油氣藏壓裂酸化效果評(píng)價(jià)技術(shù)研究

陳曉毅 李瑞

摘要：裂酸化作業(yè)成本較高、風(fēng)險(xiǎn)性大，對(duì)于探井，施工效果的好壞還直接影響到油氣田勘探開發(fā)決策的制定。一定要對(duì)油氣藏壓裂酸化效果評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而做到對(duì)整個(gè)油井的相關(guān)信息做到很好的把握。本文從室內(nèi)試驗(yàn)酸壓效果評(píng)價(jià)，生產(chǎn)測(cè)井的壓裂酸化效果評(píng)價(jià)，壓力不穩(wěn)定的壓裂酸化效果評(píng)價(jià)，壓裂酸化后的相關(guān)分析和評(píng)價(jià)及采用數(shù)值模擬對(duì)酸壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)這5個(gè)方面進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：油氣藏;壓裂;酸化;效果評(píng)價(jià)

隨著壓裂酸化技術(shù)的廣泛使用與發(fā)展，復(fù)雜油氣藏壓裂酸化施工難度的增大，關(guān)于壓裂酸化處理效果的評(píng)價(jià)問(wèn)題日益受到重視。壓裂酸化施工作業(yè)成本較高、風(fēng)險(xiǎn)性大，所以酸壓效果評(píng)價(jià)同酸壓設(shè)計(jì)同等重要。酸壓處理不是每次都成功的，有時(shí)所預(yù)期的效果未能達(dá)到，要求通過(guò)壓后評(píng)估，找出原因，從而完善設(shè)計(jì)，指導(dǎo)壓裂酸化施工。

1.室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)酸壓效果

1.1巖類學(xué)分析方法

巖類學(xué)分析方法包括X-衍射（XRD）、薄片鑒定和掃描電鏡（SEM）等分析，借助于此可以評(píng)價(jià)地層潛在傷害敏感性，檢查酸壓對(duì)地層的影響、酸處理液對(duì)地層的傷害程度。巖相和電鏡分析描述地層孔隙內(nèi)和孔隙空間周圍聚集的礦物種類。X-衍射用來(lái)分析巖石中各種礦物成分和含量。薄片分析粒徑、孔隙大小、識(shí)別顆粒間、孔隙內(nèi)的膠結(jié)物。通過(guò)分析了解巖石的結(jié)構(gòu)、裂縫、裂縫分布及數(shù)量，裂縫的張開度與充填狀況，巖石成分，敏感礦物類型、數(shù)量和位置。巖心經(jīng)模擬酸處理后再作同樣分析就可了解其變化情況，確定出酸處理對(duì)地層的可能性傷害。

1.2巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)酸處理對(duì)巖石的作用情況，重要的是測(cè)過(guò)酸前后滲透率的變化。系統(tǒng)的流動(dòng)實(shí)驗(yàn)包括恢復(fù)滲透率試驗(yàn)、潤(rùn)濕性試驗(yàn)、濾失試驗(yàn)、酸化效果試驗(yàn)、裂縫導(dǎo)流能力試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)刻蝕試驗(yàn)、細(xì)顆粒釋放試驗(yàn)以及旋轉(zhuǎn)圓盤反應(yīng)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可評(píng)價(jià)酸液對(duì)地層的傷害與否，酸液濾失速度、酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、酸液常規(guī)性能等。從而評(píng)價(jià)酸壓設(shè)計(jì)配方的合理性。

1.3用CT技術(shù)評(píng)價(jià)酸壓效果

用巖類學(xué)分析方法來(lái)評(píng)價(jià)巖心的孔隙結(jié)構(gòu)變化有如下不足：①需要對(duì)巖心進(jìn)行必要的加工，這在一定程度上改變了巖心的內(nèi)部結(jié)構(gòu);②觀察的視野窄小，不利于分析。應(yīng)用現(xiàn)代CT掃描裝置觀察巖心酸壓處理前后的變化，具有獨(dú)特的優(yōu)越性，它在不破壞巖心內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部形態(tài)的條件下，在幾秒內(nèi)就能觀察整塊巖心的任意剖面的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、礦物分布、分選程度、高滲透區(qū)分布，層理結(jié)構(gòu)和裂縫狀況等信息。

2. 生產(chǎn)測(cè)井的壓裂酸化效果評(píng)價(jià)

在對(duì)生產(chǎn)測(cè)井進(jìn)行評(píng)價(jià)的時(shí)候，首先要確定在工作的時(shí)候，實(shí)際地層壓開的層位，然后對(duì)其中酸壓成功或者失敗的原因進(jìn)行有效的分析，在進(jìn)行酸壓之后，對(duì)生產(chǎn)測(cè)井的酸壓效果進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)。在現(xiàn)代主要采用的測(cè)井方法有井溫測(cè)井和聲波測(cè)井方法等，根據(jù)這些測(cè)井的數(shù)據(jù)，然后結(jié)合油氣井整個(gè)動(dòng)態(tài)的資料，對(duì)壓裂酸化做到有效的評(píng)價(jià)，同時(shí)判斷出酸壓裂縫造成的影響。在現(xiàn)代測(cè)井方法中，沒(méi)有哪種方法可以對(duì)地層中存在的裂縫做到準(zhǔn)確測(cè)試。但是對(duì)整個(gè)設(shè)備比較了解之后，可以通過(guò)分析和推斷，找出地層中裂縫存在的位置。目前用于評(píng)價(jià)酸壓效果的測(cè)井方法主要有井溫測(cè)井、聲波測(cè)井、放射性示蹤測(cè)井（RTS）等。根據(jù)這些測(cè)井資料，結(jié)合其它油氣井動(dòng)態(tài)資料，對(duì)酸壓效果進(jìn)行綜合解釋，判斷酸壓層位及裂縫延伸情況。

3. 壓力不穩(wěn)定的壓裂酸化效果評(píng)價(jià)

外國(guó)相關(guān)的研究學(xué)者在很早的時(shí)候就提出了研究垂直裂縫井中壓力不穩(wěn)存在的情況，并且通過(guò)采用建立模型的方式，對(duì)穩(wěn)態(tài)流情況下的壓力和流體的分布做出了仔細(xì)的研究。一些相關(guān)的研究人員在這樣的研究基礎(chǔ)上又進(jìn)一步做了相關(guān)研究，對(duì)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)下的裂縫導(dǎo)流能力的有效還是無(wú)限性做了相關(guān)的分析。在這之后，Russell等相關(guān)的研究人員對(duì)無(wú)限導(dǎo)流能力進(jìn)行相關(guān)的研究，在這樣的研究中，他們認(rèn)為在垂直裂縫井中的流動(dòng)主要可以分成兩個(gè)階段。其中分別是早期線性的流動(dòng)階段和后期的平面徑向流階段，通過(guò)這些分析，可以建立起相關(guān)

的數(shù)學(xué)模型，從而做出相關(guān)的解釋方法。Agarwal等采用有限差分模型模擬研究了有限導(dǎo)流能力垂直裂縫的不穩(wěn)定反應(yīng)速率。擴(kuò)展了垂直裂縫有限導(dǎo)流能力典型曲線，能更好的應(yīng)用于低滲儲(chǔ)層大型壓裂酸化井的產(chǎn)量預(yù)測(cè)。

4. 壓裂酸化后的相關(guān)分析和評(píng)價(jià)

Nolte 等研究人員建立起了 PKN 裂縫相關(guān)的模型，通過(guò)這個(gè)模型可以對(duì)濾失系數(shù)和裂縫的長(zhǎng)度等相關(guān)的數(shù)據(jù)做到很好的分析，這樣的方法主要用在壓裂施工以及停泵之后的施工中，通過(guò)數(shù)學(xué)模型和其中的壓力變化，可以對(duì)裂縫的各項(xiàng)參數(shù)做出精確的計(jì)算。國(guó)內(nèi)工作人員對(duì)壓后壓力降落分析也做了很多相關(guān)研究工作，一些研究學(xué)者以物質(zhì)平衡為基礎(chǔ)，建立其相關(guān)模型。和其他的模型相比，這種模型對(duì)實(shí)際的壓裂酸化做到更加了清晰和全面的評(píng)價(jià)和解釋。

5. 采用數(shù)值模擬對(duì)酸壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)

運(yùn)用數(shù)值模擬技術(shù)既可模擬單井壓后生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，又可模擬油藏（井組）整體壓裂生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，國(guó)內(nèi)外對(duì)單井壓后的數(shù)值模擬法開展了大量的研究。對(duì)單井裂縫一油藏模型數(shù)值處理方法主要是：有限差分法、有限元法和邊界元法。Soliman 采用了有限差分法對(duì)油藏的滲流模型做出相關(guān)研究，并且建立其相關(guān)的模型，通過(guò)這個(gè)模型可以觀察壓裂井在不同導(dǎo)流能力的影響下，其相關(guān)產(chǎn)量所出現(xiàn)的變化。而我國(guó)石油大學(xué)的相關(guān)研究人員在以前的研究成果基礎(chǔ)上，建立起了油藏 - 裂縫模型，這種方法可以對(duì)造成井筒和裂縫壁面的污染因素做到有效分析。

結(jié)束語(yǔ)：

目前關(guān)于油氣藏壓裂酸化效果評(píng)價(jià)的方法很多，然而不同的評(píng)價(jià)方法得出的結(jié)果有時(shí)相差很大，因此，在進(jìn)行壓后效果評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)采用多種方法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，同時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過(guò)程相結(jié)合，找出影響增產(chǎn)效果的主要原因，從而指導(dǎo)壓裂酸化施工設(shè)計(jì)。

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