自转向酸对EGS花岗岩热储的改造作用研究

Injecting the viscoelastic surfactant-based self-diverting acid (VES acid) is a new and effective method to divert acid to other low permeability zones in reservoir stimulation. While the study of its reaction mechanism is just not enough and the applying in granite reservoir under high temperature is rarely been reported. This project researches on the reaction mechanism between VES acid and granite by rheology experiment, flow reaction experiment and dynamic kettle experiment. Put forward a suitable formula of VES acid for EGS granite reservoir. Then build THC modeling to evaluate the self-divert performance of VES acid and its reservoir stimulation effect. The research results will have important significance to EGS project.

酸液自转向技术，作为油气行业新兴的酸化改造工艺，已进入到工程应用阶段。但其酸岩反应机理研究不够深入，对干热岩高温花岗岩热储的改造研究鲜见报道。本研究依托EGS科学钻探，拟通过流变性实验、岩心流动反应实验和动态反应釜实验揭示自转向酸与高温花岗岩的反应机理，提出一套适用于干热岩高温花岗岩热储的自转向酸液配方。建立多场耦合模型，评价自转向酸的转向性能和改造效果。研究成果对EGS工程的实施有重要意义。

增强型地热系统作为一种可再生、环保的新型能源资源，越来越受到社会各方面重视。化学刺激能够建立高渗裂隙网络并维持其连通性。常规酸液体系存在酸化距离短、储层非均质影响突出等问题。该项目利用三年时间，对传统化学刺激液进行优选并通过多种控制条件下的流变性实验配置出一种适用于高温花岗岩热储的VES酸液体系；通过高温酸-岩反应实验，揭示酸液-花岗岩的反应机理，提出反应动力学方程；通过岩心流动实验，揭示新型化学刺激液注入后对热储层岩体矿物和渗透率的改造效果；建立研究区多场耦合数值模型，评价改造效果。结果表明：（1）土酸对花岗岩的溶蚀速率由大变小。土酸中HF浓度越高，对花岗岩的溶蚀率和溶蚀速率就越大，且反应后期越易产生二次沉淀，导致溶蚀率下降，影响酸化效果。（2）HF机制下的矿物溶解反应速率常数数量级约为10-4~10-5，比中性机制下的矿物的溶解速率提高了约9个数量级；HF机制下的矿物沉淀反应速率常数数量级约为10-4~10-5。（3）自转向酸HCl浓度10%时，溶液表观黏度达到最大；表活剂浓度7%，溶液黏度达到最大；黏度随着温度的升高而减低；Ca2+是影响酸液粘度的主要因素。（4）3方/min的注入可以提高热储渗透率约8倍。