[发明专利]一种定量评价粗糙裂缝酸刻蚀后粗糙程度变化的方法

说明书

本发明公开了一种定量评价粗糙裂缝酸刻蚀后粗糙程度变化的方法，依次包括下列步骤：（1）对酸刻蚀前的粗糙岩板进行激光扫描，获取粗糙裂缝形貌3D数据并剔除噪点数据，然后计算酸刻蚀前裂缝面的二维分形维数；（2）对步骤（1）中的粗糙岩板开展酸刻蚀物理模拟实验，采用激光扫描仪获取酸刻蚀后的裂缝形貌3D数据并剔除噪点数据，然后计算酸刻蚀后裂缝面的二维分形维数；（3）根据步骤（1）和步骤（2）中酸刻蚀前后裂缝面分形维数的变化量判定粗糙水力裂缝酸刻蚀后粗糙程度变化。本发明能够定量表征粗糙水力裂缝酸刻蚀后在酸液不同流动方向上的粗糙程度变化，为酸液在粗糙水力裂缝中的流动规律研究提供准确可靠的基础参数和理论依据。

技术领域

本发明涉及石油工程领域，尤其是碳酸盐岩油气藏酸压增产过程中一种定量评价粗糙裂缝酸刻蚀后粗糙程度变化的方法。

技术背景

酸压是碳酸盐岩油气藏建产、增产的杀手锏技术之一，现场施工时通常先用黏性前置液(如压裂液)造缝，即形成水力裂缝，然后注入酸液；酸液沿水力裂缝流动，由于流道的曲折和碳酸盐岩较强的非均质性，酸液与裂缝壁面岩石发生非均匀化学溶蚀反应，使酸蚀裂缝更加复杂；施工结束后，在闭合压力作用下，未溶解区域作为支撑点，形成具备一定几何尺寸和一定导流能力的酸蚀裂缝，大大提高了储层的渗流能力，实现油气井的建产、增产(MJ Economides，AD Hill，C Ehlig-Economides，Ding Zhu.Petroleum productionsystems[M].New York:Pearson Education International,p553-554)。

酸刻蚀物理模拟实验是利用岩板在实验室模拟现场酸压时酸液在水力裂缝中流动反应，且刻蚀裂缝壁面岩石的过程，它为酸蚀裂缝导流能力实验测试提供样品，也为酸刻蚀裂缝数学模型研究提供可靠的基础参数。目前酸刻蚀物理模拟实验常用光滑岩板模拟前置液造缝形成的水力裂缝表面，然而大量的实验和理论研究证实：由于碳酸盐岩较强的非均质性，形成的水力裂缝壁面非常粗糙(Liu Z,Chen M,Zhang G.Analysis of theInfluence of a Natural Fracture Network on Hydraulic Fracture Propagation inCarbonate Formations[J].Rock Mechanics&Rock Engineering,2014,47(2):575-587)，具有一定粗糙程度的水力裂缝更符合储层条件下水力裂缝形态。粗糙裂缝表面会直接影响流体在水力裂缝中的流动行为(Tsang Y M,Witherspoon P A.The dependence offracture mechanical and fluid flow properties on fracture roughness andsimple size[J].Water Resource Research,1983,88(3):2359～2366)。近年来少量实验研究也观察到：粗糙裂缝酸刻蚀后粗糙程度发生了变化，这种变化会影响酸蚀裂缝导流能力(Al-Momin A,Zhu D,Hill A D.The effects of initial condition of fracturesurfaces,acid spending and acid type on conductivity of acid fracture[C].OTC24895,2014)，因此定量评价粗糙裂缝酸刻蚀后粗糙程度变化，有利于储层条件下粗糙酸压裂缝导流能力的准确预测，提高酸压效果。然而目前缺乏一种定量评价粗糙裂缝酸刻蚀后粗糙程度变化的方法，导致粗糙水力裂缝酸刻蚀前后粗糙程度变化不明确，直接影响了粗糙裂缝酸蚀导流能力预测和酸压工程方案设计的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定量评价粗糙裂缝酸刻蚀后粗糙程度变化的方法，该方法操作简便、原理可靠，能定量评价粗糙裂缝酸刻蚀后粗糙程度变化，为酸蚀裂缝导流能力预测和酸压工程优化设计提供指导。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。