碳酸盐岩酸化测试中的激光供能加热系统的制作方法

1.本发明涉及一种用于在碳酸盐储层的酸刺激的领域中应用的实验室测试中使用的激光供能系统，其寻求提高酸在储层岩内通过的效率。该系统改进了操作计划，因为其寻求酸处理渗透到碳酸盐岩中的更高效率，并且因此通过增加对储层和井之间的流开放的面积而有助于改进井的ip结果。


背景技术：

2.碳酸盐岩的地层是相当多样的，这是它们经历地质年代自然形成的过程的函数，如karmann, i.; sanchez, le
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distribui
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o das rochas carbon
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gicas do brasil" [distribution of carbonate rocks and speleological provinces of brazil], espeleo-tema, informative bulletin no. 13, 1979; tonietto, sn
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o francisco" [diagenesis and hydrothermalism in proterozoic carbonate rocks: bambu
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lia
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tratamento de dados multivariados atrav
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ncia em rochas carbon
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ticas" [treatment of multivariate data through correspondence analysis in carbonate rocks],151p. 地球科学论文（硕士）, state university of campinas, sp, 1993; barbosa, ja et al.
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paleoambientes e icnof
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ncia carbon
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tica da bacia da para
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ceo-paleogeno), nordeste do brasil [paleoenvironments and ichnofacies of the carbonate sequence of the para
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ba basin (cretaceous-paleogene), northeastern brazil], revista brasileira de geosciences [巴西地球科学杂志], vol. 36, pp. 449-464, 2006的研究中所述。
[0003]
问题是这些岩石可能受到非常不同类型的冲击，例如酸雨、沉积系统、产生碳酸盐岩的地壳类型的形成以及构造运动等。通常，文献中对该主题进行了大量的研究，这些研究通常针对自然界中碳酸盐岩地层的环境。因此，该岩石的特性，例如渗透性、孔隙率、化学组成、存在的空隙、天然裂缝等，可能根据引起岩石在自然界中形成的过程而变化。
[0004]
在碳酸盐的酸化中，众所周知，存在化学反应，其结果可以被测量以验证储层到油井的渗透性、孔隙率、甚至连通性的受益，其最终目的将是增加油田中井的生产能力。然而，这些反应的动力学受温度影响，即反应速度随温度升高而增加。
[0005]
在水深超过700米的近海酸化操作中，海床的温度是4℃，线路长度取决于工程，油井可能离固定生产单元(spu)远达10 km，这导致酸冷却。因此，由于温度低，酸反应的速度将较低。例如，分别使用盐酸和乙酸，反应可以总结如下：caco3(s)+2 hcl (aq)
→
h2o + co
2 + cacl
2 (aq)caco
3 + 2 ch3cooh ca(ch3coo)
2 + co
2 + h2o
还应当强调，生产策略的选择是确保油田开发成功的最重要的工作之一。这是因为在它们的使用寿命期间，油田经历不同的阶段，范围从油田生产的开始到它们的成熟阶段。进行修井操作以便保持井的生产能力，从而保持油田的使用寿命。
[0006]
在油田的生产寿命期间，在所生产的油的组成、油中溶解气体的含量(rgo)、油中水的浓度(bs & w)、存在于该水中的盐的组成以及经由用于人工提油的气举开始注气的时刻等方面发生若干变化。这些变化产生了对井的生产条件进行调节的需要，这些变化在井的使用寿命期间被调节，目的是尽可能经济地生产最大量的油。
[0007]
在碳酸盐地层中的井的完成阶段中，一些步骤是必需的，第一步是将储层连接到井的射孔操作。这种操作产生一种隧道，该隧道将允许油从储层流到井的内部。使用由缆绳降下的炮进行射孔操作，缆绳具有为此目的设计的炸药。接着进行酸化操作，其寻求除去钻井过程中由钻头在碳酸盐岩表面上在井的内表面上引起的损害。这种损害导致井生产能力降低，并且通常进行酸注入处理以改善生产能力的假定下降。
[0008]
用酸注入的处理受情况变化的影响，例如：地层渗透性的差异，其中酸更容易进入，在哪里它更具渗透性，以及在哪里存在裂缝。最终，最后一个问题是处理的效果，通常是在由炮产生的岩石或隧道的表面上，有时甚至需要使用化学发散来将酸处理导向具有低渗透性的地层。
[0009]
碳酸盐地层中的酸化操作已经表明，酸处理的注入通常取决于在井内部在与储层和/或射孔的界面处、在更大渗透性的区域中可获得的优先路径，和/或可在岩石表面中形成优先路径的天然裂缝的存在。然而，处理倾向于在岩面上溶解比渗透到地层中更多，即酸在储层-井界面处被消耗。
[0010]
silva, md; soares, ja; lima, a.
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efeito da acidifica
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o de matriz sobre a petrof
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sica de rochas carbon
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ticas," [effect of matrix acidification on the petrophysics of carbonate rocks], vii brazilian geophysical symposium, ouro preto, october 25-27, 2016的研究是关于在基质酸化过程之前和之后分析其岩石物理性质的天然和人造碳酸盐样品。因此，它只是监测具有代表性的岩石样品的岩石物理变化，而不使用激光供能工具的实验室研究。
[0011]
文献pi10058680a2揭示了酸化油井或气井、水或气注入器，和除去长水平井中的砂浆，或甚至寻求恢复这些井的渗透性的酸化的热化学方法。该方法直接应用于油井，并且没有提及与使用激光进行光催化和热催化以进行酸反应的方法相关的设备。
[0012]
silva, mgf
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aplica
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o de laser para canhoneio de po
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leo," [use of lasers for perforating oil wells], 180p., 论文（机械工程硕士）, pontifical catholic university of rio de janeiro, 2013的参考文献揭示了一种研究，其目的在于评价高功率激光在碳酸盐储层中的涂覆的和涂水泥的井中的射孔操作中的用途，其目的是将侧孔直接引入井壁中以允许流体从储层流到井中。
[0013]
因此，现有技术中没有现有文献在评价碳酸盐酸化的塞测试中揭示激光供能系统，例如本发明中的系统。
[0014]
开发本发明以解决这些类型的问题，通过评估酸从将被酸化的储层岩通过塞状样品的行为的研究结果，本发明旨在改进操作计划，并因此寻求酸处理向碳酸盐岩中更大的渗透效率，并因此通过增加对储层和井之间的流开放的面积而有助于改进井的ip结果。
[0015]
也就是说，本发明提出了一种用于计划油田中的生产开发的技术方案，例如盐下，以便增加油田的采收率，从而获得更经济的更好结果。
[0016]
还应注意，本发明涉及油田生产寿命的特定阶段，即开始生产，但当气举和低bs & w情况发生在油田生产管理中时，本发明也可以应用于修井操作，因此必然涉及油田的整个生产寿命；因此，这是一种解决方案，其中存在更好的储层和油田生产管理以便尽可能经济。


技术实现要素：

[0017]
本发明涉及一种激光供能系统，以提高碳酸盐地层中的钻井和完成的井的生产能力。因此，通过实验室测试研究和预测的这种技术改进了操作计划，并因此寻求在碳酸盐岩中渗透酸处理的更高效率，并因此通过增加对储层和井之间的流开放的面积而有助于改进井的ip结果。
[0018]
本发明用于碳酸盐储层中的酸刺激领域，例如盐下。
附图说明
[0019]
下面将参考附图更详细地描述本发明，附图以示意性和非限制性的方式示出了其实施方案的示例。附图如下：图1说明了根据本发明的用于碳酸盐酸化评价的塞测试中的激光供能和加热系统的设计，其显示了(1)泵，(2)激光供能系统，(3)塞流测试设备，(4)岩塞，(5)保持器和(6)压力计；-图2示出岩塞测试设备，其具有居中于所述保持器的主体的下部上的流体入口、位于所述保持器的主体的基部处的侧面的排水系统、加压系统、以及居中于所述保持器的上部上的流体出口；-图3示出了来自不同油田的碳酸盐储层岩的样品a至f的塞，在激光供能酸化之前和酸化之后，所述塞将通过显微断层扫描术经受塞的结构验证测试，以评价在每个塞样品上产生的通道。
具体实施方式
[0020]
根据本发明并在图1中示出的在实验室测试中的塞测试中使用的激光供能系统包括用于流体置换的泵(1)、耦合到激光供能系统(2)的塞测试设备(3)、和压力计(6)，使得在测试期间酸中的激光供能将增加酸化期间产生的通道的直径，因此由于光子的存在和温度的增加而增加了酸的反应性，也促进了酸和岩塞之间的反应动力学的结果，即，酸对岩体的消耗将更大。
[0021]
如图2中更详细地示出的，塞测试设备3包括在保持器5的下部上的酸入口7和在上部上的酸出口8、用于对保持器加压以模拟储层压力的氮气线路9和用于在测试完成后清除留在保持器内的氮气和液体的阀线路10。
[0022]
在设计碳酸盐岩的酸化程序之前，进行实验室研究以评价酸从将被酸化的储层岩通过塞状样品的行为。该测试的目的是验证塞将如何随着酸的通过而行为，所述酸可以是甲酸、乙酸、盐酸和/或稠化酸。
[0023]
从该实验室测试的结果，分析人员将验证和推断酸将如何分布在储层岩内。测试结果改善了操作计划，并因此提高了酸处理渗透到碳酸盐岩中的效率，因此有助于通过增加对储层和井之间的流开放的面积来改善井的ip结果。
[0024]
本发明提出在实验室测试中包括酸供能的使用，通过使用激光辐射来增加酸反应性，以便增加这些碳酸盐岩酸化测试的效率。
[0025]
15%的hcl与基本上由caco3组成的碳酸盐岩反应产生co2、cao和h2o。当施加到碳酸盐岩时，激光辐射引起约800℃的热降解，caco3产生cao和co2。温度是最严重影响反应速度的因素之一。因此，温度的增加不仅增加了反应分子之间的碰撞频率，而且增加了分子碰撞的能量。
[0026]
根据碰撞理论，分子反应的概率增加，即，反应速度增加。从无机化学来看，在一定范围内的温度升高改变了反应动力学，提高了其速度。一旦调节了理想参数，这些参数不仅仅依赖于温度，它们可能取决于在将应用技术方案的情况中的碳酸盐岩样品的化学组分。
[0027]
因此，就15% hcl酸和地层样品塞中存在的caco3之间的化学反应而言，实验室测试设备中酸和激光的联合产生了更有效的结果。
[0028]
在实验室测试中，使用所提出的激光供能系统进行的研究示出了通过使用与塞有关的激光供能酸获得的真实受益水平。在测试之前和之后进行岩石物理测试以测量岩石的渗透率和孔隙率就足够了，以便通过对酸使用激光供能技术来测量将获得什么样的受益。
[0029]
因此，本发明是一种评价在应用激光供能酸化技术的碳酸盐地层中的油田的井中的生产能力受益的方法，并且其然后变得可以通过其增加的生产能力计划油田的增加的采收率。
[0030]
应当注意，尽管已经参照附图描述了本发明，但是本领域技术人员可以根据具体情况对其进行修改和改变，但是只要其在本文限定的发明范围内。