一種碳酸鹽巖稠油油藏酸化模擬評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明涉及一種碳酸鹽巖稠油油藏酸化模擬評 價方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 酸化是碳酸鹽巖儲層增產(chǎn)的有效措施之一，由于酸與碳酸鹽巖反應(yīng)機理復(fù)雜，影 響因素眾多，并且由于酸化過程中存在不穩(wěn)定的溶蝕現(xiàn)象即酸蝕蚓孔，使碳酸鹽巖酸化過 程中酸液有效作用深度等參數(shù)難以用純理論計算的方法進行預(yù)測，施工參數(shù)優(yōu)化和效果預(yù) 測也必須借助于室內(nèi)模擬方法。
[0003] 目前對于碳酸鹽巖酸化模擬評價還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，通常是應(yīng)用線性驅(qū)替實驗測 定酸液的突破時間和突破體積等參數(shù)，可在一定程度上反映巖芯礦物分布和孔喉結(jié)構(gòu)對于 酸溶蝕形態(tài)的影響，但不能確定酸液徑向流動的酸蝕孔洞形態(tài)特征，只能采用近似方法處 理，也不能反映地層流體性質(zhì)對于酸蝕孔洞形成和擴展的影響，這對于常規(guī)稀油油藏和氣 藏影響不大，但對于稠油油藏，由于原油中含有膠質(zhì)浙青質(zhì)，在地層條件下酸液難以接觸巖 石壁面，影響到酸巖反應(yīng)，從而影響酸蝕孔洞形成和擴展，如果沿用常規(guī)的室內(nèi)酸化模擬 評價方法，其預(yù)測結(jié)果與實際必然產(chǎn)生較大差異。因此，對于碳酸鹽巖稠油油藏，需要改進 模擬評價方法，使其能夠反映高粘度流體及膠質(zhì)浙青質(zhì)對于酸蝕孔洞的形成及擴展的影 響，并且可準(zhǔn)確反映徑向流條件下酸蝕孔洞的形態(tài)特征，為施工優(yōu)化設(shè)計提供指導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了模擬碳酸鹽巖儲層酸化過程中稠油中膠質(zhì)、浙青質(zhì)對溶解過程及酸蝕孔洞形 成和擴展的影響，確定酸蝕孔洞形態(tài)特征參數(shù)，提出了本模擬評價方法，包括：
[0005] i)樣品制備和參數(shù)測定：取油藏儲層巖心樣品，對巖芯樣品進行洗油，然后采用 鹽溶液驅(qū)替巖心，以測定和計算巖心樣品的第一參數(shù)，再用原油驅(qū)替巖心制得酸化模擬實 驗巖心；
[0006] ii)線性流酸蝕孔洞模擬及酸化評價：利用酸液對步驟i)中所述酸化模擬實驗巖 心進行線性酸化，測量第二參數(shù)，然后利用三維成像分析系統(tǒng)對所述巖心進行掃描，得到酸 化孔洞的三維數(shù)字圖，最后通過分析得到迂曲因子；
[0007] iii)徑向流酸蝕孔洞模擬及酸化評價：利用酸液對步驟i)中所述酸化模擬實驗 巖心進行徑向酸化，待徑向突破后結(jié)束，利用三維成像分析系統(tǒng)對巖心橫截面進行掃描，對 得到的酸蝕圖像進行分析得到分形維數(shù)。
[0008] 上述步驟i)中所述的巖心樣品的第一參數(shù)包括滲透率、孔隙度。
[0009] 上述步驟i)中所述的酸化模擬實驗巖心為飽和稠油的巖心。
[0010] 上述步驟ii)中所述的第二參數(shù)選自氫離子有效傳質(zhì)系數(shù)、酸巖反應(yīng)速度常數(shù)、 酸液密度、酸液濃度、酸液流動速度、巖石密度、流動速度，以及酸液突破時的PV數(shù)和注入 壓力。
[0011] 上述步驟ii)和iii)中所述的酸液為鹽酸和/或緩速酸，所述緩速酸選自泡沫 酸、稠化酸、膠凝酸和乳化酸中的至少一種。
[0012] 上述步驟ii)和iii)中所述的三維成像分析系統(tǒng)為CT機和計算機分析軟件。
[0013] 上述步驟iii)中所述的徑向酸化中包括對巖心進行鉆孔處理，并通過金屬管以 與線性實驗相同的注入速度將酸液注入孔內(nèi)，以驅(qū)替巖心。
[0014] 上述步驟i)中所述的鹽溶液選自KCl溶液、NaCl溶液、MgCl2溶液、ZnCl 2溶液和 CaCl2溶液中的至少一種。
[0015] 上述步驟i)中所述的稠油選自普通稠油、特稠油和超稠油，優(yōu)選普通稠油。
[0016] 以下分別具體說明本發(fā)明的酸化模擬評價方法：
[0017] (1)樣品制取
[0018] a.首先取稠油油藏儲層的巖芯，加工成巖芯樣品若干，然后對實驗巖芯進行洗 油；
[0019] b.用鹽溶液測定巖芯樣品滲透率和壓力流量數(shù)據(jù)，計算孔隙體積等基本參數(shù)；
[0020] c.加熱稠油，使其粘度下降，最后用所述稠油飽和驅(qū)替巖芯。
[0021] (2)線性流酸蝕孔洞模擬及酸化評價
[0022] a.先測定氫離子有效傳質(zhì)系數(shù)、酸巖反應(yīng)速度常數(shù)、酸液密度、酸液濃度、巖石密 度等相關(guān)參數(shù)，
[0023] 然后取飽和稠油的巖芯，采用緩速酸對巖心進行線性驅(qū)替，平流泵為驅(qū)替動力，保 證流量恒定，閉合壓力由環(huán)壓泵提供，通過計算機自動記錄得到的稠油存在下酸液突破時 所消耗的酸液體積，巖芯突破時的PV數(shù)以及注入酸液的壓力，其中PV值初步反映了在對稠 油油藏現(xiàn)場進行模擬時稠油對于酸化效果的影響。對于灰?guī)r地層：
[0024]
[0025] PV = Al. 〇!+Α2. C2
[0026] 其中：
[0027] 通過酸液流動實驗，得到若干組巖芯的酸液突破體積值，并計算相應(yīng)的Al和A2 值，進行線性回歸，得到C1和C2的值。通過線性回歸可以比較客觀地反映 PV數(shù)，而使得PV 數(shù)的結(jié)果不受某一次實驗數(shù)據(jù)的影響。
[0028] 其中：u是酸液流動速度，mL/s ;k是滲透率，10 3Um2 ;D是氫離子有效傳質(zhì)系數(shù)， cm2/s ; Φ是巖石孔隙度，％, P a是酸液密度，g/cm3 ; P rodi是巖石密度，g/cm3 ;q是流動速 度，mL/s，Ef是酸巖反應(yīng)速度常數(shù)，Ca是酸液濃度，m是反應(yīng)級數(shù)。
[0029] b.模擬結(jié)束后，對實驗巖芯進行CT掃描，巖芯經(jīng)過CT掃描后，應(yīng)用計算機軟件進 行三維數(shù)字重建，得到酸蝕孔洞的三維立體圖為了描述酸蝕孔洞延伸方式，將酸蝕孔洞考 慮為毛細(xì)管模型，為了修正由于迂曲效應(yīng)產(chǎn)生的誤差，引入迂曲度因子。根據(jù)Garman的研 究，迂曲度因子或"迂曲度" T定義為酸蝕孔洞有效長度Le與測量距離L之比，即：
[0030] T = (Le/L)2
[0031] 其比值反應(yīng)了酸蝕孔洞的曲折程度，通過對迂曲度的分析可以有效反映酸蝕孔洞 對于酸液注入流量的影響。
[0032] (3)徑向流酸蝕孔洞模擬及酸化評價
[0033] a.取經(jīng)過飽和稠油的圓柱形巖芯樣品，在巖心一端面中部鉆一定深度的誘導(dǎo)孔， 然后通過誘導(dǎo)孔對巖心進行注酸，注酸速度與線性實驗相同。注入端接平流泵和酸液儲罐， 巖芯出口端和中間設(shè)有壓力監(jiān)測點。以與線性實驗相同的注入速度用酸液驅(qū)替巖心，采集 相關(guān)數(shù)據(jù)，待酸液徑向突破后結(jié)束。
[0034] b.對實驗后的巖芯的橫截面進行CT掃描，得到巖芯的橫截面的數(shù)字輸出圖，采用 面積法對數(shù)字輸出圖進行分析得到酸蝕孔洞的分形維數(shù)。分形維數(shù)可以看作是歐氏空間中 經(jīng)驗維數(shù)的直接推廣，對于歐氏空間的線段、正方形和立方體存在關(guān)系：
[0035]

[0036] 式中N是圖形所等分成的局部的個數(shù)；ε是縮放因子；d是歐氏空間經(jīng)驗維數(shù)；L 是單位尺度。根據(jù)分形所具有的自相似特性，可以把上式推廣到分形體上，設(shè)分形整體S由 N個同等大小的非重疊的部分組成，每一部分經(jīng)過1/ ε倍后與整體S全等，則S的相似維數(shù) 為： r n (2.2.3)
[0037]
[0038] 采用同心圓盒子法來分析表示酸蝕孔洞的結(jié)構(gòu)圖片。對于每一點陣，均可以假想 為LXL的方格。在該方格中的酸蝕孔洞點數(shù)Nw就可以被計數(shù)出來且按所有可能位于中 心的點陣點數(shù)加以平均。Nw與L之間的雙對數(shù)曲線斜率為df，即為分形維數(shù)。對于二維徑 向流，在一定時間內(nèi)，酸蝕孔洞的擴展長度：
[0039]
[0040] 其中q是酸液注入流量，PVls是100%灰?guī)r的突破體積，PVdl是100%白云巖的突 破體積，t是注酸時間。
[0041] 基于上述酸蝕孔洞的計算，得到考慮到膠質(zhì)浙青質(zhì)影響的酸液有效作用距離的預(yù) 測結(jié)果。與目前常用的商業(yè)軟件和理論計算結(jié)果相比，本發(fā)明所計算得到的結(jié)果能夠反映 膠質(zhì)浙青對酸蝕