当前课程知识点:采油工程 > 第九章 酸处理技术 > 9.1 碳酸盐储层盐酸处理 > 9.1.4 酸液有效作用距离
同学们好
本节我们学习
碳酸岩储层酸压中
非常重要的一个概念
酸液的有效作用距离
首先我们先看几个概念
残酸
什么是残酸呢
当酸浓度降低到一定浓度的时候
比如说是原浓度的2%到3%
基本上失去了对岩石的溶蚀能力
这时候的酸我们称为残酸
那么活性酸的有效作用距离又是什么呢
它指的是酸液由活性酸变为残酸之前
所流经的裂缝中的距离
而酸压的裂缝有效长度指的
是活性酸的有效作用距离内
仍具有相当导流能力的裂缝长度
我们来做一个示意图
如果这是一条酸压裂缝里面
酸液流经的长度
那么这一部分呢
就是酸液变为残酸之前
也就是它具有活性的时候
所流经的一段距离
那么这样的一段距离
我们称为有效的作用距离
而有效的长度指的呢
就是在这样的一个距离范围之内
如果这条裂缝能够得到有效的支撑
那么这段长度我们就称为有效的长度
所以整个酸的距离不等于有效的距离
而有效作用距离之内呢
又不等于真正的起作用的有效长度
这几个概念希望同学们要加以区别
那么在研究酸液的有效作用距离
和裂缝的有效长度的时候
我们发现无论是有效作用距离也好
还是裂缝的有效长度也好
都跟酸液在裂缝中的浓度分布
是有关系的
所以为了能够获得正确的有效作用距离
为了能够取得正确的裂缝的有效长度
我们需要知道酸液
在裂缝中行进的时候
它的流动规律
以及浓度的分布是什么样的
那么关于裂缝中酸浓度的分布规律
我们一般采用的办法
是用数学模拟的方式来
建立酸浓度分布的数学模型
那么其中重要的氢离子传质系数的确定
是采用物理模拟实验的方式来完成的
首先我们先看一下
酸液在裂缝中流动
它反应的偏微分方程是如何建立的
我们做如下的假设
首先是恒温恒压下
酸沿裂缝呈稳定的层流状态
另外就是酸液为不可压缩的液体
第三是酸的密度假定是均一的
最后传质系数呢与酸液的浓度无关
在这样的假设条件之下
我们有这样的一个模型
那么这个示意图
表达的是一个平板的裂缝
俯视的一个俯视图
这是裂缝的入口
酸液的流速
初始流速U0
初始的浓度C0
经过裂缝流动之后达到的浓度C
以及它的流速U
那么在裂缝里面
沿裂缝的平行方向我们称为X方向
垂直于裂缝平板的方向称为Y的方向
酸液在裂缝中的平均滤失速度称为V
在这样的一个系统里面我们列出
它的对流扩散偏微分方程式
是如下的一种形式
它表达了沿X方向Y方向它的流动速度
浓度的分布
以及它的传质系数之间的对应关系
这个方程它的边界条件是什么呢
其中在裂缝的入口位置浓度是C0
那么在沿裂缝的壁面位置
它的浓度我们认为是零
为什么是零呢
就是酸液到达裂缝壁面的时候
我们认为这种表面反应是瞬间完成的
从而使得酸液的浓度降为最低降为零
最后的这个边界条件指的是
在裂缝的中心位置
就是酸液的浓度沿Y方向它的梯度为零
在这样的边界条件之下
我们求解这个偏微分方程
得到了如下的图版
这是一个无因次的图版
它的两个坐标轴分别是
纵轴
我们称为无因次的皮克利特数
是用这个计算式来表达的
那么它的横坐标呢
是无因次的有效作用距离
是用这个式子来计算的
其中无因次的皮克利特数
里面有滤失速度裂缝的平均宽度
以及氢离子的传质系数
无因次的作用距离呢
用滤失系数X表达的是
在裂缝中具体的距离
也就是它的位置
而U0表示的是初始的流速
W表示裂缝的宽度
这样的一个图版就给我们一种可能
就是去计算在不同的位置
它的浓度分布情况是怎么样的
应用这个无因次图版我们可以做两件事
第一就是我们可以
在已知断面位置的情况之下
来求这个位置
对应的酸浓度是多少
如何来求呢
就是指定一个位置X之后
我们就可以计算出
它的无因次的作用距离
知道了无因次的作用距离
我们又能计算出
它对应的皮克利特数
然后我们就可以得到一个交点
这个交点对应的图版里面的一条曲线
表达的就是它的浓度
那么图板里面的每条曲线
表示的是C比C0代表的这条曲线
C表示的是当前的浓度
C0表示的是
在酸液进入裂缝之前的初始浓度
利用这个图版可以做的第二个应用是
我们可以已知浓度的情况之下
来求对应这个浓度的距离是多少
也就是你指定一个浓度
我们可以通过这个图版确定出
对应这个浓度的位置在哪里
这个的计算方法呢跟刚才是类似的
也就是我们知道了浓度
我们就可以找到对应的那条曲线
然后根据皮克利特数呢和这条曲线相交
交点的横坐标我们就得到了
一个无因次的距离
那么通过无因次距离
就可以求出具体的位置X来
下面我们通过一个实例
来看一下具体的应用
也就是地层破裂之后
某一个时刻活性酸
有效作用距离是多少
这是我们刚才所说的在酸化压裂里面
非常重要的一个概念
求它的有效作用距离
怎么来求呢
首先我们通过滤失系数
可以求出滤失速度
这一点跟我们前面所讲的
水力压裂是一样的
那么根据T时刻我们可以求出所对应的
裂缝长度以及裂缝的宽度
根据酸液的排量
裂缝的高度以及裂缝的宽度
我们可以求出在缝中的流速是多少
通过这样的一些计算
我们可以算出皮克利特数
那么通过活性酸的浓度
我们可以通过查图版呢
得到了它对应的无因次作用距离
通过无因次作用距离我们可以求出来
它的实际的距离X
也就是我们要求的活性酸的
有效作用距离是多少
那么增加酸液有效作用距离
的方法有哪些呢
通过刚才我们的数学模型
我们可以知道
在地层中产生较宽的裂缝
实现较低的氢离子有效传质系数
采用较高的排量
以及尽可能小的滤失量
这些方法都可以有效的
去增加酸液的有效作用距离
那么在现场中呢
我们一般采取了以下的措施
就是采用泡沫酸
乳化酸或者是胶化酸
来减少氢离子的传质系数
那么通过前置液酸压的方法
来增加裂缝的宽度
最后就是通过
适当增加排量以及防滤失剂
来提高有效酸液深入裂缝的能力
以上就是本节介绍的主要内容
同学们再见
-1.1 采油工程的主要任务
-1.2 油井生产系统中的流动
-课后习题--作业
-2.1 油井流入动态曲线与油井产能
-2.2 Vogel 方程及其应用
--2.2.2 利用 Vogel 方法计算油井 IPR 曲线
-课后习题--作业
-3.1 井筒气液两相流基本概念
-3.2 垂直管流计算方法
-3.3 举升能力与 VLP 曲线
-课后习题--作业
-4.1 节点分析方法
-4.2 嘴流规律
-课后习题--作业
-5.1 气举原理
-5.2 气举阀与气举管柱
-5.3 气举设计
-课后习题--作业
-6.1 抽油装置介绍
-S1 第二课堂 油田现场的抽油机
-6.2 泵的基本原理
-6.3 悬点运动规律
-6.4 悬点载荷计算
-课后习题--作业
-6.5 抽油机平衡、扭矩与功率计算
-S2 第二课堂 抽油机平衡调节操作
--抽油机平衡操作
-6.6 泵效计算
-6.7 有杆泵设计
-6.8 有杆抽油系统工况分析
-S3 第二课堂 抽油机示功图测试
-课后习题--作业
-7.1 注水系统
-S4 第二课堂 油田注水系统介绍
--油田注水系统介绍
-7.2 吸水能力的分析
-7.3 分层注水管柱
-7.4 注水指示曲线分析与应用
-课后习题--作业
-8.0 水力压裂概述
-8.1 造缝机理
-课后习题--作业
-8.2 压裂液
-8.3 支撑剂
-8.4 压裂设计
-课后习题--作业
-9.0 酸处理概述
-9.1 碳酸盐储层盐酸处理
-9.2 砂岩储层土酸处理
-9.3 酸处理工艺
-课后习题--作业
-期末考试