实验确定碳酸盐岩油气藏酸压裂缝导流能力分布的方法

摘要

本发明公开了实验确定碳酸盐岩油气藏酸压裂缝导流能力分布的方法。该方法包括：采用酸压模拟器FracproPT模拟酸压过程中井下酸压裂缝延伸扩展、酸刻蚀过程，获取沿着水力缝长方向的缝宽分布、缝高分布、温度分布、酸液质量浓度分布数据；在水力裂缝缝长方向选取酸液质量浓度为初始质量浓度的100%、90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%共10个特征点的缝宽、缝高、温度数据；将油田现场尺度的注酸排量转换为实验室尺度的注酸排量；按照10个特征点的酸液质量浓度数据配置实验所用的酸液；模拟酸刻蚀过程，实验测试储层闭合压力条件下的导流能力，绘制储层条件下酸蚀裂缝导流能力沿缝长方向的分布图。本发明原理可靠，操作简便，具有广阔的市场前景。

权利要求

1.实验确定碳酸盐岩油气藏酸压裂缝导流能力分布的方法，依次包括下列步骤：(1)采用酸压模拟器FracproPT模拟酸压过程中井下酸压裂缝延伸扩展、酸刻蚀过程，获取沿着水力缝长方向的缝宽分布、缝高分布、温度分布、酸液质量浓度分布数据；在水力裂缝缝长方向选取酸液质量浓度为初始质量浓度的100％、90％、80％、70％、60％、50％、

40％、30％、20％、10％共10个特征点的缝宽、缝高、温度数据；

(2)根据流体力学雷洛数相似准则，结合步骤(1)中10个特征点的缝高数据，将油田现场尺度的注酸排量转换为实验室尺度的注酸排量，所述实验室尺度的注酸排量q通过下式确定：式中：Q为现场注酸排量，m3/min，

Hi为酸压裂缝中任意位置i处缝高，m，

h为实验岩板宽度，mm，

结合步骤(1)中的缝高分布数据，确定不同特征点位置的实验室尺度的注酸排量；

(3)根据步骤(1)中的10个特征点的酸液质量浓度数据，配置实验所用10个特征点的酸液；

(4)根据步骤(1)中10个特征点对应的温度、缝宽，步骤(2)中10个特征点的注酸排量，使用步骤(3)中配置的酸液，模拟酸刻蚀过程，并测试储层闭合压力条件下的导流能力，绘制储层条件下酸蚀裂缝导流能力沿缝长方向的分布图。

2.如权利要求1所述的实验确定碳酸盐岩油气藏酸压裂缝导流能力分布的方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：

1)将待酸压井层的井筒资料、储层地质资料、酸压裂的液体资料及施工参数导入到酸压模拟器FracproPT中，数值计算水力裂缝扩展，获取注入前置液后沿着水力缝长方向的缝宽、缝高、温度数据，并绘制缝宽、缝高、温度分布图；

2)添加酸液泵注程序，数值模拟计算酸刻蚀水力裂缝过程，获取酸液质量浓度沿着缝长方向的分布，并绘制酸液质量浓度分布图；

3)选取酸液质量浓度为初始质量浓度的100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、

30％、20％、10％共10个特征点的对应的缝长，并根据对应的缝长在步骤1)中的温度分布图、缝宽分布图、缝高分布图中读取缝宽、缝高、温度数据。

3.如权利要求1所述的实验确定碳酸盐岩油气藏酸压裂缝导流能力分布的方法，其特征在于，所述步骤(3)中配置实验所用10个特征点的酸液，包括：

1)根据下式确定配酸体积：

式中：Vl为实验配置的酸量，L，

q为实验室尺度的注酸排量，L/min，

V为油田现场注酸量，m3，

Q为现场注酸排量，m3/min；

2)配置特征点酸液质量浓度的鲜酸，并向其中加入酸液由初始质量浓度降低至特征点酸液质量浓度时，酸与岩石反应所生成的CaCl2、MgCl2的质量，并充分混合，搅拌均匀，从而形成井下酸压裂缝中的酸液体系，CaCl2、MgCl2的加量按照下式计算：式中： 分别为配置体积为Vl酸液中需要添加的CaCl2，MgCl2质量，kg，分别为酸液中的CaCl2，MgCl2的质量分数，小数，Co，Ci分别为酸液初始质量浓度，酸压裂缝中任意位置i处的酸液质量浓度，小数。

4.如权利要求1所述的实验确定碳酸盐岩油气藏酸压裂缝导流能力分布的方法，其特征在于，所述步骤(4)包括：按照10个特征点的温度、缝宽、酸液质量浓度、实验注酸排量，物理模拟酸刻蚀过程，并实验测试储层闭合压力条件下的导流能力，根据测试特征点在缝长方向的位置绘制导流能力分布图。

说明书

实验确定碳酸盐岩油气藏酸压裂缝导流能力分布的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及石油工程领域实验确定碳酸盐岩油气藏酸压裂缝导流能力分布的方法，通过实验测试地下酸压裂缝沿缝长方向的导流能力分布，准确评价地下酸压裂缝的导流能力，提高碳酸盐岩油气藏酸压增产效果。

背景技术

[0002] 我国海相碳酸盐岩油气藏分布范围较广，海相盆地50个，勘探面积约455×104km2，油气资源量为380×108t油当量。近年来先后在四川盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地相继发现了大型——中型海相碳酸盐岩油气田，截止“十一五”末，累计探明率仅为15％，展现了巨大的勘探开发前景(赵文智,胡素云,刘伟,等.再论中国陆上深层海相碳酸盐岩油气地质特征与勘探前景[J].天然气工业,2014,34(4):1-9)。

[0003] 我国海相碳酸盐岩储层非均质性极强，富油气储集体发育不连续，井眼直接沟通富油气储集体几率小，酸压是勘探开发不可或缺的技术手段(何春明,才博,唐邦忠,等.裂缝性碳酸盐岩储层体积酸压技术精细化研究[J].石油与天然气化工,2014:534-538)。

[0004] 酸压是指在高于储层破裂压力下将酸液注入储层，在储层中形成酸蚀裂缝的增产技术。油田现场通常先用粘性前置液(非反应性液体，如压裂液)将储层压开，形成水力裂缝，然后注入酸液。酸液与水力裂缝壁面岩石反应，由于酸岩反应的非均质性，在水力裂缝不同的位置反应程度存在差异，裂缝闭合后，未反应区将作为支撑点保持裂缝张开，从而使酸蚀裂缝具有一定的导流能力。酸压工程设计的焦点在于：确定沿着水力裂缝缝长方向酸液的有效作用距离和酸刻蚀形成的导流能力分布(MJ Economides，AD Hill，C Ehlig-Economides，Ding Zhu.Petroleum production systems[M].New York:Pearson Education International,553-554)。

[0005] 由于酸刻蚀水力裂缝固有的非均质性，导致确定酸蚀裂缝的导流能力非常困难。确定导流能力方法包括：数值模拟方法和实验评价方法。数值模拟方法采用经验公式修正，具有很大的不确定性，准确度低。实验方法是获取酸蚀裂缝导流能力最直接的方法，然受目前实验岩样尺度的限制(目前实验岩样：长(140-180)mm×宽38mm×厚(15～50)mm)，实验结果仅仅反应近井筒附近的导流能力，难以反应沿着整个缝长方向的导流能力。目前国内外还没有实验方法评价酸蚀裂缝导流能力沿水力裂缝缝长方向分布，这直接导致碳酸盐岩储层酸压工艺措施选择、酸压参数选择具有盲目性，影响酸压效果，增加了酸压经济成本。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种实验确定碳酸盐岩油气藏酸压裂缝导流能力分布的方法，该方法原理可靠，操作简便，实现了在整个缝长方向的酸蚀裂缝导流能力测试，有利于真实评价地下酸压裂缝的导流能力分布，提高碳酸盐岩油气藏的酸压改造效果，具有广阔的市场前景。

[0007] 为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

[0008] 本发明首先采用常用的酸压模拟器FracproPT模拟酸压过程中井下酸压裂缝延伸扩展、酸刻蚀过程，获取沿着水力缝长方向的缝宽分布、缝高分布、温度分布、酸液质量浓度分布数据；并在水力裂缝缝长方向选取酸液质量浓度为初始质量浓度的100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％共10个特征点的缝宽、缝高、温度数据；然后根据流体力学雷洛数相似准则将油田现场尺度的注酸排量转换为实验室尺度的注酸排量；再按照
10个特征点的酸液质量浓度数据配置实验所用的酸液；最后根据10个特征点的实验条件参数，按照专利ZL201010203373.0所述流程模拟酸刻蚀过程，并实验测试储层闭合压力条件下的导流能力，绘制储层条件下酸蚀裂缝导流能力沿缝长方向的分布图。

[0009] 实验确定碳酸盐岩油气藏酸压裂缝导流能力分布的方法，依次包括下列步骤：

[0010] (1)采用常用的酸压模拟器FracproPT模拟酸压过程中井下酸压裂缝延伸扩展、酸刻蚀过程，获取沿着水力缝长方向的缝宽分布、缝高分布、温度分布、酸液质量浓度分布数据；在水力裂缝缝长方向选取酸液质量浓度为初始质量浓度的100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％共10个特征点的缝宽、缝高、温度数据；

[0011] (2)根据流体力学雷洛数相似准则，结合步骤(1)中10个特征点的缝高数据，将油田现场尺度的注酸排量转换为实验室尺度的注酸排量；

[0012] (3)根据步骤(1)中的10个特征点的酸液质量浓度数据，配置实验所用10个特征点的酸液；

[0013] (4)根据步骤(1)中10个特征点对应的温度、缝宽，步骤(2)中10个特征点的注酸排量，使用步骤(3)中配置的酸液，按照专利ZL201010203373.0所述流程实验模拟酸刻蚀过程，并实验测试储层闭合压力条件下的导流能力，绘制储层条件下酸蚀裂缝导流能力沿缝长方向的分布图。

[0014] 在本发明中，所述步骤(1)中采用常用的酸压模拟器FracproPT模拟酸压过程中井下酸压裂缝延伸扩展、酸刻蚀过程，获取沿着水力缝长方向的缝宽分布、缝高分布、温度分布、酸液质量浓度分布数据；在水力裂缝缝长方向选取酸液质量浓度为初始质量浓度的100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％共10个特征点的缝宽、缝高、温度数据，包括下列步骤：

[0015] 1)将待酸压井层的井筒资料、储层地质资料、酸压裂的液体资料及施工参数导入到酸压模拟器FracproPT中，数值计算水力裂缝扩展，获取注入前置液后沿着水力缝长方向的缝宽、缝高、温度数据，并绘制缝宽、缝高、温度分布图。即：在酸压模拟器FracproPT“Wellbore Configuration”模块中输入井筒资料；“Reservoir Parameters”模块中输入储层地层参数；“Fluid&Proppant Selection”模块中输入酸压裂的液体资料；在“Treatment Schedule”输入前置液(压裂液)的泵注程序；数值模拟计算注入压裂液后水力裂缝缝长方向的温度分布、缝宽分布、缝高分布，并绘制沿缝长方向的分布图。

[0016] 2)基于步骤1)的模型，在“Treatment Schedule”添加酸液泵注程序，数值模拟计算酸刻蚀水力裂缝过程，获取酸液质量浓度沿着缝长方向的分布，并绘制酸液质量浓度分布图。

[0017] 3)在步骤2)的酸液质量浓度分布图上，选取酸液质量浓度为初始质量浓度的100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％共10个特征点的对应的缝长，并根据对应的缝长在步骤1)中的温度分布图、缝宽分布图、缝高分布图中读取缝宽、缝高、温度数据。

[0018] 在本发明中，所述步骤(2)中根据流体力学雷洛数相似准则，结合步骤(1)中10个特征点的缝高数据，将油田现场尺度的注酸排量转换为实验室尺度的注酸排量，包括下列内容：

[0019] 水力裂缝在缝长任意位置i的流速为(李颖川，采油工程(第二版)[M]，北京：石油工业出版社，278-279)：

[0020]

[0021] 根据流体力学，水力裂缝中的雷洛数为：

[0022]

[0023] 将(1)式代入(2)式可得，水力裂缝中的雷洛数：

[0024]

[0025] 同理，可得实验室尺度的水力裂缝中的雷洛数：

[0026]

[0027] 根据雷诺数相似，既有：

[0028] nRe,i＝NRe,i   (5)

[0029] 实验所用的酸液体系即油田现场所用的酸液体系，所以密度、粘度相等，结合(3)-(5)式可得实验室尺度的注酸排量q为：

[0030]

[0031] 式中：Q为现场注酸排量，m3/min；Ui为酸压裂缝中任意位置i处酸液流速，m/s；Wi为酸压裂缝中任意位置i处缝宽，m；Hi为酸压裂缝中任意位置i处缝高，m；ρ为酸液密度，kg/m3；μ为酸液黏度，Pa.s；NRe,i为酸压裂缝中的雷洛数，无因次；q为实验注酸排量，L/min；h实验岩板宽度，mm；nRe,i为实验模拟裂缝中的雷洛数，无因次。

[0032] 结合步骤(1)中的缝高分布数据，由式(6)可以确定不同特征点位置的实验室尺度的注酸排量。

[0033] 在本发明中，所述步骤(3)中根据步骤(1)中的10个特征点的酸液质量浓度数据，配置实验所用10个特征点的酸液，包括下列内容：

[0034] 1)确定配酸体积。实验所需酸液体积按式(7)计算：

[0035]

[0036] 式中：Vl为实验配置的酸量，L；V为油田现场注酸量，m3。

[0037] 实验实际所需酸量根据式(7)的计算结果，再增加20％的富余量。

[0038] 2)配置特征点酸液质量浓度的鲜酸(不含酸岩反应生成物)，并向其中加入酸液由初始质量浓度降低至特征点酸液质量浓度时，酸与岩石反应所生成的CaCl2、MgCl2的质量，并充分混合，搅拌均匀，从而形成井下酸压裂缝中的酸液体系。CaCl2、MgCl2的加量按照下式计算：

[0039] 对于灰岩地层，酸液中CaCl2的质量分数为：

[0040]

[0041] 实验配置一定量的余酸需要添加的CaCl2的质量为：

[0042]

[0043] 对于白云岩地层，酸液中CaCl2的质量分数为：

[0044]

[0045] 酸液中MgCl2的质量分数为：

[0046]

[0047] 实验配置一定量的余酸需要添加的MgCl2的质量为：

[0048]

[0049] 实验配置一定量的余酸需要添加的CaCl2的质量由式(9)计算确定。

[0050] 式中： 分别为酸液中的CaCl2，MgCl2的质量分数，小数；Co，Ci分别为酸液初始质量浓度，酸压裂缝中任意位置i处的酸液质量浓度，小数； 分别为配置体积为Vl酸液中需要添加的CaCl2，MgCl2质量，kg。

[0051] 在本发明中，所述步骤(4)中根据步骤(1)中10个特征点对应的温度、缝宽，步骤(2)中10个特征点的注酸排量，使用步骤(3)中的配置的酸液，按照专利ZL201010203373.0所述流程实验模拟酸刻蚀过程，并实验测试储层闭合压力条件下的导流能力，绘制储层条件下酸蚀裂缝导流能力沿缝长方向的分布图。即：按照10个特征点的温度、缝宽、酸液质量浓度、实验注酸排量，按照专利ZL201010203373.0所述流程物理模拟酸刻蚀过程，并实验测试储层闭合压力条件下的导流能力，根据测试特征点在缝长方向的位置绘制导流能力分布图。

[0052] 与现有技术相比，本发明提供了一种实验确定碳酸盐岩油气藏酸压裂缝导流能力分布的方法，本方法基于流体力学相似准则，结合酸压模拟器模拟结果，选取水力裂缝缝长方向的10个特征点测试其导流能力，从而实现了在整个缝长方向的酸蚀裂缝导流能力测试，突破了传统实验尺度的限制，有利于真实评价地下酸压裂缝的导流能力分布，提高碳酸盐岩油气藏酸压改造效果。

附图说明

[0053] 图1是本发明中X井沿着水力裂缝缝长方向温度分布图。

[0054] 图2是本发明中X井沿着水力裂缝缝长方向缝宽分布图。

[0055] 图3是本发明中X井沿着水力裂缝缝长方向缝高分布图。

[0056] 图4是本发明中X井沿着水力裂缝缝长方向酸液质量浓度分布图。

[0057] 图5是本发明中X井沿着水力裂缝缝长方向导流能力分布图。

具体实施方式

[0058] 下面结合附图和应用实例进一步说明本发明，旨在对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。具体如下：

[0059] (1)采用常用的酸压模拟器FracproPT模拟酸压过程中井下酸压裂缝延伸扩展、酸刻蚀过程，获取沿着水力缝长方向的缝宽分布、缝高分布、温度分布、酸液质量浓度分布数据；在水力裂缝缝长方向选取酸液质量浓度为初始质量浓度的100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％共10个特征点的缝宽、缝高、温度数据。

[0060] 1)将待酸压井层的井筒资料、储层地质资料、酸压裂的液体资料及施工参数导入到酸压模拟器FracproPT中，数值计算水力裂缝扩展，获取注入前置液后沿着水力缝长方向的温度分布、缝宽分布、缝高分布。以四川盆地某碳酸盐岩气田待酸压X井为例，酸压模拟器FracproPT“Wellbore Configuration”模块中输入井筒资料；“Reservoir Parameters”模块中输入储层地层参数；“Fluid&Proppant Selection”模块中输入酸压裂的液体资料；在“Treatment Schedule”输入前置液(压裂液)的泵注程序(见表1)；数值模拟计算注入压裂液后水力裂缝缝长方向的温度、缝宽、缝高分布，并绘制沿缝长方向的分布图(见图1，图2，图3)。

[0061] 表1 X井酸压模拟各模块输入参数

[0062]

[0063]

[0064] 2)基于步骤1)的模型，在“Treatment Schedule”添加酸液泵注程序，数值模拟计算酸刻蚀水力裂缝过程，获取酸液质量浓度沿着缝长方向的分布，并绘制酸液质量浓度分布图。在“Treatment Schedule”输入表1中的酸液量及排量，模拟酸刻蚀过程，获取酸液质量浓度沿着缝长方向的分布图(见图4)。

[0065] 3)在步骤2)的酸液质量浓度分布图上，选取酸液质量浓度为初始质量浓度的100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％共10个特征点的对应的缝长，并根据对应的缝长在步骤1)中的温度分布图、缝宽分布图、缝高分布图中读取缝宽、缝高、温度数据(见表2)。

[0066] 表2 X井酸压缝长方向10个特征点的基础数据

[0067]

[0068] (2)根据流体力学雷洛数相似准则，结合步骤(1)中10个特征点的缝高数据，将油田现场尺度的注酸排量转换为实验室尺度的注酸排量。根据式(6)和表2中的数据，计算得到10个特征点的注酸排量(见表2)。

[0069] (3)根据步骤(1)中的10个特征点的酸液质量浓度数据，配置实验所用10个特征点的酸液。根据式(7)计算了10个特征点测试所需的酸量，由式(8)、式(9)计算了实验所需的CaCl2质量(见表2)。配置特征酸液质量浓度的鲜酸(不含酸岩反应生成物)，并在特征浓度的鲜酸中加入酸液由初始质量浓度降低至特征酸液质量浓度时，酸与岩石反应所生成的CaCl2的质量，并充分混合，搅拌均匀，从而形成井下酸压裂缝中的酸液体系。

[0070] (4)根据步骤(1)中10个特征点对应的温度、缝宽，步骤(2)中10个特征点的注酸排量，使用步骤(3)中配置的酸液，按照专利ZL201010203373.0所述流程实验模拟酸刻蚀过程，并实验测试储层闭合压力条件下的导流能力，绘制储层条件下酸蚀裂缝导流能力沿缝长方向的分布图(见图5)。