一种碳酸盐岩的酸压效果的评价方法与流程

本发明涉及油气田开发领域，具体涉及一种碳酸盐岩的酸压效果的评价方法。
背景技术：
：酸化压裂是改造碳酸盐岩油气藏的一项有效增产措施。在酸化压裂过程中，当前置液或酸处理液以大于地层所能接受的注入排量施工时，井眼附近压力增大，当其高于地层破裂压力时，地层被压开，前置液或酸处理液进入裂缝；若继续维持一定的压力，裂缝将继续延伸，并随酸液的注入，发生酸岩反应，酸液不均匀地刻蚀地层裂缝壁面。如果设计得当，在撤除地面施工压力后，在地层压力下，裂缝不会闭合，具有一定导流能力的不均匀刻蚀通道使地层流体比较容易地流入井底。如果没有形成非均匀的刻蚀，则停泵后裂缝将会闭合，使得裂缝的导流能力很小。酸蚀裂缝导流能力是评价酸压效果的关键参数之一，现有技术中，酸蚀裂缝导流能力的室内实验评价，主要通过导流实验系统完成，把碳酸盐岩制作加工成特制岩板(即岩心试样)，通过模拟垂直裂缝，对前置液酸压、稠化酸酸压、多级注入闭合酸压等不同的工艺进行模拟实验研究，确定在不同闭合压力下酸蚀导流能力的大小，其中平行板渗透率计算公式采用达西公式。在上述酸蚀裂缝导流评价过程中，重点考虑了闭合压力、酸液粘度、排量等因素对酸蚀裂缝导流能力的影响。但是，在实际作业施工过程中，由于酸盐反应随机性强，酸蚀裂缝导流能力难以准确预测，因而使其评价结果具有一定的局限性。技术实现要素：鉴于上述现有技术的不足，本发明提供一种碳酸盐岩的酸压效果的评价方法，通过酸蚀前后的岩板表面的形貌特征来评价酸压效果，从而为后续的酸液的筛选、酸化压裂设计及优化、碳酸盐岩酸化增产记录的认识提供数据参考和理论依据。本发明的一个实施方式在于提供一种碳酸盐岩的酸压效果的评价方法，包括：对岩心试样进行形貌扫描，得到初始表面粗糙度；采用待测酸液对所述岩心试样进行酸蚀处理，完成酸蚀处理后再次进行形貌扫描，得到酸蚀后表面粗糙度；求出所述岩心试样的酸蚀后表面粗糙度与所述初始表面粗糙度的差值；将求出的差值与阈值进行比较，从而评价待测酸液的酸压效果。在碳酸盐岩酸压施工时，从注酸入口端到出口端岩样表面的酸蚀特征不尽相同，单凭导流能力无法反映施工过程中整个酸蚀裂缝酸压效果的变化。发明人经研究发现，通过对所述岩心试样在酸蚀前后的形貌特征进行表征，能够反映各个酸蚀位点的酸蚀效果，有利于得出更为客观全面的酸压效果评价。在本发明的一个优选的实施方式中，所述阈值通过以下步骤获得：对标准岩心试样进行形貌扫描，得到初始表面粗糙度；采用标准酸液对所述标准岩心试样进行酸蚀处理，完成酸蚀处理后再次进行形貌扫描，得到酸蚀后表面粗糙度；求出所述标准岩心试样的酸蚀后表面粗糙度与所述初始表面粗糙度的差值，作为阈值。根据本发明，所述标准酸液为已经在生产实践中针对目标岩体使用的酸液。根据本发明，所述标准岩心试样是作为标准酸液的酸蚀对象，用于测定阈值的岩心试样，其大小形状、化学组成等与所述岩心试样实质相同。发明人在研究中发现，在实际作业施工过程中，有些酸液体系对岩心试样具有一定的酸压效果，但是在酸液从注酸口流至出酸口的过程中，没有持续保持较高的酸蚀能力。在这种情况下，采用现有技术测定其导流能力，数据往往并不理想，而通过该数据得到的评价结果实际上是很片面的。根据本发明的评价方法，当待测酸液的表面粗糙度差值大于阈值时，即酸蚀前后的表面粗糙度的差异度比标准酸液更为显著，也就是说待测酸液能够产生比标准酸液更有效的酸蚀。在这种情况下，即使待测酸液的导流能力并不理想，也可以通过调整酸液配方、优化酸压工艺等方式，来改善其酸压效果。而当待测酸液的表面粗糙度小于阈值时，即酸蚀前后的表面粗糙度的差异度不及标准酸液，也就是说待测酸液不能产生比标准酸液更有效的酸蚀。在这种情况下，待测酸液的导流能力也势必不高。因此，认为待测酸液不适合用于目标岩体的酸蚀。在本发明的一个优选的实施方式中，所述岩心试样和所述标准岩心试样的大 小形状相同，其长度为120-180cm，宽度为40-60cmcm，厚度为20-30cm。在本发明的另一个优选的实施方式中，所述形貌扫描包括二维形貌扫描和/或三维形貌扫描，通过轮毂式或激光式表面形貌仪进行。在本发明的另一个优选的实施方式中，在所述形貌扫描中，设定轮毂式或激光式表面形貌仪在x方向上的移动距离为80-120mm，在y方向上的移动距离为30-60mm，移动间距为0.1mm-0.5mm。根据本发明，所述x方向为岩心试样的长度方向，所述y方向为与岩心试样的长度方向相垂直的宽度方向。在本发明的另一个优选的实施方式中，通过对所述形貌扫描得到的各个酸蚀位点的表面粗糙度，取算术平均值，分别得到初始表面粗糙度和酸蚀后表面粗糙度。在这种情况下，认为得到的所述初始表面粗糙度和酸蚀后表面粗糙度是对岩心试样上各个位点的表面粗糙度的综合反映。在本发明的另一个优选的实施方式中，在所述酸蚀处理中，进行导流能力测定。根据本发明，所述导流能力的测定按照api制定的《测试支撑裂缝导流能力的标准apirp-61,1989》来进行。在本发明的另一个优选的实施方式中，在进行导流能力测定时，闭合压力为10-30mpa，注入速率为5-10ml/min。在本发明的另一个优选的实施方式中，所述评价方法进一步包括：对酸蚀后的岩心试样表面及其形貌扫描图进行观察，判断是否存在从酸液进口端延伸至酸液出口段的非均匀刻蚀路径。根据本发明，若能够在酸蚀后的岩心试样表面或其形貌扫描图观察到明显的从酸液进口端延伸至酸液出口段的非均匀刻蚀路径，则认为待测酸液能够对岩心试样产生有效的酸蚀。若不能观察到上述非均匀刻蚀路径，则认为待测酸液不能对岩心试样产生有效的酸蚀。本发明的另一个实施方式在于提供上述评价方法在酸化压裂设计中的应用。根据本发明提供的评价方法，通过对所述岩心试样在酸蚀前后的形貌特征进行表征，能够反映酸液从注酸口流至出酸口的过程中各个酸蚀位点的酸蚀效果，有利于得出更为客观准确的酸压效果。并且通过与导流能力、酸蚀路径等其他参数相配合，有助于综合全面的评价和筛选不同的酸液酸压体系，同时也能为酸化 压裂工艺的进一步优化、碳酸盐岩酸化增产记录的认识提供数据参考和理论依据。附图说明图1为本发明实施例1中酸液交2000酸蚀前后的岩心试样表面示意图(左图为酸蚀前，右图为酸蚀后)。图2为本发明实施例1中酸蚀前的岩心试样的三维形貌扫描图。图3为本发明实施例1中经酸液交2000酸蚀后的岩心试样的三维形貌扫描图。具体实施方式下述实施例仅用于对本发明进行详细说明，但应理解的是本发明的范围并不限于下述实施例。在本发明的实施例中，裂缝导流能力采用api标准导流室来进行测定，测定方法为《测试支撑裂缝导流能力的标准apirp-61,1989》；三维(3d)形貌扫描采用美国公司生产的三维表面形貌仪st400，并采用mountains3danalysissoftware软件进行表面粗糙度分析。实施例11.岩心试样及酸液准备将目标碳酸盐岩的岩心切割成若干两端是半圆弧的矩形，大小为长152.4.cm×宽50.8cm×25.4cm厚的岩心试样。对准备的岩心试样表面照相，得到如图2所示的照片。然后，用三维表面形貌仪st400进行3d形貌扫描，取所有扫描位点的表面粗糙度的算术平均值作为岩心试样的平均表面粗糙度sa。以某油田常用的某酸液作为标准酸液，并选取交2000、交3000、交4000三种配方的酸液作为待测酸液。2.酸蚀用硅胶涂抹在岩心试样与api导流室两侧的接触璧，防止酸液从岩心试样两边流出。再将岩心试样放置在真空容器内一段时间，直到所有空气从孔隙中排尽，最后用水饱和岩心试样，备用。将两片岩心试样垂直面对面放入导流室中，模拟垂直裂缝，在闭合压力为10mpa、注入速率为8ml/min的条件下注入酸液，开始酸蚀。每酸蚀1小时后将闭合压力提高5mpa，待闭合压力提高至30mpa并维持1小时候后停止注入酸液，用清水清洗岩心试样和驱替管线内的残酸。然后从导流室中取出岩心试样。3.计算表面粗糙度差值△sa对酸蚀得到的岩心试样的酸蚀表面照相，并用三维表面形貌仪进行3d形貌扫描，取所有扫描位点的表面粗糙度的算术平均值作为酸蚀后岩心试样的平均表面粗糙度sa’，从而求出阈值或表面粗糙度差值(△sa＝sa’-sa)，结果见表1。表1不同酸液的表面粗糙度差值标准酸液(阈值)交2000交3000交4000sa105096611441225sa’(μm)1550186317561543△sa(μm)5008976123184.导流能力测定按照式(1)计算不同酸液的导流能力，结果表2所示。式(1)：在式(1)中，wkf为酸蚀裂缝导流能力，单位为μm2·cm；q为体积注入排量，ml/min；μ为液体粘度，mpa·s；δp为压差，mpa。表2不同酸液的导流能力标准酸液交2000交3000交400010mpa39245060080015mpa18720030037820mpa10112015519525mpa678011610730mpa455041355.非均匀刻蚀路径观察对酸蚀后的岩心试样表面及其3d形貌扫描图进行观察，判断是否出现了非 均匀刻蚀路径以及该路径是否连贯等。根据上述评价方法，可得出如下结论：1)酸液交2000用于目标碳酸盐岩，表面粗糙度差值△sa达到897μm，大于阈值；其导流能力在各个压力条件下均高于标准酸液；并且，如图3所示酸蚀位点遍布整个岩心试样。通过其3d形貌扫描图还观察到了明显的从酸液进口端延伸至酸液出口段的非均匀刻蚀路径。因此，是一种对目标碳酸盐岩具有优异酸压效果的理想酸液。2)酸液交3000用于目标碳酸盐岩，表面粗糙度差值△sa为612μm，大于阈值；其导流能力在10-25mpa压力条件下高于标准酸液，但在30mpa的压力条件下的导流能力低于标准酸液；并且，通过其3d形貌扫描图可观察到在酸液进口端有明显的非均匀刻蚀路径，但该路径延伸至出口端则变得较不明显且不连贯。根据其△sa和非均匀刻蚀路径的结果可以看出，酸液交3000实质上对目标碳酸盐岩产生了有效的酸蚀，只是其在压裂过程中受到了影响而不能维持在理想的水平，因此可以通过进一步调整酸液配方和压裂工艺来改善其酸压效果。3)酸液交4000用于目标碳酸盐岩，表面粗糙度差值△sa为318μm，小于阈值，因此认为其不适合用于目标岩体的酸蚀。在导流能力测试中，酸液交4000在10-20mpa压力条件下的导流能力虽然高于标准酸液和其他两种酸液，但是在更接近目标地层压力的25mpa和30mpa的压力条件下，其导流能力低于标准酸液；并且，通过其3d形貌扫描图观察不到明显的非均匀刻蚀路径。这也侧面验证了通过表面粗糙度判断的结果。应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。当前第1页12