酸化壓裂的研究現(xiàn)狀分析和在現(xiàn)場中的應(yīng)用論文
論文摘要：針對目前酸化壓裂技術(shù)研究現(xiàn)狀以及在油田現(xiàn)場中的應(yīng)用，本文主要介紹了使用更為常見而且有效的幾種技術(shù)①常規(guī)酸壓工藝②前置液酸壓工藝③特性酸深度酸壓④高導(dǎo)流裂縫酸壓⑤復(fù)合酸壓等，不同的儲層條件下各種技術(shù)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(shù)將取得更好的效果，本文的研究成果將對油田現(xiàn)場實際應(yīng)用具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。
論文關(guān)鍵詞：酸化壓裂,工藝機(jī)理,應(yīng)用
前言
酸化壓裂是目前國內(nèi)外油田碳酸鹽油藏開發(fā)中所廣泛采用的一項增產(chǎn)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(dǎo)流能力，可提高地層滲透性，改善地層特性，最終達(dá)到使油藏增產(chǎn)的目的。酸化壓裂的效果體現(xiàn)在產(chǎn)生裂縫的有效長度和導(dǎo)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(nèi)的流速控制的，導(dǎo)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(zhì)性和裂縫內(nèi)酸濃度的變化，導(dǎo)致酸液對裂縫壁面的溶解也是非均質(zhì)性的，因此酸壓后能保持較高的裂縫導(dǎo)流能力。
1各種酸化壓裂工作機(jī)理及應(yīng)用
1.1常規(guī)酸壓
普通酸壓包括常規(guī)酸化和常規(guī)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(yīng)液對地層進(jìn)行酸壓處理的工藝技術(shù)。目的在于實現(xiàn)近井地帶的污染解堵或形成小規(guī)模的酸蝕裂縫，主要是改善近井帶地層的導(dǎo)流能力。適用于整個碳酸鹽巖地層及少數(shù)砂巖儲層。常規(guī)酸壓是指以普通鹽酸液作為壓裂液，常用酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(tài)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(guī)則的酸蝕裂縫，以提高儲層滲流能力。常規(guī)酸壓的特點是酸液濾失嚴(yán)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(chǎn)機(jī)理是在地層中形成高導(dǎo)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(guī)酸化和常規(guī)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(guī)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(yīng)性前置液壓開地層，形成動態(tài)裂縫，然后注入酸液溶蝕裂縫的工藝技術(shù)。對于高溫儲層，酸液與巖石(簡稱酸巖)反應(yīng)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(yōu)良的緩速性能，同時應(yīng)選擇合適的工藝，這是低滲高溫深井酸化改造成功的關(guān)鍵。采用前置液酸壓技術(shù)，前置液能降低儲層溫度，降低酸巖反應(yīng)速度。所選酸液應(yīng)具有優(yōu)良緩速性能，能有效控制酸巖反應(yīng)速率，提高裂縫穿透深度。
前置液酸壓的作用機(jī)理：前置液壓開并進(jìn)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(xù)酸液的濾失量；后續(xù)酸液的.粘度遠(yuǎn)小于前置液的粘度，流動過程形成粘性指進(jìn)，從而——————————————
延緩與裂縫壁面的反映速度和濾失速度，達(dá)到酸液深穿透的目的。為實現(xiàn)粘性指進(jìn)酸壓，要求前置
液和酸液的粘度比至少要達(dá)到150∶1，現(xiàn)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(jī)酸（鹽酸）為主，酸液質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(bǔ)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(shù)段前置液和酸液交替注入地層進(jìn)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(jìn)，形成更大規(guī)模和
更高導(dǎo)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(yán)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(yīng)酸，發(fā)展了具有不同性質(zhì)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(lián)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(jī)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(nèi)主要在四川、長慶和塔河進(jìn)行了現(xiàn)場實驗和應(yīng)用，取得了較好的增產(chǎn)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(dāng)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(jī)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(yōu)點是濾失量小，緩速性能好，能進(jìn)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(fù)酸壓中使用乳化酸較多。國內(nèi)塔河油田發(fā)展了低摩阻乳化酸，實現(xiàn)了乳化酸大排量（達(dá)到4m3/min）、高泵壓、深穿透酸壓目的，有效酸蝕縫長可達(dá)150m，在現(xiàn)場獲得了較成功應(yīng)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(shù)，首先將酸固化成顆粒，然后用非反應(yīng)性流體攜帶固體酸顆粒壓破地層后進(jìn)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(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而造成裂縫壁面的非均勻刻蝕。當(dāng)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(dāng)，這在常規(guī)酸壓中幾乎是不可能的。通過固體酸酸壓擴(kuò)大了油氣水的滲濾面積，故油氣可暢流入井，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的。由于固體酸酸壓工藝酸蝕后的裂縫具有較高的導(dǎo)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(xiàn)場的應(yīng)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(xué)緩速酸，是指在酸液中加入表面活性劑或加入使酸巖反應(yīng)生成的CO2形成穩(wěn)定泡沫的表面活性劑而構(gòu)成的酸液體系。其作用機(jī)理為表面活性劑吸附在地層裂縫壁面，延緩酸巖反應(yīng)速度；或者是表面活性劑使酸巖反應(yīng)生成的CO2形成穩(wěn)定泡沫，在裂縫壁面上產(chǎn)生隔離層，延緩壁面與酸的反應(yīng)。其缺點是控制濾失較差，主要適合酸巖反應(yīng)速度受表面控制的低溫白云巖地層，與多級交替注入技術(shù)相結(jié)合可應(yīng)用于中溫白云巖儲層。未見該技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)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(nèi)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(lián)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(jī)理為：隨著酸液在地層中的反應(yīng)，pH值升高，液體交聯(lián)，酸液由線性流體變?yōu)檎硰椥詢瞿z，粘度瞬間升至1000mPas左右，有效阻止酸液向孔洞和天然裂縫內(nèi)濾失，從而增加酸蝕裂縫的長度；隨pH值的繼續(xù)升高，酸液破膠降解，液體又恢復(fù)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(wěn)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(yán)重的地層或長裸眼段井。在美國的現(xiàn)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(fù)酸壓改造效果更為明顯。20世紀(jì)90年代末，國內(nèi)四川石油管理局引進(jìn)了該技術(shù)，成功解決了長期以來嚴(yán)重影響酸壓效果的酸液濾失問題。
1.4復(fù)合酸壓
對于主要表現(xiàn)在埋藏深、儲層非均質(zhì)性嚴(yán)重和基質(zhì)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(shù)集成為復(fù)合酸壓技術(shù)，在現(xiàn)場（我國大部分）應(yīng)用中取得了很好的效果。
2結(jié)論
目前,酸化壓裂技術(shù)對碳酸鹽巖油氣田增儲上產(chǎn)起到了重要作用。針對特殊巖性的復(fù)雜油氣藏,酸液體系已由單一型向復(fù)合型發(fā)展,已經(jīng)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(fā)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(xiàn)裂縫的深穿透和高導(dǎo)流能力;為滿足深層儲層酸壓的需要,發(fā)展了不同體系和技術(shù)組成的復(fù)合酸壓技術(shù)。復(fù)合酸壓技術(shù)的應(yīng)用大大提高了酸蝕裂縫的規(guī)模和導(dǎo)流能力,能夠滿足復(fù)雜巖心特殊油氣藏儲層增產(chǎn)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(chǎn)效果，但其機(jī)理研究還需進(jìn)一步深入。
參考文獻(xiàn)
1 萬仁溥,俞紹誠等.采油技術(shù)手冊[M] 石油工業(yè)出版社,1998.1:619-694.
2 沈建國等.四川壓裂酸化技術(shù)新發(fā)展[J] 天然氣工業(yè),2001;21(5):70~73
3 王公江等.緩速酸多級酸壓閉合酸化增注工藝研究及應(yīng)用[J] 石油規(guī)劃設(shè)計,2004,15(3):44~45
4 李月麗,宋毅,伊向藝等.酸化壓裂:歷史、現(xiàn)狀和對未來的展望[J]國外油田工程,2008,24(8)
5 于學(xué)忠.乳化酸酸壓工藝技術(shù)在塔河油田的應(yīng)用[J] 石油鉆探技術(shù),2002,30(3)
6 Al-MutawaM·Field cases ofa zero damaging stimulationand diversion fluid from the carbonateformations in NorthKuwait[R]·SPE80225, 2005: 62~68·
7 徐永高等.長慶氣田變粘酸酸壓工藝的研究與應(yīng)用[J] 天然氣工業(yè),2005,25(4)
8 蔡寶中.碳酸鹽巖儲層復(fù)合酸化壓裂技術(shù)研究 西安石油大學(xué),2006
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