酸压是碳酸盐岩油气藏主要的增产措施之一。酸压取得成功的关键在于形成具有高导流能力的裂缝。然而,酸压裂缝导流能力的影响因素众多;现有的预测方法以小尺寸(岩样最长40cm、最宽10cm)的导流裂缝能力实验为基础,仅反映近井筒地带的酸液流动反应特征,不能准确揭示酸压裂缝导流能力的变化规律。本项目以酸压裂缝导流能力为研究对象,根据相似原理和酸压施工实际,进行大尺寸(岩样最长100cm、最宽30cm)导流能力实验,揭示裂缝宽度、酸液注入条件(注酸流量、注酸级数、注酸时间)、酸液性质(酸液浓度、酸液密度、前置液酸液粘度比)和储层性质(岩石类型、闭合压力、储层温度)等多个因素对整条酸压裂缝导流能力的影响规律,进而建立大尺寸酸压裂缝导流能力的定量预测模型。这将突破现有酸压设计模型的缺陷,形成更科学的酸压设计方法,推动碳酸盐岩酸压理论与技术的发展。
Acid Fracturing;Conductivity;Predictive Model;Large Scale;Similarity Criterion
影响酸压裂缝导流能力的因素众多,定量分析各因素对导流能力的影响具有十分重大的意义。但是定量预测难度大,目前国内外还没有一套完整的相似准则,无法建立与地层条件相似的大尺寸物理模型,酸压裂缝导流能力的定量预测仍处于瓶颈阶段。通过三年攻关,本项目以缝内酸液三维流动连续性方程为基础,以相似原理为指导,采用方程分析法推导得出了缝内酸液流动物理模拟的九个相似准则;结合客观研究条件、加工能力以及现场施工状况,导出了酸液流动物理模拟实验中相关物理量的模拟比尺;基于对酸液流动反应物理模拟装置相似性的理论研究结果,提出了“三板双缝双盖板壳体结构”的设计思想,并对模拟裂缝关键部位进行了优化,研制得到了大尺寸高温高压缝内酸液流动物理模拟装置。利用所研装置,设计了相应的实验步骤,选取了“酸液浓度”、“前置液酸液粘度比”、“注入排量”、“注入级数”、“酸岩接触时间”、“闭合压力”、“缝宽”作为试验考察因素,进行了模拟现场施工条件下的酸液刻蚀实验,并进行酸蚀裂缝导流能力的准确测试。在此基础上,引入分形理论,推导得出了基于随机分形的酸蚀裂缝导流能力定量预测模型。