大尺寸酸压裂缝导流能力定量预测模型研究

酸压是碳酸盐岩油气藏主要的增产措施之一。酸压取得成功的关键在于形成具有高导流能力的裂缝。然而，酸压裂缝导流能力的影响因素众多；现有的预测方法以小尺寸（岩样最长40cm、最宽10cm）的导流裂缝能力实验为基础，仅反映近井筒地带的酸液流动反应特征，不能准确揭示酸压裂缝导流能力的变化规律。本项目以酸压裂缝导流能力为研究对象，根据相似原理和酸压施工实际，进行大尺寸（岩样最长100cm、最宽30cm）导流能力实验，揭示裂缝宽度、酸液注入条件（注酸流量、注酸级数、注酸时间）、酸液性质（酸液浓度、酸液密度、前置液酸液粘度比）和储层性质（岩石类型、闭合压力、储层温度）等多个因素对整条酸压裂缝导流能力的影响规律，进而建立大尺寸酸压裂缝导流能力的定量预测模型。这将突破现有酸压设计模型的缺陷，形成更科学的酸压设计方法，推动碳酸盐岩酸压理论与技术的发展。

影响酸压裂缝导流能力的因素众多，定量分析各因素对导流能力的影响具有十分重大的意义。但是定量预测难度大，目前国内外还没有一套完整的相似准则，无法建立与地层条件相似的大尺寸物理模型，酸压裂缝导流能力的定量预测仍处于瓶颈阶段。通过三年攻关，本项目以缝内酸液三维流动连续性方程为基础，以相似原理为指导，采用方程分析法推导得出了缝内酸液流动物理模拟的九个相似准则；结合客观研究条件、加工能力以及现场施工状况，导出了酸液流动物理模拟实验中相关物理量的模拟比尺；基于对酸液流动反应物理模拟装置相似性的理论研究结果，提出了“三板双缝双盖板壳体结构”的设计思想，并对模拟裂缝关键部位进行了优化，研制得到了大尺寸高温高压缝内酸液流动物理模拟装置。利用所研装置，设计了相应的实验步骤，选取了“酸液浓度”、“前置液酸液粘度比”、“注入排量”、“注入级数”、“酸岩接触时间”、“闭合压力”、“缝宽”作为试验考察因素，进行了模拟现场施工条件下的酸液刻蚀实验，并进行酸蚀裂缝导流能力的准确测试。在此基础上，引入分形理论，推导得出了基于随机分形的酸蚀裂缝导流能力定量预测模型。