對(duì)酸化壓裂技術(shù)在油氣田開發(fā)中的應(yīng)用研究

趙衛(wèi)軍

（長(zhǎng)慶油田分公司第三采氣廠生產(chǎn)保障大隊(duì)，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300）

考慮到油氣田范圍較寬且區(qū)塊儲(chǔ)層差異明顯，本文研究?jī)H涉及碳酸鹽巖儲(chǔ)層中的酸化壓裂技術(shù)。

1 油氣田開發(fā)中酸化壓裂技術(shù)的應(yīng)用方法

（1）前置液酸壓工藝。前置液酸壓工藝屬于酸化壓裂技術(shù)，其主要依靠具有高黏稠性的物質(zhì)實(shí)現(xiàn)石油的底層隔離，因此這類物質(zhì)的選擇直接影響前置液酸壓工藝的應(yīng)用質(zhì)量。在前置液酸壓工藝中，高黏稠物質(zhì)并不會(huì)與壓裂液直接發(fā)生反應(yīng)，其主要負(fù)責(zé)對(duì)壓裂液的催化，壓裂液的腐蝕速率提升、酸性液體進(jìn)入巖石內(nèi)部均需要得到高黏稠物質(zhì)的支持。在一些溫度較高的巖層中，酸性液體與巖層的反應(yīng)速率往往較為迅速，超出技術(shù)實(shí)際需求范圍的情況也因此大量出現(xiàn)，這種情況下高黏稠物質(zhì)還需要負(fù)責(zé)巖層的溫度控制，以此合理控制酸性液體與巖層的反應(yīng)速率，配合酸度適中的酸液、從反應(yīng)物質(zhì)角度開展思考也能為前置液酸壓工藝效用的更好發(fā)揮提供支持。其中前置液酸壓工藝可靈活采用多種酸液類型搭配，這使得該工藝具備較廣的應(yīng)用范圍，減小酸液與裂縫璧面的接觸面積，但由于前置液酸壓工藝可基于儲(chǔ)層和井，針對(duì)性地選擇酸液類型搭配，該工藝具備的較高搭配難度不應(yīng)被忽視。

（2）壓裂液與酸液交替注入工藝。向巖層縫隙依次往復(fù)注入酸液、高黏性物質(zhì)，同樣可實(shí)現(xiàn)酸化壓裂，這種壓裂液與酸液交替注入工藝，具備使用物質(zhì)浪費(fèi)較少、適用范圍較廣、通過縫隙流動(dòng)的液體物質(zhì)較多等優(yōu)點(diǎn)，這使得其廣泛應(yīng)用于我國的油氣田開采。在壓裂液與酸液交替注入工藝的具體使用中，必須嚴(yán)格控制加入巖層縫隙的壓裂液與酸液順序，油氣田產(chǎn)量、開采深度均需要在這一過程中得到重視。先加入黏性物質(zhì)再加入酸液屬于最為常見的工藝應(yīng)用方法，該方法不僅能夠較好實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物質(zhì)節(jié)約，工藝的反復(fù)使用還能夠充分滿足較大開采產(chǎn)量油氣田的需要。壓裂液與酸液交替注入工藝較為適用于巖性均一、儲(chǔ)層壓力小的地層，需多次交替、需配合高水平返排技術(shù)屬于該技術(shù)存在的不足，但該工藝具備的更優(yōu)異降濾失性、增產(chǎn)效果等優(yōu)勢(shì)不應(yīng)被忽視。

（3）閉合酸化壓裂工藝。作為一種提高油井井眼液體導(dǎo)流能力的工藝，閉合酸化壓裂工藝需要利用儲(chǔ)存油層破裂時(shí)對(duì)外產(chǎn)生的壓力，一定量的壓裂液可在這種壓力支持下被壓入內(nèi)部縫隙較小的、排列較為緊密的巖層，巖層的壓裂自然可由此得以實(shí)現(xiàn)。在閉合酸化壓裂工藝的具體應(yīng)用中，其造成的儲(chǔ)存巖層破裂壓力較為有限，因此必須合理控制酸液的用量，以此保證巖層產(chǎn)生的縫隙大小適中且相對(duì)均勻。

（4）水力噴射酸化壓裂技術(shù)。水力噴射酸化壓裂技術(shù)屬于水力壓裂工藝和水力噴砂射孔技術(shù)的結(jié)合。對(duì)于巖層分層較多、較厚的地區(qū)來說，水力噴射酸化壓裂技術(shù)可通過噴射符合開采要求的高壓水柱在巖層中形成通道，巖層也能夠在這一過程中產(chǎn)生細(xì)微裂縫，配合其他技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)大裂縫的寬度和長(zhǎng)度，即可最終滿足酸化壓裂技術(shù)的應(yīng)用需要。值得注意的是，水力噴射酸化壓裂技術(shù)具備可確定裂縫初始方向、裂縫位置精確、控制靈活等優(yōu)勢(shì)，該工藝因此適用于低滲透地層的水平井作業(yè)、老油田薄差油層開采、低滲透未動(dòng)用儲(chǔ)量經(jīng)濟(jì)開采，但水力噴射酸化壓裂技術(shù)同時(shí)存在的作業(yè)規(guī)模小、容易出現(xiàn)液體漏失等不足同樣需要得到重視。

（5）非均勻酸化壓裂技術(shù)。非均勻酸化壓裂技術(shù)同樣屬于常見的酸化壓裂技術(shù)，在水力壓裂裂縫面形成明顯且較強(qiáng)的非均勻刻蝕形態(tài)屬于該技術(shù)的主要目的，由此形成主要流動(dòng)通道（強(qiáng)刻蝕形成溝槽）、提供支撐（弱刻蝕形成的酸蝕面），即可有效避免主通道閉合并滿足油氣生產(chǎn)需要。非均勻酸化壓裂技術(shù)的應(yīng)用流程我分別為前置壓裂液造縫、注入交聯(lián)酸體系、注入膠凝酸或鹽酸等體系，前置壓裂液造縫環(huán)節(jié)需要在儲(chǔ)層中壓開一條水力裂縫；交聯(lián)酸體系的注入是為了形成深穿透弱刻蝕形態(tài)，因此需選擇低反應(yīng)速度、高黏度的交聯(lián)酸體系；膠凝酸或鹽酸等體系的注入是為了引發(fā)強(qiáng)烈刻蝕，因此需選擇中高反應(yīng)速度、低黏度的相關(guān)體系。

2 油氣田開發(fā)中酸化壓裂技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

（1）信息分析。雖然酸化壓裂技術(shù)屬于油氣田開發(fā)中的常用技術(shù)，但為了保證該技術(shù)的合理應(yīng)用，前期準(zhǔn)備工作必須得到重點(diǎn)關(guān)注，否則技術(shù)的應(yīng)用很可能無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，并可能對(duì)結(jié)構(gòu)脆弱、巖層復(fù)雜的敏感區(qū)域造成地質(zhì)傷害，油氣田無法順利開發(fā)、自然環(huán)境破壞等問題也可能因此出現(xiàn)。因此，油氣田開發(fā)中的酸化壓裂技術(shù)應(yīng)用必須做好前期的信息分析工作，通過充分調(diào)研了解當(dāng)?shù)氐膸r層情況、巖層分布、自然條件，即可明確油氣資源儲(chǔ)量豐富區(qū)域以及較為適合應(yīng)用酸化壓裂技術(shù)的地點(diǎn)。

（2）原料選擇。作為一種基于化學(xué)反應(yīng)原理的技術(shù)形式，酸化壓裂技術(shù)的反應(yīng)效果直接受到反應(yīng)原料的選擇影響，而在原材料的具體選擇中，需重點(diǎn)關(guān)注酸液物質(zhì)的選擇。酸液材料的選擇需充分考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境、巖層特點(diǎn)，設(shè)備性能及有關(guān)參數(shù)也需要納入考量范圍，壓裂液的選擇則需要考慮巖層的懸砂性與黏度，這是為了保證其在具體應(yīng)用中能夠較好服務(wù)于巖層壓裂、裂縫延伸。

（3）方案優(yōu)化。在我國長(zhǎng)期以來的酸化壓裂技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐中，不同的周邊環(huán)境、巖層特點(diǎn)往往會(huì)催生不同的挑戰(zhàn)，而為了保證酸化壓裂技術(shù)應(yīng)用的效果達(dá)到最佳，合理的施工規(guī)劃、施工方案的優(yōu)化必須得到重視。

3 實(shí)例分析

（1）S 井概況。為提升研究的實(shí)踐價(jià)值，本文選擇了位于鄂爾多斯盆地的S 井作為研究對(duì)象，其鉆井深為4820m，改造段巖性主要為細(xì)粉晶白云巖，巖心實(shí)測(cè)孔隙度、滲透率分 別 為4.5% ～12.7%、0.02×10-3～12.89×10-3μm2， 地層溫度、地層壓力分別為120℃、52.36MPa。S 井目前因產(chǎn)能低關(guān)井，其前期自噴、機(jī)抽生產(chǎn)累計(jì)產(chǎn)油9638.1t，現(xiàn)產(chǎn)油0.6t/d，預(yù)計(jì)儲(chǔ)量為8×104t，具備較大潛力。

（2）非均勻酸化壓裂技術(shù)。結(jié)合酸蝕裂縫導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案、酸蝕后巖板表面刻蝕形態(tài)對(duì)比、導(dǎo)流能力變化曲線與黏度比和非均勻系數(shù)關(guān)系曲線，S 井最終選擇了“膠凝酸+交聯(lián)酸非均勻刻蝕工藝”，該工藝可實(shí)現(xiàn)非均勻酸化壓裂技術(shù)優(yōu)勢(shì)的最大化發(fā)揮并較好滿足S 井的開采需要。

（3）非均勻酸化壓裂技術(shù)的應(yīng)用。結(jié)合實(shí)驗(yàn)，需采用“膠凝酸+交聯(lián)酸非均勻刻蝕工藝”，膠凝酸配方為：“破乳劑1.0%+鐵離子穩(wěn)定劑1.0%+高溫緩蝕劑2.0%+膠凝劑0.7%+HCl20%”，交聯(lián)酸配方為：“交聯(lián)劑2.0%+ 鐵離子穩(wěn)定劑1.0%+破乳劑1.0%+高溫緩蝕劑2.0%+稠化劑0.7%+HCl20.0%”，兩種酸液黏度比為6.67，且非均勻系數(shù)均在20%以上。其中，膠凝酸黏度需保持在15mPa·s，且在170s-1、120℃下剪切1h，交聯(lián)酸黏度則需保持在100mPa·s，且在170s-1、120℃下剪切1h。

S 井非均勻刻蝕酸化壓裂施工泵注程序可概括為：“①正擠壓裂液→②正擠交聯(lián)酸→③正擠膠凝酸→④正擠交聯(lián)酸→⑤正擠膠凝酸→⑥正擠滑溜水”，工序①-⑥的液量分別 為360m3、120m3、70m3、100m3、60m3、40m3， 排 量 分 別 為3.5 ～5.5m3/min、5.5 ～6.0m3/min、6.0m3/min、6.0m3/min、6.0m3/min、4.5 ～0.5m3/min，工序①負(fù)責(zé)壓開地層并穩(wěn)定造縫，工序②負(fù)責(zé)穩(wěn)排量注酸，工序③負(fù)責(zé)低黏度指進(jìn)，工序④負(fù)責(zé)穩(wěn)排量注酸，工序⑤負(fù)責(zé)低黏度指進(jìn)，工序⑥負(fù)責(zé)將井筒中酸液頂入地層。

（4）技術(shù)應(yīng)用效果。在兩級(jí)膠凝酸+交聯(lián)酸交替刻蝕支持下，非均勻刻蝕效果得到了有效強(qiáng)化，施工總液量為750m3，酸化壓裂最大排量為6.0m3/min，最高泵壓為77.2MPa。在非均勻刻蝕酸化壓裂技術(shù)支持下，S 井壓裂后初期日產(chǎn)油達(dá)到65t/d，目前日產(chǎn)油44t/d。總的來說，非均勻酸化壓裂技術(shù)的應(yīng)用有效提升了白云巖巖板酸蝕導(dǎo)流能力，高閉合應(yīng)力下細(xì)長(zhǎng)的酸蝕溝槽模式提供了較好的流動(dòng)通道，低閉合應(yīng)力下大片的酸蝕坑洼模式提供較高的導(dǎo)流能力，酸液的非均勻分布和刻蝕也得到了較好保障。

4 結(jié)語

綜上所述，酸化壓裂技術(shù)可較好服務(wù)于油氣田開發(fā)，在此基礎(chǔ)上，本文涉及的信息分析、原料選擇、方案優(yōu)化、非均勻酸化壓裂技術(shù)等內(nèi)容，則提供了可行性較高的酸化壓裂技術(shù)應(yīng)用路徑，而為了更好推動(dòng)我國油氣田開發(fā)領(lǐng)域發(fā)展，開采效率和地質(zhì)保護(hù)的兼顧、環(huán)境友好型油氣田開發(fā)的探索同樣需要得到重點(diǎn)關(guān)注。