[发明专利]深层石灰岩储层酸压酸液有效作用距离的数值计算方法

说明书

本发明公开了深层石灰岩储层酸压酸液有效作用距离的数值计算方法，包括：（1）计算施工结束时的井底温度；（2）计算施工结束时的裂缝缝长，在缝长方向划分网格单元并计算各单元的平均缝宽，得到各单元酸液流速；（3）以井底温度为初始条件，计算各单元不考虑酸岩反应热的酸液温度以及酸液浓度；（4）计算各单元的酸岩摩尔反应热；（5）计算考虑酸岩反应热的各单元酸液温度以及酸液浓度，建立酸液浓度分布曲线，定义酸液初始注入浓度的10%作为残酸极限浓度，以残酸极限浓度对应的缝长为酸液有效作用距离。本发明考虑了酸压过程中酸液受到的热效应，提高了酸液有效作用距离计算的准确性，对深层石灰岩储层酸压设计具有指导意义。

技术领域

本发明涉及石油工程领域，尤其是深层石灰岩储层酸压过程中酸液有效作用距离的数值计算方法。采用数值计算方法计算高温条件下的酸液有效作用距离，提高深层石灰岩储层酸压设计的准确性，实现深层石灰岩储层高效酸压改造。

背景技术

川西地区二叠统深层碳酸盐岩储层展现出良好的勘探潜力，已成为四川盆地现阶段最现实的接替层系之一。储层以石灰岩、白云岩为主，具有埋藏深(5000m)、温度高(145℃)等特征。该地区开发难以自然获得工业油气流，酸压裂技术是区块储层主要的增产改造手段之一(齐宝权,赵佐安,贺洪举等.应用测井储层品质综合评价指数来判别储层的有效性——以四川盆地西部地区二叠系栖霞组为例[J].天然气工业,2018,38(02):25-32)。

酸化压裂(简称酸压)是指在高于储层破裂压力或天然裂缝的闭合压力下，将酸液挤入储层，在储层中形成裂缝，同时酸液与裂缝壁面岩石发生化学反应，非均匀刻蚀裂缝壁岩石，形成沟槽状或凹凸不平的刻蚀裂缝，施工结束后裂缝不完全闭合，最终形成具有一定几何尺寸和导流能力的酸蚀裂缝，实现油气井增产。酸液有效作用距离是评价酸压效果的重要指标之一，它主要受温度、酸液浓度等因素影响。其中，温度是影响石灰岩储层酸压效果的重要因素(李颖川.采油工程[M].石油工业出版社,2009)。

目前常用的酸液有效作用距离计算方法主要关注残酸极限浓度的计算(李建辉,慕立俊,赵振峰,等.一种基于残酸极限评价酸液有效作用距离的方法,CN105044288A[P].2015)，很少综合考虑压裂过程中酸液的温度变化对于酸压改造效果的影响。因此，针对川西地区储层温度高的特点，研究酸压过程酸液温度变化规律，明确温度对于酸压效果(酸液有效作用距离)的影响，对于川西地区储层酸压改造设计至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供深层石灰岩储层酸压酸液有效作用距离的数值计算方法，该方法重点研究酸压过程中酸液受到的热效应(井筒传热、酸液流动换热、酸岩反应放热)，采用数值方法计算考虑以上热效应的酸液温度与浓度，最终基于酸液浓度确定酸液有效作用距离。该方法原理可靠，有利于计算高温地层的酸液温度及浓度，提高酸液有效作用距离计算的准确性，对深层石灰岩储层酸压设计具有指导意义。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

首先，建立井筒温度场模型模拟井筒传热并计算井底温度；其次，采用PKN公式计算酸压裂缝的缝长和缝宽，根据裂缝缝宽分布求解酸液流速；再者，以井底温度为初始条件，根据流速求解酸液温度和浓度；然后，通过酸液温度和浓度计算酸岩反应热；最后，计算考虑酸岩反应热后的酸液温度和浓度，建立酸液浓度与裂缝长度的关系曲线，确定酸液有效作用距离。

深层石灰岩储层酸压酸液有效作用距离的数值计算方法，依次包括以下步骤：

(1)采用Eickmeier井筒温度场模型模拟井筒温度场并计算施工结束时的井底温度(王鸿勋,张士诚.水力压裂设计数值计算方法[M].北京:石油工业出版社,1998)；

(2)采用PKN公式计算施工结束时的裂缝缝长(李颖川.采油工程[M].北京:石油工业出版社,2001)，在缝长方向划分网格单元并计算各单元的平均缝宽，再计算各单元酸液流速；