高磨地區(qū)燈影組室內(nèi)酸化效果評價方法探討

孫 川 劉友權(quán) 向 超 吳文剛 冷雨瀟 劉 爽 康志勤

中國石油西南油氣田公司天然氣研究院

高磨地區(qū)燈影組室內(nèi)酸化效果評價方法探討

孫 川 劉友權(quán) 向 超 吳文剛 冷雨瀟 劉 爽 康志勤

中國石油西南油氣田公司天然氣研究院

針對高磨地區(qū)震旦系燈影組裂縫-孔洞型為主的儲層特征，常規(guī)的短巖心酸化效果主要模擬解除儲層的表皮傷害，而對于儲層的深度酸化模擬無法滿足需求。為了更好地指導酸液的選擇，從長巖心處理、流體選擇、實驗參數(shù)選擇等方面進行研究，探討了針對高磨地區(qū)燈影組的長巖心酸化效果評價方法，并通過對比轉(zhuǎn)向酸與膠凝酸酸化效果室內(nèi)實驗，明確了轉(zhuǎn)向酸對低滲儲層無法突破長巖心，對高滲儲層酸化效果顯著，滲透率提高了12.1倍；膠凝酸對低滲儲層與高滲儲層酸化效果均顯著，滲透率分別提高5.6倍與20倍?，F(xiàn)場應用4井次，其改造效果與室內(nèi)評價結(jié)果相吻合，從而說明長巖心酸化效果評價方法對高磨地區(qū)燈影組儲層酸液的選擇具有一定的指導作用。

高磨地區(qū) 長巖心 酸化效果 轉(zhuǎn)向酸 膠凝酸

隨著四川盆地高磨地區(qū)勘探開發(fā)的不斷發(fā)展，增產(chǎn)改造酸液體系的適應性選擇對進一步提高其開發(fā)效率越來越重要。高磨地區(qū)燈影組儲集層的孔隙度、滲透率極低，非均質(zhì)性極強。常規(guī)的短巖心酸化效果實驗主要是模擬解除儲層表皮傷害，大規(guī)模酸壓的目的是為了進一步增加酸液有效作用距離。因此，需要對酸液深穿透酸化效果進行室內(nèi)模擬研究，開展更有效的長巖心酸化流動性能評價[1-2]，以指導對酸液的選擇，更好地獲得工業(yè)油氣流。

1 儲層特征

震旦系燈影組儲層主要表現(xiàn)為裂縫-孔洞型特征，孔洞多被白云石、石英、瀝青半充填。地質(zhì)資料表明：燈影組儲層非均質(zhì)性強，儲層溫度140～150 ℃，喉道半徑小，平均為0.069 74 μm；具有低孔低滲特征，孔隙度集中分布在1.79%～3.48%；滲透率(0.003～6.32)×10-3μm2(見表1)。該類高溫儲層酸巖反應速率快，為了有效地對比評價不同酸液體系對儲層的酸化效果，需加強針對性的長巖心流動實驗評價方法。

表1 高磨地區(qū)燈影組儲層資料統(tǒng)計數(shù)據(jù)Table1 StatisticaldataaboutDengyingFm，Gao?Moblock施工井號滲透率/10-3μm2平均滲透率/10-3μm2施工工藝施工排量/(m3·min-1)GS1井0．003～6．3201．50膠凝酸酸壓4．0～5．0GS3井0．021～3．1500．72轉(zhuǎn)向酸酸壓3．8～4．2GS7井0．005～1．0240．50膠凝酸酸壓4．0～5．0GS8井0．102～5．2171．16膠凝酸酸壓4．6～4．8GS001?X1井0．153～4．0341．35膠凝酸酸壓4．0～5．0GS001?X3井0．052～2．4360．86膠凝酸酸壓6．0～6．1GS001?H2井0．015～3．8102．28膠凝酸酸壓6．6～6．0

2 現(xiàn)有評價方法存在的不足

儲層資料表明，高磨地區(qū)燈影組儲層滲透率差異大，非均質(zhì)性強，施工工藝主要以酸壓為主。針對高溫、非均質(zhì)性強的儲層特點，前期研究表明，現(xiàn)有酸化效果評價主要存在以下兩點不足：

(1) 室內(nèi)試驗方法上：目前，國內(nèi)大多數(shù)研究機構(gòu)采用長度為3.8～7.6 cm短巖心(直徑為2.54 cm)酸化流動模擬試驗對改造效果進行研究[3-4]，由于短巖心試驗主要描述近井地帶儲層變化，以解除表皮傷害為主；另外，短巖心受制于巖心長度，其儲層特征相對單一，不能有效地對儲層孔縫洞進行模擬，也不能反映出酸巖反應產(chǎn)物的再反應過程以及二次沉淀、微粒運移和吸附等對酸化效果的影響[5-6]；而長巖心可以通過對不同儲層特征的短巖心進行拼接，從而更真實地模擬儲層的孔縫洞特征。

(2) 在酸化效果試驗的思路上：目前，重點討論的是針對同一儲層、不同酸液體系的酸化效果，以及酸液注入速度、酸液注入量、注入壓力等對酸化效果的影響，而針對同一區(qū)塊不同滲透率儲層(如10-5μm2、10-4μm2等)，其橫向非均質(zhì)性強，單一的巖心代表性差。因此，需要對同一區(qū)塊不同滲透率巖心進行酸化效果試驗，并在實驗室擬合現(xiàn)場施工參數(shù)，如施工排量等，從而更好地指導酸液的選擇。

3 長巖心酸化評價方法的探討

針對四川高磨地區(qū)燈影組儲層酸化改造，為了更好地指導酸液的選擇，以長巖心流動實驗裝置為基礎(chǔ)，深入探討了長巖心酸化效果評價方法。

3.1長巖心流動評價實驗裝置

長巖心酸化流動實驗裝置見圖1，該系統(tǒng)最高溫度可達177 ℃，回壓70 MPa，圍壓84 MPa，恒流泵排量0～50 mL/min可調(diào)，壓力70 MPa，巖心長度可達35 cm，6個測壓點可以測定五段巖心的滲透率變化。

3.2長巖心酸化流動評價方法

針對高磨地區(qū)震旦系燈影組裂縫-孔洞型儲層特征，從實驗原理、長巖心制作、實驗參數(shù)選擇等方面探討了長巖心酸化流動評價方法。

3.2.1主要實驗原理

在固定注酸排量條件下，對于同等級滲透率的長巖心，采用不同酸液體系對其進行酸化改造，直到酸液突破巖心。對比突破巖心使用的酸液體積，以及巖心滲透率的變化，分析判斷不同等級滲透率儲層最適合的酸液體系。

3.2.2巖心處理

(1) 巖心烘干。由于巖心樣品組成未知，為保證巖心中的黏土、石膏等礦物性質(zhì)不發(fā)生變化，按SY/T 5336-2006《巖心分析方法》的要求，在不高于60 ℃下烘干48 h，冷卻后每8 h稱量一次，兩次稱量誤差不超過10 mg。

(2) 巖樣剖縫[7]。剖縫目的：為了在實驗室對儲層滲透率進行有效模擬。剖縫范圍：大量滲透率實驗表明，高石梯磨溪燈影組碳酸鹽巖非均質(zhì)性強，裂縫較發(fā)育，滲透率普遍偏低((0.003～6)×10-3μm2)。為了更好地模擬儲層裂縫發(fā)育情況，用巖心剖縫工具將巖心剖開以后，沿著其中一個剖面中心位置人為造縫，縫寬約0.05 mm，縫長為巖心長度(如圖2和圖3所示)。

(3) 模擬制作長巖心。巖心長度選擇：一方面要滿足酸液對非均質(zhì)碳酸鹽巖的深穿透、造長縫的需求；另一方面還要考慮到酸壓過程中酸液改造的邊界效應，巖心的長度應大于巖心直徑的10倍以上。

制作過程：實驗室常規(guī)制作的巖心長度在3.8～7.6 cm，無法滿足長巖心實驗需要。因此，長巖心的制作是通過短巖心首尾相連拼接在一起，并通過熱塑管進行固定，最終形成長約35 cm的巖心。

(4) 巖樣飽和。按SY/T 5358-2010《儲層敏感性流動實驗評價方法》進行。

3.2.3實驗流體準備

鹽水按SY/T 5358-2010中的規(guī)定進行配制。酸液按實際使用配方分別配制能夠滿足150 ℃使用條件的膠凝酸、轉(zhuǎn)向酸。

3.2.4實驗參數(shù)確定

(1) 實驗環(huán)壓的選擇。環(huán)壓是為了避免測試液體從夾持器環(huán)空流出，保證測試液體能順利通過巖心。對于實驗環(huán)壓的選擇，一般在24～27 MPa。實驗表明，對于剖縫的巖心，環(huán)壓>20 MPa時，巖心容易受損。考慮到本實驗的溫度較高，巖心又多為人工剖縫的巖心，巖心本身的承受能力有限；且為了能保持裂縫的寬度及高度，所以，對于人工剖縫的巖心采用20 MPa為實驗環(huán)壓，對于沒有進行人工剖縫的巖心，根據(jù)SY/T 5358-2010，讓環(huán)壓保持在大于入口壓力1.5～2.0 MPa。不同環(huán)壓與剖縫巖心的實驗數(shù)據(jù)見表2。

表2 不同環(huán)壓與剖縫巖心的實驗數(shù)據(jù)Table2 Experimentaldataofdifferentconfiningpressureandsplitcore剖縫巖樣1#2#3#4#實驗環(huán)壓/MPa24222018巖樣情況中部斷裂輕微起裂保持原樣保持原樣 注：實驗時間為2h，溫度為150℃。

(2) 回壓的選擇。根據(jù)SY/T 5358-2010，選擇回壓主要有兩方面的目的：一方面是為了防止水蒸發(fā)，另一方面是為了防止CO2形成氣泡。因此，選擇回壓7 MPa。

(3) 酸液流量的選擇。結(jié)合高磨地區(qū)燈影組儲層物性條件，為避免因流量過大造成入口端快速超壓，設(shè)置長巖心驅(qū)替流量區(qū)間為0.5～2.0 mL/min。

(4) 候酸反應時間選擇。針對碳酸鹽巖，在高溫下酸液與巖石反應較快，通過室內(nèi)高溫制殘酸模擬實驗，0.5 h以內(nèi)可以形成殘酸。因此，候酸反應時間選擇為0.5 h。

3.2.5實驗具體步驟

(1) 將長巖心裝入巖心流動裝置夾持器中，連接各閥門、接頭，并在加熱環(huán)空中充滿加熱油，同時升溫。

(2) 升溫到目標溫度，設(shè)定圍壓，用標準鹽水從注入端1正向注入，測長巖心的初始滲透率Ki。

(3) 固定注酸排量，從注入端2反向注入待測酸液，記錄酸液突破巖心時所用時間及所用酸液體積。

(4) 酸液突破巖心后，停止注入酸液，候酸反應0.5 h。

(5) 用標準鹽水從注入端1正向注入長巖心，測酸化改造后長巖心的滲透率Kf。

(6) 計算巖心滲透率的改造率(Kf/Ki×100%)。

4 評價結(jié)果討論

通過以上酸化巖心流動方法，分別對高磨地區(qū)燈影組低滲儲層與高滲儲層進行了酸化效果評價實驗。

4.1高石梯磨溪低滲透率巖心酸化效果分析

根據(jù)工程地質(zhì)分類，滲透率較低的三、四類儲層滲透率≤1×10-3μm2。因此，低滲透率巖心酸化效果實驗主要針對滲透率≤1×10-3μm2的巖心進行評價。

(1) 轉(zhuǎn)向酸低滲透率巖心酸化效果分析[8-9]。如圖4所示，選取初始滲透率為0.201 5×10-3μm2的巖心，固定圍壓3 000 psi(20.7 MPa)，然后注入端以2.0 mL/min的注入速度迅速建立起注入壓力，當注入壓力達到1 000 psi(6.9 MPa)時，降低注入速度至0.5 mL/min，入口壓力持續(xù)上升到2 400 psi(16.5 MPa)，超壓，注入流量降為0，繼續(xù)觀察實驗，隨著酸液持續(xù)反應，入口壓力緩慢降低，反應80 min后，入口壓力趨于穩(wěn)定，酸液未能突破巖心。

酸液未能突破巖心，可能存在兩方面的原因，一是酸液在注入過程中，與巖石反應形成了一些殘留物，由于滲透率低，造成了堵塞，從而酸液未能通過巖心；二是在評價方法上，未保持恒定的入口壓力，造成低入口壓力下酸液反應到一定程度后，無法繼續(xù)向前突破巖心。為了排除評價方法對實驗結(jié)果的影響，繼續(xù)開展了較穩(wěn)定的注入壓力酸化效果實驗，結(jié)果如圖5所示。

圖5中，選取初始滲透率為0.166 4×10-3μm2的巖心，以恒定的注入流速0.5 mL/min注入轉(zhuǎn)向酸，酸液在巖心中持續(xù)反應50 min后，入口壓力迅速上升。在65 min時，出現(xiàn)超壓，流速自動調(diào)整為零，此時酸液未突破巖心，待入口壓力降為2 000 psi(13.8 MPa)時，繼續(xù)以流速0.5 mL/min注入轉(zhuǎn)向酸，直到超壓，如此重復以上步驟11次，共歷時205 min，仍然未突破巖心，停止實驗。

以上兩種評價方法均未使轉(zhuǎn)向酸突破巖心，說明了恒定注入壓力與非恒定注入壓力不是轉(zhuǎn)向酸未突破巖心的主要因素。酸液未能突破巖心的最主要因素是酸巖反應過程中的殘留物堵塞了滲流通道。如圖6所示，巖心剖面中間部分出現(xiàn)了大量黃褐色的酸巖反應殘留物，堵塞了滲透通道，造成酸液無法繼續(xù)向前突破巖心。

(2) 膠凝酸低滲透率巖心酸化效果分析。如圖7所示，選取初始滲透率為0.192 8×10-3μm2的巖心，固定圍壓3 000 psi(20.7 MPa)，然后注入端以2.0 mL/min的注入速度迅速建立起注入壓力，當注入壓力達到1 100 psi(7.6 MPa)時，入口壓力到第一個轉(zhuǎn)折點，說明膠凝酸在巖心內(nèi)部突破較快，隨著酸巖反應繼續(xù)，入口壓力持續(xù)降低到200 psi(1.4 MPa)，酸液完全突破巖心，此時突破巖心的酸液量為22.6 mL，隨后入口壓力一直穩(wěn)定在200 psi(1.4 MPa)左右，85 min停止實驗。

從巖心剖面可以明顯看出(見圖8)，沿著人造裂縫，膠凝酸與巖石反應形成了均勻的刻蝕，無明顯殘留物附著，酸化效果顯著，滲透率提高了5.6倍。

針對高磨地區(qū)低滲透儲層，通過長巖心流動實驗對比分析可知， 膠凝酸酸化效果顯著，而轉(zhuǎn)向酸由于反應后殘留物對巖心的影響，不能突破長巖心，酸化效果不理想。

4.2高磨地區(qū)高滲透率巖心酸化效果分析

根據(jù)工程地質(zhì)分類，滲透率較高的一、二類儲層，其滲透率>1×10-3μm2。因此，高滲透率巖心酸化效果實驗主要針對滲透率>1×10-3μm2的巖心進行評價。

(1) 膠凝酸高滲透率巖心酸化效果分析。如圖9所示，選取初始滲透率為5.362 4 ×10-3μm2的巖心，固定圍壓3 000 psi(20.7 MPa)，然后注入端以1.0 mL/min的注入速度注入膠凝酸，在注入壓力達到350 psi(2.4 MPa)時，以較低的注入壓力突破巖心，此時突破巖心酸液體積12.2 mL。

從巖心剖面可明顯看出(見圖10)，沿著人造裂縫，膠凝酸與巖石反應形成了均勻的刻蝕，無明顯殘留物附著，酸化效果顯著，滲透率提高了20倍。

(2) 轉(zhuǎn)向酸高滲透率巖心酸化效果分析。如圖11所示，選取初始滲透率為5.013 4×10-3μm2的巖心，固定圍壓3 000 psi(20.7 MPa)，然后注入端以1.0 mL/min的注入速度注入轉(zhuǎn)向酸，隨著酸巖反應不斷進行，入口端壓力不斷上升，在注入壓力達到1 200 psi(8.3 MPa)時，轉(zhuǎn)向酸突破巖心，此時突破巖心酸液體積35.3 mL。酸化效果顯著，滲透率提高了12.1倍。

通過與膠凝酸酸化效果對比分析可知，兩種酸液體系酸化效果均非常顯著，但在酸巖突破巖心時間上，轉(zhuǎn)向酸的突破時間是膠凝酸的8倍，酸液用量是膠凝酸的近似3倍。其原因是轉(zhuǎn)向酸在酸巖反應過程中，遇微裂縫有封堵轉(zhuǎn)向性能，增大了酸液解除面積，從而消耗了過多的酸液，在反應時間上也明顯提高。

5 評價方法現(xiàn)場驗證

針對上述評價方法，開展了現(xiàn)場驗證試驗，試驗結(jié)果見表3。

表3 現(xiàn)場驗證效果Table3 Fieldverificationeffect井號儲層特征滲透率/10-3μm2酸液體系測試產(chǎn)量/104m3MX12孔洞型0．048～0．570轉(zhuǎn)向酸3．21GS001?X4裂縫孔洞型0．77～3．65轉(zhuǎn)向酸108．33MX105孔洞型0．056～0．690膠凝酸23．00GS001?H2裂縫孔洞型0．79～4．03膠凝酸109．90

從表3可知，現(xiàn)場驗證實驗效果與室內(nèi)評價結(jié)果相吻合，說明了長巖心酸化效果評價方法對高磨地區(qū)燈影組儲層酸液的選擇具有一定的指導作用。

6 結(jié)論及認識

(1) 針對高磨地區(qū)裂縫-孔洞型儲層特征，探討了長巖心酸化效果評價方法。該評價方法主要從長巖心替代短巖心、人工剖縫模擬儲層特征、多點測壓控制數(shù)據(jù)精度等方面進行了詳細的闡述，通過酸液突破體積及滲透率提高率來表征酸化效果。

(2) 采用該評價方法對高磨地區(qū)燈影組巖心進行的轉(zhuǎn)向酸與膠凝酸酸化效果分析結(jié)果表明，轉(zhuǎn)向酸無法突破低滲透率長巖心(35 cm)，對高滲透率長巖心酸化效果顯著，滲透率提高了12.1倍；膠凝酸對低滲透率長巖心與高滲透率長巖心均有較好的酸化效果，滲透率分別提高5.6倍與20倍。

(3) 高磨地區(qū)4井次現(xiàn)場驗證試驗效果與室內(nèi)評價結(jié)果一致，說明了該評價方法對不同滲透率儲層酸液體系的選擇具有一定的指導作用。

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DiscussiononlaboratoryevaluationmethodsinacidizingtoDengyingFm,Gao-Moblock

SunChuan,LiuYouquan,XiangChao,WuWengang,LengYuxiao,LiuShuang,KangZhiqin

ResearchInstituteofNaturalGasTechnology,PetroChinaSouthwestOil&GasfieldCompany,Chengdu,Sichuan,China

For the major reservoir characteristics of fracture-cavity in the Sinian Dengying Fm, Gao-Mo block, conventional acidizing effect with short cores which simulates the elimination of reservoir skin damage is hard to meet the requirement of deeply acidizing simulation. For a better guidance to choice acidizing fluid, this paper discusses laboratory evaluation methods of acidizing with long core in Dengying Fm, Gao-Mo block, which includes long core treatment, choice of liquid and choice of experimental parameters. By contrast of laboratory acidizing effect on diverting acid and gelling acid, a conclusion is drawn that diverting acid can’t pass through long core, and is effective for high permeability reservoir with increase of permeability by 12.1 times, while gelled acid has good effects on both low and high permeability reservoirs with increase of permeability respectively by 5.6 and 20.0 times. The field application shows that the field effects are consistent with laboratory evaluation, which means evaluation methods of acidizing with long core plays a guidance role in acid fluid choices of Dengying Fm, Gao-Mo block.

Gao-Mo block, long core, acidizing effect, diverting acid, gelling acid

TE357.2

A

10.3969/j.issn.1007-3426.2017.05.012

2017-05-08；編輯馮學軍

國家重大科技專項“四川盆地大型碳酸鹽巖氣田開發(fā)示范工程”(2016ZX05052)。

孫川(1985-)，男，工程師，碩士，2010年畢業(yè)于西南石油大學。現(xiàn)就職于中國石油西南油氣田公司天然氣研究院，主要從事壓裂酸化工作液方面的研究工作。E-mailsun_chuan@petrochina.com.cn