酸壓及酸化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀課件

酸壓及酸化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀酸壓及酸化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1匯報提綱一、酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展二、酸壓工藝技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展三、酸壓優(yōu)化設(shè)計軟件發(fā)展現(xiàn)狀四、砂巖酸化技術(shù)發(fā)展概況五、新世紀(jì)酸壓技術(shù)發(fā)展展望匯報提綱一、酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展2一、酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展一、酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展3▲經(jīng)典物理模型：旋轉(zhuǎn)巖盤、空心巖心流動裝置、平板裂縫流動裝置等。一般采用旋轉(zhuǎn)巖盤測定酸巖反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)，采用平板裂縫流動裝置測定酸巖動態(tài)反應(yīng)速度，并測定氫離子傳質(zhì)系數(shù)等?！?jīng)典數(shù)學(xué)模型：擴散對流偏微分方程?！F(xiàn)代數(shù)學(xué)模型：分形幾何學(xué)為分析工具建立的數(shù)學(xué)模型?！袼釒r反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展▲經(jīng)典物理模型：旋轉(zhuǎn)巖盤、空心巖心流動裝置、平板裂縫流動裝置4▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展酸巖反應(yīng)的基本模式：——經(jīng)典理論灰?guī)r儲層：受傳質(zhì)反應(yīng)控制

白云巖儲層：兩種模式，主要受溫度控制T≤65℃，反應(yīng)主要受表面反應(yīng)控制T≥93℃，反應(yīng)主要受傳質(zhì)反應(yīng)控制●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展有研究考察溫度低至－7.2℃，這對實際儲層沒有實質(zhì)意義，僅是理論研究。VanDomelenM.S的研究強調(diào)指出，在灰?guī)r儲層，液體的濾失速度才是影響酸壓改造效果的主要因素。溫度敏感性與反應(yīng)模式▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展有5▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展灰?guī)r普通酸單純反應(yīng)動力學(xué)研究已較少，主要結(jié)合膠凝酸、乳化酸進行研究?！袡C酸反應(yīng)動力學(xué)模型及試驗（2003年）研究溫度：120－140℃（國內(nèi)、膠凝酸），121－178℃（國外，乳化酸）試驗方法的改進——旋轉(zhuǎn)巖盤——

隔板擴散室（adiagramdiffusioncell)●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展試驗介質(zhì)：淡水、海水、地層水▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展61.酸巖反應(yīng)動力學(xué)研究白云巖酸巖反應(yīng)及濾失機理●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展1.酸巖反應(yīng)動力學(xué)研究白云巖酸巖反應(yīng)及濾失機理●酸巖反應(yīng)機理7▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展新結(jié)論新觀點：如NavarreteR.C(1998)等人[34]系統(tǒng)進行了灰?guī)r酸巖反應(yīng)中酸液濾失及導(dǎo)流能力模擬試驗研究，比較了普通鹽酸和乳化酸的效果，試驗表明，乳化酸的緩速能力是普通鹽酸的8.5倍，而且乳化酸在高溫儲層比其它技術(shù)更加有效?！袼釒r反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展8“壓裂酸化中心”（2000～2003年）先后開展了灰?guī)r、白云巖及復(fù)雜巖性儲層的高溫酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究，當(dāng)溫度從120℃升到140℃，普通酸的反應(yīng)速度增加57%；稠化酸的增加了30%；乳化酸的反應(yīng)速度反應(yīng)速度增加了40%；這與以往利用120℃以下的數(shù)據(jù)外推高溫儲層的反應(yīng)速度是很不相同的。實驗表明，在相同酸濃度下，溫度上升，反應(yīng)速度增加，其中對普通酸的影響更為明顯，其次為乳化酸，膠凝酸增加較為緩慢——為什么？粘度與質(zhì)量●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展“壓裂酸化中心”（2000～2003年）先后開展了灰?guī)r、白云9●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展白云巖酸巖反應(yīng)研究仍然是世界難題，國內(nèi)外學(xué)者均在進行探索研究——表面反應(yīng)→系統(tǒng)反應(yīng)研究。近年來的研究表明：白云巖比灰?guī)r更易進入表面反應(yīng)控制區(qū)域，對表面反應(yīng)與傳質(zhì)反應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件的研究獲得了一定的認識，即：酸與白云巖的反應(yīng)動力學(xué)控制條件與兩個因素有關(guān)：溫度和轉(zhuǎn)速————粘度特性？●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展10▲反應(yīng)動力學(xué)模型發(fā)展：Conway（1999）等人使用隔板擴散室和旋轉(zhuǎn)巖盤進行研究，計算擴散系數(shù)的方程有進一步改進，發(fā)展了一個新的模型來計算傳遞系數(shù)，即用舍伍德數(shù)（Sh）來表示傳遞系數(shù)。該文研究的僅是低溫下的擴散系數(shù)，也未探討膠凝酸、乳化酸的酸巖反應(yīng)特性和動力學(xué)方程以及粘度對酸巖反應(yīng)的影響。MartenBuijse（2003）等人首次探討了有機酸的酸巖反應(yīng)機制，建立了考慮有機酸酸液體系的酸巖反應(yīng)模型，這個模型適用于強酸，也適用于弱酸和鹽酸的組合酸液體系，弱酸體系以醋酸和甲酸為主?！袼釒r反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展▲反應(yīng)動力學(xué)模型發(fā)展：●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展11“壓裂酸化中心”（2003）對白云巖膠凝酸反應(yīng)動力學(xué)的研究表明，膠凝酸的反應(yīng)速度為K×10?6～10－7，而普通酸反應(yīng)速度為K×10－5，膠凝酸反應(yīng)速度比普通酸低1～2個數(shù)量級，與灰?guī)r儲層及以往的國內(nèi)外的研究結(jié)論膠凝酸的反應(yīng)速度是普通酸的1/3有較大的差異，——膠凝酸的粘度影響是主要原因?！袼釒r反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展“壓裂酸化中心”（2003）對白云巖膠凝酸反應(yīng)動力學(xué)的研究表12▲酸蝕裂縫導(dǎo)流能力模擬試驗九十年代以來，多采用“多級注入酸壓＋閉合裂縫酸化”組合技術(shù)方法來進行室內(nèi)試驗，也開展了單一膠凝酸、乳化酸酸壓導(dǎo)流能力與組合閉合裂縫酸化后獲得的導(dǎo)流能力試驗的比較。試驗表明：閉合裂縫酸化提高導(dǎo)流能力可以達到幾倍甚至數(shù)十倍，而多級注入酸壓裂閉合酸化技術(shù)更能幾十倍甚至上百倍地提高酸蝕裂縫導(dǎo)流能力?！穸嗉壸⑷腴]合酸化裂縫導(dǎo)流能力試驗研究▲酸蝕裂縫導(dǎo)流能力模擬試驗●多級注入閉合酸化裂縫導(dǎo)流能力試驗13▲C.Ruffet(1997)等人運用地貌學(xué)的原理分析探討了在酸壓過程中酸蝕裂縫壁面的幾何形態(tài)以及對酸蝕導(dǎo)流能力的影響；▲GongM(1998)等人建立了考慮裂縫壁面粗糙變形下的酸蝕裂縫新模型，——研究表明，酸蝕裂縫導(dǎo)流能力受閉合應(yīng)力影響的裂縫寬度和面容比的影響，同時裂縫壁面的非均勻刻蝕程度和支撐裂縫的巖石的嵌入強度等也明顯影響最終裂縫導(dǎo)流能力，因此建立考慮非均勻刻蝕和巖石力學(xué)性質(zhì)的裂縫擴展模型更加符合現(xiàn)場的實際條件。●多級注入閉合酸化裂縫導(dǎo)流能力試驗研究▲C.Ruffet(1997)等人運用地貌學(xué)的原理分析探討14●酸液濾失機理及溶蝕孔洞形成機制研究▲經(jīng)典理論與現(xiàn)代理論相結(jié)合

——分形理論的應(yīng)用▲物模：“水/石膏”模型“巖心/酸液”模型——合金Wood合金鑄?！?/p>

數(shù)值模擬方法

網(wǎng)絡(luò)模型、擴散限制聚集模型(DLA)、絕緣擊穿模型(DBL)：滲透率驅(qū)動指進模型(PDF)、A.D.Hill的特征參數(shù)模型———借助溶蝕孔洞及濾失控制研究，發(fā)展了多級注入技術(shù)●酸液濾失機理及溶蝕孔洞形成機制研究▲經(jīng)典理論與現(xiàn)代理論相結(jié)15▲酸液濾失試驗及計算具有代表性的有Wang等人介紹的濾失實驗系統(tǒng)和方法、Gulbis等人的空心巖心濾失實驗系統(tǒng)和方法、Harris及Penny的徑向流動濾失實驗系統(tǒng)和方法等。A.D.Hill（1992年）建立了考慮酸液溶蝕孔洞的計算模型；Settari(1991)提出了一種確定酸液濾失速度的新方法?！袷覂?nèi)試驗技術(shù)與理論研究▲酸液濾失試驗及計算●室內(nèi)試驗技術(shù)與理論研究16▲國內(nèi)現(xiàn)狀與差距壓裂酸化中心、西南油氣田分公司分別引進有Stimlab、CER等美國公司的九十年代國際先進水平的大型酸壓試驗設(shè)備。具有進行旋轉(zhuǎn)巖盤試驗、平板裂縫流動試驗、膠凝酸流變、泡沫流變、酸蝕裂縫導(dǎo)流能力試驗等能力。國內(nèi)外在物理模型及數(shù)學(xué)模型上基本相當(dāng)，差距主要體現(xiàn)在物理模型單一，現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論的研究及應(yīng)用薄弱。室內(nèi)試驗技術(shù)與理論研究▲國內(nèi)現(xiàn)狀與差距室內(nèi)試驗技術(shù)與理論研究17二、酸壓工藝技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展二、酸壓工藝技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展18●影響酸壓技術(shù)水平和能力的主要參數(shù)

——有效酸蝕作用距離(Lef)，——閉合裂縫有效導(dǎo)流能力(WKf)。

▲影響上述兩參數(shù)的各種影響因素分為兩類

——不可控因素：儲層的地質(zhì)構(gòu)造、巖性、滲透率、孔隙度、產(chǎn)層厚度、巖石力學(xué)性質(zhì)、流體特性等

——可控因素：深度酸壓工藝技術(shù)類型、酸液體系和濃度、用酸強度、注酸排量，酸液濾失速度、酸巖反應(yīng)速度、裂縫高度、酸巖反應(yīng)溫度、酸巖接觸面容比●影響酸壓技術(shù)水平和能力的主要參數(shù)——有效酸蝕19●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀▲單一液體體系應(yīng)用的酸壓技術(shù)◆普通酸酸壓——————常規(guī)酸壓技術(shù)◆稠化酸（膠凝酸）酸壓◆化學(xué)緩速酸酸壓◆泡沫酸酸壓◆乳化酸酸壓◆高效酸（地下交聯(lián)酸、濾失控制酸）酸壓等?！夹g(shù)方法形成的酸壓技術(shù)◆前置液粘性指進酸壓技術(shù)（兩級注入）◆多級注入酸壓技術(shù)（前置液＋酸壓＋前置液＋酸壓…)◆新型組合技術(shù)：多級注入酸壓技術(shù)＋閉合裂縫酸化技術(shù)深度酸壓技術(shù)成熟技術(shù)●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀▲單一液體體系應(yīng)用的酸壓技20

“多級注入酸壓＋閉合裂縫酸化”組合技術(shù)為主▲技術(shù)特點及發(fā)展變化⑴優(yōu)化設(shè)計技術(shù)目標(biāo)與過去不同——由于閉合裂縫酸化技術(shù)可以極大的提高裂縫的有效導(dǎo)流能力，多級注入技術(shù)優(yōu)化目標(biāo)多以獲得長的酸蝕裂縫為主（要求采用高排量施工，有利于實現(xiàn)長縫）。——不再細考慮單純酸壓技術(shù)優(yōu)化設(shè)計中裂縫長度與導(dǎo)流能力的最佳匹配問題，導(dǎo)流能力的提高通過閉合裂縫酸化來實現(xiàn)?！裉妓猁}巖氣藏酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀主流技術(shù)“多級注入酸壓＋閉合裂縫酸化”組合技術(shù)為主●碳酸21⑵周期增產(chǎn)效果成為優(yōu)選酸壓技術(shù)方法的主要優(yōu)化目標(biāo)。多級注入技術(shù)不再是單純的低滲致密儲層的酸壓技術(shù)。在中高滲儲層，多級注入閉合裂縫酸化技術(shù)仍然成為了主流技術(shù)，但規(guī)模及注入級數(shù)等的優(yōu)化與低滲儲層有所不同。⑶施工規(guī)模相對較大。用酸強度大多在6～9m3/m之間，加上交替注入使用的非反應(yīng)前置液，總液量更大。⑷注入級數(shù)多，分段液量小。注入級數(shù)一般在8～12級之間，分段液量一般20～40m3。主流技術(shù)●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀⑵周期增產(chǎn)效果成為優(yōu)選酸壓技術(shù)方法的主要優(yōu)化目標(biāo)。多級注入技22⑸構(gòu)成多級注入的液體體系更加豐富——前置液從單純的凝膠水（胍膠液等）發(fā)展到使用油基前置液，或者采用乳化酸與膠凝酸交替注入的形式?！D(zhuǎn)向酸、醇酸等也投入了使用?！獕毫阉峄夹g(shù)中心在玉門油田已經(jīng)成功進行了“乳化酸＋膠凝酸”多級注入閉合酸化與投球分層酸壓結(jié)合的現(xiàn)場實踐。主流技術(shù)●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀⑸構(gòu)成多級注入的液體體系更加豐富主流技術(shù)●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)23⑹液體體系較為穩(wěn)定，但液體總體性能有所提高——深度酸壓技術(shù)使用液體體系以膠凝酸、乳化酸為主。膠凝酸用量降低，但粘度顯著提高；——乳化酸實現(xiàn)了微乳化技術(shù)，構(gòu)成了摩阻相對較低的微乳酸體系?！叵陆宦?lián)酸（濾失控制酸）等則是針對某些地層特征條件下優(yōu)選使用的酸液體系。主流技術(shù)技術(shù)應(yīng)用水平，國內(nèi)外基本相當(dāng)，差距主要體現(xiàn)在液體體系及規(guī)?；?。●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀⑹液體體系較為穩(wěn)定，但液體總體性能有所提高主流技術(shù)技術(shù)應(yīng)用水24▲西南油氣田分公司——80年代初開始，先后開展了前置液酸壓、膠凝酸酸壓、泡沫酸酸壓等工藝技術(shù)的研究和應(yīng)用，并取得了一定的成果?！cHalliburton公司、CER公司、NOWSCO公司等進行過技術(shù)合作及技術(shù)引進?！?998年四川局引進Dowell公司的濾失控制酸（LCA,即高效酸）在川中進行了施工。國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及差距●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀▲西南油氣田分公司國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及差距●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)25▲壓裂酸化中心及長慶油田合作——“八五”國家項目：《陜甘寧氣田酸化技術(shù)研究》，1992－1995年。針對該氣田儲層特點，運用系統(tǒng)工程研究方法開展了地質(zhì)評估分析、室內(nèi)模擬試驗、軟件研制及開發(fā)、氣藏數(shù)值模擬、優(yōu)化設(shè)計及參數(shù)優(yōu)選、現(xiàn)場工藝實施及質(zhì)量控制、酸壓前后試井分析及效果評估等研究，提出了針對不同類型儲層的優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)和參數(shù)優(yōu)選范圍，形成了針對低滲儲層以“多級注入閉合酸壓技術(shù)”為主的深度酸壓改造技術(shù)，該項技術(shù)達到九十年代國際先進水平。國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及差距●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀▲壓裂酸化中心及長慶油田合作國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及差距●碳酸鹽巖酸壓26▲液體體系研制與應(yīng)用國內(nèi)壓裂酸化中心、西南油氣田分公司、長慶等研制完成了膠凝酸（稠化酸）、乳化酸、濾失控制酸等液體體系及添加劑。酸壓使用的材料基本上實現(xiàn)了國產(chǎn)化，且液體性能能夠滿足優(yōu)化設(shè)計及油田施工需求，性能基本與國外產(chǎn)品相當(dāng)?！罹啵阂后w上主要體現(xiàn)在新型液體的開發(fā)研制及產(chǎn)品性能，技術(shù)上存在施工規(guī)模小、分析手段不完善，技術(shù)組合單一等差距。國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及差距▲液體體系研制與應(yīng)用國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及差距27▲高含硫氣藏酸壓技術(shù)——國外（2002）報道沙特阿拉伯氣藏應(yīng)用，——國內(nèi)鮞灘（2003－2004）高含硫氣藏酸壓技術(shù)應(yīng)用?！鴱?fù)雜巖性儲層酸壓技術(shù)——玉門青西油田白堊系油藏；——青海油田E32、N21油藏▲“多級注入深度酸壓＋閉合裂縫酸化”技術(shù)——低滲、塑性特征強、重復(fù)酸壓▲清潔自轉(zhuǎn)向酸酸化技術(shù)——多層、油水薄互層等▲水力噴射酸化沖擊技術(shù)——大位移斜井、水平井等▲羥基酸技術(shù)，與單純的酸液中加入表活劑不同，對低滲氣藏改造效果顯著▲膠囊酸技術(shù)——新的液體模式及技術(shù)發(fā)展●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀新型酸壓技術(shù)——創(chuàng)新技術(shù)▲高含硫氣藏酸壓技術(shù)●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀新型酸28▲濾失控制酸技術(shù)——交聯(lián)與有效破膠——潛在傷害？G.T.Woo（1999）等人介紹了BJ公司的新型交聯(lián)膠凝酸酸液體系。介紹了該酸液體系使用的主體材料和聚合物，以及交聯(lián)破膠的控制方法，它用微乳聚合物膠凝劑和特殊的表面活性劑作為外相介質(zhì)，較過去的酸液體系有所改進。1998年四川局引進Dowell公司的濾失控制酸(LCA)在川中蓮18井、磨5井進行了現(xiàn)場試驗并取得了成功，這可以看著是我國在開始應(yīng)用該項新技術(shù)的第一步?！裉妓猁}巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀新型酸壓技術(shù)——改進的技術(shù)▲濾失控制酸技術(shù)——交聯(lián)與有效破膠——潛在傷害？●碳酸鹽巖酸29▲乳化酸技術(shù)——研究與應(yīng)用更加廣泛，優(yōu)勢和特點明顯——微乳酸的應(yīng)用得到大力推廣——高溫乳化酸酸液體系。耐溫：120～176℃，室溫：穩(wěn)定4～5天，粘度70MPa.S左右，124℃：穩(wěn)定時間超過２小時，149℃：穩(wěn)定時間超過了１小時；現(xiàn)場配制的乳化酸的乳滴的大小在1～77μm之間，該數(shù)據(jù)比實驗室觀測到的微乳相中的液滴要大；新型高溫乳化酸在120～176℃下，酸壓時可以延緩反應(yīng)速度14～19倍，基質(zhì)酸化時延緩反應(yīng)速度6.6倍。在Smackover白云巖儲層的現(xiàn)場實踐中提高增產(chǎn)效果2～4倍。●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀新型酸壓技術(shù)——值得推薦的技術(shù)乳化酸在高閉合應(yīng)力儲層中較其它直接與地層反應(yīng)的酸液可以產(chǎn)生更大的非均勻溶蝕縫寬，從而獲得更高的導(dǎo)流能力，提高酸液的有效性▲乳化酸技術(shù)——研究與應(yīng)用更加廣泛，優(yōu)勢和特點明顯●碳酸鹽巖30▲復(fù)雜巖性儲層酸壓技術(shù)

“稠化酸深度酸壓＋多組分酸閉合裂縫酸化”結(jié)合了——

“碳酸鹽巖儲層深度酸壓＋砂巖儲層基質(zhì)酸化”

兩種技術(shù)增產(chǎn)基本原理的一種特殊組合技術(shù)，技術(shù)難題：▲儲層巖性變化更大，對液體體系及技術(shù)方法有更高要求▲高閉合應(yīng)力特征嚴(yán)重影響酸壓改造的有效期▲天然裂縫發(fā)育程度、形態(tài)不同，技術(shù)方法不同

●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀新型酸壓技術(shù)——需要繼續(xù)攻關(guān)的技術(shù)▲復(fù)雜巖性儲層酸壓技術(shù)●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀新型31泥云巖層理發(fā)育砂礫巖塊狀為主●青西油田儲層特征斜交縫粗礫泥云巖砂礫巖●青西油田儲層特征斜交縫粗礫32三、酸壓優(yōu)化設(shè)計軟件

發(fā)展現(xiàn)狀三、酸壓優(yōu)化設(shè)計軟件

發(fā)展現(xiàn)狀33▲酸壓研究技術(shù)的系統(tǒng)化——系統(tǒng)工程研究方法，在酸壓優(yōu)化設(shè)計前強調(diào)儲層評估研究，重視測井資料的應(yīng)用分析，常規(guī)測井、MFI成像測井，陣列聲波測井等方面的信息都會充分提取并進行分析，礦物巖性、微觀結(jié)構(gòu)等也是需要系統(tǒng)考慮的研究的內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上進行酸液優(yōu)選和工藝技術(shù)的優(yōu)化。國內(nèi)目前已有單位在采用這樣的系統(tǒng)工程方法進行酸壓改造研究，國外的研究也有這樣的應(yīng)用報道。酸壓技術(shù)研究將不再單純是選擇一個液體，設(shè)計一個規(guī)模那么簡單的問題，而是一項系統(tǒng)工程。●優(yōu)化設(shè)計技術(shù)模式▲酸壓研究技術(shù)的系統(tǒng)化——系統(tǒng)工程研究方法，●優(yōu)化設(shè)計技術(shù)模34●設(shè)計水平及差距▲采用擬三維或三維裂縫擴展模型為主，結(jié)合酸壓裂中酸巖反應(yīng)的二維穩(wěn)態(tài)對流擴散方程予以求解。其中，Shell公司[5]使用全三維水力壓裂模擬器用于酸壓裂處理設(shè)計，從而使三維酸壓裂設(shè)計又躍上個臺階。他們針對后期水驅(qū)油地層，采用全三維水力壓裂模擬器來增加酸壓裂施工的成功率?！鳥arto（1992）研制了多級注入酸壓裂加閉合酸化設(shè)計計算軟件。可以處理5種液體系統(tǒng)、多級速度、15段施工液體并考慮了閉合酸化技術(shù)。

●設(shè)計水平及差距▲采用擬三維或三維裂縫擴展模型為主，結(jié)合酸壓35▲壓裂酸化中心研制完成了二維、擬三維酸壓設(shè)計軟件、多級注入酸壓設(shè)計軟件，在陜甘寧奧陶系氣田應(yīng)用中。在設(shè)計輸入?yún)?shù)基本相同的條件下，壓裂酸化中心軟件80～110m；加拿大Settari軟件90～125m；哈里伯頓公司軟件50～100m。壓裂酸化中心軟件國外90年代軟件設(shè)計水平基本相當(dāng)?！鴫毫阉峄行亩嗉壸⑷胲浖O(shè)計級數(shù)可以達到12級。實現(xiàn)變濃度，變排量，不同液體性能下的優(yōu)化計算?？梢愿櫡旨壱毫康男羞M位置及濃度剖面的變化等?！裨O(shè)計水平及差距▲壓裂酸化中心研制完成了二維、擬三維酸壓設(shè)計軟件、多級注入酸36四、砂巖酸化技術(shù)發(fā)展概況四、砂巖酸化技術(shù)發(fā)展概況37▲“兩酸三礦物”砂巖基質(zhì)酸化優(yōu)化設(shè)計軟件根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)“一酸兩礦物”模型，考慮流速對酸巖反應(yīng)的影響，以及次生H2SiF6快反應(yīng)礦物再反應(yīng)生成Si(OH)4沉淀。而Si(OH)4作為第三種礦物與HF酸反應(yīng)這一復(fù)雜的酸巖反應(yīng)過程，發(fā)展了“兩酸三礦物”模型?！谏皫r酸化機理研究中形成了四大新技術(shù)——19F核磁共振譜(NMR)分析技術(shù)；——等離子體光量計(ICP)分析技術(shù)；——長巖心酸巖反應(yīng)流動模擬試驗技術(shù)；——ESEM環(huán)境電鏡微觀分析技術(shù)?！裆皫r酸化技術(shù)及設(shè)計軟件▲“兩酸三礦物”砂巖基質(zhì)酸化優(yōu)化設(shè)計軟件●砂巖酸化技術(shù)及設(shè)計38砂巖酸化是在低于地層破裂壓力的條件下注入酸化液解除井眼附近地層污染的一種有效的增產(chǎn)增注措施國外八十年代砂巖酸化重點研究各種緩速酸體系，如氟硼酸、地下自生酸、緩速酸、泡沫酸、乳化酸等，并開發(fā)研制了相應(yīng)的添加劑，如緩蝕劑、緩速劑、抗酸渣劑、鐵離子穩(wěn)定劑、互溶劑、暫堵劑等。九十年代以來，耐高溫緩速酸和含P新型緩速酸是砂巖酸化體系開發(fā)的重點●砂巖酸化液體體系發(fā)展砂巖酸化是在低于地層破裂壓力的條件下注入酸化液解除井眼附近地39Halliburton公司的新型專利產(chǎn)品NAS-I和NAS-II即保持了甲酸-HF和乙酸-HF等有機酸-HF的優(yōu)點，又有新的特點，它能改變Al和F的平衡，減少溶液中AlF3的量，預(yù)防其沉淀，有效的抑制了HF與硅鋁礦物二級三級反應(yīng)引起的儲層傷害。BJ公司則于1995年開發(fā)出一種新型HF酸混合體系，用磷酸配合物水解氟鹽，此種酸在不同化學(xué)計量方程式中可提供5個氫，稱做“HV酸”。然后HV酸與NH4HF2混合產(chǎn)生磷酸銨和HF●砂巖酸化液體體系發(fā)展Halliburton公司的新型專利產(chǎn)品NAS-I和NAS-40五、新世紀(jì)酸壓技術(shù)發(fā)展展望五、新世紀(jì)酸壓技術(shù)發(fā)展展望41●分形理論在深度酸壓機理研究中的應(yīng)用①研究酸巖反應(yīng)過程中巖石礦物微粒表面結(jié)構(gòu)的分形變化，用分形變化的定量表征參數(shù)分維數(shù)來刻劃分形幾何形狀的復(fù)雜程度；②研究擴散傳質(zhì)控制和表面反應(yīng)控制的酸蝕反應(yīng)分形模型③溶蝕孔洞的分形模擬試驗研究④酸液粘性指進的分形研究⑤分形理論（地貌學(xué)原理）研究酸壓過程中酸蝕裂縫壁面的幾何形態(tài)以及對酸蝕導(dǎo)流能力的影響●分形理論在深度酸壓機理研究中的應(yīng)用①研究酸巖反應(yīng)過程中巖石42⑴巖石礦物學(xué)的分形研究不僅僅只是用分維數(shù)來表征微粒表面的分形程度，還將應(yīng)用于指導(dǎo)對閉合裂縫酸蝕導(dǎo)流能力的模擬計算；在研究微粒表面酸巖反應(yīng)的分形模型基礎(chǔ)上，建立裂縫酸巖反應(yīng)的分形數(shù)學(xué)模型。⑵建立更加符合現(xiàn)場實際狀況的溶蝕孔洞計算模型，研究酸液的濾失特性，使其不僅能夠應(yīng)用于基質(zhì)酸化中，更能有效地應(yīng)用于酸壓優(yōu)化設(shè)計中?！袼釅豪碚撗芯康奈磥戆l(fā)展展望⑴巖石礦物學(xué)的分形研究不僅僅只是用分維數(shù)來表征微粒表面的分形43⑶運用分形理論研究動態(tài)和酸蝕裂縫的幾何形態(tài)，建立考慮裂縫壁面粗糙變形下的酸蝕裂縫新模型，⑷粘性指進研究隨著DLA模型的發(fā)展，將會研究指進形成的內(nèi)在規(guī)律及分維數(shù)與宏觀參數(shù)，如流速、流度比、孔隙分維等宏觀特性的關(guān)系，并為宏觀統(tǒng)計學(xué)意義上的大型礦場模擬研究成果提供定量化的理論依據(jù)?！釅豪碚摰陌l(fā)展將是建立在以分形幾何學(xué)為基礎(chǔ)上的現(xiàn)代理論方法●酸壓理論研究的未來發(fā)展展望⑶運用分形理論研究動態(tài)和酸蝕裂縫的幾何形態(tài)，建立考慮裂縫壁面44▲“多級注入酸壓＋閉合裂縫酸化”技術(shù)仍然是主流技術(shù)——酸液體系將多樣化，但以乳化酸、膠凝酸為主體。若儲層具有水敏性特征，粘土礦物含量高，則“非反應(yīng)的油基壓裂液＋乳化酸”體系是今后的重點技術(shù)方法；針對高溫（超高溫）儲層：有機酸（羥基酸）與乳化酸、膠凝酸的組合應(yīng)用將會更加廣泛?！袼峄八釅杭夹g(shù)發(fā)展展望▲“多級注入酸壓＋閉合裂縫酸化”技術(shù)仍然是主流技術(shù)●酸化及酸45●酸化及酸壓技術(shù)發(fā)展展望▲超深井深度酸壓技術(shù)，可以考慮發(fā)展加重酸液的酸壓技術(shù)方法，增大井筒凈液柱壓力，降低井口施工壓力，從而提高施工排量?！皦毫阉峄行摹痹谒锬居吞飸?yīng)用的“溴鹽＋酸液”多級注入技術(shù)是一種方式，還可以考慮研究酸液直接加重技術(shù)，從而更加有效地實現(xiàn)超深井的深度酸壓?！诙鄬?、油水互薄層、縫高控制困難儲層的酸壓技術(shù)針對儲層巖性、滲透率分布特性，選擇自轉(zhuǎn)向酸與其它酸液體系的優(yōu)化組合形式是構(gòu)成以分流轉(zhuǎn)向與深度酸壓相結(jié)合的新技術(shù)形式，值得大力推廣應(yīng)用●酸化及酸壓技術(shù)發(fā)展展望▲超深井深度酸壓技術(shù)，可以考慮發(fā)展加46▲砂巖油氣藏新型酸化技術(shù)——砂巖儲層的“酸壓＋閉合裂縫酸化技術(shù)”值得進行室內(nèi)研究和現(xiàn)場試驗應(yīng)用?！嗉壸⑷爰夹g(shù)也值得探索。以往砂巖酸化技術(shù)是在閉合酸化技術(shù)未建立之前研究得到的成果，在閉合酸化技術(shù)建立并得到廣泛應(yīng)用之后，砂巖酸化技術(shù)值得探索新的思路和研究方法?！袼峄八釅杭夹g(shù)發(fā)展展望▲砂巖油氣藏新型酸化技術(shù)●酸化及酸壓技術(shù)發(fā)展展望47▲超深井深度酸壓技術(shù)可以考慮發(fā)展加重酸液的酸壓技術(shù)方法，增大井筒凈液柱壓力，降低井口施工壓力，從而提高施工排量?！皦毫阉峄行摹痹谒锬居吞飸?yīng)用的“溴鹽＋酸液”多級注入技術(shù)是一種方式，還可以考慮研究酸液直接加重技術(shù)，從而更加有效地實現(xiàn)超深井的深度酸壓。

——高應(yīng)力儲層該技術(shù)也是適用的●酸化及酸壓技術(shù)發(fā)展展望▲超深井深度酸壓技術(shù)●酸化及酸壓技術(shù)發(fā)展展望48●優(yōu)化設(shè)計軟件研究展望▲目前酸壓設(shè)計軟件大多建立在經(jīng)典酸壓理論的基礎(chǔ)上，但應(yīng)用性還未達到水力壓裂設(shè)計軟件那樣的水平。影響酸壓設(shè)計軟件發(fā)展的主要因素有：酸液濾失的機制、溶蝕孔洞的增長模擬、酸巖反應(yīng)過程中巖石表面分形特征，不均勻酸蝕裂縫的粗糙程度及對導(dǎo)流能力的影響程度等。這些研究需要依靠分形幾何學(xué)作為手段來實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。在目前經(jīng)典酸巖反應(yīng)理論下的酸壓優(yōu)化設(shè)計軟件的整體進展將較為困難，但局部的完善改進是能夠?qū)崿F(xiàn)的?！駜?yōu)化設(shè)計軟件研究展望▲目前酸壓設(shè)計軟件大多建立在經(jīng)典酸壓理49▲天然裂縫下的酸壓模型研究更難，C.Dong&DZhu（2000）等人進行過這方面的研究，但要應(yīng)用于實際現(xiàn)場還存在不足，需要加大力度攻關(guān)?！]合裂縫酸化的理論模型及設(shè)計軟件的研究是另一難點，這種在人工裂縫與天然裂縫交織的物模特性下的理論模型研究比純天然裂縫儲層更難。酸液的流態(tài)、濾失特性與酸壓過程中的變化均有很大的不同，目前大多依靠室內(nèi)試驗結(jié)果來指導(dǎo)現(xiàn)場實踐，值得今后加大力量進行研究?！駜?yōu)化設(shè)計軟件研究展望▲天然裂縫下的酸壓模型研究更難，C.Dong&DZhu50▲砂巖酸化模型研究中，“兩酸三礦物”模型應(yīng)該在砂巖酸化設(shè)計及理論研究中得到更加廣泛的應(yīng)用?！|(zhì)酸化優(yōu)化設(shè)計專家系統(tǒng)——需要智能化更高，資料庫更加豐富▲基質(zhì)酸化現(xiàn)場實時監(jiān)測評估軟件

——國內(nèi)重視程度需要大大加強●優(yōu)化設(shè)計軟件研究展望▲砂巖酸化模型研究中，“兩酸三礦物”模型應(yīng)該在砂巖酸化設(shè)計及51▲在機理及沉淀傷害研究中，以Sevoughian等人提出的包括溶解和沉淀反應(yīng)動力學(xué)的廣義地球化學(xué)模型最為先進。該模型在分布參數(shù)模型和廣義參數(shù)模型的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析了砂巖酸化過程中不同礦物成分反應(yīng)及不同的生成物（或沉淀物）反應(yīng)速度等對地層傷害的影響。該模型研究指出，當(dāng)溶解和沉淀反應(yīng)不是同時產(chǎn)生時，沉淀造成的傷害將減小。該模型主要側(cè)重于對酸化沉淀物及二次傷害的模型研究，預(yù)計在二十一世紀(jì)該模型將得到更廣泛的應(yīng)用●優(yōu)化設(shè)計軟件研究展望▲在機理及沉淀傷害研究中，以Sevoughian等人提出的52感謝各位領(lǐng)導(dǎo)、專家!

敬請批評指正！

______________________感謝各位領(lǐng)導(dǎo)、專家!

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___________53酸壓及酸化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀酸壓及酸化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀54匯報提綱一、酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展二、酸壓工藝技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展三、酸壓優(yōu)化設(shè)計軟件發(fā)展現(xiàn)狀四、砂巖酸化技術(shù)發(fā)展概況五、新世紀(jì)酸壓技術(shù)發(fā)展展望匯報提綱一、酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展55一、酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展一、酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展56▲經(jīng)典物理模型：旋轉(zhuǎn)巖盤、空心巖心流動裝置、平板裂縫流動裝置等。一般采用旋轉(zhuǎn)巖盤測定酸巖反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)，采用平板裂縫流動裝置測定酸巖動態(tài)反應(yīng)速度，并測定氫離子傳質(zhì)系數(shù)等?！?jīng)典數(shù)學(xué)模型：擴散對流偏微分方程?！F(xiàn)代數(shù)學(xué)模型：分形幾何學(xué)為分析工具建立的數(shù)學(xué)模型?！袼釒r反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展▲經(jīng)典物理模型：旋轉(zhuǎn)巖盤、空心巖心流動裝置、平板裂縫流動裝置57▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展酸巖反應(yīng)的基本模式：——經(jīng)典理論灰?guī)r儲層：受傳質(zhì)反應(yīng)控制

白云巖儲層：兩種模式，主要受溫度控制T≤65℃，反應(yīng)主要受表面反應(yīng)控制T≥93℃，反應(yīng)主要受傳質(zhì)反應(yīng)控制●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展有研究考察溫度低至－7.2℃，這對實際儲層沒有實質(zhì)意義，僅是理論研究。VanDomelenM.S的研究強調(diào)指出，在灰?guī)r儲層，液體的濾失速度才是影響酸壓改造效果的主要因素。溫度敏感性與反應(yīng)模式▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展有58▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展灰?guī)r普通酸單純反應(yīng)動力學(xué)研究已較少，主要結(jié)合膠凝酸、乳化酸進行研究?！袡C酸反應(yīng)動力學(xué)模型及試驗（2003年）研究溫度：120－140℃（國內(nèi)、膠凝酸），121－178℃（國外，乳化酸）試驗方法的改進——旋轉(zhuǎn)巖盤——

隔板擴散室（adiagramdiffusioncell)●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展試驗介質(zhì)：淡水、海水、地層水▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展591.酸巖反應(yīng)動力學(xué)研究白云巖酸巖反應(yīng)及濾失機理●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展1.酸巖反應(yīng)動力學(xué)研究白云巖酸巖反應(yīng)及濾失機理●酸巖反應(yīng)機理60▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展新結(jié)論新觀點：如NavarreteR.C(1998)等人[34]系統(tǒng)進行了灰?guī)r酸巖反應(yīng)中酸液濾失及導(dǎo)流能力模擬試驗研究，比較了普通鹽酸和乳化酸的效果，試驗表明，乳化酸的緩速能力是普通鹽酸的8.5倍，而且乳化酸在高溫儲層比其它技術(shù)更加有效。●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展61“壓裂酸化中心”（2000～2003年）先后開展了灰?guī)r、白云巖及復(fù)雜巖性儲層的高溫酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究，當(dāng)溫度從120℃升到140℃，普通酸的反應(yīng)速度增加57%；稠化酸的增加了30%；乳化酸的反應(yīng)速度反應(yīng)速度增加了40%；這與以往利用120℃以下的數(shù)據(jù)外推高溫儲層的反應(yīng)速度是很不相同的。實驗表明，在相同酸濃度下，溫度上升，反應(yīng)速度增加，其中對普通酸的影響更為明顯，其次為乳化酸，膠凝酸增加較為緩慢——為什么？粘度與質(zhì)量●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展“壓裂酸化中心”（2000～2003年）先后開展了灰?guī)r、白云62●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展白云巖酸巖反應(yīng)研究仍然是世界難題，國內(nèi)外學(xué)者均在進行探索研究——表面反應(yīng)→系統(tǒng)反應(yīng)研究。近年來的研究表明：白云巖比灰?guī)r更易進入表面反應(yīng)控制區(qū)域，對表面反應(yīng)與傳質(zhì)反應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件的研究獲得了一定的認識，即：酸與白云巖的反應(yīng)動力學(xué)控制條件與兩個因素有關(guān)：溫度和轉(zhuǎn)速————粘度特性？●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展▲酸巖反應(yīng)動力學(xué)實驗研究進展63▲反應(yīng)動力學(xué)模型發(fā)展：Conway（1999）等人使用隔板擴散室和旋轉(zhuǎn)巖盤進行研究，計算擴散系數(shù)的方程有進一步改進，發(fā)展了一個新的模型來計算傳遞系數(shù)，即用舍伍德數(shù)（Sh）來表示傳遞系數(shù)。該文研究的僅是低溫下的擴散系數(shù)，也未探討膠凝酸、乳化酸的酸巖反應(yīng)特性和動力學(xué)方程以及粘度對酸巖反應(yīng)的影響。MartenBuijse（2003）等人首次探討了有機酸的酸巖反應(yīng)機制，建立了考慮有機酸酸液體系的酸巖反應(yīng)模型，這個模型適用于強酸，也適用于弱酸和鹽酸的組合酸液體系，弱酸體系以醋酸和甲酸為主?！袼釒r反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展▲反應(yīng)動力學(xué)模型發(fā)展：●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展64“壓裂酸化中心”（2003）對白云巖膠凝酸反應(yīng)動力學(xué)的研究表明，膠凝酸的反應(yīng)速度為K×10?6～10－7，而普通酸反應(yīng)速度為K×10－5，膠凝酸反應(yīng)速度比普通酸低1～2個數(shù)量級，與灰?guī)r儲層及以往的國內(nèi)外的研究結(jié)論膠凝酸的反應(yīng)速度是普通酸的1/3有較大的差異，——膠凝酸的粘度影響是主要原因。●酸巖反應(yīng)機理研究現(xiàn)狀與發(fā)展“壓裂酸化中心”（2003）對白云巖膠凝酸反應(yīng)動力學(xué)的研究表65▲酸蝕裂縫導(dǎo)流能力模擬試驗九十年代以來，多采用“多級注入酸壓＋閉合裂縫酸化”組合技術(shù)方法來進行室內(nèi)試驗，也開展了單一膠凝酸、乳化酸酸壓導(dǎo)流能力與組合閉合裂縫酸化后獲得的導(dǎo)流能力試驗的比較。試驗表明：閉合裂縫酸化提高導(dǎo)流能力可以達到幾倍甚至數(shù)十倍，而多級注入酸壓裂閉合酸化技術(shù)更能幾十倍甚至上百倍地提高酸蝕裂縫導(dǎo)流能力。●多級注入閉合酸化裂縫導(dǎo)流能力試驗研究▲酸蝕裂縫導(dǎo)流能力模擬試驗●多級注入閉合酸化裂縫導(dǎo)流能力試驗66▲C.Ruffet(1997)等人運用地貌學(xué)的原理分析探討了在酸壓過程中酸蝕裂縫壁面的幾何形態(tài)以及對酸蝕導(dǎo)流能力的影響；▲GongM(1998)等人建立了考慮裂縫壁面粗糙變形下的酸蝕裂縫新模型，——研究表明，酸蝕裂縫導(dǎo)流能力受閉合應(yīng)力影響的裂縫寬度和面容比的影響，同時裂縫壁面的非均勻刻蝕程度和支撐裂縫的巖石的嵌入強度等也明顯影響最終裂縫導(dǎo)流能力，因此建立考慮非均勻刻蝕和巖石力學(xué)性質(zhì)的裂縫擴展模型更加符合現(xiàn)場的實際條件?！穸嗉壸⑷腴]合酸化裂縫導(dǎo)流能力試驗研究▲C.Ruffet(1997)等人運用地貌學(xué)的原理分析探討67●酸液濾失機理及溶蝕孔洞形成機制研究▲經(jīng)典理論與現(xiàn)代理論相結(jié)合

——分形理論的應(yīng)用▲物模：“水/石膏”模型“巖心/酸液”模型——合金Wood合金鑄模▲

數(shù)值模擬方法

網(wǎng)絡(luò)模型、擴散限制聚集模型(DLA)、絕緣擊穿模型(DBL)：滲透率驅(qū)動指進模型(PDF)、A.D.Hill的特征參數(shù)模型———借助溶蝕孔洞及濾失控制研究，發(fā)展了多級注入技術(shù)●酸液濾失機理及溶蝕孔洞形成機制研究▲經(jīng)典理論與現(xiàn)代理論相結(jié)68▲酸液濾失試驗及計算具有代表性的有Wang等人介紹的濾失實驗系統(tǒng)和方法、Gulbis等人的空心巖心濾失實驗系統(tǒng)和方法、Harris及Penny的徑向流動濾失實驗系統(tǒng)和方法等。A.D.Hill（1992年）建立了考慮酸液溶蝕孔洞的計算模型；Settari(1991)提出了一種確定酸液濾失速度的新方法。●室內(nèi)試驗技術(shù)與理論研究▲酸液濾失試驗及計算●室內(nèi)試驗技術(shù)與理論研究69▲國內(nèi)現(xiàn)狀與差距壓裂酸化中心、西南油氣田分公司分別引進有Stimlab、CER等美國公司的九十年代國際先進水平的大型酸壓試驗設(shè)備。具有進行旋轉(zhuǎn)巖盤試驗、平板裂縫流動試驗、膠凝酸流變、泡沫流變、酸蝕裂縫導(dǎo)流能力試驗等能力。國內(nèi)外在物理模型及數(shù)學(xué)模型上基本相當(dāng)，差距主要體現(xiàn)在物理模型單一，現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論的研究及應(yīng)用薄弱。室內(nèi)試驗技術(shù)與理論研究▲國內(nèi)現(xiàn)狀與差距室內(nèi)試驗技術(shù)與理論研究70二、酸壓工藝技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展二、酸壓工藝技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展71●影響酸壓技術(shù)水平和能力的主要參數(shù)

——有效酸蝕作用距離(Lef)，——閉合裂縫有效導(dǎo)流能力(WKf)。

▲影響上述兩參數(shù)的各種影響因素分為兩類

——不可控因素：儲層的地質(zhì)構(gòu)造、巖性、滲透率、孔隙度、產(chǎn)層厚度、巖石力學(xué)性質(zhì)、流體特性等

——可控因素：深度酸壓工藝技術(shù)類型、酸液體系和濃度、用酸強度、注酸排量，酸液濾失速度、酸巖反應(yīng)速度、裂縫高度、酸巖反應(yīng)溫度、酸巖接觸面容比●影響酸壓技術(shù)水平和能力的主要參數(shù)——有效酸蝕72●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀▲單一液體體系應(yīng)用的酸壓技術(shù)◆普通酸酸壓——————常規(guī)酸壓技術(shù)◆稠化酸（膠凝酸）酸壓◆化學(xué)緩速酸酸壓◆泡沫酸酸壓◆乳化酸酸壓◆高效酸（地下交聯(lián)酸、濾失控制酸）酸壓等?！夹g(shù)方法形成的酸壓技術(shù)◆前置液粘性指進酸壓技術(shù)（兩級注入）◆多級注入酸壓技術(shù)（前置液＋酸壓＋前置液＋酸壓…)◆新型組合技術(shù)：多級注入酸壓技術(shù)＋閉合裂縫酸化技術(shù)深度酸壓技術(shù)成熟技術(shù)●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀▲單一液體體系應(yīng)用的酸壓技73

“多級注入酸壓＋閉合裂縫酸化”組合技術(shù)為主▲技術(shù)特點及發(fā)展變化⑴優(yōu)化設(shè)計技術(shù)目標(biāo)與過去不同——由于閉合裂縫酸化技術(shù)可以極大的提高裂縫的有效導(dǎo)流能力，多級注入技術(shù)優(yōu)化目標(biāo)多以獲得長的酸蝕裂縫為主（要求采用高排量施工，有利于實現(xiàn)長縫）。——不再細考慮單純酸壓技術(shù)優(yōu)化設(shè)計中裂縫長度與導(dǎo)流能力的最佳匹配問題，導(dǎo)流能力的提高通過閉合裂縫酸化來實現(xiàn)?！裉妓猁}巖氣藏酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀主流技術(shù)“多級注入酸壓＋閉合裂縫酸化”組合技術(shù)為主●碳酸74⑵周期增產(chǎn)效果成為優(yōu)選酸壓技術(shù)方法的主要優(yōu)化目標(biāo)。多級注入技術(shù)不再是單純的低滲致密儲層的酸壓技術(shù)。在中高滲儲層，多級注入閉合裂縫酸化技術(shù)仍然成為了主流技術(shù)，但規(guī)模及注入級數(shù)等的優(yōu)化與低滲儲層有所不同。⑶施工規(guī)模相對較大。用酸強度大多在6～9m3/m之間，加上交替注入使用的非反應(yīng)前置液，總液量更大。⑷注入級數(shù)多，分段液量小。注入級數(shù)一般在8～12級之間，分段液量一般20～40m3。主流技術(shù)●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀⑵周期增產(chǎn)效果成為優(yōu)選酸壓技術(shù)方法的主要優(yōu)化目標(biāo)。多級注入技75⑸構(gòu)成多級注入的液體體系更加豐富——前置液從單純的凝膠水（胍膠液等）發(fā)展到使用油基前置液，或者采用乳化酸與膠凝酸交替注入的形式?！D(zhuǎn)向酸、醇酸等也投入了使用。——壓裂酸化技術(shù)中心在玉門油田已經(jīng)成功進行了“乳化酸＋膠凝酸”多級注入閉合酸化與投球分層酸壓結(jié)合的現(xiàn)場實踐。主流技術(shù)●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀⑸構(gòu)成多級注入的液體體系更加豐富主流技術(shù)●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)76⑹液體體系較為穩(wěn)定，但液體總體性能有所提高——深度酸壓技術(shù)使用液體體系以膠凝酸、乳化酸為主。膠凝酸用量降低，但粘度顯著提高；——乳化酸實現(xiàn)了微乳化技術(shù)，構(gòu)成了摩阻相對較低的微乳酸體系。——地下交聯(lián)酸（濾失控制酸）等則是針對某些地層特征條件下優(yōu)選使用的酸液體系。主流技術(shù)技術(shù)應(yīng)用水平，國內(nèi)外基本相當(dāng)，差距主要體現(xiàn)在液體體系及規(guī)?；??！裉妓猁}巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀⑹液體體系較為穩(wěn)定，但液體總體性能有所提高主流技術(shù)技術(shù)應(yīng)用水77▲西南油氣田分公司——80年代初開始，先后開展了前置液酸壓、膠凝酸酸壓、泡沫酸酸壓等工藝技術(shù)的研究和應(yīng)用，并取得了一定的成果?！cHalliburton公司、CER公司、NOWSCO公司等進行過技術(shù)合作及技術(shù)引進?！?998年四川局引進Dowell公司的濾失控制酸（LCA,即高效酸）在川中進行了施工。國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及差距●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀▲西南油氣田分公司國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及差距●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)78▲壓裂酸化中心及長慶油田合作——“八五”國家項目：《陜甘寧氣田酸化技術(shù)研究》，1992－1995年。針對該氣田儲層特點，運用系統(tǒng)工程研究方法開展了地質(zhì)評估分析、室內(nèi)模擬試驗、軟件研制及開發(fā)、氣藏數(shù)值模擬、優(yōu)化設(shè)計及參數(shù)優(yōu)選、現(xiàn)場工藝實施及質(zhì)量控制、酸壓前后試井分析及效果評估等研究，提出了針對不同類型儲層的優(yōu)化設(shè)計目標(biāo)和參數(shù)優(yōu)選范圍，形成了針對低滲儲層以“多級注入閉合酸壓技術(shù)”為主的深度酸壓改造技術(shù)，該項技術(shù)達到九十年代國際先進水平。國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及差距●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀▲壓裂酸化中心及長慶油田合作國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及差距●碳酸鹽巖酸壓79▲液體體系研制與應(yīng)用國內(nèi)壓裂酸化中心、西南油氣田分公司、長慶等研制完成了膠凝酸（稠化酸）、乳化酸、濾失控制酸等液體體系及添加劑。酸壓使用的材料基本上實現(xiàn)了國產(chǎn)化，且液體性能能夠滿足優(yōu)化設(shè)計及油田施工需求，性能基本與國外產(chǎn)品相當(dāng)?！罹啵阂后w上主要體現(xiàn)在新型液體的開發(fā)研制及產(chǎn)品性能，技術(shù)上存在施工規(guī)模小、分析手段不完善，技術(shù)組合單一等差距。國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及差距▲液體體系研制與應(yīng)用國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀及差距80▲高含硫氣藏酸壓技術(shù)——國外（2002）報道沙特阿拉伯氣藏應(yīng)用，——國內(nèi)鮞灘（2003－2004）高含硫氣藏酸壓技術(shù)應(yīng)用?！鴱?fù)雜巖性儲層酸壓技術(shù)——玉門青西油田白堊系油藏；——青海油田E32、N21油藏▲“多級注入深度酸壓＋閉合裂縫酸化”技術(shù)——低滲、塑性特征強、重復(fù)酸壓▲清潔自轉(zhuǎn)向酸酸化技術(shù)——多層、油水薄互層等▲水力噴射酸化沖擊技術(shù)——大位移斜井、水平井等▲羥基酸技術(shù)，與單純的酸液中加入表活劑不同，對低滲氣藏改造效果顯著▲膠囊酸技術(shù)——新的液體模式及技術(shù)發(fā)展●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀新型酸壓技術(shù)——創(chuàng)新技術(shù)▲高含硫氣藏酸壓技術(shù)●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀新型酸81▲濾失控制酸技術(shù)——交聯(lián)與有效破膠——潛在傷害？G.T.Woo（1999）等人介紹了BJ公司的新型交聯(lián)膠凝酸酸液體系。介紹了該酸液體系使用的主體材料和聚合物，以及交聯(lián)破膠的控制方法，它用微乳聚合物膠凝劑和特殊的表面活性劑作為外相介質(zhì)，較過去的酸液體系有所改進。1998年四川局引進Dowell公司的濾失控制酸(LCA)在川中蓮18井、磨5井進行了現(xiàn)場試驗并取得了成功，這可以看著是我國在開始應(yīng)用該項新技術(shù)的第一步?！裉妓猁}巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀新型酸壓技術(shù)——改進的技術(shù)▲濾失控制酸技術(shù)——交聯(lián)與有效破膠——潛在傷害？●碳酸鹽巖酸82▲乳化酸技術(shù)——研究與應(yīng)用更加廣泛，優(yōu)勢和特點明顯——微乳酸的應(yīng)用得到大力推廣——高溫乳化酸酸液體系。耐溫：120～176℃，室溫：穩(wěn)定4～5天，粘度70MPa.S左右，124℃：穩(wěn)定時間超過２小時，149℃：穩(wěn)定時間超過了１小時；現(xiàn)場配制的乳化酸的乳滴的大小在1～77μm之間，該數(shù)據(jù)比實驗室觀測到的微乳相中的液滴要大；新型高溫乳化酸在120～176℃下，酸壓時可以延緩反應(yīng)速度14～19倍，基質(zhì)酸化時延緩反應(yīng)速度6.6倍。在Smackover白云巖儲層的現(xiàn)場實踐中提高增產(chǎn)效果2～4倍?！裉妓猁}巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀新型酸壓技術(shù)——值得推薦的技術(shù)乳化酸在高閉合應(yīng)力儲層中較其它直接與地層反應(yīng)的酸液可以產(chǎn)生更大的非均勻溶蝕縫寬，從而獲得更高的導(dǎo)流能力，提高酸液的有效性▲乳化酸技術(shù)——研究與應(yīng)用更加廣泛，優(yōu)勢和特點明顯●碳酸鹽巖83▲復(fù)雜巖性儲層酸壓技術(shù)

“稠化酸深度酸壓＋多組分酸閉合裂縫酸化”結(jié)合了——

“碳酸鹽巖儲層深度酸壓＋砂巖儲層基質(zhì)酸化”

兩種技術(shù)增產(chǎn)基本原理的一種特殊組合技術(shù)，技術(shù)難題：▲儲層巖性變化更大，對液體體系及技術(shù)方法有更高要求▲高閉合應(yīng)力特征嚴(yán)重影響酸壓改造的有效期▲天然裂縫發(fā)育程度、形態(tài)不同，技術(shù)方法不同

●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀新型酸壓技術(shù)——需要繼續(xù)攻關(guān)的技術(shù)▲復(fù)雜巖性儲層酸壓技術(shù)●碳酸鹽巖酸壓裂技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀新型84泥云巖層理發(fā)育砂礫巖塊狀為主●青西油田儲層特征斜交縫粗礫泥云巖砂礫巖●青西油田儲層特征斜交縫粗礫85三、酸壓優(yōu)化設(shè)計軟件

發(fā)展現(xiàn)狀三、酸壓優(yōu)化設(shè)計軟件

發(fā)展現(xiàn)狀86▲酸壓研究技術(shù)的系統(tǒng)化——系統(tǒng)工程研究方法，在酸壓優(yōu)化設(shè)計前強調(diào)儲層評估研究，重視測井資料的應(yīng)用分析，常規(guī)測井、MFI成像測井，陣列聲波測井等方面的信息都會充分提取并進行分析，礦物巖性、微觀結(jié)構(gòu)等也是需要系統(tǒng)考慮的研究的內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上進行酸液優(yōu)選和工藝技術(shù)的優(yōu)化。國內(nèi)目前已有單位在采用這樣的系統(tǒng)工程方法進行酸壓改造研究，國外的研究也有這樣的應(yīng)用報道。酸壓技術(shù)研究將不再單純是選擇一個液體，設(shè)計一個規(guī)模那么簡單的問題，而是一項系統(tǒng)工程?！駜?yōu)化設(shè)計技術(shù)模式▲酸壓研究技術(shù)的系統(tǒng)化——系統(tǒng)工程研究方法，●優(yōu)化設(shè)計技術(shù)模87●設(shè)計水平及差距▲采用擬三維或三維裂縫擴展模型為主，結(jié)合酸壓裂中酸巖反應(yīng)的二維穩(wěn)態(tài)對流擴散方程予以求解。其中，Shell公司[5]使用全三維水力壓裂模擬器用于酸壓裂處理設(shè)計，從而使三維酸壓裂設(shè)計又躍上個臺階。他們針對后期水驅(qū)油地層，采用全三維水力壓裂模擬器來增加酸壓裂施工的成功率?！鳥arto（1992）研制了多級注入酸壓裂加閉合酸化設(shè)計計算軟件。可以處理5種液體系統(tǒng)、多級速度、15段施工液體并考慮了閉合酸化技術(shù)。

●設(shè)計水平及差距▲采用擬三維或三維裂縫擴展模型為主，結(jié)合酸壓88▲壓裂酸化中心研制完成了二維、擬三維酸壓設(shè)計軟件、多級注入酸壓設(shè)計軟件，在陜甘寧奧陶系氣田應(yīng)用中。在設(shè)計輸入?yún)?shù)基本相同的條件下，壓裂酸化中心軟件80～110m；加拿大Settari軟件90～125m；哈里伯頓公司軟件50～100m。壓裂酸化中心軟件國外90年代軟件設(shè)計水平基本相當(dāng)。▲壓裂酸化中心多級注入軟件設(shè)計級數(shù)可以達到12級。實現(xiàn)變濃度，變排量，不同液體性能下的優(yōu)化計算。可以跟蹤分級液量的行進位置及濃度剖面的變化等。●設(shè)計水平及差距▲壓裂酸化中心研制完成了二維、擬三維酸壓設(shè)計軟件、多級注入酸89四、砂巖酸化技術(shù)發(fā)展概況四、砂巖酸化技術(shù)發(fā)展概況90▲“兩酸三礦物”砂巖基質(zhì)酸化優(yōu)化設(shè)計軟件根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)“一酸兩礦物”模型，考慮流速對酸巖反應(yīng)的影響，以及次生H2SiF6快反應(yīng)礦物再反應(yīng)生成Si(OH)4沉淀。而Si(OH)4作為第三種礦物與HF酸反應(yīng)這一復(fù)雜的酸巖反應(yīng)過程，發(fā)展了“兩酸三礦物”模型?！谏皫r酸化機理研究中形成了四大新技術(shù)——19F核磁共振譜(NMR)分析技術(shù)；——等離子體光量計(ICP)分析技術(shù)；——長巖心酸巖反應(yīng)流動模擬試驗技術(shù)；——ESEM環(huán)境電鏡微觀分析技術(shù)?！裆皫r酸化技術(shù)及設(shè)計軟件▲“兩酸三礦物”砂巖基質(zhì)酸化優(yōu)化設(shè)計軟件●砂巖酸化技術(shù)及設(shè)計91砂巖酸化是在低于地層破裂壓力的條件下注入酸化液解除井眼附近地層污染的一種有效的增產(chǎn)增注措施國外八十年代砂巖酸化重點研究各種緩速酸體系，如氟硼酸、地下自生酸、緩速酸、泡沫酸、乳化酸等，并開發(fā)研制了相應(yīng)的添加劑，如緩蝕劑、緩速劑、抗酸渣劑、鐵離子穩(wěn)定劑、互溶劑、暫堵劑等。九十年代以來，耐高溫緩速酸和含P新型緩速酸是砂巖酸化體系開發(fā)的重點●砂巖酸化液體體系發(fā)展砂巖酸化是在低于地層破裂壓力的條件下注入酸化液解除井眼附近地92Halliburton公司的新型專利產(chǎn)品NAS-I和NAS-II即保持了甲酸-HF和乙酸-HF等有機酸-HF的優(yōu)點，又有新的特點，它能改變Al和F的平衡，減少溶液中AlF3的量，預(yù)防其沉淀，有效的抑制了HF與硅鋁礦物二級三級反應(yīng)引起的儲層傷害。BJ公司則于1995年開發(fā)出一種新型HF酸混合體系，用磷酸配合物水解氟鹽，此種酸在不同化學(xué)計量方程式中可提供5個氫，稱做“HV酸”。然后HV酸與NH4HF2混合產(chǎn)生磷酸銨和HF●砂巖酸化液體體系發(fā)展Halliburton公司的新型專利產(chǎn)品NAS-I和NAS-93五、新世紀(jì)酸壓技術(shù)發(fā)展展望五、新世紀(jì)酸壓技術(shù)發(fā)展展望94●分形理論在深度酸壓機理研究中的應(yīng)用①研究酸巖反應(yīng)過程中巖石礦物微粒表面結(jié)構(gòu)的分形變化，用分形變化的定量表征參數(shù)分維數(shù)來刻劃分形幾何形狀的復(fù)雜程度；②研究擴散傳質(zhì)控制和表面反應(yīng)控制的酸蝕反應(yīng)分形模型③溶蝕孔洞的分形模擬試驗研究④酸液粘性指進的分形研究⑤分形理論（地貌學(xué)原理）研究酸壓過程中酸蝕裂縫壁面的幾何形態(tài)以及對酸蝕導(dǎo)流能力的影響●分形理論在深度酸壓機理研究中的應(yīng)用①研究酸巖反應(yīng)過程中巖石95⑴巖石礦物學(xué)的分形研究不僅僅只是用分維數(shù)來表征微粒表面的分形程度，還將應(yīng)用于指導(dǎo)對閉合裂縫酸蝕導(dǎo)流能力的模擬計算；在研究微粒表面酸巖反應(yīng)的分形模型基礎(chǔ)