考。p(u嘗+考+詈)一霧+(窘++)c21數(shù)學(xué)模型p(O。w+)=一+(+0。2w+)c3為模擬酸蝕裂縫表面形狀隨注入酸液的變化，式中：p為流體密度，kg／m；“，，W分別為，Y，建立了中尺度酸壓模型。假設(shè)條件為：①流體為不Z方向上流體的速度，m／s；p為壓力，Pa；為粘度，可壓縮的牛頓流體；②忽略重力影響；③忽略酸一巖mPa·S。反應(yīng)生熱對溫度的影響。該模型模擬了酸液注入碳質(zhì)量守恒方程為酸鹽

6、巖裂縫的過程，包括3部分：①模擬裂縫中的流0w++：0r41體流動得到壓力和速度場；②模擬酸流動得到酸液收稿¨期：2011—01—11。作=者簡介：牟建業(yè)，男，講帥，博士，從事油氣羽增產(chǎn)方面的研究：[作聯(lián)系電活：(010)89734593，E-mail：moujianye@∞I．educn。基金項目：國家科技霞大專項“大犁油氣田及煤氣開發(fā)”(2008ZX05017-003)·70·油氣地質(zhì)與采收率2011年3月邊界條件包括：入口定量注入、出口定回壓和垂速度。酸蝕裂縫表面100℃的總體酸蝕深度比70直于裂縫表面的速度為濾失速度

7、。其他方向為非流℃的大，但形成的溝槽深度比70℃的小(圖1)。動邊界。溝1．2酸液濃度分布方程酸液濃度分布方程為魯—a—+—a—+魯—a—y+W—Oz—=—a—y(l、。neft魯—v)，Ic(、5)其中C．C。=(6)式中：CD為無因次酸液濃度；t為時間，S；D。Ⅱ為有效擴散系數(shù)，m／s；C為酸液濃度，kmoL／m；Ci圖170和100oC時酸蝕裂縫表面形狀為人口處酸液濃度，kmol／m。酸有效擴散系數(shù)酸有效擴散系數(shù)是通過改變在和z方向，由于與對流相比，擴散很小，因擴散到裂縫表面的酸速度來影響裂縫表面形狀的。此由濃度梯度產(chǎn)

8、生的酸擴散可以忽略。擴散系數(shù)增大時，氫離子運動到裂縫表面速度加快，邊界條件包括：人口處酸液濃度恒定，裂縫表面縮短了活酸的作用距離。Conway等研究了溫度、上酸液濃度由酸和巖石反應(yīng)速度隱式給定；初始條酸液濃度、巖石類型和酸類型等影響因素對擴散系件是各處酸液濃度為0。數(shù)的影響，并推導(dǎo)了擴散系