酸化壓裂的研究現狀分析和在現場中的應用論文

2021-06-12 論文

　　論文摘要：針對目前酸化壓裂技術研究現狀以及在油田現場中的應用，本文主要介紹了使用更為常見而且有效的幾種技術①常規酸壓工藝②前置液酸壓工藝③特性酸深度酸壓④高導流裂縫酸壓⑤復合酸壓等，不同的儲層條件下各種技術的處理效果又有所不同，因此，合理的使用適合特定油田條件的酸壓技術將取得更好的效果，本文的研究成果將對油田現場實際應用具有很強的指導意義。

　　論文關鍵詞：酸化壓裂,工藝機理,應用

　　前言

　　酸化壓裂是目前國內外油田碳酸鹽油藏開發中所廣泛采用的一項增產增注措施和重要的完井手段。用酸液作為壓裂液實施不加支撐劑的壓裂稱為酸化壓裂。酸化壓裂過程中一方面靠水力作用形成裂縫，另一方面靠酸液的溶蝕作用把裂縫的壁面溶蝕成凹凸不平的表面，停泵卸壓后，裂縫壁面不能完全閉合，具有較高的導流能力，可提高地層滲透性，改善地層特性，最終達到使油藏增產的目的。酸化壓裂的效果體現在產生裂縫的有效長度和導流能力，一般有效的裂縫長度是受酸液的濾失特性、酸巖反映速度及裂縫內的流速控制的，導流能力取決于酸液對地層巖石礦物的溶解量以及不均勻刻蝕的程度。由于儲層礦物分布的非均質性和裂縫內酸濃度的變化，導致酸液對裂縫壁面的溶解也是非均質性的，因此酸壓后能保持較高的裂縫導流能力。

　　1各種酸化壓裂工作機理及應用

　　1.1常規酸壓

　　普通酸壓包括常規酸化和常規酸壓兩種，是指直接以普通酸液(鹽酸)作為壓裂液或酸巖反應液對地層進行酸壓處理的工藝技術。目的在于實現近井地帶的污染解堵或形成小規模的酸蝕裂縫，主要是改善近井帶地層的導流能力。適用于整個碳酸鹽巖地層及少數砂巖儲層。常規酸壓是指以普通鹽酸液作為壓裂液，常用酸質量分數在15%~28%，在井底施工壓力大于地層巖石破裂壓力或大于天然裂縫閉合壓力的條件下，在裂縫張開的狀態下將酸液注入裂縫，酸液溶蝕裂縫壁面，形成一條或多條壁面不規則的酸蝕裂縫，以提高儲層滲流能力。常規酸壓的特點是酸液濾失嚴重，酸巖反映速度快，有效酸蝕作用距離較短，一般15~30m，適用于孔隙型和裂縫孔隙型低滲碳酸鹽巖儲層。其增產機理是在地層中形成高導流能力的酸蝕裂縫，使流體的流動方向由徑向流改為兩個線性流，從而減小流體流動阻力。常規酸化和常規酸壓對地層的改造程度比較有限，只能解決近井地帶的儲層污染或形成不足30m的小規模裂縫。

　　1.2前置液酸壓工藝

　　前置液酸壓工藝是指高粘非反應性前置液壓開地層，形成動態裂縫，然后注入酸液溶蝕裂縫的工藝技術。對于高溫儲層，酸液與巖石(簡稱酸巖)反應速率快，有效縫長的獲得較為困難，這需要酸液體系在高溫下具有優良的.緩速性能，同時應選擇合適的工藝，這是低滲高溫深井酸化改造成功的關鍵。采用前置液酸壓技術，前置液能降低儲層溫度，降低酸巖反應速度。所選酸液應具有優良緩速性能，能有效控制酸巖反應速率，提高裂縫穿透深度。

　　前置液酸壓的作用機理：前置液壓開并進入裂縫，降低裂縫壁面的溫度，并在裂縫壁面形成濾餅，降低后續酸液的濾失量；后續酸液的粘度遠小于前置液的粘度，流動過程形成粘性指進，從而——————————————

　　延緩與裂縫壁面的反映速度和濾失速度，達到酸液深穿透的目的。為實現粘性指進酸壓，要求前置

　　液和酸液的粘度比至少要達到150∶1，現場適用的高粘前置液一般有：膠凝水（香豆膠或改性胍膠）、水外相乳狀液和油外相乳狀液等，普通酸液以無機酸（鹽酸）為主，酸液質量分數15%~28%。前置液與酸液的用量比一般在1∶1~1∶3之間。有效酸蝕縫長一般為17~50m。

　　對前置液酸壓的補充是多級交替注入酸壓工藝，多級交替注入酸壓工藝是指將數段前置液和酸液交替注入地層進行酸壓施工。多級注入酸壓造成對地層的多次降溫和多次形成濾餅，使后一次注入的酸液比前一次濾失速度明顯降低；同時酸液在前置液中多次形成粘性指進，形成更大規模和

　　更高導流能力的裂縫。

　　1.3特種酸的深度酸壓

　　由于普通鹽酸酸液在酸壓過程中濾失嚴重，難以形成深穿透酸蝕裂縫。為滿足地層特性和施工需要，以普通鹽酸為反應酸，發展了具有不同性質的酸液體系，包括稠化酸、乳化酸、固體酸酸壓、活性酸和變粘酸。

　　1.3.1稠化酸酸壓

　　稠化酸是指在酸液體系中加入非交聯的酸用稠化劑以提高酸液粘度的酸液體系。稠化酸的最佳入地粘度為30~40mPas。稠化酸摩阻較小，一般為清水的60%。在稠化酸中若加入降阻劑，摩阻可降到清水的30%~40%。其作用機理是降濾失和緩速，屬于后期濾失控制。酸蝕縫長20~50m。稠化酸一般適用于中高滲儲層，在低滲及返排困難的儲層使用稠化酸要慎重。國內主要在四川、長慶和塔河進行了現場實驗和應用，取得了較好的增產效果。

　　1.3.2乳化酸酸壓

　　乳化酸通常是指油和酸液兩種不相容的液體按適當比例（通常為30∶70）混合，在乳化劑的作用下混配而成的郵包酸乳化液。其作用機理是利用乳化酸的高粘度和外相油的阻礙作用延遲酸液與裂縫壁面的接觸，延遲酸巖反映速度，使酸液的濾失時間推后，從而使整個施工過程中的液體平均濾失量降低。其優點是濾失量小，緩速性能好，能進入地層深部；缺點是施工摩阻較高，較普通酸高20%，造成酸壓施工壓力高，排量低。國外在大型重復酸壓中使用乳化酸較多。國內塔河油田發展了低摩阻乳化酸，實現了乳化酸大排量（達到4m3/min）、高泵壓、深穿透酸壓目的，有效酸蝕縫長可達150m，在現場獲得了較成功應用。乳化酸酸壓適用于深層低滲碳酸鹽巖儲層。

　　1.3.3固體酸酸壓

　　固體酸酸壓技術，首先將酸固化成顆粒，然后用非反應性流體攜帶固體酸顆粒壓破地層后進入裂縫。隨著裂縫的延伸，固體酸顆粒沉降或懸浮于裂縫中。待固體酸顆粒泵注完畢后，再注入釋放液。固體酸與釋放液接觸后，溶解并電離出大量的H+與裂縫壁面的巖石發生反應，進而造成裂縫壁面的非均勻刻蝕。當裂縫閉合后，具有很高的滲透能力，而且其有效作用距離可與水力壓裂相當，這在常規酸壓中幾乎是不可能的。通過固體酸酸壓擴大了油氣水的滲濾面積，故油氣可暢流入井，從而達到增產的目的。由于固體酸酸壓工藝酸蝕后的裂縫具有較高的導流能力，特別是大大地增加了酸蝕裂縫長度，因此固體酸酸壓在現場的應用有著非常廣闊的前景。

　　1.3.4活性酸酸壓

　　活性酸又稱為化學緩速酸，是指在酸液中加入表面活性劑或加入使酸巖反應生成的CO2形成穩定泡沫的表面活性劑而構成的酸液體系。其作用機理為表面活性劑吸附在地層裂縫壁面，延緩酸巖反應速度；或者是表面活性劑使酸巖反應生成的CO2形成穩定泡沫，在裂縫壁面上產生隔離層，延緩壁面與酸的反應。其缺點是控制濾失較差，主要適合酸巖反應速度受表面控制的低溫白云巖地層，與多級交替注入技術相結合可應用于中溫白云巖儲層。未見該技術現場應用的報道。

　　1.3.5變粘酸酸壓

　　變粘酸又稱為濾失控制酸，國內也稱為高效酸，是指在酸液中加入一種合成聚合物，能在地層中形成交聯膠凝劑增加粘度，在酸液消耗為殘酸后能自動破膠降粘的酸液體系。其作用機理為：隨著酸液在地層中的反應，pH值升高，液體交聯，酸液由線性流體變為粘彈性凍膠，粘度瞬間升至1000mPas左右，有效阻止酸液向孔洞和天然裂縫內濾失，從而增加酸蝕裂縫的長度；隨pH值的繼續升高，酸液破膠降解，液體又恢復到線性流體，粘度下降，有利于殘酸返排。變粘酸具有良好的降濾失性能，粘溫性能穩定且殘酸粘度較低，但對硫化氫（HS）較敏感。變粘酸最高適用溫度是150℃適用的儲層包括高滲層、低壓層、滲透率不高但濾失嚴重的地層或長裸眼段井。在美國的現場試驗效果表明：變粘酸對溫度較高地層更具有濾失控制作用，對實施大型重復酸壓改造效果更為明顯。20世紀90年代末，國內四川石油管理局引進了該技術，成功解決了長期以來嚴重影響酸壓效果的酸液濾失問題。

　　1.4復合酸壓

　　對于主要表現在埋藏深、儲層非均質性嚴重和基質含油性差的深層碳酸鹽巖儲層，靠單一的酸壓工藝或酸液體系難以獲得理想的效果，所以逐步把多種單一酸壓技術集成為復合酸壓技術，在現場（我國大部分）應用中取得了很好的效果。

　　2結論

　　目前,酸化壓裂技術對碳酸鹽巖油氣田增儲上產起到了重要作用。針對特殊巖性的復雜油氣藏,酸液體系已由單一型向復合型發展,已經逐步成為降濾失、緩速、緩蝕、降阻和助排的多功能酸液體系酸液的注入工藝已發展為不同酸液體系的交替單級注入或多級交替注入,在深井碳酸鹽巖儲層能同時實現裂縫的深穿透和高導流能力;為滿足深層儲層酸壓的需要,發展了不同體系和技術組成的復合酸壓技術。復合酸壓技術的應用大大提高了酸蝕裂縫的規模和導流能力,能夠滿足復雜巖心特殊油氣藏儲層增產改造的需要。另外對于砂巖儲層的酸壓也取得了不錯的增產效果，但其機理研究還需進一步深入。

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