探討酸化壓裂技術在油氣田開發中的應用

王萌 孫永田

(1.華北油田公司第三采油廠,河北 河間 062450；2.中國石油大學(華東),山東 青島 266580)

酸化壓裂技術在當前的油田企業中得到了十分廣泛的應用，可以起到增注增產的重要作用。此項技術是將酸液當作壓裂液，在壓裂的過程無需再用支撐劑，即為所謂的酸化壓裂。壓裂過程中，由于受到水的持續作用，酸液會對油氣層造成一定腐蝕，進而產生裂隙，酸液與水的同時作用會使裂隙的表面發生變化，使得裂隙具有了很好的導流性，滲透能力大幅增加，最終起到增產的效果。

1 酸化壓裂技術概述

按照技術工藝可將該技術分成三種類型，分別為酸洗、酸化與酸壓。其中，酸壓還能分成平衡酸壓、常規酸壓以及閉合酸壓等。如果按照酸液的具體類型進行分類，則它們可分成常規酸酸化、混合酸酸化與乳化酸酸化等。

酸化壓裂技術的作用原理為：在相對較低的破裂壓力中，注入備用酸液，使其可以在裂隙當中充分的流動，將巖石等其他指定較硬的物體溶解成大顆粒，以此起到有效提高滲透性的作用。在此過程中，需要依靠酸液和堿性礦物之間的化學反應，質地堅硬的巖石會被逐漸的溶解，通過中和反應，生產各種鹽類與氣體，酸液所經過地方的裂隙周邊空隙會隨之變大，再注入新酸，增加酸液循環，裂隙寬度將進一步增加，實現有效改善流通性的根本目的。除了可以對孔壁進行溶蝕，注入的酸液還能對孔洞中封堵的各類物質進行溶蝕，將其進行離散，疏通了孔洞，堵塞物被酸化溶解的殘渣會與酸液一同流出，進而間接提高了地層的滲透性。

就當前掌握的技術來講，合理運用壓裂酸化技術是提高產量的最佳捷徑之一。想在實際情況中完全發揮該技術的最大功能，需對碳酸鹽的主要成分進行研究，選取與實際情況最為適宜的酸液，對其反應的具體條件進行控制，力求實現效率最大化，減少酸液的損失和浪費。此時，有效減少流體損失是十分關鍵的環節。控制流量最好的方法就是提高酸液的粘稠度，可以向液體中加入適量的稠化酸等來增加其粘稠度，而且這些外加劑并不會對酸液的性質造成影響。

2 酸化壓裂技術應用中存在的主要困難

雖然酸化壓裂技術可以顯著提高產量，但由于各個方面因素的影響，使該技術在應用過程中切實存在一定問題和難度，主要體現在以下幾個方面：

2.1 克拉瑪依等高溫、超高溫地層，其平均溫度可以達到135℃左右，溫度極高，酸化壓裂技術根本無法在這種地層使用，酸液在高溫環境下不能充分的流動，反應所需的時間也很長。

2.2 對于巖性較為復雜的油氣田而言，油田的質量與品位相對較高，但由于其礦物成分較為復雜，使得酸化壓裂等技術的使用效果并不能達到預期的水平。

2.3 對于二氧化碳、硫等物質元素含量相對較高的油氣田而言，由于平均含硫量已經超過行業標準，油氣層當中賦存數量很大的硫化氫，這是一種具有很強還原性的化合物，與酸液反應會生成亞鐵沉淀等物質，這不僅會對壓裂造成嚴重的影響，還會使油氣開采與運輸變得十分困難。

3 酸化壓裂技術在油氣田開發中的具體應用

3.1 前置液酸化壓裂技術的應用

前置液酸化壓裂技術主要是指使用粘性好但不會產生額外反應的前置液對地層進行預先處理，生成不同規格的裂縫與空隙，為后續的酸液注入與溶蝕等提供良好的基礎條件。針對平均溫度較高的儲層而言，酸液與巖石會在很短的時間內進行反應，所以想要得到有效的縫長是十分困難的，要求所用酸液在溫度較高的環境下，依然可以保持良好的緩速能力。另外，合理應用壓裂技術工藝，是確保高溫深井使用酸化壓裂技術取得顯著效果的重要基礎。在實際情況中合理運用前置液酸化壓裂技術，其中所用的前置液能大幅降低油氣儲層的實際溫度以及巖石和酸液之間的化學反應速度。酸液的選取應考慮其緩速能力，如果所選酸液不具備較高的緩速能力，則會對具體的反應情況造成不同程度的影響，不利于裂隙穿透度的增加。在現階段的油氣田開發開采工作中，前置液酸化壓裂的作用機理在于借助前置液，在地層壓出裂隙，然后液體進入縫隙當中，可對裂縫的溫度進行有效的調節，并在縫隙的內壁上形成一個濾餅，進而達到促進酸液縮小濾失量的目的。除此之外，酸液的粘度與前置液相比要小很多，所以會在一定程度上降低了縫隙壁面上的反應速度，間接實現了酸液深穿透。為滿足酸壓要求，還需按照150：1 的比例對前置液和酸液的實際粘度進行嚴格的控制。在實際應用過程中較為常見的前置液有：凝膠水、相乳狀液等。常規酸液主要選用無機酸。為確保壓裂質量，前置液與常規酸液的用量比需要控制在1/2 左右，此外還需注意酸蝕縫的最大長度不得超出50m，最小長度不得低于15m。

3.2 交替注入壓裂液、酸液技術的應用

該技術以交替的方式向壓裂縫中注入一定量的高粘壓裂液與酸液，通過這樣的方式完成酸化壓裂。這種基于交替注入方式的酸化壓裂技術具有應用范圍廣、濾失量較小且導流能力相對較強等優勢特點，特別是它的濾失系數較大的油氣儲存層中，如果現有的反排技術良好，則會在實際情況中取得十分突出的效果。在開發與應用環節中，預先注入前置液然后再注入酸液可以大幅降低濾失速度。此外，酸液處于前置液中會出現數次指進，隨后可以生成深度更大且數量更多的溝槽。

3.3 閉合酸壓技術的應用

閉合酸壓是一項能夠提高井眼導通性能的技術，被許多油氣田開發組織和人員重視。該技術于上世紀八十年代初期提出，對于裂縫壓裂，是存在一定前提要求的，首先實際壓力要比油氣儲存層的破裂壓力低，其次每次注入的酸量要盡量控制在最低的水平。在油氣田開發過程中應用閉合酸壓技術可以在井眼的周圍創造出一條開放式結構的裂隙。這樣的方法與傳統的運用支撐劑的方法十分相似，可以大幅提升裂隙自身的導通能力。然而，在應用時，會有一小部分油氣儲層不能形成裂隙，或所形成的裂隙的導流能力較差，無法滿足預期要求。存在這一問題的油氣儲層特點為：地層巖石具有相對較好的親酸性，但裂隙的內部卻是較為均勻的，導致刻蝕不具備足夠的差異性，因此在應用酸壓技術的過程中，就有可能降低減小裂隙導流性能。此外，地層遭受不均勻刻蝕，刻蝕作用而生成的凸起部分在閉合應力的不斷作用下，會被壓碎或掩埋，造成這樣問題的原因可能是地層結構質地太軟，比如石灰巖等，還有可能是因為酸液注入量過大，導致酸液的濾失速度明顯提升，使得裂隙的內壁出現較為嚴重的軟化情況，再有就是地層所對應的鹽酸溶解能力過低。如果這一溶解能力相對較低，無法滿足預期的要求，則未被酸化處理的這種碎屑會殘留至裂縫內壁表面上，最終對實際的酸化反應效果造成影響。

4 結語

總而言之，酸化壓裂技術對于油氣田開發工作而言，有著十分重要的意義和作用，該技術的大規模應用為我國油氣田增儲做出了十分卓越的貢獻。目前，油氣藏巖性條件越來越復雜，以往的酸液體系已經向復合型變化，逐漸形成一套濾失速度低，集降阻、緩速等功能為一體的酸液體系。迄今為止，酸液注入技術已經再向完全不同的體系中進行單機或多級注入，在此基礎上全面實現了深井穿透裂隙形成，且裂隙具有很高的導流性能，可起到增產的根本目的。但為了滿足日益擴張的發展需求，依然需要對酸化壓裂技術進行更為深層次的優化和改建，從而為我國的油氣田開發事業提供可靠的技術支持。

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