[发明专利]用于在有限入口衬管中进行基质-酸增产设计的方法

说明书

一种用于对材料地层中的井(12)进行增产的方法，该方法包括对用于设计LEL衬管(20)系统的衬管中的孔尺寸分布的工作流程进行建模，其中，用于提供对每个区段(36)的孔(28)的数目的初始估计的求解策略满足每个区段的酸覆盖率和孔(28)中的最后一个孔上的压力下降(dp)，其中，初始估计可以从针对特定排放系数和衬管构型的间隙速度、泵送速率与总横截面孔面积之间的关系中找到。

技术领域

本发明涉及用于对碳酸盐石化储层中的油井或气井进行增产的系统中的流体输送。

背景技术

增产的目的是提高油井或气井的生产率，同时使引入到油井或气井中的增产流体的量最小化。用于碳酸盐储层中的油井或气井的常用增产方法是酸增产，通过酸增产允许选定的酸与储层岩石(碳酸盐)发生化学反应，这导致储层岩石的溶解并且提高油井或气井的生产率。

对于那些完全“开孔”的油井或气井，一个复杂的因素是酸在井中的酸放置、即酸在储层的整个部段上分布的能力。将酸从地表“压入”通常会导致井的增产处理效果一般，因为大部分的酸是在井的跟部处进行反应。

为了确保正确放置酸和有效利用酸，已经引入了所谓的“有限入口衬管(LEL)”技术。LEL是具有多个孔的衬管，所述多个孔沿着衬管的长度分布以用于将酸转移到储层岩石中。LEL技术是为长水平井的酸分布和酸增产而开发的并且也被称为“受控酸喷射(CAJ)”。使用LEL的储层岩石的酸化过程可以以若干不同的数学方式表示。第一数学方式是对时间追踪酸锋的运动中的完全瞬态方法。这种完全瞬态方法也被称为“瞬态模拟器”并且对于匹配(和/或再现)现有酸增产过程的历史压力数据和流速数据是有用的。第一数学方式假设多个孔的孔尺寸的孔尺寸分布已经被优化并且使用该孔尺寸分布作为计算中的输入。瞬态模拟器试图捕获酸与岩石之间的化学反应的物理特性，该物理特性是提高油井或气井的生产率所需的。瞬态模拟考虑了酸在岩石中的溶解图案。这些溶解图案被称为“虫孔”。这些溶解图案取决于例如酸的注入速度、岩石的岩石类型、渗透率或酸的注入温度。瞬态模拟器需要大量的计算能力，并且因此瞬态模拟是耗时的。

用于使用LEL对酸化过程进行建模的第二数学方式是稳态方法。在这种稳态方法中，LEL中的酸的泵送速率变化被忽略并且在稳态模拟中只对酸的最终酸分布进行评估。这种稳态方法是快速的并且可以使用计算机软件改变孔尺寸的分布，以匹配沿着井的LEL的每个区段中的酸的期望酸覆盖率。

用于酸化过程的概念是LEL中的多个孔的分布。这些孔可以具有不同的尺寸并且/或者可以沿着LEL以一定间隔间隔开并且用作流限制部。孔的这种尺寸和定位会导致酸沿着LEL流动的机械变化。孔尺寸分布的适当设计能够确保储层部段用酸处理并且酸在酸化过程中有效利用。在下面列出的多个参考文献中已经解决了孔尺寸分布的计算的各方面。

另一个复杂的因素是确保酸最大限度地酸渗透到储层岩石中。酸是昂贵的商品并且不应当用于溶解邻近井孔区域、即邻近LEL附近的所有岩石。相反，增产方案应当被设计成使得酸尽可能地渗透到岩层中，因为这种情况会导致最高的负表皮并且因此导致最高的生产率指数。

许多作者的实验室实验清楚地表明，对于任何给定的岩石地层，酸渗透取决于酸的间隙速度。存在使产生深度溶解图案(即，虫孔)所需的酸的量最小化的最佳速度。该最佳速度取决于岩石和酸系统(类型、浓度、温度)。除了确保均匀的酸覆盖率之外，孔尺寸分布也必须设计成使得虫孔通过岩石地层的传播最大化。

另一问题与竖向井和水平井两者的酸增产有关。挑战是在整个井的完井轨迹中实现均匀增产。一些操作者选择不对井进行增产，其他操作者从井口压入，其他操作者通过盘管进行增产。采用允许分阶段酸化并使用转向器的分段完井。少数操作者使用有限入口衬管(LEL)概念，但是没有描述用于孔尺寸设计的全面工作流程。由于考虑因素的多样性，因此在不同的孔尺寸和频率方面，LEL的设计仍然是挑战的主题。