酸化壓裂技術在油氣田開發中的應用研究

陳亮，趙英杰

（唐山冀油瑞豐化工有限公司，河北唐山063200）

1 引言

國家經濟實力的提高和社會的飛速發展，帶動了社會上各種領域的行業發展，為各行各業都帶來了發展機遇，油氣田行業就是其中受益的一個領域。在油氣田行業的快速發展過程中，技術的應用是其中不可或缺的一個重要方面，酸化壓裂技術就是最典型的代表。酸化壓裂技術是現階段油氣田開發過程中最普遍使用的一項技術，對這一技術的廣泛使用有效實現了油氣田產量的高產和穩產目標，使得油氣田開發可以按照計劃及時完成。

2 概述

酸化壓裂技術是目前油氣田開發中使用最廣泛、最普遍的一項技術，這一技術可以完美的實現油氣田開發的增產增注目的。酸化壓裂技術簡單來說就是壓裂液僅僅是酸液，不在另外使用其他支撐劑，只依靠酸液來實現后期的壓裂作業。在油氣田開發中使用酸化壓裂技術就是先經過酸液的腐蝕和水力的作用形成裂縫，是裂縫的表面不再均勻，形成凹凸不平的表面，再通過沒有封閉的裂縫壁面形成的導流能力，增強地層的滲透性，從而達到油氣田開發產量的高產。

要想實現酸化壓裂技術的進一步提高，就要從酸化壓裂技術的工作原理出發，增大裂縫的長度或者是增強裂縫壁面之間的導流能力。

3 油氣田酸化壓裂技術的相關理論

根據具體的酸化壓裂技術使用流程，可以將油氣田開發中使用的酸化壓裂技術分為三大類，分別是酸壓裂、機制酸化和酸洗，在酸壓裂中，又可以根據實際操作的不同對酸壓裂進行詳細分類，例如可以分為前置液酸壓、交替注入酸壓、普通酸壓等；在機制酸化中，可以依據使用酸液的不同分為常規鹽酸、混合酸和普通酸等。

要想實現油氣田開發的產量高產目標，僅僅使用酸化壓裂技術是遠遠不夠的，要從酸化壓裂技術使油氣田增產的根本原理出發，只有研究透徹酸化壓裂技術增產的原理并對其加以運用才可以實現油氣田增產的目的。油氣田開發中增產的根本原理是通過增強底層的滲透性實現的，在油氣田地層下面注入酸化壓裂技術的壓裂液，使壓裂液在裂縫中流動并成功將裂縫中的大顆粒、塊狀物進行溶解，從而增大滲透性[1]。這一過程成功與否的關鍵在于選擇的壓裂液在縫隙中流動時與大顆粒、塊狀物之間發生的化學反應，酸化壓裂技術中使用的酸液會在溶解大顆粒的過程中與周圍的巖石發生化學反應，生成氣體或者是鹽類物質，從而影響縫隙與縫隙之間的間隙大小，隨著兩者之間的不斷作用，縫隙寬度會不斷的增大，保證酸液的流通性。除此之外，酸液的流動過程中還可以帶走空洞中的一些物質，提高地層滲透性。

就現階段的酸化壓裂技術來說，這一技術的有效使用確實可以起到碳酸鹽層增產的目的，但是要想使這一技術能夠更好的應用，還要注意以下幾個方面：

①確定碳酸鹽的確切組成；

②了解碳酸鹽層發生化學反應的條件；

③選擇最適合的酸液作為壓裂液；

④明確減少酸液流失的方法；

⑤尋找增大化學反應的反應速率方法；

⑥明確縫隙中液體的具體流向。

4 酸化壓裂技術在油氣田的應用中的工藝

4.1 前置液酸壓工藝的應用

前置液酸壓工藝的工作原理就是通過利用高黏稠性物質來達到底層隔離的目的，通常來說，前置液酸壓工藝中最關鍵的一步就是對高黏稠性物質的選取，一般情況高黏稠性物體不能與參加化學反應的壓裂液發生反應，能夠協助壓裂液的腐蝕作用加大縫隙的寬度，使酸液融入縫隙的速率加快[2]。在儲油層面上，酸液與碳酸鹽之間的化學反應速率是很快的，尤其是在溫度較高的儲油層面上，酸液與碳酸鹽之間的化學反應速度更是相當快，這就使得縫隙長度比計劃的長度要短，因此，為了確保達到預期的縫隙長度，就要控制酸液與碳酸鹽之間的化學反應速率，例如，在酸液中加入合適的催化劑。其次，選擇與之相適應的工藝技術，前置液酸壓技術可以使參與反應的巖石表面溫度降低，達到減慢酸液與碳酸鹽之間的反應速率。酸液的選取是十分重要的，為了使酸液在巖石中的穿透性就要選擇與碳酸鹽發生反應時反應速度較慢的酸液。

4.2 交替注入壓裂液與酸液的工藝技術

交替注入壓裂液與酸液的工藝技術的工作原理是將酸液和高黏性的壓裂液交替注入縫隙中，從而實現酸化壓裂的目的。在油氣田的開發過程中，交替注入壓裂液與酸液的工藝技術優點有很多，作用范圍與其他技術比起來要更為廣泛，酸液和壓裂液的浪費比較少，縫隙之間形成的導流能力也比較好。其次，交替注入壓裂液與酸液這一項工藝技術的注入是有順序的，并不是雜亂無章的，注入壓裂液與酸液順序的不同就會影響到油氣田的開發效果。一般情況下，交替注入壓裂液與酸液的注入順序通常是先注入前置液，然后再注入酸液，這樣的注入順序可以大大降低溶液的濾失速度。其次，為了確保油氣田開發的產量，還要在注入酸液時形成連續多次的注入方式，確保腐蝕得到的空隙深槽深度和數量[3]。

4.3 閉合酸化壓裂技術

在油氣田的開發過程中，閉合酸化壓裂工藝通常是用來提高和改善井眼的導流性能的，目前，閉合酸化壓裂技術也是油氣開發技術人員在油氣田開發過程中首先考慮的一項技術。閉合壓裂技術的提出是在上個世紀八十年代，可以說是最早使用在油氣田開發過程中的技術之一，這一項技術是利用儲存油層破裂時產生的壓力實現的,當較低的儲存油層破裂時就會產生一定的壓力，利用這種破裂壓力向緊閉的裂縫中注入壓裂液，閉合壓裂技術成功的關鍵在于注入的酸液的數量，注入過程中酸液的量是少量的，過多的酸液就會使井底與井上的空氣層分離開，只有少量的酸液才能確保井眼周圍的裂縫是完全有酸液腐蝕形成的。

4.4 水力噴射酸化壓裂技術

水力噴射酸化壓裂技術是近些年來油氣田開采中新興起的一項技術，這一項技術是兩種工藝的綜合，既擁有了水力噴砂射孔技術和水力壓裂工藝的優點，又可以快速地進行多層壓裂。水力噴射酸化壓裂技術在國外的應用十分廣泛，也已經取得了良好的實驗效果[4]。水力噴射酸化技術是利用水擊作用實現的，水力噴射工具安裝好后，利用其水擊作用得到噴射孔道，從而得到細小的裂縫，再依據裂縫產生的壓力使裂縫長度增加，達到水力噴射壓力的目的。

5 結語

通過上文對酸化壓裂技術的具體介紹，可以清楚地發現酸化壓裂技術在油氣田開發過程中發揮的作用是極大的，也為國家油氣田開采的產量提供了堅實的保障。其實，油氣田的開采過程是十分復雜的，需要依據于一套相當復雜的開采系統，油氣田的開采過程中會遇到各種各樣的巖石，這些巖石化學性質和物理性質不盡相同，單一的酸液已經不能很好地適用于油氣田的實際開采。只有將單一酸液體系改為多種綜合性酸液體系，才能很好地實現酸液對巖石的穿透性，提高導流性能。