2014年10月油氣井測試第23卷第5期酸壓工藝進展及展望李小剛雷騰蛟!楊兆中!張嘯楓2蘇洲1(1西南石油大學四川成都601500;2.中國石油天然氣股份有限公司對外合作部北京100007搞要隨著油氣田開發(fā)技術(shù)的不斷提高,酸壓技術(shù)不斷得到重視和推廣,已成為重要的儲層改造措施。從技術(shù)原理、工藝特點和發(fā)展瓶頸等方面,剖析了清潔自轉(zhuǎn)向酸酸壓、復合酸壓、超大型重復酸壓、水力噴射分段酸壓和網(wǎng)絡裂縫酸壓等幾項新工藝,進一步結(jié)合理論和實踐研究動態(tài),闡述了上述工藝的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞酸壓轉(zhuǎn)向酸復合酸壓重復酸壓網(wǎng)絡裂縫文章編號:1004-4388(2014)05-0043-05中圖分類號:TE357文獻標識碼:B0引言淹。為了改善非均質(zhì)儲層酸壓效果,一種新的酸液體系——清潔轉(zhuǎn)向酸應運而生。該體系依靠反應生從全球范圍來看,碳酸鹽巖儲層油氣藏分布廣成的鹽類物質(zhì)濃度自然調(diào)節(jié)酸液黏度,遇油降解遇泛儲量巨大。截止2005年底,世界上已發(fā)現(xiàn)碳水后還能保持一定的結(jié)構(gòu),對油層進行改造的同時酸鹽巖儲層油氣探明可釆儲量1434.5×10°t油當兼具控水功能2l。量,約占506%。酸壓改造技術(shù)早已成為碳酸鹽巖這種新型的轉(zhuǎn)向酸體系,酸液中含有具有獨特油氣藏開發(fā)井增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)的主導技術(shù)之一。隨著酸性能的黏彈性表面活性劑,活性劑在鮮酸中分散為壓技術(shù)不斷發(fā)展,該技術(shù)從最初的普通酸壓發(fā)展到單個小分子,因此鮮酸黏度低。鮮酸會首先進入阻現(xiàn)在的深度酸壓,從僅限于對碳酸鹽巖儲層的開發(fā)力較小的高滲透層或天然裂縫,隨著酸巖反應的進發(fā)展到對裂縫發(fā)育連通性好的裂縫性砂巖儲層中行,pH值升高,活性劑形成片狀膠束酸液快速變開發(fā)。因此酸壓改造技術(shù)已成為碳酸鹽巖儲層和黏增加了酸液在高滲透層中的滲透阻力,從而使鮮裂縫性砂巖儲層增產(chǎn)改造的主導技術(shù)。酸轉(zhuǎn)向其他的低滲透層,實現(xiàn)對非均質(zhì)性儲層或低目前,酸壓改造新工藝主要包括清潔自轉(zhuǎn)向酸滲裂縫性儲層的全面改造。當酸液與地層內(nèi)的烴類酸壓、復合酸壓超大型重復酸壓水力噴射分段酸或大量水接觸后膠束結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙顨埶狃ざ妊笁汉途W(wǎng)絡裂縫酸壓等工藝。這些工藝在國內(nèi)外得到速下降,利于后期返排。廣泛應用且增產(chǎn)效果理想,為油田的增儲上產(chǎn)提供近年來,由于儲層條件越來越苛刻,常規(guī)酸體系了重要保障。適用范圍受到限制,國內(nèi)外關(guān)于清潔自轉(zhuǎn)向酸酸壓工藝技術(shù)研究也越來越活躍。1988年,日本 Osaka1酸壓新工藝大學的 Okuhara等人4合成并研究了柔性基團連接1清潔自轉(zhuǎn)向酸酸壓親水基團的若干雙烷烴鏈表面活性劑,而真正系統(tǒng)目前使用的常規(guī)酸、綜合解堵酸等酸液體系主開展這類新型表面活性劑的研究工作,則是從1991要存在兩個問題:一是由于儲層的非均質(zhì)性注酸過年開始。同年 Menger合成了以剛性基團連接親水程中,酸液優(yōu)先進入高滲帶或裂縫發(fā)育區(qū)域而低滲基團的雙烷烴鏈表面活性劑。 Tianping Huang等透和污染嚴重的層,得不到相應的改造;二是酸壓過人5研究表明,兩相不混容的體系如果不能充分混程中,裂縫向下延伸至水層,導致壓后產(chǎn)水和快速水合,而僅僅依靠地層能量使低黏相以黏性指進方式[基金項目]國家自然科學基金項目“碳酸鹽巖基質(zhì)酸化中蚓孔生長的三維擴散限中國煤化工縫導流能力定量預測模型研究”內(nèi)容(項目編號:51204138,51074134)。[作者簡介]李小剛,男,1981年出生博士副教授現(xiàn)主要從事油氣藏增產(chǎn)理論與THCnmhg3@qg.coMe油氣井測試2014年10月流經(jīng)高黏相(自轉(zhuǎn)向酸)很難充分破膠。 Yi Shu等義為3種情況:①不同酸液復合酸壓施工;②酸壓人6的研究表明酸化施工過程中如果酸液中Fe3與水力加砂壓裂復合施工0;③高能氣體壓裂與酸的含量高,會嚴重影響表面活性劑的性能造成相分壓復合施工。因此,復合酸壓技術(shù)在推動油田的增離絮凝及沉淀,對儲層會造成嚴重傷害,進而研究儲上產(chǎn)中發(fā)揮了重大作用出一種絡合劑能減小Fe3對自轉(zhuǎn)向酸的影響。復合酸壓技術(shù)是20世紀80年代末產(chǎn)生的一種總之,國內(nèi)外關(guān)于清潔自轉(zhuǎn)向酸及其酸壓工藝新型的油氣井增產(chǎn)技術(shù),由于不同改造技術(shù)的組合的研究已經(jīng)取得了顯著成果。但由于轉(zhuǎn)向酸體系的形式較多,其研究的內(nèi)容也比較廣泛。吳月先等2復雜性,該工藝還存在很多有待解決問題。根據(jù)目研究了酸化與加砂壓裂協(xié)同作業(yè)技術(shù),其研究表明前的研究狀況可以預見,在今后一段時期內(nèi),以下幾酸化不僅解除了近井帶堵塞還降低了施工泵壓,同個方面將成為該工藝研究的重點樣也提高了壓裂液的破膠效率和裂縫的導流能力(1)對其材料的選取及制造上進行優(yōu)化以降低等。李翔等1研究了不同酸液的復合酸壓技術(shù),其其成本。在清潔轉(zhuǎn)向酸酸壓技術(shù)中,清潔轉(zhuǎn)向酸體研究表明清潔轉(zhuǎn)向酸與常規(guī)酸復合可解除大段非均系雖然具有很高的剪切穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,其變黏質(zhì)儲層的污染并實現(xiàn)對近井地帶高滲層的有效封范圍出現(xiàn)在酸液作用的主要階段,具有低濾失、低傷堵,再結(jié)合常規(guī)酸酸壓的特點,溝通遠井地帶儲層。害強分流的特性,但是其成本相對普通酸液體系復合酸壓技術(shù)工藝類型較多在每種復合技術(shù)研究而言較高。從經(jīng)濟角度出發(fā),該體系在油田上還沒程度上還應加深。通過對現(xiàn)階段研究情況的分析,能進行大規(guī)模的推廣。因此,清潔轉(zhuǎn)向酸酸壓技術(shù)以后還應在以下兩方面加大工作力度:要取得突破,未來應該在材料這方面進行重點研究。(1)針對各項復合酸壓技術(shù)的特點總結(jié)出與其(2)針對該體系加強鐵離子絡合劑的研究。酸相適應的的施工對象。在復合酸壓技術(shù)中,由于該化施工過程中如果酸液中Fe3'的含量高會嚴重影技術(shù)的組合具有多樣性,并且其針對性強,根據(jù)不同響表面活性劑的性能,造成相分離絮凝及沉淀對儲的儲層需要進行與其相適應的技術(shù)復合,在進行復層會造成嚴重傷害。必須在體系中加入相應的鐵離合酸壓的施工設(shè)計難度較大。因此,在以后的復合子絡合劑將傷害降到最少,因此,還應在這方面應重酸壓工藝研究中,應進一步加大針對不同儲層條件點研究,使其改造效果最佳。的酸壓復合技術(shù)的研究,研究出一套一一對應的復(3)對耐高溫清潔自轉(zhuǎn)向酸體系的研究。清潔合技術(shù),突破現(xiàn)有的理論模式,尋求新的改造技術(shù),自轉(zhuǎn)向酸變黏后的黏度隨溫度的變化是先增加,當才能不斷拓展改造技術(shù)新領(lǐng)域。達到一個最大值后,又開始降低。目前清潔自轉(zhuǎn)(2)在酸壓與加砂壓裂技術(shù)的復合中,對不同儲向酸體系變黏后的黏度在高溫儲層下無法達到增粘層條件下酸液用量多少的研究。因為在酸壓與加砂轉(zhuǎn)向的目的,因此,在日后的研究工作中,應該重點壓裂復合技術(shù)中,對碳酸鹽巖含量的界限問題可能對適用于高溫儲層的轉(zhuǎn)向酸體系的研究。把握不到位而導致一系列問題,例如碳酸鹽含量過1.2復合酸壓高情況下,酸液溶蝕嚴重可能會影響后期加砂施工,我國深層碳酸鹽巖儲層具有埋藏深、儲層非均影響支撐裂縫導流能力等4。由于該工藝試驗仍質(zhì)性嚴重和基質(zhì)含油性差。在碳酸鹽巖儲層改造中處于探索階段,在以后的研究中,應該在碳酸鹽含量酸壓技術(shù)起了很大作用,但仍然存在一些問題:單一的界限問題上多下功夫,確保酸壓與加砂壓裂復合儲層改造工藝改造區(qū)域有限,控制范圍不理想;酸液工藝增產(chǎn)效果更好。高溫性能不足,穿透距離有限;常規(guī)酸壓技術(shù)不能實1.3超大型重復酸壓現(xiàn)長裸眼井段均質(zhì)改造。通過對前期酸壓技術(shù)的總酸壓工藝是碳酸鹽巖油藏勘探開發(fā)核心技術(shù)之結(jié)認為把多種增產(chǎn)方法結(jié)合起來,發(fā)揮各種技術(shù)的但由于耆的胎響犯井經(jīng)過一次酸壓優(yōu)點來解決目前酸壓中存在的問題,從而形成了適仍不能獲科中國煤化CNMH低的產(chǎn)能。同合不同儲層特點的復合酸壓技術(shù)。該技術(shù)的概念定樣,常規(guī)重發(fā)酸壓抆木田于仔仕入開液量規(guī)模小、壓第23卷第5期李小剛等:酸壓工藝進展及展望裂液濾失嚴重等問題,導致措施效率低,而超大型酸伸的研究。壓工藝通過增加酸壓液體用量及施工排量,可進(2)加快研發(fā)新的緩速酸液體系及相關(guān)工藝技步提高造縫長度,突破第一次酸壓作用范圍,提高重術(shù)。重復酸壓大多是深穿透酸壓,重復酸壓工藝的復酸壓的增產(chǎn)率5。工藝先進性、顯效可能性及措施針對性,很大程度上般的重復酸壓有3種方式6:層內(nèi)壓出新裂依賴于重復酸壓工作液的選擇,對相關(guān)工作液的要縫,即前次酸壓失敗后在同一層段新層位壓裂或同求特別高,而目前的液體很難達到其要求。以后應井層段壓裂;延伸老裂縫,即在油田開發(fā)過程中,由加強這方面的研究,針對不同油井的實際情況,找到于壓力溫度等環(huán)境條件的改變,導致原有裂縫堵適宜的酸液體系及相關(guān)工藝,以求達到最佳的重復塞、閉合或者酸壓改造規(guī)模不夠、酸蝕裂縫短、裂縫酸壓效果。導流能力低,從而延伸原有裂縫;堵老縫壓新縫轉(zhuǎn)向1.4水力噴射分段酸壓重復酸壓,即儲層已處于高含水期,原有裂縫控制的針對深層碳酸鹽巖儲集層水平井酸壓面臨的井儲量已接近全部采出,老縫成了水的主要通道,但全下溫度高、破裂壓力高壓裂液流動摩阻高儲集層井尚有剩余控制可采儲量,這時實施堵老縫壓新縫非均質(zhì)性嚴重等難點研發(fā)了水平井水力噴射分段重復酸壓技術(shù)。酸壓新技術(shù)。該技術(shù)將水力噴射和酸壓技術(shù)相結(jié)超大規(guī)模重復酸壓技術(shù)就是在一次酸壓后合,利用水力噴射能形成深穿透大直徑孔眼和噴射泵入液量大于2000m3的酸壓施工。該工藝把重復酸液在近井地帶的酸巖反應能一定程度降低地層破酸壓與加砂壓裂二者有機組合在施工過程中,壓裂裂壓力的特點,來提高深部水平井多段酸壓能力和液不斷向天然裂縫中濾失、充填并向前流動形成大效率。量裂縫網(wǎng)絡,溝通人工裂縫兩側(cè)的儲集體。較常規(guī)能實現(xiàn)多段酸壓的主要機理為射流噴射形成的重復酸壓,超大型重復酸壓突破原有酸壓裂縫作用水動力封隔作用21。根據(jù)伯努利原理,在裂縫起裂范圍,實現(xiàn)井眼與井筒遠處有利儲集體連通,增加前高速射流進入水力孔眼后滯止,射流動能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)量。靜壓能,使得孔內(nèi)滯止壓力高于環(huán)空壓力,進而壓開重復酸壓技術(shù)的研究實驗工作,國外主要是在儲層。裂縫形成后,環(huán)空流體會在射流引射作用下美國的 Cotton wood油田和 Little knife油田8。國被卷吸進入裂縫,保持環(huán)空壓力低于已壓裂層段裂內(nèi)重復酸壓在塔河油田和輪南油田有成功施工案縫延伸壓力,因此,環(huán)空流體只進入射流所在位置的例。劉平禮等6在對重復酸壓機理綜合分析基礎(chǔ)裂縫,而不會進入其他裂縫,因此起到了自封隔作上,針對古潛山油田中的技術(shù)問題,對該區(qū)塊重復酸用。相同排量條件下,與普通炮彈射孔酸壓相比,水壓進行了系統(tǒng)分析和研究。謝遠偉等對重復酸力噴射酸壓的地層進液口截面積較小,使得縫端酸壓中超大型酸壓技術(shù)應用的研究,得出超大型重復液流動速度較大。酸液流動速度越大,儲集層各點酸壓具有深穿透、側(cè)溝通網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等特點。因此,在接觸酸液時間就越短,從而延長了酸液有效作用距后續(xù)研究中,應重點對以下幾個方面進行攻關(guān)離,因此,高速酸液射流可在近井地帶起到延長有效(1)加強酸壓后應力場變化及導流能力變化以酸蝕距離的作用。及近井地帶初裂縫是如何延伸的研究。在超大型重1998年, Surjatmadja第1次提出了水力噴射壓復酸壓技術(shù)中,由于碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)性強分布裂思想和方法2-3。該方法綜合了水力噴射射孔、縱橫向差異大前期改造已溝通近井部分縫洞使得水力壓裂酸化噴射泵及雙路徑泵人流體等多種技重復酸壓工作液濾失加劇,這些因素使得此類重復術(shù),具有較準確地在指定位置制造裂縫、無需機械封酸壓比第一次酸壓具有更大的改造風險。要想隔、節(jié)省作業(yè)時間減少作業(yè)風險等優(yōu)點。2001年超大型重復酸壓效果更理想,未來應加大對重復酸 Reesmsurjatmo21水亞由成功的運用了水力壓造縫酸蝕機理的研究特別是加強酸壓后應力場噴射酸壓技CNMHG進行了水平井變化及導流能力變化以及近井地帶初裂縫是如何延水力噴射分↓壓僅個的貫宄,光表明水力噴射46油氣井測試2014年10月壓裂酸化技術(shù)依靠水動力封隔實現(xiàn)分段酸壓,井下層酸化并申請了專利20。先將膠凝泡沫酸作前置工具簡單、耐高溫,可節(jié)約成本,降低作業(yè)風險。通液注入地層,將地層壓開;在造縫后,再將未膠凝的過對該技術(shù)現(xiàn)狀的分析,可看出,以后將在下面幾個泡沫酸注入裂縫,未膠凝的泡沫酸在膠凝泡沫酸中環(huán)節(jié)多下工夫形成指進,造成非光滑的酸蝕壓裂面。80年代未90(1)加強噴射工具的優(yōu)化改進。由于水力噴射年代初,國外某油田砂巖儲層幾口井在實施酸壓后酸壓技術(shù)是利用高速水射流進行地層壓裂,其噴射幾乎都沒有獲得成功,至此以后人們的觀點都認為返流會對噴射工具表面造成損傷,加上酸液的注入,砂巖不適合酸壓,一般文獻資料上只是提到當砂巖對連續(xù)油管及噴嘴裝置都會造成嚴重損害,所以水儲層HCI可溶物含量大于20%時,推薦采用HCI力噴射壓裂裝置壽命短,特別是噴射工具磨損嚴重,酸化。但是,2002年,江蘇沙蟋油田沙19、沙20斷趟管柱的施工層數(shù)受到限制,在施工、經(jīng)濟上都會塊油藏砂巖儲層的注水井在常規(guī)增產(chǎn)措施(基質(zhì)酸產(chǎn)出很大影響。因此,在水力噴射酸壓技術(shù)以后的化、水力加砂壓裂)無效后進行酸壓嘗試后卻獲得了研究中應加大對新型噴射工具的優(yōu)化設(shè)計研究,選成功,從事實上證明了砂巖儲層在某些條件下是可擇合適材料,這對延長噴射工具壽命起著關(guān)鍵作用,以進行酸壓的。李永平2等進行了裂縫性厚層砂進一步對施工效果有著決定性作用巖儲層酸壓技術(shù)的研究,其打破了以往砂巖僅進行(2)應該進一步深入研究水力噴射酸壓裂機理?；|(zhì)酸化的思路,針對異常高壓厚層裂縫性砂巖儲在國內(nèi)對水力噴射酸壓裂機理研究的學者還比較層提出“暫堵酸化+砂巖酸壓”的改造工藝?？梢娚?僅限于李根生等2在這方面進行了相關(guān)研究,國內(nèi)外對網(wǎng)絡裂縫性酸壓技術(shù)的研究在不斷加大,因此,在這方面的理論研究較缺乏,對水力噴射孔眼通過分析可看出以后將會在以下幾方面進行大量內(nèi)壓力分布規(guī)律及其影響因素研究并不深人。因研究:此,應該進一步深入該機理的研究,結(jié)合各種方法深(1)應加大對該工藝酸液體系的研究。在網(wǎng)絡入研究水力噴射孔眼內(nèi)壓力分布規(guī)律及影響因素,裂縫酸壓技術(shù)中,酸巖反應時,由于是砂巖儲層中可進而確定出更合理的水力參數(shù),設(shè)計出合理的酸壓能碳酸鹽巖含量較大或者碳酸鹽巖膠結(jié)物的原始硅裂施工方案,從而達到良好的增產(chǎn)效果。質(zhì)保護層的作用,隨著后續(xù)HF酸或者產(chǎn)生HF酸1.5網(wǎng)絡裂縫酸壓的多組分酸體系的注入,將產(chǎn)生沉淀造成二次傷害,網(wǎng)絡裂縫酸壓技術(shù)是針對裂縫發(fā)育、連通性好影響改造效果。因此,在接下來的研究中,應加大對且易于在地層中形成了裂縫網(wǎng)絡的砂巖儲層當加該工藝酸液體系的研究,綜合運用化學控制法、合適砂壓裂無法進行的情況下,以解除裂縫中的污染和的酸液類型及濃度控制法、正確酸壓工藝控制法去通過深度酸化來形成合理裂縫配置的改造措施。減少沉淀的產(chǎn)生,降低其對儲集層的損害。對于天然裂縫發(fā)育的砂巖儲層,鉆井過程中容易產(chǎn)(2)應加強酸液類型及濃度的研究,優(yōu)選出與各生鉆井液漏失,帶來嚴重的儲層傷害。而水力壓裂儲層相對應的酸液類型及濃度。在網(wǎng)絡裂縫酸壓改造措施容易在近井附近產(chǎn)生多裂縫及裂縫遷曲,中,可能由于酸液溶解能力較大或者儲層礦物膠結(jié)造成很高的施工壓力,且非反應的壓裂液不能完全不太致密,就會導致儲層骨架的破壞、油井出砂等問解除鉆井液對地層的深度污染,同時由于壓裂液較題23。在進行網(wǎng)絡裂縫酸壓的研究中,優(yōu)化選井選高的濾失速度容易產(chǎn)生砂堵導致高的施工風險。層方法的同時,應加強酸液類型及濃度的研究使其而采用相應的網(wǎng)絡裂縫深部酸壓工藝技術(shù),可以有滿足對地層有足夠溶解力以形成酸蝕通道的同時效地溝通地層裂縫系統(tǒng),在近井地帶形成網(wǎng)狀裂縫,又不會造成儲層骨架的損壞,發(fā)生微粒運移及油井從而改善地層的滲流狀況,使措施井獲得很好的出砂等問題。效果。1989年,A.R, innings等利用指進現(xiàn)象造成非結(jié)中國煤化工CNMH光滑的酸蝕裂縫面,將壓裂酸化技術(shù)引人了砂巖地(1)清沿目向酸壓僅個時大鍵問題是對其第23卷第5期李小剛等:酸壓工藝進展及展望47材料的選取及優(yōu)化以降低成本,并進一步加強對該技術(shù)及其優(yōu)勢[J].石油鉆探技術(shù),2009,37(1):69體系耐溫性、該體系鐵離子絡合劑的研究。72[13]李翔復合酸壓技術(shù)在塔河油田碳酸鹽巖油藏中的應(2)針對復合酸壓技術(shù)工藝上的多樣性,應總結(jié)用[J.石油鉆探技術(shù),2008,36(2):72-73出與其一一對應的施工對象,做到復合技術(shù)的全[14]Liw, Oliveira h, Maxey J. 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SPE 134307,2010本文收稿日期:2014-03-07編輯:方志慧[賈光亮,張飛洲,梁護站,塔河油田超大規(guī)模復合酸壓中國煤化工技術(shù)[J].石油鉆探技術(shù),201,39(6):78CNMHG12]吳月先,馬發(fā)明,趙業(yè)榮,等酸化與加砂壓裂協(xié)同作業(yè)