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第一章 储集层与层内流体的化学性质3

1.1岩石组分与矿物3

1.1.1砂岩组分3

1.1.2灰岩组分4

1.1.3页岩组分4

1.1.4沉积岩组分5

1.2粘土5

1.2.1粘土矿物的基本结构组成5

1.2.2储层内粘土矿物的赋存8

1.3粘土与其他矿物的表面电荷9

1.3.1表面电荷起源10

1.3.2双电荷层12

1.3.3表面电荷在实践中的重要性14

1.4阳离子交换或碱交换作用14

1.5地层水化学性质20

1.5.1阳离子20

1.5.2阴离子21

1.5.3硅21

1.5.4地层水组分的表示方法22

1.5.5地层水总碱度24

1.6原油化学组成简介24

参考文献24

习题25

第二章 地层物质的物理性质28

2.1地层岩石的机械性质28

2.1.1线弹性28

2.1.2弹性介质中波的传播30

2.1.3岩石抗嵌入强度32

2.2地层流体机械性质32

2.2.1等温压缩系数32

2.2.2流体粘度33

2.3多孔岩石热性质39

2.3.1热容39

2.3.2热导率39

2.4地层流体热性质40

参考文献42

习题43

第三章 注入流体的化学性质和机械性质45

3.1水基聚合物溶液的化学性质45

3.1.1天然聚合物与合成聚合物简介46

3.1.2改性聚合物47

3.1.3酸的稳定性48

3.1.4交联作用48

3.2聚合物溶液的机械性质49

3.2.1幂律模型49

3.2.2紊流时的降阻作用52

3.3表面活性剂54

3.3.1阴离子型表面活性剂56

3.3.2阳离子型表面活性剂58

3.3.3非离子型表面活性剂59

3.3.4碳氟化合物型表面活性剂60

3.4泡沫61

3.4.1泡沫稳定性61

3.4.2泡沫流变特性63

3.5乳状液66

3.5.1乳状液稳定性66

3.5.2乳状液流变特性70

3.6酸70

3.6.1酸体系70

3.6.1.1无机酸71

3.6.1.2有机酸71

3.6.1.3粉末酸72

3.6.1.4酸混合体系72

3.6.1.5缓速酸72

3.6.2酸与碳酸盐岩反应化学计算方法73

3.6.3酸与碳酸盐岩反应时的平衡状态75

3.6.3.1离解平衡状态76

3.6.3.2反应平衡状态76

3.6.4酸与砂岩反应化学计算方法79

3.6.5酸与砂岩反应时的平衡状态80

参考文献81

习题83

第四章 地层损害的成因89

4.1引言89

4.2悬浮微粒的俘获89

4.2.1长距离力——范德华力92

4.2.2长距离力——双电层斥力93

4.2.3长距离结构力95

4.2.4短距离斥力95

4.2.5DLVO理论95

4.3产生地层损害的物理过程97

4.3.1钻井液与完井液97

4.3.2微粒从孔隙壁脱附97

4.3.2.1中间有流体流过而隔离开的吸附到平面上的球形微粒98

4.3.2.2脱附机理100

4.3.3储层岩心的淡水驱作用102

4.3.4pH值对淡水驱的影响104

4.3.5层内乳化作用105

4.4产生地层损害的化学过程108

4.4.1多孔介质内的流体渗流前缘的运移108

4.4.1.1线性体系108

4.4.1.2径向体系114

4.4.2中间过渡层中的沉淀作用116

4.4.2.1离子交换与沉淀作用116

4.4.2.2溶解与沉淀116

4.4.3蜡质沉淀118

4.4.4沥青烯沉淀119

4.5产生地层损害的生物学过程119

参考文献119

习题122

第五章 地层损害模拟126

5.1平行路径模126

5.1.1基本概念127

5.1.2某些实验结果129

5.1.3淡水损害模拟131

5.2网络模型133

5.2.1有效介质理论133

5.2.2被损害地层渗透率136

参考文献138

习题139

第六章 实施增产措施前的试井141

6.1油井实施增产措施前的压降试井141

6.2表皮因子的重要意义144

6.3气井的压力测试145

参考文献145

习题145

第七章 射孔工艺技术151

7.1聚能射孔器151

7.2聚能射孔器性能152

7.2.1岩心渗流效率154

7.2.2射孔效率155

7.3决定射孔孔眼净度因素160

7.3.1完井液因素160

7.3.2产液的渗流因素160

7.3.3压差因素161

7.4射孔方案设计162

7.4.1射孔孔眼穿透深度162

7.4.2射孔密度163

7.4.3射孔相位角163

7.4.4射孔孔眼入口直径164

7.4.5综合设计诺模图164

7.5为水力压裂措施而射孔165

7.5.1破裂压力计算165

7.5.2限流射孔166

参考文献170

习题171

第八章 裂缝动态几何形状175

8.1裂缝方位175

8.1.1破裂压力175

8.1.2垂直裂缝或水平裂缝176

8.2垂直裂缝179

8.2.1裂缝方位角179

8.2.2裂缝高度181

8.2.3裂缝动态宽度183

8.2.4裂缝长度185

8.2.5井眼压力190

8.2.6非牛顿流体有效粘度191

8.3水平裂缝和扁平形裂缝192

8.3.1径向裂缝内的层流192

8.3.2水平裂缝的体积平衡193

8.3.3裂缝宽度194

8.4流体滤失195

8.4.1地层流体压缩特性195

8.4.2粘性流体侵入带196

8.4.3造壁作用的压裂液196

8.4.4压裂液滤失总系数197

8.4.5垂直裂缝的流体平均滤失系数198

参考文献201

习题203

第九章 压裂液温度207

9.1垂直裂缝内压裂液温度207

9.1.1体积平衡与能量平衡207

9.1.2导入裂缝内的热能209

9.1.3温度分布209

9.1.4压裂液平均温度211

9.2水平裂缝内或扁平形裂缝内压裂液的温度212

9.3流入射孔孔眼内的压裂液温度213

参考文献214

习题215

第十章 裂缝最终导流能力217

10.1加支撑剂水力压裂技术217

10.1.1支撑剂类型217

10.1.2被支撑裂缝的导流能力218

10.1.3支撑剂的沉降速度221

10.1.4裂缝闭合时间224

10.2酸压裂技术225

10.2.1酸液穿透距离225

10.2.2理想裂缝宽度231

10.2.3酸蚀裂缝导流能力233

参考文献234

习题236

第十一章 水力压裂井产能238

11.1自喷期生产阶段238

11.2半稳态生产或稳态生产阶段239

11.2.1未受损害井增产比239

11.2.2受损害井增产比240

11.2.3紊流气井增产比241

11.2.4裂缝导流能力变化的井增产比241

11.3投产初期压裂井产量244

11.4自喷期生产250

参考文献252

习题252

第十二章 水力压裂工艺方案设计与最优化理论256

12.1加支撑剂水力压裂工艺256

12.1.1压裂液和添加剂的选择256

12.1.2加支撑剂水力压裂工艺施工方案设计260

12.1.3压裂工艺施工方案设计需考虑的因素268

12.2酸压裂技术268

12.2.1压裂液和添加剂的选择268

参考文献276

习题277

第十三章 酸化方法281

13.1酸化方法简介281

13.1.1酸种类281

13.1.2施工前准备283

13.1.3酸液添加剂283

13.2通过酸化措施在理论上可获得的产能提高百分比283

13.3最大注入排量284

参考文献285

习题285

第十四章 酸与储层矿物质反应速率286

14.1酸与储层矿物质的反应286

14.1.1表面反应速率286

14.1.2盐酸与灰岩的反应288

14.1.3盐酸与白云岩的反应289

14.1.4长石与氢氟酸的反应289

14.1.5石英与氢氟酸的反应290

14.1.6粘土与氢氟酸的反应291

14.2酸溶液中的传质293

14.2.1酸扩散作用293

14.2.2对流传质294

14.2.3平行板式反应器295

14.2.4转盘装置296

参考文献297

习题298

第十五章 砂岩基质酸化理论300

15.1酸反应平衡方程式300

15.1.1孔隙结构300

15.1.2多孔介质内的渗流与酸化反应303

15.1.3缓慢反应层特性312

15.1.4快速反应矿物质前缘的速率313

15.2酸化层渗透率314

15.3酸液渗过多孔介质时的径向流316

15.3.1与线性流比较316

15.3.2反应前缘的酸浓度316

15.3.3反应前缘的运移317

15.4通过射孔孔眼酸化319

15.4.1酸在射孔孔眼周围基质中的缓慢反应320

15.4.2酸在射孔孔眼内快速反应前缘的位置320

15.4.3与精确数值计算结果的比较321

参考文献322

习题323

第十六章 砂岩基质酸化措施方案设计327

16.1砂岩基质酸化措施简介327

16.2酸诱导的损害327

16.2.1微粒运移导致的损害328

16.2.2二氧化碳导致的损害328

16.2.3沉淀损害329

16.3岩心机械性质335

16.4前置液335

16.5酸化措施336

16.5.1策略336

16.5.2酸组分337

16.5.3径向流穿透距离337

16.5.4径向流的酸化体积338

16.6后置液342

16.6.1添加剂343

16.7替代酸组分343

16.7.1SIGMA343

16.7.2pH值较高的酸344

16.7.3氟硼酸344

16.7.4系列氢氟酸体系344

参考文献345

习题346

第十七章 碳酸盐岩基质酸化基本原理及方案设计348

17.1碳酸盐岩酸蚀孔洞——一种腐蚀空洞348

17.2环形孔隙结构的流体滤失351

17.2.1滤失范围353

17.3基质酸化模拟355

17.3.1平行孔隙体系的模拟结果355

17.4酸蚀孔洞的分数维描述356

17.4.1分数维356

17.4.2径向流模型358

17.5碳酸盐岩基质酸化方案设计359

17.6碳酸盐岩基质酸化新方法361

17.6.1原地酸的形成362

参考文献363

习题363

第十八章 酸液添加剂366

18.1基质酸化转向剂366

18.1.1转向剂的优点366

18.1.2酸液转向添加剂367

18.1.3流体转向简化理论模型368

18.1.4流体同时转向与酸反应特性370

18.1.5滤饼压缩特性371

18.1.6岩心测试结果误导吗371

18.2防腐剂371

18.2.1金属腐蚀372

18.2.2防腐剂选择建议374

18.3络合剂375

18.4表面活性剂375

18.5互溶剂376

参考文献376

习题378

第十九章 防砂383

19.1非胶结性地层开采过程中出砂问题383

19.2出砂与井产能384

19.2.1砂体破裂机理384

19.2.2井出砂预测技术385

19.2.3优化射孔工艺防砂方法386

19.3砾石充填工艺措施386

19.3.1砾石充填工艺原理386

19.3.2选择砾石尺寸387

19.3.3选择衬管或筛管392

19.3.4砾石质量393

19.3.5砾石充填工艺394

19.4斜井砾石充填工艺措施399

19.4.1低粘度载液399

19.4.2需考虑的水动力学因素399

19.4.3质量平衡总方程式401

19.4.4砾石砂丘平衡高度403

19.5挤树脂胶结充填近井疏松出砂层段405

19.5.1对树脂重要性能的要求405

19.5.2挤树脂固砂工艺过程406

19.5.3相分离过程406

19.5.4注后置液407

19.5.5激活剂407

19.5.6挤树脂407

19.5.7树脂胶结砾石充填体407

参考文献407

习题409

附录石油增产工程常用单位制及单位换算对照表412