酸压中液氮伴注降低酸岩反应速度研究

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酸压是碳酸盐岩储层增产改造的常用措施,埋藏深、温度高的碳酸盐岩储层,酸岩反应速度较快,有效酸蚀缝长较短。地层压力系数较低的地层,为促进返排,酸压中常采用伴注液氮方式。由于液氮温度低,液氮除了起到促进返排作用之外,还能起到降低液体和裂缝面温度的作用,从而可以降低酸岩反应速度,增加活酸作用距离。但目前缺乏有关液氮伴注降温、降低酸岩反应速度方面的研究。因此,本文针对酸压中液氮伴注降低温度和酸岩反应速度方面进行研究。本论文基于流体动力学、热力学、传热学等理论,建立了井筒及附近地层温度场、裂缝及近缝地层温度场的数学模型,并进行离散求解建立数值模型,应用Fluent软件编制程序,采用aspenONE软件计算酸与液氮混合液的物性,构建了酸压液氮伴注中井筒及裂缝内温度场的计算模型。基于上述模型,计算了不同排量、不同液氮用量、不同注入时间下井筒及裂缝内温度分布,并对比了只注酸液和液氮伴注时的温度差异,最后进行了只注酸液和液氮伴注两种方式对应温度下的酸液驱替实验,优化了现场施工中的液氮用量,对比了其温度差异对酸岩反应速度及酸液在裂缝中有效消耗时间的影响。研究表明:施工排量越高、液氮用量越高、注入时间越长,井筒及裂缝中温度越低;对于深4000m、地层温度为120℃的储层,最优施工排量为3m3/min,在此排量下液氮用量达到400L/min后温度降低的作用减缓;在注入时间为60min时,井底温度约50℃;伴注液氮与否能产生近20℃的温度差异,而活酸作用时间能产生约5min的差异,说明液氮伴注降温、增加活酸作用距离的效果明显。本文为酸压中液氮伴注设计上提供了理论依据和指导,对碳酸盐岩储层酸压改造具有一定工程意义。
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