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单相缓速酸酸蚀裂缝导流规律

钻井液与完井液 2024年第2期41卷 270-278页

作者：崔波冯浦涌姚二冬荣新明周福建中海油田服务股份有限公司油田生产事业部天津300450 中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249

低渗碳酸盐岩酸压成功的关键在于酸压后形成可在地层闭合压力下保持高导流能力的酸蚀裂缝。单相缓速酸是一种具有纳米结构、低伤害、低摩阻及高缓速性能的新型酸液体系,应用潜力大,但其酸蚀裂缝导流规律尚不明确。以光滑岩板和粗糙岩板... 详细信息

低渗碳酸盐岩酸压成功的关键在于酸压后形成可在地层闭合压力下保持高导流能力的酸蚀裂缝。单相缓速酸是一种具有纳米结构、低伤害、低摩阻及高缓速性能的新型酸液体系,应用潜力大,但其酸蚀裂缝导流规律尚不明确。以光滑岩板和粗糙岩板为实验对象,以盐酸、胶凝酸和乳化酸为对比,利用酸液刻蚀和酸蚀裂缝导流实验、表面形貌扫描和连续强度测试仪,研究了酸液类型、交替注入级数、注入速度、黏度比、反应时间、岩板类型对导流能力的影响。结果表明:单相缓速酸相对于盐酸、胶凝酸和乳化酸,可形成强沟道型刻蚀形貌,差异化溶蚀程度高,岩板强度损伤减缓,在高闭合压力下可保持较高的导流能力。提高酸液交替注入级数(≥3级)、注入速度、黏度比(黏度差≥50 mPa·s)及岩板初始表面粗糙度,有助于形成优势酸液流通通道。单相缓速酸实现高导流酸蚀裂缝机理为:(1)黏性指进形成差异化刻蚀沟道;(2)主蚓孔滤失形态及“虹吸”效应减缓裂缝表面强度损伤。

关键词：单相缓速酸碳酸盐岩酸蚀裂缝导流差异化酸蚀岩板强度损伤

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一种单步解除有机沉积及无机垢的单相酸体系

钻井液与完井液 2024年

作者：崔波荣新明冯浦涌姚二冬周福建王顺中海油田服务股份有限公司油田生产事业部中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院

近井地带有机垢和无机垢的沉积严重影响了油气正常生产，常规解堵体系无法同时解除有机、无机及其混合垢。针对上述问题，开发了一种新型多功能解堵体系—单相酸体系，该体系由2种不相溶的液体（溶有机垢的芳烃溶剂和溶无机垢的酸液）... 详细信息

近井地带有机垢和无机垢的沉积严重影响了油气正常生产，常规解堵体系无法同时解除有机、无机及其混合垢。针对上述问题，开发了一种新型多功能解堵体系—单相酸体系，该体系由2种不相溶的液体（溶有机垢的芳烃溶剂和溶无机垢的酸液）、表面活性剂、助表面活性剂及功能型添加剂组成。采用电导率仪、粒度分析仪、旋转岩盘仪、界面张力仪、润湿角测定仪、摩阻仪、岩心流动仪、CT扫描等实验仪器对单相酸体系的性能进行了系统分析评价。实验结果表明，单相酸体系是一种外相为油、内相为酸的纳米均相分散体系，粒径分布为7～50nm；界面张力为0；具有解除储层乳化（破乳率大于90%）、水锁、润湿改性的性能（油湿改性为水湿）；可同时溶解有机垢、无机垢及其混合垢（溶解率100%），岩心伤害渗透率恢复率大于100%；具有低摩阻性能（降阻率大于80%），可实现大排量解堵作业；具有高缓速率性能（缓速率大于99%），可实现储层深部解堵。单相酸体系利用油、酸互溶原理，实现了有机垢、无机垢及其混合垢单步同时溶解，对油气井及转注井近井地带混合垢污染物的高效解除具有重要意义。单相酸体系在伊拉克米桑油田进行了现场试验，增产效果显著。

关键词：单相酸有机沉积无机垢纳米分散体系单步

深层裂缝性致密砂岩气藏基质-裂缝气体流动机理

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石油钻探技术 2024年第2期52卷 153-164页

作者：曲鸿雁胡佳伟周福建史纪龙刘成油气资源与工程全国重点实验室(中国石油大学(北京)) 北京102249 中国石油大学(北京)碳中和示范性能源学院北京102249 中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249 中国石油浙江油田公司浙江杭州310023

为了探明深层裂缝性致密气藏的气体流动规律,研发了基质–裂缝系统气体流动物理模拟装置,建立了高温高压基质–裂缝系统气体流动物理模拟方法,模拟了不同温度和压力条件下气体从基质到天然裂缝及人工裂缝的流动过程,以及基质与裂缝之间... 详细信息

为了探明深层裂缝性致密气藏的气体流动规律,研发了基质–裂缝系统气体流动物理模拟装置,建立了高温高压基质–裂缝系统气体流动物理模拟方法,模拟了不同温度和压力条件下气体从基质到天然裂缝及人工裂缝的流动过程,以及基质与裂缝之间的传质过程;对比分析了不同温度和压力条件下气体流动的差异性,明确了高温高压作用下应力和流态对气体流动规律的综合影响。模拟结果显示,储层压力和应力显著影响气体流量和岩石渗透率,温度变化对气体流量和渗透率的影响相对较小,含天然裂缝岩心受应力敏感和气体滑脱效应的影响显著。研究结果为深层裂缝性致密气藏的高效开发提供了理论依据。

关键词：致密砂岩裂缝性气藏基质–裂缝系统深层气体流动

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致密砂岩油藏纳米乳液渗吸增产作用机理

油气地质与采收率 2024年第1期31卷 126-136页

作者：袁帅周福建李源梁星原梁天博姚二冬中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室北京102249 中国石油勘探开发技术研究院北京100083

纳米乳液作为一种纳米级胶体分散体系,因其优异的界面性能以及提高采收率效果被广泛应用于非常规油藏开发。基于低能乳化法制备了水包油型纳米乳液体系,通过室内实验明确纳米乳液静态吸附性能、润湿反转性能以及自发渗吸的内在联系,并... 详细信息

纳米乳液作为一种纳米级胶体分散体系,因其优异的界面性能以及提高采收率效果被广泛应用于非常规油藏开发。基于低能乳化法制备了水包油型纳米乳液体系,通过室内实验明确纳米乳液静态吸附性能、润湿反转性能以及自发渗吸的内在联系,并分析纳米乳液在致密砂岩油藏中的渗吸增产作用机理。实验结果表明:纳米乳液的平均粒径小于10nm,满足进入致密砂岩绝大部分孔喉的粒径要求,在致密孔喉内能充分扩散运移,从而扩大渗吸作用范围。纳米乳液的临界胶束质量分数为0.015%,能够有效降低油水界面张力至2 mN/m左右。纳米乳液的吸附等温线符合Langmuir吸附模型,其润湿反转机理以吸附机理为主。纳米乳液能够增溶原油,并通过乳化作用进一步分散原油,减小乳状液中油滴尺寸,减弱油滴通过孔喉时的贾敏效应,降低渗流阻力。岩心润湿性会影响渗吸采收率,随着岩心亲水性增强而增加,不同润湿性岩心自发渗吸时孔隙动用程度存在差异,加入纳米乳液能显著提高油湿岩心内小孔渗吸采收率。同时,增加纳米乳液浓度与边界开放程度可以提高渗吸采收率,这主要是由于致密砂岩自发渗吸受毛细管力主导,边界开放程度增加能够扩大纳米乳液接触面积,纳米乳液浓度增加能够增强润湿反转作用与乳化作用,从而增强自发渗吸效果。

关键词：致密砂岩纳米乳液润湿反转静态吸附自发渗吸

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碳酸盐岩储层酸蚀蚓孔物模实验研究进展

钻采工艺 2024年第3期47卷 73-81页

作者：王达周福建刘合冯浦涌邱守美寇春松中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院中海油田服务股份有限公司油田生产事业部中国石油勘探开发研究院

酸蚀蚓孔是碳酸盐岩储层基质酸化最典型、最基本的特征,其尺寸和形态对酸化效果有着重要影响,关于酸蚀蚓孔的物模研究对于碳酸盐岩储层基质酸化机理研究及现场施工设计具有重要指导意义。文章分别综述了线性流和径向流两种岩心流动实验... 详细信息

酸蚀蚓孔是碳酸盐岩储层基质酸化最典型、最基本的特征,其尺寸和形态对酸化效果有着重要影响,关于酸蚀蚓孔的物模研究对于碳酸盐岩储层基质酸化机理研究及现场施工设计具有重要指导意义。文章分别综述了线性流和径向流两种岩心流动实验研究的重要成果和最新进展,指出酸蚀蚓孔实时表征是线性流岩心流动实验研究的发展方向,针对渗透率、尺寸等岩心参数对酸蚀蚓孔发育的影响,应结合融合电测和示踪剂的蚓孔实时表征方法进行进一步研究。针对酸液突破岩心时孔隙体积倍数(PVBT)与岩心参数之间关系的认识,后续应进一步升级径向流岩心流动实验及表征设备,从而开展不同因素对酸蚀蚓孔发育影响的研究,重点解决酸蚀蚓孔从实验尺度升级到现场尺度问题。建议加强电测法室外模拟实验及现场应用研究,从而实现实验尺度和现场尺度酸蚀蚓孔的实时观测和表征。

关键词：碳酸盐岩基质酸化酸蚀蚓孔岩心流动实验物模实验储层改造

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杏子川地区长6储层压裂液原位置换原油

钻井液与完井液 2024年第3期 396-404页

作者：柏浩周福建吴俊霖丁志远杨飒飒盛连奇姚二冬中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室

杏子川地区延长组长6储层具有含油饱和度低、油湿性强，非均质性强（渗透率为0.10～1.0 mD）等特征。常规压裂液体系润湿改性能力弱、渗吸置换效果差，亟需研究具有渗吸提采功能的压裂液。借助了核磁共振T2谱手段，测试了不同组成和配... 详细信息

杏子川地区延长组长6储层具有含油饱和度低、油湿性强，非均质性强（渗透率为0.10～1.0 mD）等特征。常规压裂液体系润湿改性能力弱、渗吸置换效果差，亟需研究具有渗吸提采功能的压裂液。借助了核磁共振T2谱手段，测试了不同组成和配比的化学剂对长6储层岩心内微-纳孔径原油的动用能力，并探究了压裂液原位置换原油的影响因素及其渗吸机理。结果表明：带负电的阴离子试剂AX-2更适合动用长6低含油饱和度储层，0.10%AX-2渗吸采收率大于30%，纳米小孔与微米大孔动用程度分别为42.08%与22.62%；将表面活性剂AX-2复配成为10 nm尺寸的纳米乳液AX-1，抗吸附能力更强，动用效果更佳，纳米孔与微米孔动用程度可提升至58.26%与29.70%；界面张力为1.5 mN/m时AX-1最适合动用长6储层原油，此时液体具有较高的渗吸动力与原油剥离能力。优选体系复配后现场压裂稳定，试油效果良好，平均日产油量超过26 t。

关键词：低含油饱和度纳米乳液核磁T2谱渗吸置换长6砂岩

耐高温可加重酸性交联压裂液的研发与性能评价

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石油科学通报 2024年第3期9卷 503-512页

作者：许航周福建杨飒飒李源朱丽燕姚二冬中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院中国石油勘探开发技术研究院

针对高温深层油气藏埋藏深，地层破裂压力高、压裂施工难度大的问题，开展耐高温可加重压裂液研究。通过室内实验自主合成了一种耐温抗盐的聚合物稠化剂TS-700和适用于酸性交联的有机锆交联剂OZ-60，优化了添加剂加量，形成了一种耐温18... 详细信息

针对高温深层油气藏埋藏深，地层破裂压力高、压裂施工难度大的问题，开展耐高温可加重压裂液研究。通过室内实验自主合成了一种耐温抗盐的聚合物稠化剂TS-700和适用于酸性交联的有机锆交联剂OZ-60，优化了添加剂加量，形成了一种耐温180℃可加重酸性交联压裂液体系。研究了加重压裂液黏度、减阻、延迟交联规律，并评价了耐温抗剪切性能、悬砂性能、破胶及岩心伤害性能和管柱腐蚀能力。结果表明，该体系在酸性条件下进行交联，通过调整交联剂加量和pH，交联时间可控在3～12 min；高温有利于黏度提升，加重降低了基液黏度，密度为1.20 g/cm3的加重压裂液配方在180℃条件下剪切120 min后，保留黏度仍大于70 mPa·s。加重剂会在一定程度上降低压裂液的减阻性能，但在不同稠化剂加量下的加重压裂液减阻率仍可达68.04%以上，满足有效降低长距离井筒中摩阻损失的要求。交联压裂液在常温和100℃条件下均展现出优异的悬砂效果，支撑剂沉降速率低。破胶与岩心伤害实验结果表明，交联体系在0.03%破胶剂加量下即可实现完全破胶，破胶液对致密岩心伤害率仅为19.42%。高温高压动态腐蚀实验结果表明，全配方压裂液对N80和13Cr钢材具有较低的腐蚀速率，能够保障现场压裂管柱的安全性。

关键词：高温深层加重压裂液酸性交联低摩阻管柱腐蚀

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水力压裂切割煤层顶板力学机理及参数优化

科学技术与工程 2022年第19期22卷 8253-8261页

作者：周航周福建中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249

煤层开采中,上顶板难以断裂,易形成大面积悬顶结构,进而诱发严重的冲击地压等灾害,不利于矿井的安全高效生产。针对利用水力压裂技术解决煤层上悬顶的工程问题,采用地质-工程一体化模拟技术,考虑岩层纵向分层属性,建立了大尺度水平井段... 详细信息

煤层开采中,上顶板难以断裂,易形成大面积悬顶结构,进而诱发严重的冲击地压等灾害,不利于矿井的安全高效生产。针对利用水力压裂技术解决煤层上悬顶的工程问题,采用地质-工程一体化模拟技术,考虑岩层纵向分层属性,建立了大尺度水平井段内多簇压裂精细模型,开展了水力压裂切割煤层厚顶板力学机理和施工参数优化研究。研究结果表明:①水平井多级压裂能够充分切割上顶板,产生密切割缝网结构,附加诱导应力值增大10%,能够有效解决悬顶卸压问题;②高黏滑溜水+交联冻胶压裂液体系形成的裂缝体积高于低黏滑溜水体系约40%;③影响裂缝扩展的主控因素从强到弱依次为:压裂液类型、地层物性、液量、排量、段长。本文耦合地质建模-裂缝扩展-应力计算,深入研究了水力压裂裂缝扩展规模及其对厚层顶板弱化改造程度,研究成果将指导含厚层顶板煤层安全高效开发。

关键词：硬厚顶板水平井裂缝扩展地应力参数优化

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水平井多级压裂高维参数智能优化方法研究

石油科学通报 2023年第3期8卷 347-359页

作者：李丽哲周福建王博中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院北京102249 中国石油大学(北京)克拉玛依校区石油学院克拉玛依834000

本文耦合裂缝扩展、产能模拟和自动搜索算法,建立了完整的水力压裂高维参数智能优化工作流,以获取全局范围内最佳匹配的整套压裂参数,使得以经济指标为目标函数的值最大化。裂缝扩展模拟采用自编的边界元裂缝扩展模拟器,产能模拟采用CM... 详细信息

本文耦合裂缝扩展、产能模拟和自动搜索算法,建立了完整的水力压裂高维参数智能优化工作流,以获取全局范围内最佳匹配的整套压裂参数,使得以经济指标为目标函数的值最大化。裂缝扩展模拟采用自编的边界元裂缝扩展模拟器,产能模拟采用CMG组分模拟器,自动搜索算法采用遗产算法和贝叶斯优化算法,实现了整个优化过程自动化,即裂缝整体形态自动导入CMG中并自动建立压裂模型,通过CMG压裂模型预测油气水产量并计算目标函数值,自动搜索算法通过衡量目标函数值与压裂参数输入值之间的关系,更新下一代压裂参数输入值,并重新进行压裂优化,直至获得理想的压裂参数。压裂优化过程及结果表明:结合边界元裂缝扩展模拟器和CMG组分模拟器,可以实现快速压裂仿真,解决了智能搜索仿真次数高、计算量大的难题;通过智能优化,最终压裂参数相对初始压裂参数,经济指标提高55%;对比遗产算法和贝叶斯算法优化结果,遗传算法搜索到了更优的压裂参数,即经济指标更高,而贝叶斯算法搜索迭代次数较少,同时可以更好地利用先验知识;两种方法均适合求解水力压裂优化的“黑盒”工作,且各有优势,现场应用推广潜力大。

关键词：水力压裂优化遗传算法贝叶斯算法智能搜索