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蓬莱19-3油田酸岩反应动力学机理与深穿透低伤害酸液研究

王继刚  
【摘要】:随着油气资源开发向低效储层和多轮次措施后油层发展,具有深穿透低伤害特征的酸液体系酸化、酸压改造技术研究越来越显得尤为重要。“深穿透低伤害酸液”体系具有酸蚀速率慢、酸蚀深度大、无二次伤害、储层改造效果明显等优点,此类酸液体系的酸岩反应动力学参数测试及酸蚀机理研究是开展深度酸化和酸压工作的基础。本研究通过深入分析蓬莱19-3油田污染及伤害机理,确定适应储层的深穿透低伤害酸液体系配方,并通过新型实验装置对储层岩心开展酸蚀实验,分析酸液酸蚀速率、强度和深穿透性能等动力学规律;结合微观扫描系统对溶蚀过程及溶蚀后岩面形态表征进行定量分析,找出酸液特性对酸岩反应动力学参数的影响及相关规律,论文研究的主要内容包括:(1)多轮次酸化后,储层堵塞机理研究。对储层岩石组分、裂缝产状和充填情况等工程地质特征进行研究;测试天然岩心的常规物性,获得储层的孔隙结构、孔渗特性等基础数据。多轮次酸化后酸化液对储层造成的伤害因素分析;地层流体的潜在损害以及酸化前后储层敏感性变化分析;酸渣伤害机理研究,酸渣生成量的影响因素;不同注水种类及不同注水强度对储层伤害机理分析,为开发深穿透低伤害酸液体系提供理论依据。(2)储层酸岩反应动力学机理研究。储层酸岩化学反应机理研究,储层产生二次伤害机理研究;酸液在地层孔隙中的流动特性,流量、流速、温度对酸岩反应动力学参数的影响因素研究,结合储层酸岩反应动力学参数的测试,确定各种酸液的酸岩反应动力学方程;利用常规酸液酸岩反应动力学特征和机理,建立一套适用于深穿透低伤害酸液酸岩反应动力学参数测试的基础理论,为酸液体系的确定奠定理论基础。(3)深穿透低伤害酸液的研制与评价。通过正交模拟试验、岩心流动实验确定主体酸液配方;酸液各种添加剂的筛选与制备,酸液体系的确定以及酸岩反应机理研究;利用长、短岩心酸化工艺流动模拟实验装置进行深穿透低伤害机理研究;采用长填砂管双重介质模型模拟深穿透低伤害酸液在近井地带的反应行为,确定酸液的深穿透性能及影响因素。对比研究普通酸液与深穿透低伤害酸液酸化后岩心孔吼的微观结构变化,结合残酸离子浓度分析,探寻酸液酸岩反应的低伤害微观机理。(4)酸液特性对酸岩反应动力学参数的影响及相关规律研究。分析酸液特性对酸岩反应动力学参数的变化,研究各种因素(温度、流速)对酸岩反应动力学方程的影响,解释酸液特性对酸岩反应速率的影响规律:测试不同条件下酸岩反应动力学参数,确定深穿透低伤害酸的酸岩反应动力学方程:建立一套适用于深穿透低伤害酸液的酸岩反应动力学模型,直观揭示酸液浓度随注入半径的变化规律,确定酸液酸岩反应动力学机理,对深穿透低伤害酸液体系现场应用具有重要的指导意义。本论文首次系统地研究了深穿透低伤害酸液的特性及反应相行为,填补了传统方法不能模拟多轮次酸化测试的空白。对深穿透低伤害酸液的主体酸优选、溶蚀机理分析、重复性的酸化施工设计及产能预测有重要的指导意义。


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