壓裂技術的施工方式與酸化工藝技術的應用

何妮娟

摘 要：該文分別論述了在油井常規試油過程中壓裂工藝技術與酸化工藝技術的特點和作業要求，并針對壓裂酸化技術在具體的施工過程中的運用理論進行了深入研究。

關鍵詞：壓裂 酸化 施工

中圖分類號：TE35 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0046-01

在油田的勘探與開發的過程中，試油工程包括有常規試油工序、地層測試、試井以及措施改造（壓裂，酸化）等環節，試油工序能夠有效獲取儲層的真實參數。雖然通過鉆井、錄井、測井等措施，可得知油層是否含油，但是油層含油量和壓力、是否需擴大勘探、是否有開發價值等一些關系到施工展開的問題還需通過試油來驗證。要想測得油井的產油量、產氣量、產水量、油層壓力及原油物性、油層水性等信息，需要考慮到兩方面的因素：一是油井的產狀，例如自噴或非自噴；二是所采取的工藝技術，如壓裂技術、酸化工藝技術。試油工作也為識別地層、計算儲量、制定開發方案和確定開發方式提供了必要依據。酸化壓裂工藝技術是常規試油中常用的工藝技術。

1 壓裂技術的施工方式

利用地面高壓泵組，在超過儲層吸收能力的排量下往井內泵入壓裂液，當井底附近的高壓超過井壁附近的地應力和巖石的抗張強度時，裂縫便會在儲層中產生，這個時候就要往裂縫內擠入帶有支撐劑的攜砂劑，支撐劑沿裂縫分散開來，因此，目的層的導流能力得到進一步改善。此過程即為壓裂技術。

油氣井在試油或施工過程中，井的周圍要是有污染，鉆井、固井、洗壓井過程便會遭到污染。另外，如果地層原始滲透率低，則會導致產量降低。以上問題可以在施工中運用壓裂技術加以改善。壓裂技術是油氣井增產和水井增注的進攻性技術，能夠有效提高油氣井的產量。在石油開發行業中具有十分重要的地位，也是低滲透油氣藏和非常規油氣藏開發的常用方式。比如鄂爾多斯盆地的低滲透油氣藏，正是在施工過程中運用了壓裂技術才有了后來的開發價值。美國的液巖氣的開發也是利用了壓裂技術而獲得成功。

壓裂技術的順利實施上與壓裂現場施工情況分不開的。隨著壓裂技術的日趨完善，壓裂技術的現場施工方式已然從早期的全井籠統施工轉變為現在的分層分段的多種施工方式。誠然，在實際施工過程中，不同類型的壓裂技術應根據所處的方式條件與目的做具體選擇。

1.1 分層壓裂

由于施工中的目的層有多層，避免了籠統壓裂技術不能完全改造的弊端。分層壓裂技術可通過特定的壓裂方法實現徹底改造，其中包括限流分層壓裂、封隔器封堵逐層壓裂，和封堵逐層壓裂方法。

1.2 控制裂縫高度壓裂

在水利壓裂過程中，裂縫高度延伸的控制效果直接導致水利壓裂是否可以順利進行。欲使壓裂裂縫控制在生產層內，需要多方面因素共同作用，例如地層流體性質、層間界面性質、射孔位置和厚度等。控制裂縫高度的技術只有兩種：常規控制裂縫高度技術以及人工隔層控制裂縫高度技術。

1.3 高砂比壓裂

高砂比壓裂技術發展至今僅幾十年的時間，是一種新型的壓裂工藝技術，其應用原理是在壓裂裂縫內鋪砂濃度每平米大于10 kg的壓裂。在重復壓裂和中高滲透油氣層的壓裂中應用較為普遍，增產效果較為明顯。運用該壓裂技術進行施工時應注重支撐劑、施工參數、壓裂管柱以及油層保護等方面的控制。

1.4 重復壓裂

單次壓裂的井層，其增產能力有特定期限，運用重復壓裂技術可以提高或恢復最初的壓裂井生產能力。自20世紀80年代末開始，重復壓裂技術能較理想的應用于油井施工中，但在施工中應注意壓裂井選井選層、重復壓裂的時機等因素。

1.5 煤層壓裂

煤儲層壓裂技術相對于其它工藝技術有其獨特的特點，比如煤層的楊式模量比一般的碳酸鹽巖或者砂巖儲層低一個數量級，并氣水共存，氣藏壓力低等特性。因此，對煤層進行壓裂不易形成長的支撐裂縫，或多裂縫擴展。為避免施工過程中壓裂時濾失量較大，煤層易受傷害，要選擇與之配套的壓裂技術。

2 酸化工藝技術

酸化技術的主要用途是解堵，其工作原理是利用酸液將深水井和注水井井底周圍的污染處理掉，清除空隙或裂縫中的堵塞物質，擴大地層原空隙或裂縫，提高地層滲透率的一種工藝方法。

酸化分為基質酸化和壓裂酸化。基質酸化是指在低于地層破裂壓力的情況下泵酸，將孔隙間的堵塞物溶解掉，使孔隙間隙擴大，從而達到消除儲層污染、實現增產增注的目的。壓裂酸化在原裂縫的基礎上，使裂縫加寬加長，或壓破巖石從而產生出其它裂縫。這種“酸壓”裂縫，在酸巖反應的溶蝕下，裂縫壁面的巖石面呈凹凸不平形狀，施工結束時會形成溝、槽油流通道，從而會改善油氣井的滲流狀況，提高地層的導流能力，這樣也能提高油氣井的產量。

2.1 碳酸鹽巖地層酸化

碳酸鹽巖地層酸化技術主要包括高濃度酸酸壓和常規酸化。全球約有57%的原油儲量埋藏于碳酸鹽巖石油層。對碳酸鹽巖儲層進行酸化，無論是基質酸化，還是酸壓，基礎酸液都是采用鹽酸。

目前，隨著采油工程的發展，酸化技術是越來越完善。除普通鹽酸酸化外，泡沫酸酸化、膠束酸酸化、乳化酸酸化、稠化酸酸化和化學緩速酸酸化等酸化技術也陸續應用到了實踐當中。

2.1.1 普通鹽酸酸化技術

普通鹽酸酸化，通俗地講即是解堵酸化，是在小于破裂壓力的條件下進行的酸處理工藝。通過酸液直接溶解鈣質堵塞物和碳酸鹽巖類鈣質膠結類巖石，解除堵塞，疏通油氣流通道，以此實現恢復或提高地層的滲透能力的目的，并可提高油氣井產量和注水井注入量。總而言之，普通鹽酸酸化技術具有施工工藝簡單、成本低、對地層的溶蝕率較強等優點，缺點為只能解除井眼附近的堵塞。

2.1.2 泡沫酸酸化技術

泡沫酸主要由酸液、氣體、起泡劑和泡沫穩定劑等四部分組成。由于泡沫的存在減少了酸與巖石的接觸面積，限制了酸液中的H+傳遞速度，因而酸巖的反應速度就會延緩下來。該項酸化工藝多用于水敏性儲層和地層壓力較低的儲層。

除此之外，壓裂酸化技術工藝中還有很多可選擇的工藝技術，比如膠束酸酸化技術、乳化酸酸化技術、稠化酸酸化技術、化學緩速酸酸化技術、碎屑巖酸化，以及選擇性酸化等。這些酸化技術各俱特點，可根據不同作業需求而選擇運用。

3 結語

綜上所述，不論是壓裂技術還是酸化技術，均能實現在不同條件的施工現場完成作業。然而，還面臨一些問題需要集中解決，比如老區的增產挖潛，常規的井網加密效果不理想。此外，增產措施的形式有著越來越復雜的趨勢，改造目標也從低滲、單井發展到了中、高滲和油田。所以，壓裂酸化技術還有待于進一步發展。

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