对酸化压裂技术在油气田开发中的应用研究

赵卫军

（长庆油田分公司第三采气厂生产保障大队，内蒙古 鄂尔多斯 017300）

考虑到油气田范围较宽且区块储层差异明显，本文研究仅涉及碳酸盐岩储层中的酸化压裂技术。

1 油气田开发中酸化压裂技术的应用方法

（1）前置液酸压工艺。前置液酸压工艺属于酸化压裂技术，其主要依靠具有高黏稠性的物质实现石油的底层隔离，因此这类物质的选择直接影响前置液酸压工艺的应用质量。在前置液酸压工艺中，高黏稠物质并不会与压裂液直接发生反应，其主要负责对压裂液的催化，压裂液的腐蚀速率提升、酸性液体进入岩石内部均需要得到高黏稠物质的支持。在一些温度较高的岩层中，酸性液体与岩层的反应速率往往较为迅速，超出技术实际需求范围的情况也因此大量出现，这种情况下高黏稠物质还需要负责岩层的温度控制，以此合理控制酸性液体与岩层的反应速率，配合酸度适中的酸液、从反应物质角度开展思考也能为前置液酸压工艺效用的更好发挥提供支持。其中前置液酸压工艺可灵活采用多种酸液类型搭配，这使得该工艺具备较广的应用范围，减小酸液与裂缝璧面的接触面积，但由于前置液酸压工艺可基于储层和井，针对性地选择酸液类型搭配，该工艺具备的较高搭配难度不应被忽视。

（2）压裂液与酸液交替注入工艺。向岩层缝隙依次往复注入酸液、高黏性物质，同样可实现酸化压裂，这种压裂液与酸液交替注入工艺，具备使用物质浪费较少、适用范围较广、通过缝隙流动的液体物质较多等优点，这使得其广泛应用于我国的油气田开采。在压裂液与酸液交替注入工艺的具体使用中，必须严格控制加入岩层缝隙的压裂液与酸液顺序，油气田产量、开采深度均需要在这一过程中得到重视。先加入黏性物质再加入酸液属于最为常见的工艺应用方法，该方法不仅能够较好实现反应物质节约，工艺的反复使用还能够充分满足较大开采产量油气田的需要。压裂液与酸液交替注入工艺较为适用于岩性均一、储层压力小的地层，需多次交替、需配合高水平返排技术属于该技术存在的不足，但该工艺具备的更优异降滤失性、增产效果等优势不应被忽视。

（3）闭合酸化压裂工艺。作为一种提高油井井眼液体导流能力的工艺，闭合酸化压裂工艺需要利用储存油层破裂时对外产生的压力，一定量的压裂液可在这种压力支持下被压入内部缝隙较小的、排列较为紧密的岩层，岩层的压裂自然可由此得以实现。在闭合酸化压裂工艺的具体应用中，其造成的储存岩层破裂压力较为有限，因此必须合理控制酸液的用量，以此保证岩层产生的缝隙大小适中且相对均匀。

（4）水力喷射酸化压裂技术。水力喷射酸化压裂技术属于水力压裂工艺和水力喷砂射孔技术的结合。对于岩层分层较多、较厚的地区来说，水力喷射酸化压裂技术可通过喷射符合开采要求的高压水柱在岩层中形成通道，岩层也能够在这一过程中产生细微裂缝，配合其他技术进一步扩大裂缝的宽度和长度，即可最终满足酸化压裂技术的应用需要。值得注意的是，水力喷射酸化压裂技术具备可确定裂缝初始方向、裂缝位置精确、控制灵活等优势，该工艺因此适用于低渗透地层的水平井作业、老油田薄差油层开采、低渗透未动用储量经济开采，但水力喷射酸化压裂技术同时存在的作业规模小、容易出现液体漏失等不足同样需要得到重视。

（5）非均匀酸化压裂技术。非均匀酸化压裂技术同样属于常见的酸化压裂技术，在水力压裂裂缝面形成明显且较强的非均匀刻蚀形态属于该技术的主要目的，由此形成主要流动通道（强刻蚀形成沟槽）、提供支撑（弱刻蚀形成的酸蚀面），即可有效避免主通道闭合并满足油气生产需要。非均匀酸化压裂技术的应用流程我分别为前置压裂液造缝、注入交联酸体系、注入胶凝酸或盐酸等体系，前置压裂液造缝环节需要在储层中压开一条水力裂缝；交联酸体系的注入是为了形成深穿透弱刻蚀形态，因此需选择低反应速度、高黏度的交联酸体系；胶凝酸或盐酸等体系的注入是为了引发强烈刻蚀，因此需选择中高反应速度、低黏度的相关体系。

2 油气田开发中酸化压裂技术的应用要点

（1）信息分析。虽然酸化压裂技术属于油气田开发中的常用技术，但为了保证该技术的合理应用，前期准备工作必须得到重点关注，否则技术的应用很可能无法实现预期目标，并可能对结构脆弱、岩层复杂的敏感区域造成地质伤害，油气田无法顺利开发、自然环境破坏等问题也可能因此出现。因此，油气田开发中的酸化压裂技术应用必须做好前期的信息分析工作，通过充分调研了解当地的岩层情况、岩层分布、自然条件，即可明确油气资源储量丰富区域以及较为适合应用酸化压裂技术的地点。

（2）原料选择。作为一种基于化学反应原理的技术形式，酸化压裂技术的反应效果直接受到反应原料的选择影响，而在原材料的具体选择中，需重点关注酸液物质的选择。酸液材料的选择需充分考虑当地环境、岩层特点，设备性能及有关参数也需要纳入考量范围，压裂液的选择则需要考虑岩层的悬砂性与黏度，这是为了保证其在具体应用中能够较好服务于岩层压裂、裂缝延伸。

（3）方案优化。在我国长期以来的酸化压裂技术应用实践中，不同的周边环境、岩层特点往往会催生不同的挑战，而为了保证酸化压裂技术应用的效果达到最佳，合理的施工规划、施工方案的优化必须得到重视。

3 实例分析

（1）S 井概况。为提升研究的实践价值，本文选择了位于鄂尔多斯盆地的S 井作为研究对象，其钻井深为4820m，改造段岩性主要为细粉晶白云岩，岩心实测孔隙度、渗透率分 别 为4.5% ～12.7%、0.02×10-3～12.89×10-3μm2， 地层温度、地层压力分别为120℃、52.36MPa。S 井目前因产能低关井，其前期自喷、机抽生产累计产油9638.1t，现产油0.6t/d，预计储量为8×104t，具备较大潜力。

（2）非均匀酸化压裂技术。结合酸蚀裂缝导流能力评价实验方案、酸蚀后岩板表面刻蚀形态对比、导流能力变化曲线与黏度比和非均匀系数关系曲线，S 井最终选择了“胶凝酸+交联酸非均匀刻蚀工艺”，该工艺可实现非均匀酸化压裂技术优势的最大化发挥并较好满足S 井的开采需要。

（3）非均匀酸化压裂技术的应用。结合实验，需采用“胶凝酸+交联酸非均匀刻蚀工艺”，胶凝酸配方为：“破乳剂1.0%+铁离子稳定剂1.0%+高温缓蚀剂2.0%+胶凝剂0.7%+HCl20%”，交联酸配方为：“交联剂2.0%+ 铁离子稳定剂1.0%+破乳剂1.0%+高温缓蚀剂2.0%+稠化剂0.7%+HCl20.0%”，两种酸液黏度比为6.67，且非均匀系数均在20%以上。其中，胶凝酸黏度需保持在15mPa·s，且在170s-1、120℃下剪切1h，交联酸黏度则需保持在100mPa·s，且在170s-1、120℃下剪切1h。

S 井非均匀刻蚀酸化压裂施工泵注程序可概括为：“①正挤压裂液→②正挤交联酸→③正挤胶凝酸→④正挤交联酸→⑤正挤胶凝酸→⑥正挤滑溜水”，工序①-⑥的液量分别 为360m3、120m3、70m3、100m3、60m3、40m3， 排 量 分 别 为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负责压开地层并稳定造缝，工序②负责稳排量注酸，工序③负责低黏度指进，工序④负责稳排量注酸，工序⑤负责低黏度指进，工序⑥负责将井筒中酸液顶入地层。

（4）技术应用效果。在两级胶凝酸+交联酸交替刻蚀支持下，非均匀刻蚀效果得到了有效强化，施工总液量为750m3，酸化压裂最大排量为6.0m3/min，最高泵压为77.2MPa。在非均匀刻蚀酸化压裂技术支持下，S 井压裂后初期日产油达到65t/d，目前日产油44t/d。总的来说，非均匀酸化压裂技术的应用有效提升了白云岩岩板酸蚀导流能力，高闭合应力下细长的酸蚀沟槽模式提供了较好的流动通道，低闭合应力下大片的酸蚀坑洼模式提供较高的导流能力，酸液的非均匀分布和刻蚀也得到了较好保障。

4 结语

综上所述，酸化压裂技术可较好服务于油气田开发，在此基础上，本文涉及的信息分析、原料选择、方案优化、非均匀酸化压裂技术等内容，则提供了可行性较高的酸化压裂技术应用路径，而为了更好推动我国油气田开发领域发展，开采效率和地质保护的兼顾、环境友好型油气田开发的探索同样需要得到重点关注。