一种碳酸盐岩稠油油藏酸化模拟评价方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油气田开发技术领域，本发明涉及一种碳酸盐岩稠油油藏酸化模拟评 价方法。
【背景技术】
[0002] 酸化是碳酸盐岩储层增产的有效措施之一，由于酸与碳酸盐岩反应机理复杂，影 响因素众多，并且由于酸化过程中存在不稳定的溶蚀现象即酸蚀蚓孔，使碳酸盐岩酸化过 程中酸液有效作用深度等参数难以用纯理论计算的方法进行预测，施工参数优化和效果预 测也必须借助于室内模拟方法。
[0003] 目前对于碳酸盐岩酸化模拟评价还没有统一的标准，通常是应用线性驱替实验测 定酸液的突破时间和突破体积等参数，可在一定程度上反映岩芯矿物分布和孔喉结构对于 酸溶蚀形态的影响，但不能确定酸液径向流动的酸蚀孔洞形态特征，只能采用近似方法处 理，也不能反映地层流体性质对于酸蚀孔洞形成和扩展的影响，这对于常规稀油油藏和气 藏影响不大，但对于稠油油藏，由于原油中含有胶质浙青质，在地层条件下酸液难以接触岩 石壁面，影响到酸岩反应，从而影响酸蚀孔洞形成和扩展，如果沿用常规的室内酸化模拟 评价方法，其预测结果与实际必然产生较大差异。因此，对于碳酸盐岩稠油油藏，需要改进 模拟评价方法，使其能够反映高粘度流体及胶质浙青质对于酸蚀孔洞的形成及扩展的影 响，并且可准确反映径向流条件下酸蚀孔洞的形态特征，为施工优化设计提供指导。
【发明内容】
[0004] 为了模拟碳酸盐岩储层酸化过程中稠油中胶质、浙青质对溶解过程及酸蚀孔洞形 成和扩展的影响，确定酸蚀孔洞形态特征参数，提出了本模拟评价方法，包括：
[0005] i)样品制备和参数测定：取油藏储层岩心样品，对岩芯样品进行洗油，然后采用 盐溶液驱替岩心，以测定和计算岩心样品的第一参数，再用原油驱替岩心制得酸化模拟实 验岩心；
[0006] ii)线性流酸蚀孔洞模拟及酸化评价：利用酸液对步骤i)中所述酸化模拟实验岩 心进行线性酸化，测量第二参数，然后利用三维成像分析系统对所述岩心进行扫描，得到酸 化孔洞的三维数字图，最后通过分析得到迂曲因子；
[0007] iii)径向流酸蚀孔洞模拟及酸化评价：利用酸液对步骤i)中所述酸化模拟实验 岩心进行径向酸化，待径向突破后结束，利用三维成像分析系统对岩心横截面进行扫描，对 得到的酸蚀图像进行分析得到分形维数。
[0008] 上述步骤i)中所述的岩心样品的第一参数包括渗透率、孔隙度。
[0009] 上述步骤i)中所述的酸化模拟实验岩心为饱和稠油的岩心。
[0010] 上述步骤ii)中所述的第二参数选自氢离子有效传质系数、酸岩反应速度常数、 酸液密度、酸液浓度、酸液流动速度、岩石密度、流动速度，以及酸液突破时的PV数和注入 压力。
[0011] 上述步骤ii)和iii)中所述的酸液为盐酸和/或缓速酸，所述缓速酸选自泡沫 酸、稠化酸、胶凝酸和乳化酸中的至少一种。
[0012] 上述步骤ii)和iii)中所述的三维成像分析系统为CT机和计算机分析软件。
[0013] 上述步骤iii)中所述的径向酸化中包括对岩心进行钻孔处理，并通过金属管以 与线性实验相同的注入速度将酸液注入孔内，以驱替岩心。
[0014] 上述步骤i)中所述的盐溶液选自KCl溶液、NaCl溶液、MgCl2溶液、ZnCl 2溶液和 CaCl2溶液中的至少一种。
[0015] 上述步骤i)中所述的稠油选自普通稠油、特稠油和超稠油，优选普通稠油。
[0016] 以下分别具体说明本发明的酸化模拟评价方法：
[0017] (1)样品制取
[0018] a.首先取稠油油藏储层的岩芯，加工成岩芯样品若干，然后对实验岩芯进行洗 油；
[0019] b.用盐溶液测定岩芯样品渗透率和压力流量数据，计算孔隙体积等基本参数；
[0020] c.加热稠油，使其粘度下降，最后用所述稠油饱和驱替岩芯。
[0021] (2)线性流酸蚀孔洞模拟及酸化评价
[0022] a.先测定氢离子有效传质系数、酸岩反应速度常数、酸液密度、酸液浓度、岩石密 度等相关参数，
[0023] 然后取饱和稠油的岩芯，采用缓速酸对岩心进行线性驱替，平流泵为驱替动力，保 证流量恒定，闭合压力由环压泵提供，通过计算机自动记录得到的稠油存在下酸液突破时 所消耗的酸液体积，岩芯突破时的PV数以及注入酸液的压力，其中PV值初步反映了在对稠 油油藏现场进行模拟时稠油对于酸化效果的影响。对于灰岩地层：
[0024]
[0025] PV = Al. 〇!+Α2. C2
[0026] 其中：
[0027] 通过酸液流动实验，得到若干组岩芯的酸液突破体积值，并计算相应的Al和A2 值，进行线性回归，得到C1和C2的值。通过线性回归可以比较客观地反映 PV数，而使得PV 数的结果不受某一次实验数据的影响。
[0028] 其中：u是酸液流动速度，mL/s ;k是渗透率，10 3Um2 ;D是氢离子有效传质系数， cm2/s ; Φ是岩石孔隙度，％, P a是酸液密度，g/cm3 ; P rodi是岩石密度，g/cm3 ;q是流动速 度，mL/s，Ef是酸岩反应速度常数，Ca是酸液浓度，m是反应级数。
[0029] b.模拟结束后，对实验岩芯进行CT扫描，岩芯经过CT扫描后，应用计算机软件进 行三维数字重建，得到酸蚀孔洞的三维立体图为了描述酸蚀孔洞延伸方式，将酸蚀孔洞考 虑为毛细管模型，为了修正由于迂曲效应产生的误差，引入迂曲度因子。根据Garman的研 究，迂曲度因子或"迂曲度" T定义为酸蚀孔洞有效长度Le与测量距离L之比，即：
[0030] T = (Le/L)2
[0031] 其比值反应了酸蚀孔洞的曲折程度，通过对迂曲度的分析可以有效反映酸蚀孔洞 对于酸液注入流量的影响。
[0032] (3)径向流酸蚀孔洞模拟及酸化评价
[0033] a.取经过饱和稠油的圆柱形岩芯样品，在岩心一端面中部钻一定深度的诱导孔， 然后通过诱导孔对岩心进行注酸，注酸速度与线性实验相同。注入端接平流泵和酸液储罐， 岩芯出口端和中间设有压力监测点。以与线性实验相同的注入速度用酸液驱替岩心，采集 相关数据，待酸液径向突破后结束。
[0034] b.对实验后的岩芯的横截面进行CT扫描，得到岩芯的横截面的数字输出图，采用 面积法对数字输出图进行分析得到酸蚀孔洞的分形维数。分形维数可以看作是欧氏空间中 经验维数的直接推广，对于欧氏空间的线段、正方形和立方体存在关系：
[0035]
[0036] 式中N是图形所等分成的局部的个数；ε是缩放因子；d是欧氏空间经验维数；L 是单位尺度。根据分形所具有的自相似特性，可以把上式推广到分形体上，设分形整体S由 N个同等大小的非重叠的部分组成，每一部分经过1/ ε倍后与整体S全等，则S的相似维数 为： r n (2.2.3)
[0037]
[0038] 采用同心圆盒子法来分析表示酸蚀孔洞的结构图片。对于每一点阵，均可以假想 为LXL的方格。在该方格中的酸蚀孔洞点数Nw就可以被计数出来且按所有可能位于中 心的点阵点数加以平均。Nw与L之间的双对数曲线斜率为df，即为分形维数。对于二维径 向流，在一定时间内，酸蚀孔洞的扩展长度：
[0039]
[0040] 其中q是酸液注入流量，PVls是100%灰岩的突破体积，PVdl是100%白云岩的突 破体积，t是注酸时间。
[0041] 基于上述酸蚀孔洞的计算，得到考虑到胶质浙青质影响的酸液有效作用距离的预 测结果。与目前常用的商业软件和理论计算结果相比，本发明所计算得到的结果能够反映 胶质浙青对酸蚀