大型酸化壓裂技術在元壩氣田的應用

王宏佳

勝利石油工程有限公司井下作業公司 山東東營 257077

引言

元壩氣田構造位置位于四川盆地中低緩構造帶北斜坡元壩區塊長興組－飛仙關組Ⅱ-2號礁灘復合體西部。主要目的層是長興組，其主要巖性為白云巖、溶孔白云巖、含灰白云巖，巖性致密，滲透率較低，但存在天然裂縫。由于高含硫化氫氣體，在鉆井作業過程中，往往采用高密度壓井液壓井，儲層污染嚴重，大型酸化壓裂技術可有效解決這些問題，可成為該區提高產量的一種重要手段。

一、酸化壓裂作用機理

酸化壓裂是在大于地層破裂壓力條件下向地層中擠入酸液，依靠酸液的溶蝕和水力作用，將地層中原有的天然裂縫撐開、加寬并延伸至較遠處，或把巖石壓破而形成新的裂縫。這種酸化壓裂裂縫，在酸液對巖石反應的溶蝕作用下，裂縫壁面呈凹凸不平形狀，當施工結束后，形成溝、槽，成為有效地氣流通道，改善氣井的滲流狀況，提高地層的導流能力，從而提高氣井產能。

影響酸化壓裂效果的因素很多，主要影響因素有以下幾點：（1）酸液類型及濃度：酸液類型對反應速度影響關系很大。酸液中H+濃度越高反應速度越快，強酸與地層的反應速度較快；相反，弱酸與地層的反應速度較慢。（2）地層溫度：溫度升高，酸液中H+離子熱運動加快，與巖石反應速度也相應加快，同時也加快了對管柱的腐蝕。因此對于高溫深井來說，施工時不但要選取有效的防腐劑，在必要時還要采取冷卻的措施，增大注入酸液的速度。（3）地層壓力：鹽酸與碳酸巖反應速度隨著壓力的不斷增大而逐漸減小，在低于3MPa以下時，壓力對反應速度影響顯著；當壓力大于6MPa時，壓力影響幾乎可以忽略。（4）巖石的物理化學性質：鹽酸與灰巖反應的速度比與白云巖的反應速度快，鹽酸與砂巖反應很困難。除巖石的化學組成外，其結構形狀，如孔道的大小、分布和巖石的層理等，也對反應速度有影響。（5）注入酸液速度：提高注入酸液速度，酸液與巖石的相對運動速度加快，則反應速度加快。（6）面容比：面容比是單位體積酸液所接觸巖石表面積的大小。在數值上，面容比等于酸液所接觸的巖石面積與酸液總體積之比。因而，面容比越大，反應速度越快。

二、現場應用

1.管柱優化：元壩氣田是高含硫超深井氣藏,YB井深超過6600m,硫化氫含量高達6.98%，為解決這一問題，采用BG110SS的抗硫油管，管柱自下而上：射孔槍+射孔篩管+油管+縱向減震器+油管+RTTS-112封隔器+RTTS安全接頭+RD循環閥+震擊器+液壓旁通閥+電子壓力計托筒+RD安全循環閥+37/8OMNI閥+油管+伸縮節+油管+伸縮節+油管，井口選擇耐壓105MPa的FF級防硫采氣樹。

酸壓施工前先把油管內替入酸液，關閉OMNI閥后再進行酸壓施工，這樣減少了擠入地層壓井液的數量，有利于保護氣層提高酸壓效果。對于深井，管柱受熱脹冷縮和酸壓放噴期間摩阻的影響，管柱長度會發生較大的伸縮距變化，容易導致封隔器失封或者測試管柱滲漏，伸縮節的使用，補償了管柱長度的伸縮距變化，避免了由此引起的許多問題，從而大大提高了施工一次成功率。另外射孔、酸化壓裂、測試三聯作業，減少了施工環節，縮短了施工周期，加快了生產步伐。

2.酸液漏失量的控制：在酸化壓裂施工中，開始是在高于巖層破裂壓力的情況下往井中擠酸液，地層破裂后壓力回落到破裂壓力以下，并隨著施工的繼續，壓力不斷的下降。以往人們把這看作是施工的標志，但實際上這恰是酸液大量漏失的征象，結果使裂縫不能更遠的延伸。理論上講，酸化壓裂的全過程應該是注入酸液的壓力一直保持在破裂壓力之上，酸壓效果會更好。

研究證明，即使有少量酸液的漏失也會形成垂直裂縫表面的蟲洞。這些蟲洞，不僅使酸液漏失量的控制更加困難，而且還會改變酸液主要的運移方向。大多數漏失酸液是通過蟲洞和撐開的天然裂縫漏失的，而不是從水平壓裂縫表面均勻的漏失。

為了更好的解決上述問題，酸液采取了以下配方：

①前置酸：20%HCl+3%HAc＋3.0%KMS-6＋2.5%BD1-2+1.0%BD1-5+2.0%NH4Cl

②膠凝酸：25%HCl+3%HAc＋3.0%KMS-6＋2.0%BD1-6＋2.5%BD1-2+1.0%BD1-5+2.0%NH4Cl

③閉合酸：16%HCl+2%HAc＋3.0%KMS-6＋2.5%BD1-2+1.0%BD1-5＋0.5%BD1-6+1.0%NH4Cl

④前置液：0.50%BFC-1（特級）+0.5%BZP-2+0.1%BOC-02+1.0%BFC-3

⑤活性水：清水+復合活性劑2.5%

3.效果分析：本井該地層經酸化壓裂改造不僅徹底解除了高密度壓井液壓對地層的污染，而且形成了高效垂直的導流裂縫，獲得了高產工業氣流。采用19mm油嘴，35mm孔板臨界速度流量計放噴求產，測得氣產量124.36×104m3/d。增產效果明顯，效益可觀。

結論

從YB井的大型酸化壓裂施工的成功經驗可以得出以下的結論：

1.大型酸化壓裂是改造川東北元壩氣田有潛力碳酸鹽裂縫氣藏導流能力的有效手段，可以解除高密度壓井液壓對目的層的污染。

2.酸化壓裂施工設計要有針對性，要充分結合地質工程兩方面的因素。

3.OMNI閥和伸縮節的使用，以及射孔、酸化壓裂、測試三聯作施工，可以有效保護氣層，減少施工環節，縮短試氣周期，加快了生產步伐。

[1]閻建華。油藏工程實踐。北京：石油工業出版社，2003.

[2]馮增昭、趙澄林。沉積巖石學。北京：石油工業出版社，1993.