酸蚀裂缝导流能力影响因素研究
来源:用户上传
作者:
摘 要：裂缝导流能力是影响酸压成功与否的重要因素之一，裂缝导流能力由酸蚀裂缝表面形状决定，即酸蚀凹凸面的空间分布特征和深浅。缝面粗糙度对导流能力的影响取决于粗糙位置的分布，粗糙位置的随机分布将导致酸蚀凹陷的相互隔离，缝面越粗糙，导流能力就越低。当凹凸面分布沿流动方向有较强的关联性时，分散的酸蚀凹陷相互连接形成沟槽。深沟槽中液流压降十分微弱，流动阻力很小，因此，沟槽对裂缝导流能力的贡献很大。并且裂缝表面越粗糙，导流能力就越高。
关键词：酸蚀裂缝；导流能力；分析
1 裂缝导流能力影响因素
裂缝导流能力由酸蚀裂缝表面形状决定，而酸蚀裂缝表面酸形状主要由裂缝表面物性即渗透率和岩性的分布决定。渗透率分布沿流动方向有较强的关联性时，裂缝表面易形成沟槽；如果关联性较弱，则酸蚀凹陷分散分布，裂縫不易连通。渗透率非均质性强时，裂缝闭合宽度较大，导流能力大；反之，裂缝闭合宽度小，导流能力小。对于均质地层，则裂缝会闭合，当岩性沿层理方向关联性较强时，酸化后易形成沟槽。综上所述，形成深而窄沟槽的一般条件是：低温；渗透率、岩性分布在水平方向具有强关联性，在垂直方向具有弱关联性；渗透率具有强非均质性。
1.1 岩石嵌入强度
嵌入强度反映了裂缝抗变形能力对导流能力的影响，是影响裂缝导流能力的重要因素之一。特别是当注酸过程中并未在裂缝表面形成沟槽，酸蚀裂缝完全由缝面高点支撑时，缝面高点的强度就对裂缝的导流能力起决定性的作用。当岩石嵌入强度较低时，裂缝支撑点将塌陷，裂缝导流能力值将会很低，当岩石嵌入强度较高时，裂缝支撑点能承受足够的地层压力，裂缝导流能力值要高很多。所以，无论是储层岩石的初始嵌入强度低，或者是酸化后岩石嵌入强度大幅降低，闭合应力条件下的裂缝导流能力都不会很高。
1.2 酸液接触时间
对酸化前后的岩石嵌入强度测试，假设裂缝面未形成沟槽，导流能力完全由缝面高点支撑，酸化后的RES值较酸化前小，且RES值的减小幅度根据岩石类型和反应时间的不同而不同。反应时间过长，溶蚀的体积过多，酸在裂缝壁面产生的酸蚀通道较大，但壁面上的支撑面积较小，会削弱裂缝表面的岩石结构，从而导致导致酸液接触时间长的裂缝导流能力反而小于酸液接触时间短的裂缝导流能力。变弱的岩石结构对闭合应力较敏感，所以随着闭合应力的增加，酸液接触时间长的裂缝导流能力下降得更为迅速，酸压过程中存在一个最佳的酸液接触时间，理想的酸液反应时间应以溶解岩石量最多， 但仍能维持支撑作用为原则。溶解岩石量过多或者过少都会导致低的裂缝导流能力。由于近井筒附近裂缝导流能力的大小至关重要，而近井筒附近的裂缝与酸液接触时间又最长，所以进行酸压施工设计时，要充分考虑酸液接触时间的影响。
1.3 闭合压力
随着闭合应力的增加，裂缝面的支撑点压断破碎，裂缝导流能力降低。闭合应力的大小对酸蚀裂缝导流能力影响很大，随闭合应力增加，导流能力明显下降。这要求在注酸、残酸返排和后期生产管理过程中要防止井底压力大幅度波动的行为，以免因裂缝净压力的变化而导致酸蚀裂缝导流能力的过多损失。
1.4 酸液类型
在相同浓度下，酸化后岩板裂缝导流能力效果优劣依次为：高温胶凝酸>自转向酸>变粘酸，高温胶凝酸酸化效果最好，变粘酸酸化效果较差，从岩板表面酸蚀效果图观察到岩板表面有明显的坑蚀，其中高温胶凝酸坑蚀程度较强，不均匀程度也强。自转向酸和变粘酸坑蚀程度较弱，不均匀程度也弱，在宏观上表现为高温胶凝酸作用后导流能力影响较大。
1.5 矿物成分
对于复杂岩性地层而言，岩石矿物成分中方解石和白云石含量（可反应物含量）决定着酸岩反应速率和酸蚀裂缝导流能力。对于碳酸盐岩地层，可反应矿物在早期沉积或后期改造过程中夹杂着有机质或其他矿物等杂质，其杂质含量决定着酸压改造的效果。研究表明，当地层中易溶蚀物含量在30%～40%时，酸蚀裂缝导流能力保持效果最好；易溶蚀物含量大于40%时，酸蚀裂缝支撑效果较差，在高地层应力下不易保持；易溶蚀物含量小于30%时，酸蚀后沟槽不易连通，无法形成有效导流通道。
1.6 温度
酸—岩反应的温度主要受储层温度、注酸温度以及酸—岩反应热等控制。它对裂缝导流能力的影响主要体现在其对酸—岩反应速度的影响。在合适的酸液接触时间内，温度越高，反应速度越快，岩石溶蚀量越大，裂缝壁面越粗糙，导流能力越大。但反应速度越快，酸液有效作用距离越有限，若不采取措施，很难取得较好的酸化效果。
2 结论
①酸压的关键是形成具有高导流能力的酸蚀裂缝，裂缝导流能力主要取决于酸蚀裂缝的表面形态，裂缝的表面形态的影响因素众多，所以裂缝的导流能力难以预测；
②缝面形成的沟槽对裂缝的导流能力贡献极大，沟槽形成的一般条件是：低温；渗透率、岩性分布在水平方向具有强关联性，在垂直方向具有弱关联性；渗透率具有强非均质性；
③大部分模型使用岩石嵌入强度进行裂缝导流能力计算，未形成沟槽时，岩石嵌入强度越高，导流能力越好，保持率越高；酸液接触时间过长以及鲜酸与岩石反应导致的低裂缝导流能力均是岩石结构被破坏、岩石强度被弱化的结果。
参考文献：
[1]刘平礼，赵立强等.酸压过程中酸蚀裂缝导流能力研究[J].钻采工艺，2008，31（6）：59-62.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14851483.htm
