酸化壓裂技術在油氣井中的應用

酸化壓裂是靠酸液的化學溶蝕作用以及向地層擠酸時的水力作用來提高熱層滲透性能的工藝措施。注酸壓力高于熱儲層破裂壓力，酸液同時發揮化學作用和水力作用來擴大、延伸、壓裂和溝通裂縫，形成延伸遠、流通能力高的滲流通道。酸化壓裂的效果體現在產生裂縫的有效長度和導流能力，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的流速控制的，導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性和裂縫內酸濃度的變化，導致酸液對裂縫壁面的溶解也是非均質性的，因此酸壓后能保持較高的裂縫導流能力。

酸化壓裂與常規壓裂的對比

酸化壓裂的基本原理和目的， 同使用支撐劑的常規壓裂是一致的。兩者都是為了擴大裂縫的長度及其流通性， 以增強油層的排液能力。為了獲得良好的流通性， 常規壓裂要把砂或別的支撐劑帶入裂縫， 以防泄壓后裂縫重新閉合， 而酸化壓裂則是依靠裂縫表面的不均勻性， 一般不用支撐劑。因此 ， 酸化壓裂只適用于石灰巖或白云巖地層。如用同樣的增產效果來衡量， 酸化壓裂和常規壓裂兩者各有利弊。從操作上講， 酸化壓裂不用支撐劑， 故較為簡單， 但酸液要比大多數壓裂液昂貴。

酸化壓裂液有他自身的不足。常規壓裂所造成的裂縫長度， 取決于支持劑帶入裂縫的距離。酸蝕裂縫長度則取決于酸耗盡前流入裂縫的距離。在高溫下， 這更是一個問題。影響酸液流入裂縫的距離的最大障礙就是酸液的漏失量。在酸化的過程中， 裂縫表面不斷的溶蝕， 要控制酸液的漏失量， 這就是個難題。因為在這種情況下， 很難形成濾餅， 再加上酸的滲漏很不均勻， 會產生“蟲洞”， 并擴大原有天然裂縫， 結果就大大增大了酸滲漏的面積， 使控制酸的漏失量變得十分困難。

酸反應的速度控制

有時， 在酸化地層溫度較高的油井中， 酸的損耗是限制酸液滲透入裂縫深度的一個重要因素。阻滯酸化反應速度有很多辦法。有些表面活性劑會使碳酸鹽巖石表面形成一層油膜，就可用作緩蝕添加劑。乳化酸也起到阻滯的作用。油包酸乳液同表面活化劑搭配效果最好， 可使酸反應速度降低達 98%， 但酸外相乳化液所起的緩沖作用是有限的。

有機酸， 泡沫酸和凝膠酸在阻滯酸反應速度方面， 起作用也相當有限。有機酸雖不會完全耗盡， 但在高溫時， 它的反應速度同 HCL 差不多。泡沫酸雖能大大降低酸的反應速度， 但因酸含量低， 會很快耗盡。膠凝酸會在裂縫表面形成濾餅， 故起到緩沖作用。有趣的是， 實踐指出， 在不滲漏的流動狀態下，酸液的粘度對反映速度幾乎沒有影響。因此， 酸液的漏失得到了控制， 否則， 蟲洞的形成就會破壞裂縫表面的濾餅， 結果就會大大降低凝膠酸的緩蝕作用。

油氣井中應用的酸化壓裂配套工藝技術

·完井酸化管柱

由于油氣井中含有H2S，多次完井作業風險大，要求工藝越簡單越好，盡量減少起下管柱次數。所以完井、酸化和生產管柱合而為一是最佳方案，由此選用了永久式封隔器井下工具系列：該套管柱一次下入，能同時滿足射孔、酸化、排液、測試和投產的需要。

如果酸化氣層埋藏深，施工用井內油管長度大，液體摩阻壓力大，應選用大直徑油管，如：88.9mm或以上直徑油管，以減小工作液摩阻，降低酸液壓力。

·射孔—酸化—測試聯作工藝

對于高酸性油氣井來說，要盡量減少起下管柱次數，對于井深普遍大于3500m的海相碳酸鹽巖氣藏來說，實現射孔—酸化—測試聯作具有非常重要的意義。由于該工藝只需下一次管柱，能大大節約試油費用、縮短試油周期;同時減少了壓井次數，有利于保護氣層;也大大降低了硫化氫溢出的安全風險。

使用永久式封隔器完井管柱加裝射孔槍，完成射孔—酸化—測試聯作工藝，工藝流程如下：下入管柱、校深定位→座封封隔器→加壓引爆射孔→高壓擠酸→開井放噴測試。

·液氮拌注助排工藝

高酸性油氣井對排液的要求比常規氣井更高，必須把絕大部分殘液排盡快出地層。室內實驗表明，殘酸對地層有一定傷害，不適合長時間滯留地層;而且如果排液不力，殘酸滯留井底將會加速油套管腐蝕，所以液體返排尤其重要。

由于混注液氮后油管中和地層內均變成氣-液兩相流動，并且氣體體積隨著溫度、壓力變化而不斷變化，從而導致泵壓力升高并且不斷變化，難以預測泵壓。所以在實際施工時，必須根據實際泵壓變化情況隨時調整施工排量和液氮排量，保證施工壓力滿足承壓條件。

（作者單位：長慶油田分公司第五采油廠）