大排量體積酸壓工藝與配套技術應用

張文隆，王新強，段曉軍

(中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術作業公司，陜西 西安 710021)

0 引言

文章針對在森林邊緣，河道沿岸，人口聚集區首次實施的大排量體積酸壓工藝設計及實施過程予以說明，實施該技術具有重大的意義，可打造敏感地區勘探開發“一體化”樣板，創新技術安全管理迎接挑戰。故需有針對性制定精細化施工方案，針對工藝危害性開展分析，編制可行性施工方案和應急預案。

1 大型體積酸壓施工風險

1.1 地理位置敏感

L-XH井緊靠葫蘆河河道和子午嶺森林邊緣，緊鄰國家二級保護動物棲息地，高壓輸電線位于井場邊沿，周邊人口居住較密集。若酸液泄漏或酸霧飄散存在環境污染，高壓輸電線腐蝕等風險。

1.2 酸液儲運、匹配風險

依據方案要求，稠化酸和轉向酸分別需要準備31%的鹽酸645.16 m3(746.5 t)和476.73 m3(551.6 t)，合計1 298.1 t，需要運酸車輛約45輛，添加劑運輸車5輛，清水拉運90車次。

(1)油氣重疊區域區井場狹小，進入井場土路距離較短，周邊柏油路相對狹窄，車流量大，運輸車輛停靠風險較高。

(2)現場儲存原酸過多存在酸液揮發刺鼻酸霧，存在影響周邊居民正常生活風險，且臨近城鎮，環保管控嚴格。

(3)卸酸過程存在單罐酸液濃度過大，造成設備、高壓管線、井口、套管腐蝕等風險。

(4)酸罐閘門連接短接為金屬材質，金屬由壬，不耐酸。

(5)匹配過程中，存在酸料與空氣整體接觸面積增大，暴露時間長，且緩蝕劑等循環添加快速流動，揮發刺鼻氣味增大等問題，東南風時酸霧氣味存在飄散至居民區的風險；存在酸液灑落、飛濺傷人等風險。

1.3 橋射施工風險

(1)井筒存在進入酸液可能，造成全可溶橋塞溶蝕、電纜腐蝕斷脫等風險。

(2)存在防噴溢流管酸性液體外溢，飄散傷人風險。

1.4 酸壓施工風險

依據工程和地質方案，結合橋射聯作、空井筒作業和體積酸壓三種工藝的特點進行風險識別：

(1)套管頭材料為DD-NL級(使用環境：標準內件、無腐蝕)，存在酸壓過程中套管頭鋼圈槽或本體薄弱部分，以及壓裂井口的鋼圈酸腐蝕高壓刺漏風險。

(2)儲層難以壓開或排量難以提至設計排量，持續高工作壓力會造成高壓管線、設備及井口存在刺漏風險，高低壓反復存在套管滲漏或套管變形風險。

(3)低壓管線由壬接頭材質為尼龍，抗酸腐性能較差，存在接頭腐蝕嚴重，軟管與由壬接頭使用卡箍進行固定，酸化作業時容易腐蝕，接頭密封性差，存在滲漏風險。

(4)施工壓力異常超壓，施工員沒有及時干預，存在薄弱點酸液刺漏風險。

(5)套管頭側導流閥存在漏壓風險。

2 體積酸壓工藝配套技術

2.1 優化酸液體系，降低施工風險

可重復利用速溶稠化酸體系作為稠化酸液體系，其優勢在于溶解速度快、降阻效果好、可在線混配，且返排液可重復利用。該體系是為解決常規稠化酸增稠慢、添加劑刺鼻氣味大、放置易分層、提前配液、返排液不可重復利用等問題而開發，集成增稠、緩蝕、助排、起泡等多功能于一體，無其他添加劑，直接與鹽酸混合即可速溶增粘，溫控破膠，無殘渣，返排殘酸經簡單沉淀除雜后可直接回配稠化酸[1]。

技術優勢： 速溶速配施工模式直井縮短施工周期1.7天以上，大型酸化作業施工提速明顯； 一劑多能，配液簡便； 重復利用工序簡單，節能環保。

技術參數：增稠時間＜10 s；重復利用3次以上； 殘渣含量0 mg/L；90 ℃下緩蝕率＞99%，緩速率＞90%；90 ℃下1 h內徹底破膠。

應用可重復利用速溶稠化酸體系，可大幅度減少現場酸罐及百方罐數量。L-XH井酸壓工藝大罐需求優化對比如表1所示。

表1 L-XH井酸壓工藝大罐需求優化對比

2.2 設計優化配供酸流程，杜絕酸液滴漏風險

調整液體為可重復利用速溶稠化酸體系，優化供液流程為“酸/水→連續混酸車→供酸泵車→壓裂泵”的連續“密閉”配酸、供酸作業模式，可以降低匹配、添加劑和原酸刺鼻氣味的揮發[2]。

2.3 酸中和處理裝置，減小末端處置風險

放噴流程安裝酸(中和)處理裝置，操作人員在酸壓施工中全程待令運行。在放噴排液初期進行返排液pH值檢測，如發 現pH值酸性，即刻更換酸(中和)處理流程，即井口→油放管線→分離器(氣液)→高壓管道緩釋混合器(密閉式注入堿液、消泡劑)→放噴流程。

本井采用114.3 mm套管固井完井大通徑可溶橋塞分段酸壓工藝，橋塞最大外徑89 mm，應用可重復利用速溶稠化酸體系，進行最大泵注排量10 m3/min，入地總酸量1 099.7 m3共9段的體積酸壓，在施工中充分利用壓裂車沖管線液體進行回收配酸，放噴排液使用連續酸(中和)處理裝置確保放噴排液安全，在施工各方的精準組織和密切配合下順利成功實施。

3 建立現場“一體化”聯合協調小組

強化甲乙雙方協同管理，建立公司、甲方項目組、施工項目部三方聯合管理小組，對現場工藝實施和方案執行進行技術管控。施工項目部提前與甲方項目組對接施工方案，開展風險評估，形成酸壓工藝、設備、環境風險評估報告，根據風險評估結果，與甲方項目組共同做好現場布局和工藝調整，升級管控模式，消減風險因素，保障施工安全。另外，每日召開甲乙方晨會和施工小結會，建立甲乙方工作群，實時發布分享平臺動態，對施工進度和日程進行安排，提升運行效率。

4 模塊化分區，專業化管控

酸壓現場施工配合單位及施工車輛較多，為便于技術管理和安全管控，厘清崗位職責，落實酸壓施工安全環保管理責任，測試管控各工序pH值確認中性，現場嚴格按照工藝按照流程實施，確保施工安全順利。酸壓施工區域劃分及設備擺放圖如圖1所示。

圖1 酸壓施工區域劃分及設備擺放圖

5 升級壓裂井口材質，預防腐蝕風險

升級配置施工高壓件，保障耐防腐。首先，將KL180/130-70壓裂頭材料配置為EE-1.5級，優選PFFG180-70手動平板閥材料配置為EE-1.5級，KQ78/65-105型11閥井口配置為FF-NL級，放噴管線采用80S油管，固定式節流管匯為EE級；其次，將套管頭四通材料等級由DD-NL(使用環境：標準內件、不耐腐蝕)提高至EE-1.5級(使用環境：不銹鋼內件、輕微腐蝕)，與壓裂頭及手動平板閥材料(EE-1.5級)同等條件使用，有效避免酸液的腐蝕風險；再次，針對現場井口鋼圈進行樣品掛片測腐實驗，以滿足可重復利用速溶稠化酸體系現場施工需要。

6 結論與建議

6.1 結論

(1)在長慶油田高風險(敏感)地區首次成功組織實施大排量體積酸壓工藝，對體積酸壓現場技術管控和應急管理是一次成功的嘗試和演練，積攢了一定的經驗。(2)可重復利用速溶稠化酸體系現場應用成功，降阻明顯，性能指標穩定。(3)設計優化的密閉式配供酸流程：“酸/水→連續混酸車→供酸泵車→壓裂泵”和排液流程：“井口→酸(中和)處理裝置→排酸分離器→燃燒罐”的密閉式環保體系，大幅減小放噴弱酸性返排液飛濺，有效降低酸壓施工末端風險，確保酸壓施工的安全高效運行[3]。

6.2 建議

(1)加快體積酸壓施工工藝整體配套裝備的體系化、自動化、智能化、可視化。(2)提升酸壓施工設備管匯接口的抗腐蝕性，對酸壓易損件材質進一步優選，確保施工安全。

7 結語

在長慶油田高風險(敏感)地區首次成功組織實施大排量體積酸壓工藝的成功，為今后開展該技術奠定了基礎。文章針對該技術首次應用進行了較為詳實的闡述，為業界同仁提供了參考經驗。