氮气泡沫分流酸化工艺技术研究

酸化是通过酸来溶解地层基质中的颗粒堵塞物,恢复或提高油气井产量的一种有效措施。常规酸化存在布酸不均、残酸返排不彻底、酸岩反应速度太快等缺点。泡沫分流酸化对渗透率和油水层具有选择性,可以实现均匀布酸,提高酸化效果。 通过单岩心和并联岩心驱替实验,得出泡沫在高低渗岩心分流的机理为:低渗岩心毛管力大,气泡容易破裂,形成气相蹿流,流动阻力小,高渗岩心相反;并得到渗透率级差小于10时采用泡沫段塞分流酸化工艺,级差为10～15时采用泡沫酸分流酸化工艺。通过实验测定了泡沫酸与石英砂和N80钢反应的溶蚀量,并与土酸进行了对比,得到泡沫酸的溶蚀量小于土酸的溶蚀量,且泡沫特征值越大反应速度越慢,温度越高反应速度越快,泡沫酸化具有缓蚀作用,能够达到较深的穿透距离,实现油井深部酸化。 把热阻力的概念引入泡沫流体管流的压降计算中,推导出了泡沫流体热阻力系数的计算公式,通过计算得出无量纲加热数越大,泡沫流体的热阻力越明显。当无量纲加热数大于0.25时,热阻力大约是摩擦阻力的10%,热阻力必需考虑。建立了泡沫分流酸化数学模型,对泡沫段塞分流酸化和泡沫酸分流酸化过程进行了模拟,由计算结果得出,注泡沫段地层总表皮系数会逐渐增大,井底和井口压力都会逐渐升高;在注酸段总表皮系数、注入压力会逐渐减小。泡沫酸分流酸化比泡沫段塞分流酸化的分流效果要好,不同渗透率的小层进酸更均匀,对低渗层渗透率改善最明显,但是总作业时间长,注入压力高。由酸岩反应计算结果得出,HF在地层中作用范围只有0.5m左右,H2SiF6与HF的溶解能力相当,并且是HF的有益补充,0.5～1.1m范围内快速反应矿物的消耗主要是由H2SiF6溶解,增加了土酸的穿透深度。地层温度越高HF消耗越快;注酸排量越大,酸化穿透深度越大。建立了泡沫举升排酸数学模型,对井筒温度场和压力场进行了耦合求解,计算得到了泡沫举升过程的井筒内温度、压力、密度、流速的分布,并与氮气举升排酸过程进行了对比。 提出了泡沫分流酸化选井原则和现场施工工艺,现场应用表明泡沫分流酸化能有效封堵高渗层,把酸液转向低渗层,提高油井产量,该技术适于非均质油藏油井、重复酸化老井的解堵增产增注。