SPE 99651
实地调查和野外评价了转板表面粘滞弹性的液体在挠性管和基岩酸化处理的应用
H.A. Nasr-El-Din, SPE, Saudi Aramco等
摘要
当设计一种酸处理方法，工程师经常面对什么转换方法的问题将是在对其形成最有效最少残损上。以前关于评估方法，并且转换理论概念性的工作似乎直接被出版了， 但详细的岗位工作分析和处理优化经常被忘记了，尤其是当后制作工作成果达到或超过期望。一旦选定某一分流器，未来的问题往往是需要多少？ 如果使用太小的容量,那么就不会达到处理转换。如果使用太大的容量,然后清洁时间和风险增加永久损伤。
黏弹性表面活化剂最近成为了一个普遍的添加剂挪用粒，根据他们的无聚合物化学。各种各样的公式化，包括泡沫已成功地应用于酸性刺激处理，但一点岗位工作分析已经揭晓。黏弹性可变的物产变化在酸碱度范围的酸化期间形成和当起泡沫时，井底物业被进一步复杂化。
一个管粘度计和平行核心流程是利用泡沫在井底情况决定流变特性和兼具黏性和弹性的表面活性剂的各种不同形成的转移效力。制定一个最适宜的形成，而且这一液体然后在一个领域申请中被应用而且评估。一个向下-洞记忆标准度量在被盘绕的装管的酸处理、三角压力变化被评估以决定转移效果。
前言
在沙特阿拉伯的水平的生产者和投资者已经从点阵式酸化获益。生产来源非均质碳酸盐岩和长的开着洞的1-5大部份的能生产的区段通常有宽的对比浸透性的特点。多数的损害在尖锐的程序期间发生，而且对于点阵式酸化的主要挑战是取生产潜能最大值的有效安置。
必需确定机械的安置方法，完全活性酸连络的间隔。涌出用化学转移盘绕装管安置酸的是再斡旋这些理想的方法。挤入是通常不是令人想要，除了在小地域中之外，都不能到有效地放置酸。
兼具黏性和弹性的表面活性剂的技术已经成为因为以碳酸盐形成盘绕装管点阵式酸处理，优先者转移方法。表面活性剂有在集中的酸中一个低的黏质，而且当酸消耗的时候，表面增加了黏质。这材料的修剪稀薄性质是利用一个摩擦减径管减少表面的注入压力当抽泵的时候完成的小弯曲管状的而且让它为井筒的转移一次恢复最大的黏质。
广泛实验室试验完成更好了解怎么黏弹性表面活化剂运作在领域。转换机制与那是相似胶凝体, 粘性流体可变的形成。流变性质巨大地不同以各种各样的剪率和由其它参量影响譬如表面活化剂集中，温度， 基本的酸集中，酸反应产品，原地形成流体，并且腐蚀抗化剂。 基于石油的溶剂和相互溶剂作为破坏当他们与黏弹性表面活化剂联系。这些表面活化剂有非常高黏度以低剪率，妨碍可能哪些如果许多个辐形区域由转换阶段侵蚀的清洁。这材料的剪变薄的本质借自己很好对安置和一种卷起的管材酸处理的低剪环境在长的裸眼水平的井。
实验室试验证明,黏弹性表面活化剂的更低的集中可能提供黏度达到有效的转换。更低的集中明显地做它更加有效的材料，而且促进在井底低温没有破碎机的清洁。
早先留变研究测量了非发泡的系统的黏度以张德勒3500电流计(R1B1电动子杯子突然移动配置) 以17到511 s-1和最高温度的剪率对四周情况被限制了。为这测试，管黏度计被选择测量发泡的或被加强的流体黏度在温度泡沫的并且准许观察通过物理检查在压力下。管黏度计被设计仿造剪率被发现在破裂或水库，哪些是典型地200 s-1 或较少。
发泡的黏弹性表面活化剂的各种各样的集中被测试了在井底温度和在压力下。比较了明显的黏度起泡沫对非发泡的黏弹性分别。各种公式化的稳定是额定的。
平行的核心流程测试与核心塞进行确认转换物产。早先试验成功地证明转换能达到在更低的渗透性对比比率, 但为这个实验, 核心有一个更高的对比度比率7∶1。最后，开发了从这测试和抽了在一口水平的压力水射入井的处理设计。
这项研究宗旨将评估发泡的黏弹性表面活化剂系统物产和开发对他们的在井底情况流变性质的更好的理解。它被认可，转换起泡沫是一种比黏转换由胶凝体更加复杂的现象。在很多区域发泡的系统被成功使用了有效率的工作，特别是在更小的间隔时间高的有渗透性的垂直的被装入的井。
管黏度计描述
管黏度计设定被显示在图1.它包括以下主要组分：混合的设备，泵浦，泡沫发电器， 1，000-3，000 316过热蒸汽ft 卷加热了管材，黏度计，测量器材，观察细胞，反压力管理者，并且数据存储设备。泡沫的流变学可能被测量在对井底温度的暴露以后为或者30，60，或90 分钟。一个比较视觉分类系统构想了，因为实验室不被装备使数据想象和分析做小滴大小和测定。泡沫纹理的形象化提供洞察关于泡沫和定性地看上去关联与泡沫泡沫被排列在一等级1到10 在泡沫稳定的不稳定性。1 到3 是有极端气体包围突破和子弹流程在测试过程中，不会被推荐抽的泡沫；4 到5 是有气体包围突破在断断续续的间隔时间，通常将有更大的泡影大小的泡沫；6 到7 是泡沫以少许气体包围突破和是还好以中等泡影大小；8 到10 是是同源的以非常小泡影大小的泡沫，没有气体包围突破，并且出现象剃须膏。
测试程序
基本的流体的测试准备了如同集中由增加要求保险额表面活化剂为10 加仑测试对测试流体的一加仑部份创造集中。淡水或10.7 磅加仑氯化钙盐水被使用如同二基本的流体做集中。一10.7 磅加仑氯化钙盐水被使用模仿燃尽的20 重量% 盐酸。
在混合以后, 测试流体抽通过流量米对泡沫发电器使用一个三缸泵浦。在泡沫世代单位，氮气被迫使通过流量米进入它与测试流体被结合的泡沫发电器。泡沫发电器是发泡配件对估计对6，000磅英寸2。氮气进入泡沫发电器在一个直角对测试流体。泡沫出口点是直接地在测试可变的入口对面。氮气被调控入泡沫发电器使用气体管理者附有到6,000磅英寸2氮气瓶。泡沫退出泡沫发电器和进入或者1000，2000， 或3000 ft 316 被淹没在油浴的不锈钢卷。油浴温度可能是受控的从70 对250.6aF 。泡沫是在温度的时间根据泡沫的流速和管材的容量。在多数测试，流体是在温度的最大时间是25 到30 分钟为1000 ft 段；50 到60 分钟为2000 ft 段；而80 到100 分钟为3000 ft 段。在各段依靠质量泡沫停留时间。
泡沫输入管黏度计在游遍油浴段以后。用不同的直径和长度五支管, 每个被装备以一种压差变换装置和流量测量比重计，包括黏度计。管材OD′s 是3/8，1/2，5/8，3/4 和一英寸。当黏度计用泡沫被填装，五压力读书被报告。另外，泡沫的流量率和密度被测量。根据筒形几何和这些测量，一套五抗剪应力以他们对应的剪率被计算。这些抗剪应力和剪率然后使用计算力量法律参量n 和K 。
测量器材有：五台Rosemount 压力传感器，几流量米，其中之一并且测量密度；各种各样的热电偶；并且轴向酸碱度米。在泡沫以后退出黏度计，它通过泡沫纹理的观察细胞泡影大小，并且泡沫稳定信息可能被获得。泡沫退出入一辆废油罐通过反压力管理者。反压力管理者被使用维护恒定的压力在黏度计。所有控制计划, 测量,演算, 并且数据存储作用执行在一台个人计算机使用数据采集和控制程序。
结果和讨论
表1 显示公式化和对应的测试数字为测试执行。测试1-4 准备了与淡水在200.6aF 。为0.5， 1.0，1.8，并且黏弹性表面活化剂的3.0体积% 集中，黏度在40 s-1 是138，152，197，和433套管压力，各自地。并且被观察的泡沫质量次序值是大约6.5，7.5，7.5，和8，各自地。
图 2 是超顶的为3 体积% 黏弹性基于表面活化剂的泡沫测试上面流变数据输出的例子。明显的黏度是坚定的在40 和100 s-1，各自地。 40 s-1 的剪率被选择作为剪率为这个评估；但是，剪率是可感知低在一种卷起的管材酸出力期间在长的水平的裸眼间隔时间。 流程行为索引n 是0.300 并且一贯性索引K 是0.1191 lbf 锡ft2 。
测试5-6 准备了与淡水在250.6aF。为0.5，并且黏弹性表面活化剂的1.0% 集中，40 s-1 黏度演算是113 和152 套管压力，各自地。被观察的泡沫次序值是大约6.5，并且7，各自地。 增加温度从200 对250.6aF 少许减少了泡沫的黏度和最小地影响了泡沫等。
测试7-9 是全部执行以10.7 磅加仑氯化钙盐水在250.6aF。为0.5，1.0，并且黏弹性表面活化剂的1.5 体积% 集中，40 s-1 黏度演算是118，141，和160 套管压力，各自地。被观察的泡沫次序值是大约4.5 为测试7。观察细胞是为改建在测试8 和9 期间，那么被观察的泡沫等价值不是可利用的为这些测试。结果表明了黏弹性基于表面活化剂的泡沫的黏度以10.7 磅加仑氯化钙盐水轻微地高级比在淡水里。
测试10 执行了在淡水里在250.6aF 与3 体积% 常规起泡沫的表面活化剂。结果被显示在图3 表明，40 s-1 黏度是312 套管压力，并且被观察的泡沫次序值是大约8.5 。 流程行为索引n 是0.357，并且一贯性索引K 是0.069 lbf 锡ft2 。
3体积%黏弹性基于表面活化剂的泡沫和3体积% 常规表面活化剂泡沫的留变比较表示，一贯性索引是0.1191 lbf 锡ft2。为黏弹性基于表面活化剂的泡沫和0.069 lbf 锡ft2。为常规表面活化剂泡沫。这表明，黏弹性基于表面活化剂的泡沫是被构造和因而更加稳定的泡沫。修改过的泡沫半衰期测试起泡沫从管黏度计被测试在四周温度并且大气压表示，黏弹性基于表面活化剂的泡沫持续了超过6 个小时与持续只30分钟的常规表面活化剂泡沫比较。
图4个展示3体积% 黏弹性基于表面活化剂的泡沫的流变学和常规表面活化剂起泡沫在200.6aF。它并且显示非发泡的黏弹性基于表面活化剂的流体的流变学在75.6aF 。
核心流程测试
可变的设计优化的最后的测试将流动流体, 使用并行流设定与形成矿样,依照被显示在图 5. 有渗透性对比比率7：1 在低和高的有渗透性的核心插座之间。与那些是相似的早先测试的被展示的, 并行流设定产生结果预言从理论考虑为核心以广泛应用于气体渗透率。
做法
在分析之前, 高度对比的空气渗透性孔塞,表2, 坐了在橡胶套袖里以2,000磅英寸2限制的压力和用被过滤的氯化钾水溶液, 确保包含水润湿表面活化剂。 这表面活化剂增加保证, 碳酸盐是水湿的。系统逐渐被加热了对200.6aF 。350磅英寸2 压力下被使用了在所有测试过程中。为测试, 流程建立了在一种任意形成对井筒生产方向以2重量% 氯化钾水溶液对稳定状态渗透性。
累加器用3 体积% 黏弹性基于表面活化剂的泡沫被装载了和抽了在5 厘米3/分钟相当800磅英寸2压力下直到突破是着名。突破发生了为更高的渗透性核心。20重量%盐酸抽了以5厘米3/ 分钟的恒定率。流出流体被收集了在射入过程中和是后备的为分析。压力被监测了在流体的射入期间入更高的渗透性核心。X-射线计算X线体层照相术(CT) 使用形象化蠕虫孔道路被创造在二个核心塞在酸化以后。
核心流程结果
前和进一步测验相片和CT 图象表明，蠕虫孔世代被创造了在两个核心。 CT 扫描更低的渗透性核心塞在酸化之前显示了突出的破裂对角地运行通过核心塞, 图 6. CT 扫描更低的渗透性核心插座在酸化以后表明，蠕虫孔世代优先地发生了沿破裂, 图7. CT 扫描更高的渗透性核心插座在酸化之前为开放孔洞描绘，毛孔，并且渗透性路, 图 8. CT 扫描更高的渗透性核心塞在酸化显示出，之后几个词条孔被打开了,图9. 低有渗透性的插座的进一步测验射入和流出末端的相片显示唯一主要词条孔在射入面孔，依照早先被看见在CT 扫描图象， 图10. 有渗透性的插座的进一步测验射入和流出末端的相片说明多个试图的词条孔在射入面孔，图11.
前进一步测验渗透率被计算从数据由一个自动化的数据采集系统会集在图12. 系统的无能计算进一步测验渗透性为紧的核心是表示的渠道。流出物酸重量的比较从更低和更高有渗透性被制成表和被说明在图13. 在这种情况下，酸突破首先发生了以更低的渗透性核心，表明，流程被牵制了免受更高的渗透性核心对更低的渗透性核心。泡沫突破发生了以更高的渗透性核心，但泡沫不是被观察的打破更低的渗透性核心。泡沫有选择性地进入了更高的渗透性核心以便随后酸将转变为更低的渗透性核心。流出容量和大量是伟大的为更低的渗透性核心比对于更高的渗透性核心。压力积累能只被测量为更高的渗透性核心。在泡沫射入期间, 压力显示了平稳的增量。压力然后被减少的随后对酸射入和盐水冲洗。蠕虫孔词条企图是频繁为更高的渗透性核心。
个案历史
井被完成了作为一个水平的裸眼注射器,图 14，并且海水射入开始了在2004 年2月。它稳定了对平均17 MBD 在1，643磅英寸2 。井被设计处理80 MBD 和一个基本的沉降测试，举办在2004 年3月，证实，井严厉地被损坏了与正面测距修正的+15 到24。损伤很可能归结于钻井泥浆。损伤是近的井筒和包括形成切口, 碳酸钙, 损失循环材料, 浆糊, 和XC 聚合物。
设计方法论
渗透性存入数据使用确定净处理间隔时间和容量和在表3。酸容量根据一条估计的损伤半径加上剩余容量创造蠕虫孔和保证连通性与形成。转换可变的容量根据早先领域经验；然而有简单的演算，哪些估计临时地将封锁阶段间隔时间的一家黏流动性油带。等式如所描述由黏流体辐形渗透被确定临时地塞住一个特殊区域的Economides 和al.6 是类似于Hawkins 等式。明显的黏度数据，测量实验室实验，被评估以这个等式提供一些洞察入一个相对容量要求。它被确定,1.5加仑每等效形成胶冻的流体的脚必需为转换。有某一错误在这个快和内部的评估，但是实际上倾向经常将增加安全限度和过处理区域。工程师加倍了理论容量和硝化处理。记住, 65-70Q 起了泡沫容量是几乎三次它的液体容量。
净裸眼生产层段间隔时间被划分成250- ft 部分并且酸处理抽了从各个部分上面当拉扯卷起的管材在孔外面。部分被对待了以40加仑每20重量% 的英尺盐酸并且一3 加仑每英尺转换药片跟随了各个酸阶段。转换系统是3 体积%黏弹性表面活化剂和水的一种65 质量氮气泡沫解答。表4 列出可变的公式化处理方法。
处理方法施行
两英寸的卷起的管材插入TD 并且抽和卷起的管材拉扯孔率被调整安置酸横跨各个阶段部分。转换阶段抽了在各个阶段部分上面，在继续通过下个部分之前。3%相互溶剂酸化顶替液抽了从最后部分的上面。图15 个展示井口压力在处理期间。
处理评估
这种处理宗旨将取消表层损伤在井筒过程中和增加井筒射入能力。第二，它欲优选和进一步确认一个发泡的转换系统的有效率。反面受量诊断图，如所描述油岗等，被开发从领域数据确定改变的表面因素S，在刺激过程中处理。不幸，在处理期间井下测量仪发生了故障, 使用了如此卷起的管材环型压力在井口为演算。
环型压力在井口基本上是△p射入压力，但是它被改正了为被测量在射入之前的正面井口压力。△p由流速划分了为各记录的间隔时间和标绘反对叠置时间函数, Δtsup。瞬变流程等式然后被计算了以各种各样的表面因素为比较在处理阶段。数据相当干扰归结于简要的泵浦发生在一些阶段之间的被关闭的下来，那么各个阶段单独地被评估了。第一个和最后几个数据点各个阶段未被使用如同率不稳定创造噪声在诊断图。起点和结束点各个阶段，△p/齐对。流逝的时间和诊断表面图是shownin 图16 。点连续地被编号使它容易对阅读器跟随处理。
图表显示改变的表层在各个阶段和整体趋向过程中在处理期间。阶段0 (pts.1-2) 代表被注射入形成在第一泡沫阶段之前的卷起的管材可变的容量。油罐阀，从关开测试，被用于历史匹配已知的S 和相反受量值。其它处理曲线被计算了从同样水库和井信息被使用在历史匹配。
湍流△p/齐增量发生了在阶段1 泡沫期间。井筒的这个部分有最低的渗透性并且泡沫的容量意欲隔绝区域从处理的剩余。表皮因子大约迅速地下降了从S=250 到S=70 在阶段2 酸期间(pts.5-6)，如同它起了反应以形成。阶段3 泡沫(pts.7-8) 抽了以一点表皮因子变动。表皮因子轻微地改变了在阶段4 酸(pts.9-10) 并且阶段5 泡沫期间(pts.11-12)，建议持续的泡沫转换。表皮因子增加到80 在阶段6 酸期间(pts.13-14) 并且继续增加通过阶段7 泡沫(pts.15-16)和阶段8 酸(pts.17-18) 。表皮因子是150 在酸阶段的开始但下降到大约120 由阶段9 泡沫起点(pts.19-20) 。表皮因子再增加到150 在阶段10酸期间(pts.21-22)但下降了回到大约100在阶段11开始泡沫(pts.23-24)。这个反应与核心测试反应是相似，那里射入压力持续增加在高有渗透性的核心当酸击穿了更低的有渗透性的核心。阶段12酸(pts.25-26) 以表皮因子很好结束150。一个3%互溶剂杆冲洗抽了作为泡沫破碎机当卷起的管材被保持固定式在前个阶段上面。S下降从大约250到150但它被期望，S会下降更加进一步如果卷起的管材会运行横跨整个开放孔间隔时间当抽破碎机阶段。
诊断图清楚地显示刺激和转换达到了。它并且建议,井也许是在对待和可变的容量和或表面活化剂集中可能被减少。发泡的VES提供了有效的转换以3%集中并且它计划申请更低的集中在未来处理。在酸处理以后, 井受量增加到75 MBD 在1，150磅英寸2，几乎450% 获取在受量。
结论
1. 黏弹性表面活化剂被审查在这项研究中是一个有效的起泡沫的添加剂在淡水和重的盐水里。
2. 槽枥热量地起泡沫用更低的表面活化剂集中被生产了。
3. 发泡的表面活化剂引起更多黏度比非发泡的表面活化剂解答。
4. 在平行的核心测试以大渗透性对比，无限渗透性被获得了为各个插座被测试并且结果是在与前次试验结果的协议被获得在更高的表面活化剂装货。
5. 酸突破首先发生了以更低的渗透性核心表明，流程被牵制了免受更高的渗透性核心对更低的渗透性核心。
6. 在所有情形，流出容量是对于更低的渗透性核心比对于更高的渗透性核心更大。
7. 表面活化剂集中被减少了并且转换可变的容量减到了最小根据核心流程实验使用水库核心。
8. 黏弹性基于表面活化剂起泡沫被使用当转换挪用粒在酸阶段之间成功地增加射入井受量。
9.
鸣谢
作者希望承认沙特阿拉伯人石油公司(沙特Aramco) 和BJ Services Company 为授予允许介绍和出版这份论文。
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