采油课程设计砂岩基质酸化设计

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1、本科工程设计报告课 程石油(采油)工程设计学生姓名 刘越天学号0808030216教学院系石油工程学院专业年级石油工程2008级指导教师陈冀嵋、孙艾茵等行课时间2012年 3 月 5 日石油(采油)工程设计任务书砂岩基质酸化设计西南石油大学石油工程学院2012年3月14日目 录一、设计题目1二、目的及要求1三、砂岩基质酸化设计应考虑的要点及要求1四、砂岩酸化设计内容1五、砂岩基质酸化设计原则1六、张家坪构造储层特征1七、设计所需的原始数据及气井基本情况(已给条件)2八、油井分析及措施目的11九、施工设计技术思路11十、现场材料及工具资料12十一、酸化方式13十二、已知施工参数设计13十三、其它

2、已知数据13十四、完成以下设计计算及内容14十五、设计报告装订顺序及格式(统一用word文档A4纸打印)14参考资料15 1一、设计题目张家X井须二气藏基质酸化设计二、目的及要求(1)目的：通过设计了解砂岩基质酸化设计方法、基本的设计计算、砂岩基质酸化施工设计书的基本设计内容和设计思路，并掌握方案设计的基本方法、步骤以及设计中所涉及的基本计算，加强系统的工程训练，培养分析和解决实际工程问题的能力。(2)要求：根据张家X井须二气藏的基础数据和设计要求，完成张家X井须二气藏砂岩基质酸化设计，并针对所计算和设计的内容完成张家X井须二气藏基质酸化设计报告(要求写出所采用的设计计算公式、过程及步骤)，并

3、根据完成的设计内容填写砂岩基质酸化施工设计书(见石油工程设计教材的采油部分，附录4砂岩基质酸化施工设计书)。三、砂岩基质酸化设计应考虑的要点及要求参见石油工程设计教材的采油部分，第八章砂岩地层基质酸化第一节。四、砂岩酸化设计内容参见石油工程设计教材的采油部分，第八章砂岩地层基质酸化第一节。(1)写出详细的设计计算过程；(2)按设计报告格式编写设计报告(附设计的原始数据)；(3)采用Word文档编写报告，要求A4纸打印，字迹工整，文字通顺，思路清晰，计算结果正确；(4)按石油工程设计教材的采油部分，附录4砂岩基质酸化施工设计书填写完设计内容(没有涉及到的不填，保留空缺)。五、砂岩基质酸化设计原则

4、参见石油工程设计教材的“采油工程设计”，第八章砂岩地层基质酸化第一节。六、张家坪构造储层特征1.储层岩石学特征张家坪地区须二段储层以灰白、浅灰色厚层块状中粒长石石英砂岩、中粒岩屑砂岩为主，次为细粒岩屑砂岩、中粒石英砂岩、中粒长石岩屑砂岩夹黑色页岩条带，其中砂岩层厚占须二段总厚的70左右。对3口井岩心观察、149块薄片鉴定（岩心、岩屑），其基本特征如下：石英含量高，为6080，颗粒粗大，石英次生加大普遍。长石主要为正长石，少量斜长石，长石含量在515之间。长石粘土化深，个别蚀变作用极深，已部分或全部转换为粘土岩，部分长石方解石化。岩屑主要为沉积岩屑中的泥页岩和粉砂岩，次为变质石英等。以胶结物形式

5、出现的粒间充填矿物主要为方解石和白云石，含量在0.518之间，未见硅质胶结。2.储集空间类型张家M井在须二段取心1次，取心进尺7.80m，心长7.80m，收获率100，为灰白色石英细砂岩，32条无充填水平裂缝，2条无充填直裂缝贯穿岩芯，缝长1.822.17m，共见28处冒气。 张家M井处于构造轴线，裂缝发育情况较理想。岩心薄片上常见微裂纹，宽0.010.03mm，未充填。裂缝发育程度对产能具有重要的控制作用，构造核心部位的井张裂缝线密度大，同时其产量也高，裂缝线密度与产量具有正相关关系。七、设计所需的原始数据及气井基本情况(已给条件)1. 酸化选井选层查明张家坪构造须二气藏的含气性，探明气藏储

6、量；同时利用就近现有天然气管网，获得天然气后能尽快投产，增加川西地区天然气产量，加快开发张家坪构造须二气藏。而且，邻井张家M井须二段酸化后产气6.155万方，无阻流量7.949万方。因此，决定对张家X井须二上段：3850.03917.5m和须二下段4014.04122.5m分别进行基质酸化。 须二下段：4014.04122.5m。2. 张家X井基本情况张家X井基本数据见表1-1。表1-1 张家X井基本数据井 名张家X井 别开发井井 型直井地理位置四川省雅安市雨城区上里镇构造位置张家坪构造须三底界构造南端轴线附近开钻日期2009.01.15完钻日期2009.08.10人工井底(m)4140完钻层

7、位须一段完钻井深m4170.00完井方法尾管射孔地面海拔1202.79 (m)补心海拔1210.29(m)最大井斜()9.9设计井深(m)4200m(垂深)采气井口KQ65-70(一号、四号总闸门、直管挂、盖板法兰为KQ65-105MPa)目的层须二段套管头至补心距离(m)7.5井口坐标纵X：3345443.40 m横Y：18311625.96m钻探目的进一步查明张家坪构造须二气藏的含气性，探明气藏储量；同时利用就近现有天然气管网，获得天然气后能尽快投产，增加川西地区天然气产量，加快开发张家坪构造须二气藏。3.施工层段基本数据张家X井施工层段基本数据见表1-2和表1-3。表1-2 张家X井钻探

8、层位基本数据层 位底界井深(m)钻厚(m)沙 溪 庙 组2194598自 流 井2422228须 五 段34861064须 四 段351630须 三 段3841.5325.5须 二 段4123.5282须 一 段417046.5（未完）表1-3 张家X井施工层段基本数据施工层位施工井段（m）层厚(m)孔隙度（%）含水饱和度（%）压力系数须二上3850.03865.03880.53917.5525.2338.40.97须二下4014.04038.04051.04058.04072.04084.54092.04105.04114.54122.564.54.9946.50.97储层岩性大套灰白色、浅

9、灰灰色砂岩夹薄层页岩4.钻头及套管程序张家X井钻头、套管程序见表1-4。表1-4 钻头、套管程序钻头尺寸深度(mmm)套管尺寸深度(mmm)水泥返高(m)试压泵情况660.430.80508.0030.07(J55B11.13mm )地面444.5 155.00339.70153.77(J55B10.92mm )地面清水试压10.0MPa,30min降至9.6MPa311.2 2237.00244.52235.53 (N8011.99mm)地面返灌清水试压37.0MPa30min降至36.7MPa215.9 3850.00177.83847.95 (P11011.51mm)地面返灌清水试压52

10、.0MPa30min降至51.8MPa149.24170.00127.0尾管 (3699.774168.04)(N809.19mm)尾管头以上5.油层套管数据张家X井油层套管数据见表1-5。表1-5 油层套管数据规格(mm)下入井深(m)钢级壁厚(mm)内 径(mm)抗内压(MPa)抗外挤(MPa)177.83847.95P11011.51154.7865.674.3127.004168.04N809.19108.6269.972.46.钻井液使用情况张家X井须二段钻井液使用情况见表1-6。表1-6 须二段钻井液使用情况井深(m)钻井液类型密度(g/cm3)井深(m)钻井液类型密度(g/cm3

11、)3852.003853.50聚磺钻井液1.123920.503921.00聚磺钻井液1.153874.003874.501.124033.504037.001.293890.503891.001.174057.004058.001.293900.503901.001.174079.504080.501.297.固井质量张家X井施工段固井质量见表1-7。表1-7 施工段固井质量套管尺寸(mm)井段(m)解释结果177.801330差13303753好127.03699.774168.04未解释8.油管数据张家X井油管数据见表1-8。表1-8 油管数据油管外径(mm)油管内径(mm)壁厚(mm)

12、入井深度(m)钢级抗内压(MPa)抗外挤(MPa)88.9766.45见井身结构图VASS90E78.879.873625.51见井身结构图BG90SN8285.49. 井底落物数据无落物10.套管损坏情况未损坏11.油井生产措施历史数据及施工层钻井显示(1)试油历史数据常规试油数据无.测试数据无射孔数据张家X井施工层位射孔数据见表1-9。表1-9 施工层位射孔数据射孔段(m)射厚(m)孔密(孔/m)孔眼数方法枪型弹型压井液须二上(跨度：67.5)3850-38651516240油管传输SQ89RDX-46-102清水；密度：1.0；液面：井口3880.5-3917.53716592合计528

13、32须二下(跨度108.5)4014-40382416384油管传输SQ89RDX-46-102清水；密度：1.0；液面：井口4051-40587161124072-4084.512.5162004092-410513162084114.5-4122.5816128合计64.51032采气历史数据该井为新井。以往压裂酸化措施历史数据新井，未进行过压裂和酸化措施和其它措施。(2)钻井过程中油气水显示张家X井于2009年1月15日开钻，2009年8月10日钻至井深4170.00m进入须一段46.50m完钻，钻井中油气水显示如表1-10。表1-10 张家X井须二段钻井过程中油气水显示层位井段(m)厚

14、度(m)显示类别显 示 情 况须二3852.003853.501.50气测异常用密度1.12g/cm3、粘度31s聚磺钻井液钻进至井深3853.71m发现气测异常。现场分析为含气层。3874.003874.500.50气测异常用密度1.12g/cm3、粘度31s聚磺钻井液钻进至井深3874.95m (发现气测异常。现场分析为含气层。3890.503891.000.50井漏用密度1.17g/cm3、粘度31s的聚磺钻井液钻进至井深3890.55 m发现井漏，钻进至井深3894.64m，累计漏失钻井液10.3m3。钻至井深3898.83m止漏，漏失钻井液9.6m3，累计漏失钻井液19.9m3。须二

15、3900.503901.000.50气测异常用密度1.17g/cm3、粘度31s聚磺钻井液钻进至井深3901.63m发现气测异常。现场分析为含气层。3920.503921.000.50气测异常用密度1.15g/cm3、粘度31s聚磺钻井液钻进至井深3921.68m发现气测异常。现场分析为含气层。须二4033.504037.003.50井漏用密度1.29g/cm3、粘度43s的聚磺钻井液钻进至井深4033.50 m发现井漏，钻进至井深4036.66m，漏失钻井液3.2m3，累计漏失钻井液3.4m3；钻进至井深4071.31m止漏，累计漏失钻井液35.0m3。现场分析该层段为渗漏层。4057.00

16、4058.001.0气测异常密度1.29g/cm3、粘度44s聚磺钻井液钻进至井深4058.41m发现气测异常。现场分析为可能气层。4079.504080.501.0气测异常用密度1.29g/cm3、粘度44s聚磺钻井液钻进至井深4080.96m发现气测异常。现场分析为可能气层。12.储层特征及测井综合解释(1)岩性特征张家X井须二气测异常段岩性特征见表1-11。表1-11 张家X井须二气测异常段岩性特征序号层位井段(m)厚度(m)岩性定名岩性描述异常722须二3852.003853.501.5浅灰色细砂岩成分以石英为主，岩屑、长石少量；细粒结构，分选中等，次棱角次圆状；泥质胶结，含少量灰质，

17、较致密。气测异常727须二3874.003874.500.5浅灰色细砂岩成分以石英为主，岩屑、长石少量；细粒结构，分选中等，次棱角次圆状；泥质胶结，较疏松。气测异常734须二3890.503891.000.5浅灰色细砂岩见少量灰色，成分以石英为主，岩屑、长石少量，偶见黑色矿物；细粒结构，分选一般，棱角次圆状；泥质胶结，较疏松井漏累计漏失钻井液10.3m3734须二3900.503901.000.5浅灰色细砂岩同上气测异常739须二3920.503921.000.5浅灰色细砂岩见少量灰白色，成分以石英为主，岩屑、长石少量，偶见黑色矿物；细粒结构，分选差，次棱角次圆状；泥质胶结，较疏松。气测异常7

18、68须二4033.504037.003.5浅灰色细砂岩成分以石英为主，岩屑、长石少量，见暗色矿物；细粒结构，分选差，次棱角次圆状；泥质胶结，较疏松。井漏累计漏失钻井液3.4m3771须二4057.004058.001.0灰白色细砂岩成分以石英为主，岩屑、长石少量，见云母碎片；细粒结构，分选一般，次棱角次圆状；泥质胶结，疏松。气测异常771须二4079.504080.501.0灰白色细砂岩同上气测异常(2)综合测井解释成果根据测井解释资料， 须二下段综合解释含气层15段，裂缝层4段有效储层厚度33.1m，各段解释相关测井图1-2(黄色段为设计射孔井段)及表1-12。 图1-2 须二下段测井图 层

19、位NOSDEPEDEPGRACCNLDENRTPORSWRESULT须二上13850.23851.756.3468.619.352.361355.3545.27气层23851.73853.966.0858.454.42.62174.71.0394.64致密层33853.93855.847.2465.034.12.57120.33.7159.53气层43855.83857.652.7965.57.052.391954.0944.21气层53860.93862.951.3963.275.042.33185.43.1453.95气层638633863.550.7361.077.272.34164.4

20、2.2374.42致密层73863.53864.660.192.5613.622.06143.415.2721.29裂缝层83880.83884.181.92130.1745.91.6469.629.7118.89裂缝层113891.73894.149.6468.377.832.48233.25.2534.83气层123894.1389849.1170.28.692.48165.6639.09气层1338983899.546.8873.2210.732.46180.57.2631.24气层143900.33901.378.786919.172.28111.95.2851.59气层1639023

21、906.156.7974.0111.782.27144.47.5931.98气层183908.13908.858.2363.947.982.16312.33.6436.58气层203909.93913.757.486.3224.181.86240.312.3621.42裂缝层213915.13917.296.7877.9139.321.9872.49.245.19裂缝层须二下2339423943.3100.6861.9117.532.432653.6155.41气层354014.24017.992.0565.729.742.52378.55.2431.6气层364019.6402074.496

22、3.233.242.59232.34.1248.59气层384021.2402381.4563.116.592.53299.44.0743.69气层404027.64028.789.7962.417.232.51142.73.7868.63气层434032.34033.879.4863.036.882.382554.0751.37气层444033.8403589.5561.665.362.5557.93.4898.99裂缝层4540354037.693.2567.485.672.5548.75.8877.26裂缝层5040514052.986.9862.454.442.5750.73.8398

23、.49裂缝层524055.24056.496.5964.968.612.49110.8558.4气层574072.54074.786.2164.769.052.28305.54.7538.39气层594075.54077.188.8263.6313.012.01475.14.2933.91气层614077.94079.673.7769.4414.671.82389.96.4828.13气层644081.9408374.9170.4316.372.1588.26.8451.04裂缝层664083.54084.27463.7312.682.3206.94.3354.08气层704096.34101

24、.291.1463.557.282.39437.14.2435.57气层754114.74115.984.3764.429.62.3428334.8513.86气层774118.54119.689.0171.8638.371.98472.77.6921.11气层794120.24122.188.3475.9121.432.1670.99.3715.48气层13.张家X井身结构示意图 张家X井须二下段酸化井身结构图13Y344-148封隔器下至3950m33939503950m88.9mm+73mm组合油管下至4122m左右，88.9mm油管下至2500m套管 mmm钻头 mmm 14.酸化井段

25、上下距水层距离酸化井段上下无水层。15.距断层距离酸化井段周围无断层。八、油井分析及措施目的1. 增产潜力分析(1)张家坪构造具有所处圈闭的构造背景好、靠近烃源岩、储层发育、盖层有效和生储盖组合搭配合理等有利的成藏条件，具有良好的生产潜力。(2)通过邻井张家M井该构造唯一一口井的资料显示：该气藏为常压的断层构造圈闭的弹性气驱气藏，本含气构造须二气藏暂无气水界面，对于增产措施的进行有着良好的条件。(3)邻井张家M井是该构造钻达须二段的第一口井，该井2004年12月28完井，完井测试获得2.355104m3/d的工业气流。2007年通过酸化解堵得储层改造措施，在井底仍有积液的情况下，获得了6.15

26、5104m3/d的天然气，且不含硫化氢。表明本构造须二段天然气富集程度较高，且圈闭的埋深、圈闭面积及闭合高度适中，地层能量充足，有较大的储量规模。2. 施工目的张家X井是张家坪构造的一口生产井，须二段钻井显示多次井漏、气测异常，通过酸化解堵解除近井筒地带的污染堵塞，改善油气渗流通道，提高该井产能。九、施工设计技术思路(1)须二段钻进过程中发生过井漏，同时根据测井资料，须二段有裂缝，本次施工的主要目的是解除近井污染堵塞。(2)该层段岩心分析，以细砂岩为主，储层本身也具有土酸酸化的基础。因此，酸液采用缓速配方，前置酸为缓速盐酸，主体酸为缓速土酸，后置酸为缓速盐酸，可达到深部进入解堵的目的。前置液和

27、后置液的比例为1：1。(3)根据张家X井酸溶蚀率实验结果，储层岩性较纯，盐酸的溶蚀率比较高，达到25.8%，土酸的溶蚀率为36.6%，按照处理液：盐酸约1：1的比例设计。(4)本井压力系数不高，储层酸化后有可能出现排液困难，施工中混注液氮。(5)为了尽量缩短酸液在地层停留时间，酸化施工后采用8mm油嘴尽快开井放喷排液，不能自喷则采用液氮气举排液措施。十、现场材料及工具资料1.工作液液 类配 方缓速盐酸清水+15%HCl+3.5%SAN-122+2.5%OPZ-3+2.5%LHH-3+2.5%NH4Cl缓速土酸清水+12%HCl+3%HF+3.5%SAN-122+2.5%OPZ-3+2.5%LH

28、H-3+2.5%NH4Cl防膨液清水+3%NH4Cl+1.5%OPZ-3注：商品盐酸浓度31%，商品氢氟酸浓度40%。注：须二上段和须二下段酸液配方设计相同。防膨液作为顶替液使用。添加剂中NH4Cl(粘土稳定剂)为固体，SAN-122为缓蚀剂，OPZ-3为表面活性剂，LHH-3铁离子稳定剂，其余均为液体，液体添加剂密度均为1000kg/m3。施工前井筒内为KCl水。根据施工设计技术思路第(3)的要求：建议缓速盐酸(前置液和后置液)用量：0.8m3/m。建议处理液缓速土酸(处理液)用量：0.8m3/m。2.施工井口、管柱结构、工具(1)井口装置采用KQ65-70(一号、四号总闸门、直管挂、盖板法

29、兰为KQ65-105MPa双总闸施工)井口装置。(2)施工管串须二上段油管鞋启动接头+73mm油管+水力锚+Y344-100封隔器+水力锚+侧孔节流器+73mm油管+Y344-148封隔器+水力锚+88.9mm油管+油管挂+油补距=4033m。Y344-100封隔器在3955.84m，Y344-148封隔器在3636.69m。避开套管接箍。须二下段油管鞋启动接头+73mm油管+Y344-148封隔器+水力锚+88.9mm油管+油管挂+油补距=4122m。Y344-148封隔器位置为3950m。避开套管接箍。(3)主要施工设备BL1600型压裂主车8台ACF700A型压裂车(平衡车)1台仪表车1

30、台管汇车1台供液车1台液氮泵车1台配酸车1台液氮槽车3台注：压裂车型号和计算根据石油工程设计第三部采油工程设计附表3-3-1压裂车型号及整车技术参数表确定。十一、酸化方式封隔器分层酸化十二、已知施工参数设计1.注入方式油管带封隔器注入。施工时混注液氮，液氮排量90Sm3/min。2.施工排量考虑张家坪储存存在微裂缝，因此，适当提高施工排量，假设施工排量按如下给出(忽略公式计算)：须二上段：高挤时排量2.4m3/min，低替时排量小于0.5m3/min。须二下段：高挤时排量2.2 m3/min，低替时排量小于0.5m3/min。3.井口平衡压力平衡压力2030MPa。十三、其它已知数据1井筒温度

31、参数气藏地层温度梯度为：2.44/100m；地面温度为：25；恒温点温度：20；恒温点深度：20m；酸液比热：1KCal/kg；地层导热系数：0.025 kcal/mmin；钢材导热系数：0.62KCal/mmin；环空液导热系数：0.08KCal/mmin；井筒酸液密度：1075kg/m3；2.酸浓度和矿物浓度计算参数地层初始孔隙度：须二上段06%，须二下段03%；井半径：根据钻头尺寸确定；DamKahler数；NDa2；无量纲酸容量数：NAC0.02；取rD1，1.5，2，2.5，5。3.酸化孔隙度和渗透率参数假设地层只有不溶矿物和可溶矿物两种，可溶矿物占50%，可溶矿物摩尔质量为：55；

32、可溶矿物的密度2550kg/m3；地层原始渗透率：须二上段为0.17mD，须二下段为0.07mD。4.酸化效果预测参数伤害带地层渗透率：0.005mD；供气面积：500m；井半径：rw=0.0746m；假设伤害半径rd=ra(即酸化处理的有效距离)。5.酸化工艺选择及施工参数已知破裂压力梯度：aF0.022 MPa/m；假定酸液在井筒流动为紊流，雷诺数Re=2500；酸液密度rL1075 kg/m3；射孔孔径12mm；为了不压破地层，建议取施工井口最高限压略小于或等于最大井口施工压力；取高压管汇试压高于最大施工压力6MPa；低压管汇试压取0.4MPa。BL1600型压裂车机械效率为0.75。十

33、四、完成以下设计计算及内容1. 工作液类型选择(已知)及计算配制酸液量、添加剂用量。2. 酸化工艺、方式选择及施工参数设计计算3.计算注完酸液时的井筒温度数据(用解析模型)，列出数据表并绘制井筒温度分布曲线(不计算注酸时地层温度)。4.计算注完酸液时的无量纲酸浓度和无量纲矿物浓度(用解析模型)，列出数据表并绘制无量纲径向距离与无量纲酸浓度和无量纲矿物浓度的关系曲线。5. 酸化后孔隙度和渗透率计算。6. 酸化效果预测。7. 按照石油工程设计教材的采油工程设计部分附录4 砂岩基质酸化施工设计书，填写完成设计内容(没有涉及到的不填，保留空缺)。十五、设计报告装订顺序及格式(统一用word文档A4纸打

34、印)(1)封面；(2)任务书；(3)次封面；(4)报告目录；(5)正文，设计内容包括： 前言或设计概要； 油井基础数据、已知条件及设计思路； 酸化设计过程，包含每一步详细计算公式、计算过程及计算结果及曲线、表格； 按采油工程设计“附录4 砂岩基质酸化施工设计书” 填写完成设计书。(6)报告正文格式页面设置：上下左右2.5cm；一级标题：小二号黑体；二级标题：三号黑体；三级标题：四号黑体；四级标题：小四黑体；正文：小四宋体。参考资料1唐海,周开吉,陈冀嵋主编.石油工程设计. 北京：石油工业出版社，2011，12.2石油天然气行业标准 采油工程方案设计编写规范 北京：石油工业出版社，1995.3采

35、油技术手册.北京：石油工业出版社（修订本）.4李颖川主编.采油工程. 北京：石油工业出版社，2009，2.井号：张家X井井别：开发井井型：直井X井砂岩基质酸化设计报告设 计 人刘越天审 核 人单位石油工程学院日期2012年 3月 14 日 目 录前 言1一、 酸化设计前准备2（一） 张家坪构造储层特征21. 储层岩石学特征22. 储层空间类型2（二） 酸化选井选层2（三）施工井资料32. 施工层段基本数据33. 钻头及套管程序44. 油层套管数据55. 钻井液使用情况56. 固井质量57. 油管数据68. 井底落物数据69. 套管损坏情况610. 油井生产措施历史数据及施工层钻井显示611.

36、储层特征及测井综合解释814. 酸化井段上下距水层距离1315. 距断层距离13（四）其它已知数据13（五）油井分析及措施目的141. 增产潜力分析142. 施工目的14（六）设计思路14二、酸液体系选择15（一） 酸液类型确定15（二） 酸液的配制151. 盐酸用量的确定162. 土酸用量的确定163. 添加剂用量计算17三、 酸化工艺选择及施工参数设计计算19（一） 酸化工艺及注入方式的确定191. 酸化工艺192. 注入方式19（二） 井口施工压力计算191. 破裂压力计算202. 酸液在井筒中的沿程摩阻计算202. 射孔孔眼摩阻的计算214. 静液柱压力21（三） 最大排量及实际施工排

37、量的确定221. 最大排量计算22（四）压裂设备参数确定221. 施工功率222. 压裂车数22四、 酸化模型及设计计算23（一） 温度场模型及计算231. 井筒温度计算模型23（二） 酸浓度及矿物浓度分布计算251. 酸浓度分布计算272. 矿物浓度分布计算28（三） 砂岩酸化孔隙度和渗透率模型及计算291. 孔隙度模型及计算292. 渗透率模型及计算29（四） 砂岩酸化效果预测301. 储层受污染30五、砂岩基质酸化施工设计书321841前 言采油工程是油田开采过程中根据开发目标通过生产井和注入井对油藏采取的各项技术措施的总称。作为一门综合应用学科，它所研究的是可经济有效地作用于油藏，以提

38、高油井产量和原油采收率的各项工程技术措施的理论、工程设计方法及实施技术。酸化是油气井投产、增产和注入井增注的一项重要技术措施。其基本原理是按照一定顺序向地层注入一定类型、浓度的酸液和添加剂组成的配方酸液，溶蚀地层岩石部分矿物获空隙、裂缝内的堵塞物，提高地层或裂缝渗透性，改善渗流条件，达到恢复或提高油气井产能（或注入井注入能力）的目的。砂岩酸化是通过反应性工作液溶解地层岩石矿物和外来堵塞物来获得增产。酸化设计的基础是正确认识处理层，包括油藏压力、物性、岩性、油藏流体性质以及岩石矿物酸液的反应特征等，并以他们为基础设计酸液体系类型、酸液和矿物的浓度分布、酸液有效作用半径，确定酸化规模，预测酸化后渗

39、透率与增产倍比等。砂岩储层酸化设计是一个复杂的工程设计过程，其中包括酸浓度及矿物浓度分布计算，井筒和缝内温度场模型和计算，酸化的孔隙度和渗透率分布计算，增产效果预测。酸化设计的目的是最大限度地发挥油层潜能，是酸化后的生产井或注入井达到最佳状态，同时还要求酸化井的有效期和稳产期长。通过设计了解砂岩基质酸化设计方法、基本的设计计算、砂岩基质酸化施工设计书的基本设计内容和设计思路，并掌握方案设计的基本方法、步骤以及设计中所涉及的基本计算，加强系统的工程训练，培养分析和解决实际工程问题的能力。1、 酸化设计前准备（1） 张家坪构造储层特征 1. 储层岩石学特征张家坪地区须二段储层以灰白、浅灰色厚层块状

40、中粒长石石英砂岩、中粒岩屑砂岩为主，次为细粒岩屑砂岩、中粒石英砂岩、中粒长石岩屑砂岩夹黑色页岩条带，其中砂岩层厚占须二段总厚的70左右。对3口井岩心观察、149块薄片鉴定（岩心、岩屑），其基本特征如下：石英含量高，为6080，颗粒粗大，石英次生加大普遍。长石主要为正长石，少量斜长石，长石含量在515之间。长石粘土化深，个别蚀变作用极深，已部分或全部转换为粘土岩，部分长石方解石化。岩屑主要为沉积岩屑中的泥页岩和粉砂岩，次为变质石英等。以胶结物形式出现的粒间充填矿物主要为方解石和白云石，含量在0.518之间，未见硅质胶结。 2. 储层空间类型张家M井在须二段取心1次，取心进尺7.80m，心长7.8

41、0m，收获率100，为灰白色石英细砂岩，32条无充填水平裂缝，2条无充填直裂缝贯穿岩芯，缝长1.822.17m，共见28处冒气。 张家M井处于构造轴线，裂缝发育情况较理想。岩心薄片上常见微裂纹，宽0.010.03mm，未充填。裂缝发育程度对产能具有重要的控制作用，构造核心部位的井张裂缝线密度大，同时其产量也高，裂缝线密度与产量具有正相关关系。（2） 酸化选井选层查明张家坪构造须二气藏的含气性，探明气藏储量；同时利用就近现有天然气管网，获得天然气后能尽快投产，增加川西地区天然气产量，加快开发张家坪构造须二气藏。而且，邻井张家M井须二段酸化后产气6.155万方，无阻流量7.949万方。因此，决定对

42、张家X井须二上段：3850.03917.5m和须二下段4014.04122.5m分别进行基质酸化。(1)须二上段：3850.03917.5m。(2)须二下段：4014.04122.5m。本次酸化井选为须二段下段进行施工。（三）施工井资料 1. 张家X井基本情况张家X井基本数据见表1-1。表1-1 张家X井基本数据井 名张家X井 别开发井井 型直井地理位置四川省雅安市雨城区上里镇构造位置张家坪构造须三底界构造南端轴线附近开钻日期2009.01.15完钻日期2009.08.10人工井底(m)4140完钻层位须一段完钻井深m4170.00完井方法尾管射孔地面海拔1202.79 (m)补心海拔1210

43、.29(m)最大井斜()9.9设计井深(m)4200m(垂深)采气井口KQ65-70(一号、四号总闸门、直管挂、盖板法兰为KQ65-105MPa)目的层须二段套管头至补心距离(m)7.5井口坐标纵X：3345443.40 m横Y：18311625.96m钻探目的进一步查明张家坪构造须二气藏的含气性，探明气藏储量；同时利用就近现有天然气管网，获得天然气后能尽快投产，增加川西地区天然气产量，加快开发张家坪构造须二气藏。 2. 施工层段基本数据张家X井施工层段基本数据见表1-2和表1-3。表1-2 张家X井钻探层位基本数据层 位底界井深(m)钻厚(m)沙 溪 庙 组2194598自 流 井24222

44、28须 五 段34861064须 四 段351630须 三 段3841.5325.5须 二 段4123.5282须 一 段417046.5（未完）表1-3 张家X井施工层段基本数据施工层位施工井段（m）层厚(m)孔隙度（%）含水饱和度（%）压力系数须二上3850.03865.03880.53917.5525.2338.40.97须二下4014.04038.04051.04058.04072.04084.54092.04105.04114.54122.564.54.9946.50.97储层岩性大套灰白色、浅灰灰色砂岩夹薄层页岩 3. 钻头及套管程序张家X井钻头、套管程序见表1-4。表1-4 钻头

45、、套管程序钻头尺寸深度(mmm)套管尺寸深度(mmm)水泥返高(m)试压泵情况660.430.80508.0030.07(J55B11.13mm )地面444.5 155.00339.70153.77(J55B10.92mm )地面清水试压10.0MPa,30min降至9.6MPa311.2 2237.00244.52235.53 (N8011.99mm)地面返灌清水试压37.0MPa30min降至36.7MPa215.9 3850.00177.83847.95 (P11011.51mm)地面返灌清水试压52.0MPa30min降至51.8MPa149.24170.00127.0尾管 (369

46、9.774168.04)(N809.19mm)尾管头以上 4. 油层套管数据张家X井油层套管数据见表1-5。表1-5 油层套管数据规格(mm)下入井深(m)钢级壁厚(mm)内 径(mm)抗内压(MPa)抗外挤(MPa)177.83847.95P11011.51154.7865.674.3127.004168.04N809.19108.6269.972.4 5. 钻井液使用情况张家X井须二段钻井液使用情况见表1-6。表1-6 须二段钻井液使用情况井深(m)钻井液类型密度(g/cm3)井深(m)钻井液类型密度(g/cm3)3852.003853.50聚磺钻井液1.123920.503921.00聚

47、磺钻井液1.153874.003874.501.124033.504037.001.293890.503891.001.174057.004058.001.293900.503901.001.174079.504080.501.29 6. 固井质量张家X井施工段固井质量见表1-7。表1-7 施工段固井质量套管尺寸(mm)井段(m)解释结果177.801330差13303753好127.03699.774168.04未解释 7. 油管数据张家X井油管数据见表1-8。表1-8 油管数据油管外径(mm)油管内径(mm)壁厚(mm)入井深度(m)钢级抗内压(MPa)抗外挤(MPa)88.9766.45

48、见井身结构图VASS90E78.879.873625.51见井身结构图BG90SN8285.4 8. 井底落物数据无落物 9. 套管损坏情况未损坏 10. 油井生产措施历史数据及施工层钻井显示 (1) 试油历史数据常规试油数据无.测试数据无射孔数据张家X井施工层位射孔数据见表1-9。射孔段(m)射厚(m)孔密(孔/m)孔眼数方法枪型弹型压井液须二上(跨度：67.5)3850-38651516240油管传输SQ89RDX-46-102清水；密度：1.0；液面：井口3880.5-3917.53716592合计52832须二下(跨度108.5)4014-40382416384油管传输SQ89RDX-

49、46-102清水；密度：1.0；液面：井口4051-40587161124072-4084.512.5162004092-410513162084114.5-4122.5816128合计64.51032采气历史数据该井为新井。以往压裂酸化措施历史数据新井，未进行过压裂和酸化措施和其它措施。 (2) 钻井过程中油气水显示张家X井于2009年1月15日开钻，2009年8月10日钻至井深4170.00m进入须一段46.50m完钻，钻井中油气水显示如表1-10。表1-10 张家X井须二段钻井过程中油气水显示层位井段(m)厚度(m)显示类别显 示 情 况须二3852.003853.501.50气测异常用

50、密度1.12g/cm3、粘度31s聚磺钻井液钻进至井深3853.71m发现气测异常。现场分析为含气层。3874.003874.500.50气测异常用密度1.12g/cm3、粘度31s聚磺钻井液钻进至井深3874.95m (发现气测异常。现场分析为含气层。3890.503891.000.50井漏用密度1.17g/cm3、粘度31s的聚磺钻井液钻进至井深3890.55 m发现井漏，钻进至井深3894.64m，累计漏失钻井液10.3m3。钻至井深3898.83m止漏，漏失钻井液9.6m3，累计漏失钻井液19.9m3。须二3900.503901.000.50气测异常用密度1.17g/cm3、粘度31s

51、聚磺钻井液钻进至井深3901.63m发现气测异常。现场分析为含气层。3920.503921.000.50气测异常用密度1.15g/cm3、粘度31s聚磺钻井液钻进至井深3921.68m发现气测异常。现场分析为含气层。须二4033.504037.003.50井漏用密度1.29g/cm3、粘度43s的聚磺钻井液钻进至井深4033.50 m发现井漏，钻进至井深4036.66m，漏失钻井液3.2m3，累计漏失钻井液3.4m3；钻进至井深4071.31m止漏，累计漏失钻井液35.0m3。现场分析该层段为渗漏层。4057.004058.001.0气测异常密度1.29g/cm3、粘度44s聚磺钻井液钻进至井

52、深4058.41m发现气测异常。现场分析为可能气层。4079.504080.501.0气测异常用密度1.29g/cm3、粘度44s聚磺钻井液钻进至井深4080.96m发现气测异常。现场分析为可能气层。11. 储层特征及测井综合解释(1) 岩性特征张家X井须二气测异常段岩性特征见表1-11。表1-11 张家X井须二气测异常段岩性特征序号层位井段(m)厚度(m)岩性定名岩性描述异常722须二3852.003853.501.5浅灰色细砂岩成分以石英为主，岩屑、长石少量；细粒结构，分选中等，次棱角次圆状；泥质胶结，含少量灰质，较致密。气测异常727须二3874.003874.500.5浅灰色细砂岩成分

53、以石英为主，岩屑、长石少量；细粒结构，分选中等，次棱角次圆状；泥质胶结，较疏松。气测异常734须二3890.503891.000.5浅灰色细砂岩见少量灰色，成分以石英为主，岩屑、长石少量，偶见黑色矿物；细粒结构，分选一般，棱角次圆状；泥质胶结，较疏松井漏累计漏失钻井液10.3m3734须二3900.503901.000.5浅灰色细砂岩同上气测异常739须二3920.503921.000.5浅灰色细砂岩见少量灰白色，成分以石英为主，岩屑、长石少量，偶见黑色矿物；细粒结构，分选差，次棱角次圆状；泥质胶结，较疏松。气测异常768须二4033.504037.003.5浅灰色细砂岩成分以石英为主，岩屑、

54、长石少量，见暗色矿物；细粒结构，分选差，次棱角次圆状；泥质胶结，较疏松。井漏累计漏失钻井液3.4m3771须二4057.004058.001.0灰白色细砂岩成分以石英为主，岩屑、长石少量，见云母碎片；细粒结构，分选一般，次棱角次圆状；泥质胶结，疏松。气测异常771须二4079.504080.501.0灰白色细砂岩同上气测异常(2) 综合测井解释成果根据测井解释资料，须二上段综合解释含气层12段，裂缝层4段，有效储层厚度34.5m。须二下段综合解释含气层15段，裂缝层4段有效储层厚度33.1m，各段解释相关测井图见1-1(黄色段为设计射孔井段)及表1-12。 图1-1 须二下段测井图表1-12 张家X测井综合解释层位NOSDEPEDEPGRACCNLDENRTPORSWRESULT须二上1