酸化效果评价技术.ppt

1、十五863子课题验收汇报,油气井酸化效果评价技术The Well Acidizing Evaluation Technology,李年银 lny_,2,1 概述 2 基质酸化效果评价技术 3 压裂酸化效果评价技术 4 酸化经济效果评价技术,主要内容,十五863子课题验收汇报,酸化效果评价指标,1、概述,十五863子课题验收汇报,1、概述,十五863子课题验收汇报,1、概述,对于受损害井，酸化增产倍比较大 随酸化半径增加，油井产能逐渐增加 损害程度不同，产能增加幅度不同：损害程度越严重，产能恢复幅度越大 当酸化半径超过约1.0m左右时，酸化半径继续增加，酸化增产幅度趋缓,十五863子课题验收汇报

2、,1、概述,十五863子课题验收汇报,酸化设计施工流程,8,1 概述 2 基质酸化实时监测技术 3 压裂酸化效果评价技术 4 酸化经济效果评价技术,主要内容,十五863子课题验收汇报,监测施工的成功性和有效性 优化设计，确定最佳液量 判断转向剂(分流剂)的有效性 单井酸化效果综合评价,2、基质酸化实施监测,作用,十五863子课题验收汇报,监测Q，Pti,计算S,判断酸化效果,q=f(Pwf，S),原理,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,井底压力的计算 表皮系数的计算,技术关键,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,Pwf = Pit + Ph Pf - Ppf Pit井

3、口实测泵压，MPa Ph 静水压力，MPa Ppf 射孔孔眼摩阻，MPa Pf 沿程阻力，Mpa,井底压力基本计算式：,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,考虑气体影响的井底压力计算模型,连续性方程,状态方程,流变性方程,压降方程,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,基质酸化表皮系数评价模型,Meleod和Coulter模型 Paccaloni 模型 Prouvost和Economides 模型 Behenna 模型 注入能力倒数诊断模型,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,Meleod和Coulter模型,据

4、压力不稳定分析来监测酸化进程，每一注液阶段和关井都视为短期试井，通过分析注入液体对油气藏的瞬时压力响应来确定地层的传导能力和表皮系数。 缺陷：采用标准压力分析技术确定S，不能实时监测，因此很少使用,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,以酸注入所影响的区域内形成的是稳态单相达西流为基础。据下式计算了稳态表皮系数。,rb酸注入有效半径，建议取1.2米,Paccaloni 模型,方法简便，但忽略了不稳定流动的影响，所得表皮系数偏高， 且没考虑分流剂的影响,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,监测酸化的Paccaloni 设计图(q，Pti，S三者关系图),2、基质酸化实施监测

5、,十五863子课题验收汇报,模拟注入速度变化而产生的瞬时的压力响应，假定一个恒定表皮系数(一般为零)。那么处理过程中的实际井底压力与模拟压力之差就是由伤害表皮系数所造成的，因此伤害表皮系数也可以通过这个压力差来计算,Prouvost和Economides 模型,2、基质酸化实施监测,这种方法的精确性取决于油藏参数kh和初始表皮系数的估测,十五863子课题验收汇报,Pronuost&Economides法最适合处理那些速度变化是事先已知的情况，这样就可以在处理之前进行模拟。 这种方法要求输入油藏的渗透率、厚度、压力和初始表皮系数。这些数据需从预处理压力不稳定试验中获得。 Prouvost和Eco

6、nomides的模拟方法计算演变的表皮系数较精确，但需要现场具有功能完善的计算机模拟器来完成，,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,对Provost和Economides方法进行了改进，考虑了分流剂的影响。分流剂的作用采用从井底压力减去因分流剂压力降而增加的压力来计算，为了使这种方法正确，分流剂必须以不影响伤害表皮系数的流体(即惰性的，非反应性流体)一次或分批注入。,Behenna 模型,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,A.D Hill&Zhu Ding 提出。在Paccaloni和Economides等方法的基础上建立的注入能力倒数诊断模型既象Paccaloni方

7、法那样简单，又考虑不稳定流动的作用，可对包括使用分流剂的各种酸化过程进行实时监测，注液过程中采用常规压力瞬态分析法，即通过用注入能力倒数与叠加时间函数的关系来实时监测的新方法。,注入能力倒数诊断模型,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,迭加时间函数,不同注液排量压力瞬态响应,2、基质酸化实施监测,用迭加时间函数处理不同注入排量削弱了流量变化对压力的影响,十五863子课题验收汇报,酸化实时监测流程图,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,在施工37min60min之间，注酸速率急

8、剧上升，而施工压力迅速下降，为明显的解堵显示，然从计算的井底压力看，井底压力无明显的变化趋势，且分流效果不明显,从该曲线上看，表皮系数有小幅度的下降，表明该段液体取得了微弱的解堵效果，但解堵不明显,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,当采用泡沫分流酸化时，由于气体的影响，施工过程中不能仅仅依据地面监测的施工压力和注酸排量的变化来判断解堵效果， 而应该考虑气体影响来计算井底压力，根据计算的井底压力变化或由井底压力计算的表皮系数变化趋势来判断解堵效果。,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,1、油气藏对注入排量的影响； 2、各种处理液粘度差异； 3、暂堵剂引起的暂时表皮影响；

9、 4、多相流的影响； 5、裂缝性气藏注液时裂缝的张开； 6、碳酸盐岩地层酸岩反应的影响,References are presented below: SPE17156、19409、26579、27401、31104、35179、 37460、 37421,技术局限,2、基质酸化实施监测,十五863子课题验收汇报,基本假设：水平、均质等厚地层，无压缩流体作单相稳定渗流,酸化增产倍比,十五863子课题验收汇报,(1)有伤害储层,(2)无伤害储层,酸化增产倍比,32,1 概述 2 基质酸化实时监测技术 3 压裂酸化效果评价技术 4 酸化经济效果评价技术,主要内容,十五863子课题验收汇报,室内试验

10、评价酸压效果 用酸压施工曲线分析酸压效果 矿场试井评价酸压效果 生产测井评价酸压效果 酸压后裂缝参数评估技术 酸压后产能预测,3、压裂酸化效果评价技术,十五863子课题验收汇报,十五863子课题验收汇报,3、 室内试验评价酸压效果,酸液性能评价试验,酸液与储层配伍性评价试验,其他,酸液常规 评定试验,酸液特殊 评定试验,乳化破乳试验,导流能力试验,伤害评定试验,酸化效果试验,腐蚀性评定,反应速度评定,流变性试验,摩阻试验,静态,动态,静态,动态,旋仪,滤失速度评定,指进试验,生物毒性试验,室内试验评价,十五863子课题验收汇报,酸压施工曲线分析酸压效果,酸压施工曲线是现场第一手资料，它反映了施

11、工中各种工艺参数的变化（如吸收指数、排量、累计排量、压力等），直接反映出酸压时处理液在储集层中流动的状态和地层渗透性的变化，用它分析酸化效果是实用且可靠的。分析酸化施工曲线的变化可以检查施工的连续性，井下封隔器密封程度，以及主工施工参数是否达到要求，根据施工工艺曲线的变化特征，判断分析酸化是否起到解堵、沟通、压开、二资助压开等作用。,十五863子课题验收汇报,酸压施工曲线分析酸压效果,十五863子课题验收汇报,试井评价方法,采用试井方法测得酸化前后的压力恢复曲线，求取表皮系数S、堵塞比DR，进行酸化效果评价。如果酸化表皮系数、堵塞比明显降低，说明酸化是有效的；如果酸后表皮系数小于0，堵塞比小于

12、1则认为堵塞己解除，酸化非常成功。,十五863子课题验收汇报,生产测井评价酸压效果,为了确定酸化作业中酸液进入不同层的情况，是否压开或实际压开了哪一层或哪几层，裂缝的方向如何，垂直的还是水平的，垂直裂缝缝高和方位角等信息，从而分析酸化失败的原因（如是否固井质量不好，或处理液在井下乱窜，以及裂缝是否过余延伸），在酸化前后进行生产测井是评价酸化效果的重要方法。目前，用于评价酸化效果的测井方法主要有：梯度井温、微差井温、声波幅度、声波变密度、放射性示踪法等测井。最常见的是井温测井和放射性示踪测井。根据这些测井资料，结合其它油气井动态资料等，对酸化效果综合解释，判断酸化层位，及裂缝延伸等情况。,十五8

13、63子课题验收汇报,生产测井评价酸压效果,井温法主要是根据在酸化施工时，酸液进入井层所引起的热场的变化情况来判断酸化效果。放射性同位素示踪法是将配有同位素踪剂的酸液即活化酸，注入井内，在地层反排残酸之前测一条伽马曲线，将它与酸化前测的自然伽玛曲线相对比，确定活化酸在井剖面的分布情况 。声波幅度法则是用来检查酸化前后套管和水泥环胶结状况，作为评价酸化效果的辅助手段。 应看到在用一种方法判断酸压效果时存在一定的局限性。所以比较可靠的是采用井温，放射性同位素，声波幅度，声波变密度等测井资料进行综合分析。,十五863子课题验收汇报,生产测井评价酸压效果,对分层酸化的井，包括转向酸化的井，可以根据酸化前

14、后井温曲线的变化情况进行酸化效果对比。油井出油量增多，井温则增高，故从井温曲线的变化可反映出酸化效果。也可通过酸化前后采油剖面和吸水剖面的变化对比，评价酸化效果。酸化后使原来不出油或出油少的层段、使原来不吸水或吸水少的层段得到改善，就说明酸化是有效的、成功的。,十五863子课题验收汇报,十五863子课题验收汇报,酸压压后裂缝参数评估技术,裂缝净压力双对数诊断 裂缝净压力拟合多裂缝 酸压后压力降落解释 三维酸压反模拟,十五863子课题验收汇报,裂缝净压力双对数诊断,裂缝净压力PNet是指酸压施工过程中的裂缝中压力与裂缝闭合压力之差,裂缝净压力与时间的双对数斜率代表了各种裂缝几何形态和延伸模式。双

15、对数曲线的斜率和压力导数可以作为一种诊断工具来解释压裂过程。该分析方法假定测试压力反应实际压裂的特征，折算为近井筒效应，而且施工期间泵注速率和液体特性相对不变。,十五863子课题验收汇报,裂缝净压力双对数诊断,十五863子课题验收汇报,裂缝净压力双对数分析,净压力双对数曲线一般具有如下特点： 1压裂液进入地层阶段，净压力曲线呈上升阶段或平稳阶段，表明裂缝在层内不断扩展或形成T型裂缝(多裂缝)。 2酸液进入地层后，净压力曲线具有如下三种形态： 大幅度下降，净压力的下降斜率不断增加。 下降，净压力的下降斜率不变或不断减少，但初期下降幅度大。 不变或上升。,十五863子课题验收汇报,裂缝净压力双对数

16、分析,小孔(LG13),中孔(LG40),大洞(LG17),不同孔隙介质在净压力双对数曲线上的不同响应,十五863子课题验收汇报,裂缝 孔洞发育型，酸压后获得产量高且稳产期长,裂缝净压力双对数分析,(1)第一类上凸下降型 “”,十五863子课题验收汇报,孔洞、裂缝较发育型，酸压后初期产量较高，但后期产量下降幅度大,裂缝净压力双对数分析,(2)第二类上凹下降型 “”,十五863子课题验收汇报,孔洞、裂缝不发育，酸压后初期产量不高，且稳产期较短,裂缝净压力双对数分析,(3)第三类不变或平稳上升型,十五863子课题验收汇报,裂缝净压力拟合多裂缝,多裂缝扩展模式,十五863子课题验收汇报,因为多裂缝环

17、境中的每条单独的压裂裂缝与在相同的环境中扩展的单一的压裂裂缝相比将更窄，所以极大地增加了脱砂的可能性。 酸液由多条裂缝所共同拥有，裂缝将更短和更窄。但是所有裂缝的总宽度大于单一裂缝，这导致了近井筒区域的更高的导流能力。 因为裂缝相互争夺裂缝宽度，所以净压力更高。 由于净压力的增加，缝高更难控制。,裂缝净压力拟合多裂缝,十五863子课题验收汇报,裂缝净压力拟合多裂缝,净压力拟合步骤,十五863子课题验收汇报,裂缝净压力拟合多裂缝,孔眼摩阻,裂缝入口摩阻,降排量测试技术,近井摩阻,kpf 由降排量测试数据进行拟合得到,十五863子课题验收汇报,裂缝净压力拟合多裂缝,监测净压力,现场监测井底压力时,

18、当油管(或环空)施工，现场监测环空(或油管)的地面压力时,现场监测地面泵压时,计算净压力,十五863子课题验收汇报,净压力拟合分析,效果好的井,初期裂缝条数较多，最终形成单一主裂缝。,十五863子课题验收汇报,净压力拟合分析,效果一般的井,初期裂缝条数多，随着酸液进入地层，裂缝条数开始减少，但最终没有形成单一的主裂缝,十五863子课题验收汇报,净压力拟合分析,效果不好的井,初期为多裂缝系统，裂缝较窄，随着施工的进行，裂缝一直增加或保持不变，由此影响了酸液的穿透深度,十五863子课题验收汇报,基于Nolte理论所提出的G函数压降分析法并不适用于酸压井。首先酸压井施工停泵后，酸岩反应还在继续，其产

19、生的CO2对酸液和残酸的压缩性、停泵后的压力动态都会有显著的影响；其次酸岩反应热增加酸液和残酸的温度，进而影响停泵后的压力动态；此外，酸液的滤失机理与压裂液还存在很大的不同，进而其滤失系数的计算方法各异。 在前人研究的基础上，建立了一种新的考虑多因素影响的酸压裂压力降落解释模型,酸压后压力降落解释模型,十五863子课题验收汇报,酸压后压力降落解释模型,(1) 考虑气体影响的连续性方程,边界条件：,(2) 停泵后裂缝及近缝地带考虑酸岩反应热影响的温度场模型,解释模型,十五863子课题验收汇报,酸压后压力降落解释模型,(3) 闭合后缝中压力分布模型,（4）裂缝闭合时间模型,十五863子课题验收汇报

20、,停泵压力低或压力降落幅度大的井往往具有较高的酸液滤失系数，说明该类井的天然裂缝和孔洞较发育，酸压后效果也很好,停泵压力分析,十五863子课题验收汇报,三维酸压优化设计模型,裂缝三维延伸模型,(1) 压降方程,(2) 宽度方程,(3) 高度方程,对称裂缝,非对称裂缝,(4) 连续性方程,十五863子课题验收汇报,酸岩反应模型,裂缝中流体的温度场,三维酸压优化设计模型,十五863子课题验收汇报,三维酸压反模拟,十五863子课题验收汇报,曲线拟合表明：随注酸强度增加，酸蚀裂缝长度总体上呈增加趋势，但是在注酸强度超过某一值后强增长幅度非常有限。由图可以看出在注酸强度超过5.0m3/m时，酸蚀裂缝长度

21、基本不再增加,三维酸压反模拟,十五863子课题验收汇报,酸压井产量预测的解析计算方法,Van Poollen法,Van Poollen等人在1958年通过电模拟试验，对裂缝井的产能作了研究。研究指出，在均质各项同性地层中，增产倍比与裂缝渗透率与地层渗透率的比值成正比,水平裂缝压裂井的压后产量计算式,十五863子课题验收汇报,酸压井产量预测的解析计算方法,Crafts , B. C.法,Crafts综合Dyes等人和Landtum等人的研究成果，建立了水平及垂直裂缝导流能力和无因次缝长与压后产量的关系式。,十五863子课题验收汇报,酸压井产量预测的解析计算方法,Prats,M(1961)对垂直裂

22、缝增产效果研究成果,Prats对具有一定径向延伸范围和导流能力的垂直裂缝中不可压缩流体油藏动态的影响进行数学分析指出，压开的垂直裂缝相当于扩大了井的有效半径。如果井的半径小，裂缝导流能力大，则井的有效半径可定为裂缝半长的1/4，压后的增产倍比可用下面的公式计算：,适用条件：对称于井眼的垂直裂缝；裂缝具有一定导流能力和径向延伸范围；不可压缩流体。,十五863子课题验收汇报,Bearden , W.G(1953)对水平裂缝增产效果研究成果,Bearden在研究压裂与油井产量的关系后指出，如果在均匀地层中 压开对称水平裂缝，则可用下述任意一种方法估算增产倍比,扩大井眼法,油井压后获得最大稳定产量，可

23、以利用将井眼扩大为裂缝半径的方式径向近似计算。也就是近似假设井眼半径等于裂缝半径，然后用径向流公式计算压后产量,径向渗透率突变法,该方法将渗透率近似看成沿径向不连续变化，即裂缝使近井带渗透率与远井带渗透率不相同(以裂缝长度为基准)。,酸压井产量预测的解析计算方法,十五863子课题验收汇报,Flichinger水平裂缝井增产倍比公式,qu未受污染井段的产量； qd受污染井段的产量； K2未受污染地层渗透率； K1受污染地层渗透率。 适用条件：均质地层稳定流动；水平裂缝。,酸压井产量预测的解析计算方法,十五863子课题验收汇报,Raymend提出的垂直或水平裂缝压裂井的计算式,q0无伤害地层应有的

24、产量； qd有伤害地层应有的产量； K0无伤害地层渗透率； Kd伤害地层渗透率； rd伤害半径,酸压井产量预测的解析计算方法,十五863子课题验收汇报,高渗带,低渗带,McGuire-Sikora增产倍数曲线,酸压井产量预测的解析计算方法,十五863子课题验收汇报,当裂缝导流能力比较高时，用Prats方法预测的产量与现场结果比较一致； Bearden的扩大井眼法适用于薄油层，而径向渗透率突变法较井眼扩大法准确；径向渗透率发计算出的产量与地层的渗透率有关，而且地层渗透率又与裂缝导流能力及垂向渗透率变化有关，故该方法的计算精度取决于Ka的计算精度； McGuire-Sikora方法预测的压后产量，一般都低于现场实际产量。不够准确的原因是对裂缝导