酸化压裂工艺技术逐渐成为碳酸盐岩油气藏勘探、开发和增储稳产的关键技术之一。碳酸盐岩储层一般天然裂缝和溶洞发育,且非均质性严重,缝洞系统是油气储集和渗流的主要介质。这类储层的改造多采用基质酸化或酸压沟通天然裂缝,从而达到油气增产的目的。在酸压改造中酸液在储层中流动时,作为一种反应性的流体,过量酸液溶蚀较大的孔隙或天然裂缝而形成酸蚀孔洞,其复杂的形态类似蚯蚓,故形象地称为酸蚀蚓孔。 与基质酸化施工不同的是,高排量的酸压施工过程中由于酸蚀蚓孔的不可避免地生成,常常出现酸液过度滤失,严重制约了酸蚀主裂缝的延伸,引起酸蚀作用距离不够、酸压改造作用范围有限,这直接导致油气藏增产效果不佳甚至施工失败。主要原因是对酸液的滤失机理了解不明了,酸液滤失量计算不准确。 因此,研讨酸液滤失机理、设计控制滤失方法为增产技术人员历来所关注,对于提高酸化压裂效果具有重要的意义。酸蚀蚓孔扩展机理研究和考虑酸蚀蚓孔滤失的酸压计算模型研究则显得尤为重要。 本论文在采用长岩心酸岩反应与滤失综合实验基础上,对酸液滤失进行了室内实验,以研究酸压过程中酸蚀蚓孔发育机理和酸液滤失机理,建立了考虑酸蚀蚓孔滤失的酸压数学模型。将酸蚀蚓孔简化为单圆管模型,酸液流动反应物质平衡方程反应传质和扩散作用。论文叙述的模型能够模拟注酸过程中酸蚀蚓孔随注入排量、施工压力和时间而扩展的过程以及酸液的滤失量随时间的变化情况。 论文研究表明: 1、酸压施工中酸液滤失量应由酸液人工裂缝壁面基质滤失、蚓孔壁面滤失和蚓孔的体积扩展三部分组成。酸蚀蚓孔滤失占酸液总滤失的比例较大,对酸压效果具有不可忽视的影响。 2、酸蚀蚓孔滤失量与排量、酸液粘度、酸液浓度、注酸时间以及储层物性有密切关系。通过优化相关施工参数和采取相应工艺措施可以有效降低酸蚀蚓孔滤失,提高酸蚀有效作用距离。 3、酸蚀蚓孔的滤失一方面增大了酸液的滤失量,造成酸液有效作用距离不足:另一方面酸蚀蚓孔的形成增加了基质岩体的孔隙度,从而提高了基质渗透率。同时,酸蚀蚓孔的扩展将在蚓孔长度方向上有效地连通碳酸盐岩缝洞系统,大大提高油气泄油面积。 根据上述的基础理论研究,利用Visual Basic 6.0编程语言编制了考虑酸蚀蚓孔滤失的酸压设计软件,以便能更好地指导碳酸盐岩酸压施工设计,并在现场实际应用中对本文模型不断修正和完善。