Hall曲线在姬塬油田酸化井中的应用.docx

          Hall曲线在姬塬油田酸化井中的应用                    摘要：在油田注水开发过程中，吸水指数通常用于衡量注水井注入效果的好坏，很少利用该指数对酸化现场施工进行指导从渗流理论出发，根据油藏工程原理，通过室内模拟实验和油田现场酸化过程中吸水指数资料统计，建立了矿场吸酸能力和注酸量变化关系模型，通过在姬塬油田的应用，确定了姬塬油田超低渗油藏不同注酸阶段理论吸酸能力和实际渗透率的变化规律，发现酸化井的吸水能力随注酸量的增加先减小后增大至平稳，其理论计算结果与实际资料计算结果一致，表明该方法具有一定的适用性，可以为该油田的注水井酸化方案设计提供理论依据关键词：注水井酸化；Hall曲线；渗透率；姬塬油田酸化技术是注水井保证“注够水”的有效手段，然而在现场施工过程中，操作人员往往只能根据经验调整酸液排量和累计注酸量，易造成地层岩石溶蚀不充分或者过度溶蚀现象，导致措施无效因此，有必要研究酸化过程中油藏性质变化情况，这对今后酸化井如何更合理开发以及酸化后采取什么样的接替技术具有重要意义[1-2]2010年郑军证明利用Hall曲线能够刻画污水回注井的注水规律[3]，求解储层参数和定量评价酸化增注效果。

基于此基础，笔者首先分析酸化过程中地层渗透率的变化情况，接着通过对酸化井酸化过程中Hall方程的推导，来分析和验证酸化中地层吸酸能力变化规律在油田注水开发过程中，吸水指数通常用于衡量注水井注入效果的好坏，很少利用该指数对酸化现场施工进行指导吸水指数反映的是注入井周围驱替液的流动情况，一般通过日注水量与注水压差表现，且两者之间呈直线关系，但在实际资料处理时，由于时间不连续、参数变化导致数据离散点多，该线性关系却不太明显[4-5]为了研究注水井注水表现规律，消除数据离散影响，H.N.Hall利用单层注水参数累加的方法，成功地对注水井的注水规律进行了分析[6-7]为此，本文首次利用Hall曲线分析注酸过程中酸液的流动情况1 Hall模型的推导在油田注水开发过程中，吸水指数通常用于衡量注水井注入效果的好坏，很少利用该指数对酸化现场施工进行指导吸水指数反映的是注入井周围驱替液的流动情况，一般通过日注水量与注水压差表现，且两者之间呈直线关系，但在实际资料处理时，由于时间不连续、参数变化导致数据离散点多，该线性关系却不太明显[4-5]为了研究注水井注水表现规律，消除数据离散影响，H.N.Hall利用单层注水参数累加的方法，成功地对注水井的注水规律进行了分析[6-7]。

为此，本文首次利用Hall曲线分析注酸过程中酸液的流动情况在油田投入开发后，依靠天然水驱或人工水驱保持油藏压力不变，此时，地层中的岩石和流体的弹性不起作用，这种情况下的渗透可以认为是稳定的[8-11]酸化前提是岩石骨架结构要保证完好，即在注水井酸化过程中，酸液主要作用于堵塞物，对岩石骨架的溶蚀能力不足以让岩石的弹性起作用，除非过度溶蚀造成骨架坍塌因此，注水井酸化过程中酸液流动为稳定渗流，注水井的注酸速度与注酸压差有如下关系：（1）； 为井口压力（MPa）； 为井深（m）； 为酸液密度（g/cm3）; 为井筒压力损失（MPa）； 为地层渗透率（10-3μm2）； 为储层厚度（m）； 为泄流半径（m）； 为井筒半径（m）， 为酸液粘度（mPa•s）； 为酸液体积系数，其中 ， 由此可知：注酸井的累计注酸量与累计泵压（泵压×时间）呈线性关系2 注酸过程中渗透率变化规律以往对于酸化研究主要集中在酸液选择、酸化工艺和酸化效果上，对于注酸过程中地层渗透率变化研究较少从姬塬以往对于酸化研究主要集中在酸液选择、酸化工艺和酸化效果上，对于注酸过程中地层渗透率变化研究较少从姬塬油田超低渗油藏H区块选取65块渗透率相近的岩心进行岩心流动实验，研究其注酸过程中渗透率情况，发现65块岩心酸化过程中渗透率变化规律基本呈两种趋势。

以其中两块岩心为例，进行具体分析，岩心1的原始渗透率为0.96×10-3μm2，注入流速为0.1ml/min；岩心2的原始渗透率为0.79×10-3μm2，注入流速为0.3ml/min2.1 渗透率在注酸初期较小，低于原始渗透率，中期快速上升并保持平稳至后期从图1渗透率与累计注酸关系曲线可见，1#岩心在累计注酸量为21.1mL左右时，岩心渗透率一直保持在0.46×10-3μm2左右，低于原始渗透率；累计注酸量从21.1mL增加到38.8mL时，注酸量增加了17.7mL，渗透率由0.46×10-3μm2快速上升到17.00×10-3μm2，上升了16.54×10-3μm2；接着再注入47.5mL的酸液，渗透率基本变化不大；整个注酸过程中，1#岩心的流速恒定在0.1ml/min，累计注酸量达到86.3mL2#岩心在累计注酸量为20.8mL左右时，岩心渗透率从0.05×10-3μm2逐渐上升到0.35×10-3μm2，仍低于原始渗透率；累计注酸量从20.8mL增加到32.6mL时，注酸量增加了11.8mL，少于1#岩心上升期的注酸量（17.7mL），渗透率由0.35×10-3μm2快速上升到3.60×10-3μm2，上升了3.25×10-3μm2，上升量低于1#岩心上升期的渗透率增加值（16.54×10-3μm2）；接着再注入酸液25.4mL左右，渗透率保持平稳；当累计注酸量达到57.9mL时，渗透率下降后再次上升到5.10×10-3μm2，并再次保持平稳，此次渗透率下降和上升主要由于微粒运移导致出口端孔隙吼道被堵塞和后来堵塞物被冲开造成（从图22#岩心出口端收集的残酸中可见乳白色沉淀）；整个注酸过程中，2#岩心的流速恒定在0.3ml/min，累计注酸量达到119.5mL。

1#岩心2#岩心图1 渗透率与累计注酸量关系曲线图2 岩心出口端残酸样品外观2.2 低流速岩心上升期所用酸量多于高流速岩心，渗透率变化幅度大于高流速岩心从图1可知，用0.1ml/min流速驱替的岩心渗透率增加幅度大于0.3ml/min，累计注酸量少于0.3ml/min，即在低流速（0.1ml/min）的情况下，累计注酸量少，反而渗透率增加大主要原因是H区块为坡型三角洲前缘微相沉积，粘土矿物中高岭石含量较高，存在中偏弱的速敏由此可见，流速是影响酸化效果的主要因素之一，现场施工必须控制好排量3 Hall模型的验证与应用3.1 Hall模型的验证图3为1#岩心和2#岩心的Hall曲线，曲线参数是根据岩心流动实验的实验数据取得从图3可以看出，累计注酸量与累计压差（压差×时间）线性关系较好，相关系数基本均能达到0.9以上，充分说明了Hall曲线处理方法的合理性，同时该曲线采用多次注酸参数累计叠加的方式得到吸酸规律，很好地消除部分参数引起的偶然误差；1#岩心Hall直线斜率初期较小，仅为0.308，中后期斜率突然上升到10.66，并保持平稳；2#岩心Hall直线斜率初期为0.177（小于1#岩心斜率0.308），累计注酸量达到20.8mL后，斜率为5.565，并保持至累计注酸量为57.9mL后，直线斜率降至2.146，最后再次上升到6.560；1#岩心和2#岩心Hall直线斜率（即吸酸能力）变化规律与渗透率变化规律一致，即Hall曲线可以很好地体现注水井在整个注酸过程中的渗流规律，也充分说明了Hall曲线处理酸化数据的正确性。

图3 1#岩心和2#岩心的Hall曲线由于Hall直线斜率反映了实际地层与注入流体的性质，而酸液粘度（ ）、酸液体积系数（ ）、泄流半径（ ）、井筒半径（ ）和储层厚度（ ）相对来说，均容易获得Hall曲线拟合斜率计算得到的酸化岩心渗透率见表1从表中可以看出，计算出岩心渗透率与实际测得的岩心渗透率对比，两者的符合程度较高，即在注酸过程中，用Hall曲线计算得到的渗透率与实际测得渗透率吻合程度较高，说明运用Hall曲线解释储层渗透率是可行表1 实验测得岩心渗透率与Hall曲线计算值对比表岩心注酸驱替时期测得渗透率（10-3μm2）计算渗透率（10-3μm2）相对误差（%）1#前期0.460.5417.41#中-后期19.5018.903.12#前期0.350.335.72#中期3.623.406.12#中后期3.051.3256.72#后期5.124.874.93.2 Hall模型的应用从H区块2口酸化井的Hall曲线上可以看出，累计注酸量与累计泵压线性关系非常好，且注酸初期较小，斜率小，中期快速上升至平稳，与室内实验酸化规律认识一致H1井在累计注酸量小的情况下，反而在注酸后期斜率下降主要原因是H1井注的是常规土酸，酸岩反应速率快，易造成近井地带过度溶蚀和骨架坍塌，降低储层吸水能力；而H2井注的是缓速酸，具有降低酸岩反应速度和高效螯合金属离子的能力，可有效防止二、三次沉淀产生和进入地层深部进行解堵。

因此，H2井酸化前期Hall曲线的斜率变化幅度低于H1井，中后期时斜率上升速度高于H1井由此可见，在日常生产管理中，要注重酸液的选择和加强酸液注入量的控制图4 Hall曲线在酸化井中的应用4 结论（1）注水井酸化过程中，近井地带渗透率不是缓慢变化过程，而是突变，其渗透率在注酸初期较小，低于原始渗透率，中期快速上升并保持平稳至后期2）采用注酸参数叠加方法形成的Hall曲线可很好地刻画酸化井的吸酸规律，Hall曲线斜率变化规律与室内测试的岩心渗透率变化趋势一致3）缓速酸酸化井酸化前期Hall曲线的斜率变化幅度低于常规土酸酸化井，中后期时斜率上升速度高于常规土酸酸化井参 考 文 献1. 陈永生. 油藏流场[M]. 北京：石油工业出版社，1998：75-81.CHEN Yongsheng. Reservoir Flow Field [M].Beijing：Petroleum Industry Press，1998：75-81.2. 王金峰，冯 斌，寇晓波. 低渗透油藏注水井吸水能力分析与研究[J]. 辽宁化工，2013，42(4)：414-418.WANG Jinfeng，FENG Bin，KOU Xiao-bo. Analysis and Research of Water Injectivity of Water Injection Wells in Low Permeability Reservoir[J]. Liaoning Chemical Industry，2013，42(4)：414-418.3. 郑军，刘鸿博，冯文光,等. Hall曲线在川中污水回注井中的运用[J]. 成都理工大学学报(自然科学版)，2010，37(3)：256-261.  -全文完-。