[發明專利]一種考慮變粘酸動態過程的酸壓模擬方法

有效

• 申請號: 201911060761.5
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110797092B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 薛衡;黃祖熹;盧立澤;王賀華;劉榧;成一;米強波;曹獻平;李鑫;蔣利平;黃進臘;臧克一;張博;周長江;岑玉達;肖勇;趙星;孫照磊;段策;榮元帥;萬麗娟;程洋;黃海平;黃凱;萬傳治;郝成舜
• 申請（專利權）人: 成都北方石油勘探開發技術有限公司
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10;G16C60/00;E21B43/27
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 伍星

本發明公開了一種考慮變粘酸動態過程的酸壓模擬方法：分別測定變粘酸粘度與剪切速率、溫度、鈣離子濃度、pH值、表活劑濃度關系，建立變粘本構方程；模擬變粘酸酸液在裂縫系統中的流動及反應過程，得到裂縫系統內壓力剖面；以裂縫系統內壓力剖面為內邊界條件，地面壓力為外邊界條件，模擬計算變粘酸在基質中的反應過程；模擬酸液在基質系統中的粘度變化情況，并計算得到濾失速度；將得到的濾失速度帶入至步驟的裂縫系統內壓力剖面。本發明用以解決現有技術中酸壓模擬技術未考慮變粘酸的動態濾失過程，導致變粘酸酸壓模擬縫長與實際情況符合率不高的問題，實現能夠模擬得到考慮變粘酸動態降率后的酸壓裂縫形態的目的。

技術領域

本發明涉及壓裂領域，具體涉及一種考慮變粘酸動態過程的酸壓模擬方法。

背景技術

變粘酸是由斯倫貝謝公司在1997率先合成的一種粘度可變的酸液，用于通過水力壓裂、酸化方式進行油氣增產的壓裂液中，在國外有大量使老油田恢復產能、新油田提高可采儲量的成功運用。現有的變粘酸的初始黏度在170^-1的剪切速率下可為30mpa·s左右，隨著酸液與地層基質的反應，pH值升高，當pH值升至2左右時，酸液體系的粘度急劇上升，可達到1000mpa·s。之后隨著酸巖反應的繼續進行，pH值達到4左右時，激發另一化學反應，將殘酸的粘度降低到20mpa·s或更低。酸液消耗過程中的高粘狀態使得后注入的酸液轉入滲透率相對較低的地層，并阻止了孔洞的發育、減緩了活性酸向天然裂縫的濾失，從而實現了均質及深度酸化的目的。而最終殘酸粘度的下降，又有利于壓裂液或酸液的返排。

在壓裂增產領域內，酸液濾失是影響酸壓縫長的主要因素之一，濾失速度越小，酸壓縫長越長。變粘酸在反應過程中粘度不斷發生變化，因而濾失速度也不斷發生變化，最終影響酸壓裂縫形態。現有的酸壓模擬技術是基于常規酸液所得出的，未考慮變粘酸的動態濾失過程，導致變粘酸酸壓模擬縫長與實際情況符合率不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種考慮變粘酸動態過程的酸壓模擬方法，以解決現有技術中酸壓模擬技術未考慮變粘酸的動態濾失過程，導致變粘酸酸壓模擬縫長與實際情況符合率不高的問題，實現能夠模擬得到考慮變粘酸動態降率后的酸壓裂縫形態的目的。

本發明通過下述技術方案實現：

一種考慮變粘酸動態過程的酸壓模擬方法，包括以下步驟：

(a)分別測定變粘酸粘度與剪切速率、溫度、鈣離子濃度、pH值、表活劑濃度關系，建立變粘本構方程；

(b)模擬變粘酸酸液在裂縫系統中的流動及反應過程，得到裂縫系統內壓力剖面；

(c)以裂縫系統內壓力剖面為內邊界條件，地面壓力為外邊界條件，模擬計算變粘酸在基質中的反應過程；

(d)模擬酸液在基質系統中的粘度變化情況，并計算得到濾失速度；

(e)將得到的濾失速度帶入至步驟(b)的裂縫系統內壓力剖面。

進一步的，所述步驟(a)中變粘本構方程的建立方法包括：

①實驗測定變粘酸在不同剪切速率下的剪切應力，通過線性回歸得到變粘酸的流變指數；

②實驗測定變粘酸在不同pH值下的粘度，擬合得到粘度與pH值的關系；

③實驗測定變粘酸在不同鈣離子濃度下的粘度，擬合得到粘度與鈣離子濃度的關系；

④實驗測定變粘酸在不同表面活性劑濃度下的粘度，擬合得到粘度與表面活性劑濃度的關系；

⑤建立受剪切速率、溫度、鈣離子濃度、pH值、表活劑濃度共同影響的變粘本構方程。

進一步的，步驟①中流變指數n的回歸公式為：η＝Hγ^n-1，其中η為剪切應力，Pa；H為流體粘度，mPa·s；γ為剪切速率，s^-1。