深层碳酸盐岩酸压工艺技术应用现状_张悦.pdf

2023 年 第 2 期 化学工程与装备 2023 年 2 月 Chemical Engineering&Equipment 53 深层碳酸盐岩酸压工艺技术应用现状 深层碳酸盐岩酸压工艺技术应用现状 张 悦，巫宛谦（四川川庆井下科技有限公司，德阳 广汉 618300）摘 要：摘 要：目前深层碳酸盐岩储层具有埋藏深、非均质性严重、地层温度高等特点，本文分析了该类储层在酸压改造上所存在的难点。针对这些方面来介绍近几年国内深度酸压改造技术的作用机理、技术特点、使用范围以及现场成功的应用情况。特别介绍了多级交替注入酸压技术在深层碳酸盐岩储层改造上的成功应用，以及水平井分段酸压改造技术的发展前景。关键词：关键词：碳酸岩盐；酸压技术；深层 近年来，我国四川盆地等地域陆续开发出深层碳酸盐岩油气藏，该类储层具有埋藏深、非均质性严重、地层温度高、滤失大、酸蚀裂缝长度有限等特点。目前酸压工艺技术已成为该类油气藏增产和稳产的措施之一，其中酸液工作液对酸化结果也起到了不可或缺的作用。本文主要介绍了深层碳酸盐岩储层的酸压工艺技术及应用。1 深层碳酸岩盐储层特点及其改造难点 1 深层碳酸岩盐储层特点及其改造难点 深层碳酸盐岩因其埋藏深，且通常储层温度较高，这将导致酸岩反应速度加快，酸液的刻蚀深度变短；其次，因该类储层大多较厚、跨度大，则会加重酸液滤失，造成酸蚀范围变小；非均质性强也是造成改造困难的一大因素，储气空间以孔洞缝为主，连通性差，渗透率低。因此，深层碳酸盐岩的酸压改造技术要求较高，以实现均匀布酸、尽可能沟通储层缝洞为最终增产改造目的。2 深层酸压技术 2 深层酸压技术 2.1 乳化酸酸压技术 乳化酸是一种用酸液与油相以及乳化剂、助剂按一定比例配制形成的油包酸型乳状液1，具有缓速性能好、粘度高、滤失小等特点。其作用机理是：较高的粘度降低了 H+传质速率，而油相阻碍了 H+与岩石的接触，减缓酸岩反应速率，能够到达底层深部，产生较长酸蚀裂缝、沟通深部孔洞，达到深度酸蚀的目的。其适用于高温碳酸盐岩储层的开发。国内何伟国2等人针对塔河油田奥陶系碳酸岩盐储层油井酸化中的酸岩反应速度快、酸液的有效作用距离短等问题，于 2021 年研制出一种高温乳化酸体系及工艺。该体系具有缓蚀、缓速、抗水敏等特点，采用压裂液与酸液交替注入的方式，使其快速将乳化酸注入地层深处，再大排量注入胶凝酸，从而实现深度酸蚀。2.2 稠化酸酸压技术 稠化酸（又叫胶凝酸）是在酸液中加入线性高分子增稠剂，以增加酸液的粘度和改变其流变性。稠化酸具有较高粘度，能控制滤失，增加裂缝宽度及长度，延缓酸岩反应速率，增加活性酸的穿透距离的能力。且其能降低摩阻，提高施工排量，从而更好地实现深度酸化改造3。目前，稠化酸配合前置液等交替注入工艺，广泛应用于四川、长庆、新疆等油气田开发，皆取得较好的效果。稠化酸主要适用于低渗透碳酸岩盐、深度酸压或天然气裂缝发育的地层深部酸化处理。以磨溪气田 T2L11气藏为例，该气田胶凝酸酸化施工 40 余井次，平均单井增产天然气 1.39104 m3/d，现场大量施工数据证明胶凝酸酸压工艺能够获得较好的增产效果，是该地区低渗改造效果最为显著的增产技术。2.3 转向酸酸压技术 在酸液中加入转向剂等配套添加剂，利用粘度的变化，使低粘酸液优先进入阻力最小的高渗透层，随着酸岩反应的进行，粘度增大，对高渗层产生暂堵作用，迫使酸液转向至其他流动阻力相对较小的低渗透层，从而实现均匀布酸。转向酸适用于多层状非均质油气藏和大厚层储层改造，能有效解决储层各层不同堵塞程度的问题4。四川大熊坪西地区长兴组生物礁石气藏属超深层、高含硫、非均质性强气藏。该地区云安 X 井储层跨度大、水平井段超 1200 米，具有强非均质性。采用转向酸复合暂堵酸压工艺后，效果显著，获测试产量 205.66104 m3/d。再次验证转向酸酸压技术对该类储层改造的适用性。2.4 自生酸酸压技术 自生酸又称潜在酸，可在地层中发生化学反应就地生成活性酸。不同的自生酸体系可以产生 HCl、HF 或两者的混合物5。这类酸液体系是在高温条件下逐步生酸，因此能够避免酸液在高温条件下快速失活，同时防止对钢材设备的腐蚀，可有效降低酸岩反应速率，延长酸蚀距离，有更好形成酸裂缝导流能力。自生酸体系应用于高温深层碳酸盐岩油气藏的改造，具有其他酸液体系不可比拟的优点。自生酸酸压工艺已在多个地区块成功开展现场应用，其中塔河油田托甫台区 TH-1 采用压裂液+自生酸前置液酸压工艺，压后拟合数据表明有效酸蚀裂缝半缝长达 122.3m，DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.02.05154 张 悦：深层碳酸盐岩酸压工艺技术应用现状 酸蚀导流能力达 421.2mDm，实现了储层的深穿透改造和提高裂缝整体导流能力的目的6。2.5 固体酸酸压技术 固体酸酸压工艺是将酸固化成颗粒，然后由非反应性液体介质携带至裂缝深处，经释放液激活，电离出大量 H+与裂缝深部岩壁反应，达到增长有效酸蚀裂缝长度的目的。固体酸具有其他酸所不具备的优点，其有效作用距离与水力压裂相当，因此在现场有着非常广阔的应用前景7。固体酸酸压结果与携带液性能强度有着密不可分的关系，塔河油田 THX 井采用地面交联酸+固体颗粒酸深穿透酸化施工工艺，设计地面交联酸用量 200m3，固体颗粒酸 15t，施工排量 5.2m3/min，施工压力油 63MPa 降至 42MPa8，沟通效果明显，产油量大幅提高，改造效果明显。2.6 前置液酸压技术 前置液酸压技术是指施工前期注入高粘前置液压开地层造缝，再注入酸液溶蚀裂缝，形成不均匀刻蚀的沟槽。在施工结束后，不能完全闭合的裂缝具有较高导流能力，从而达到深部酸蚀、增产的效果。前置液具有降低地层温度、造宽缝的作用，在缝面形成的滤膜能有效降低酸液滤失，与酸液的粘度差，可实现酸液指进效果，有效酸蚀逢长一般可为1750m。磨溪低渗区块一开发井磨溪 b-H9 井采用胶凝酸+自生酸前置液酸压工艺，该井瞬时停泵压力为 57.75MPa，酸压改造后测试产量 53.78104 m3/d，储层改造效果显著910。在陇东油田现场共实验 13 口井，初期平均单井日增油2.74t，当年平均单井增油 1.73t，较常规压裂提高 0.62t，增压效果明显11。2.7 多级交替注入+闭合酸压技术 多级交替注入闭合酸压技术是目前深度酸压工艺主要技术之一，是将数段前置液和酸液交替注入地层，依靠前置液和酸液的酸蚀指进现象，形成规模更大、更高导流能力的酸蚀裂缝。其优点在于：（1）大量前置液注入地层，可降低地层温度，减缓酸岩反应速率，延长酸液作用时间；（2）高粘前置液在缝面形成滤饼，可延缓酸岩反应速率，减少酸液滤失，延长酸液作用距离；（3）酸液在高粘前置液中具有指进现象，可进一步提高酸液有效作用距离；（4）闭合酸在低于地层压力的排量下注入，使大部分酸液呈紊流穿过闭合裂缝，溶蚀岩石表面，形成不均匀酸蚀沟槽，提高裂缝导流能力。经过模拟优化，该类技术往往具有大液量、大排量、34级注入级数等特点12-13。磨溪-龙女寺构造茅口组气藏属非均质碳酸盐岩储层，具有低孔低渗的特点，磨溪 145 井（平均孔隙度 3.7%，平均渗透率 0.439mD）采用自 300.0m3自生酸前置液+370.0m3胶凝酸三级交替注入，泵注排量 7-8.5m3/min，最高停泵115MPa，停泵压力 31MPa，测试获产量 212.26104 m3/d。潼深 3 井属四川盆地川中古隆起东南斜坡茅口组气藏井，采用 240m3前置压裂液+520m3胶凝酸分三级交替注入，施工压力 34Mpa80Mpa，排量 2 m3/min-7.6m3/min，测试获产量187.9104 m3/d。充分表明多级交替注入闭合酸压技术能有效克服储层高温、高压、非均质性强、低孔低渗等改造难度，对该类储层具有良好的增产改造效果。3 总 结 3 总 结 对于高温深层碳酸盐岩这类储层，酸压改造的主要难点是解决酸液滤失、延缓酸岩反应这两项。目前主要采用具有降滤失、缓蚀等非常规酸液体系，应用前置液酸压、多级交替注入酸液及闭合酸压等工艺技术。针对我国深层碳酸盐岩储层需求，已发展出不同体系组成的复合酸压技术。对于低渗储层，多用复合酸液体系多级交替注入酸压工艺，而中渗、高渗储层可选择适合储层特点的单一酸液体系酸压及工艺。现水平井改造已成为碳酸岩盐油气藏开发的主导技术之一，分段酸压改造是目前水平井酸压改造的重要措施，其发展也逐步受到研究重视。参考文献 参考文献 1 张杰.乳化酸酸液体系配方研究进展J.应用化工,2012,41(4):685-688,696.2 张谦,陈大钧,熊颖,等.抗高温乳化酸酸化技术的研究与应用J.钻井液与完井液,2008,25(2):51-53.3 王萌,车明光,周长林,等.一种新型耐高温碳酸盐岩酸压胶凝酸及其应用J.钻井液与完井液,2020,37(5):670-676.4 魏星,王永刚,郑淑媛.碳酸盐岩储层酸化工作液现状研究J.西部探矿工程,2008,20(8):63-65.5 方裕燕,张烨,杨方政,等.一种高温就地自生酸酸液体系的性能评价J.油田化学,2014,31(2):191-194,198.6 侯帆,许艳艳,张艾,等.超深高温碳酸盐岩自生酸深穿透酸压工艺研究与应用J.钻采工艺,2018,41(1):35-37.7 赵立强,刘欣,刘平礼,等.新型碳酸盐岩油气层酸压技术-固体酸酸压技术J.天然气工业,2004,24(10):96-98.