从酸压机理探讨塔河油田酸压工艺发展方向

第３２卷第４期　石　油　钻　探　技　术　ＰＥＴＲＯＩ　ＥＵＭ　ＤＲＩＩ　Ｉ　ＩＮＧ　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ　Ｖｏｌ＿３２．ＮＯ．４　ＪｕＩ＿，２００４　

．．Ｉ试井与开采　从酸压机理探讨塔河油田酸压工艺发展方向　

陈　凌，胡国亮　（中国石化西北分公司，新疆乌鲁术齐８３００１１）　

摘　要：通过对酸液滤失机理、酸蚀有效作用距离的影响因素和裂缝导流能力的研究，指出研究降滤失酸液体系、　水力压裂与酸压结合技术和多级注入与闭合酸化结合技术，是提高塔河油田酸压效果的发展方向。　关键词：酸化压裂；碳酸盐岩；酸蚀裂缝；裂缝导流能力；裂缝宽度；闭合压力；塔河油田　中图分类号：ＴＥ３５７．２　文献标识码：Ｉ３　文章编号：１００１　０８９０（２００４）０４—００６９—０３　

塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层埋深５４００～　６０００ｍ，地层温度１２０４１３Ｏ。Ｃ，具有非均质性强、埋　藏深、厚度大、温度高等特征。油气储集空间主要以　溶洞、溶孔和裂隙为主，缝、洞较发育，但连通性差。　基质渗透率低（ｏ．ｏ１８×ｌＯ　ｍ　），无储集能力，油气　渗流通道主要为裂缝，油井完井后大多无产能，需采　取改造措施，才能投产。该油田自１９９８年在￥２３井进　行第一次酸压改造试验以来，截止到２００３年５月，酸　压改造２２０井次，施工成功率９８．８３　，措施有效率　５７．２７　。为提高该油田酸压改造的有效率，笔者从酸　压机理方面提出了塔河油田酸压工艺的发展方向。　１碳酸盐岩酸压机理　１．１　酸液滤失是影响酸压效果的关键　酸压过程中酸液的滤失直接关系到酸液有效作用　距离和裂缝最终导流能力。酸液是一种反应性流体，其　滤失完全不同于压裂液的滤失。在碳酸盐岩地层的酸　压过程中，酸液不停地溶蚀裂缝，选择性地形成蚓孔，　使得酸液滤失面积越来越大，一旦蚓孔形成，几乎全　部酸液都流进裂缝壁内的大孔内。蚓孔的产生和天然　裂缝的扩大，会进一步加剧酸液滤失。　１．２酸液类型对滤失的影响　不同类型酸液的滤失试验结果如图１所示。从图１　可看出，乳化酸的降滤失效果最好，其次为胶凝酸，最　差的是常规酸　］。从试验后的岩心看，常规酸酸蚀严　重，胶凝酸、乳化酸变化不大，这应符合酸液的滤失　形态，即乳化酸和高粘酸滤失特性属于“点蚀密集　型”，而常规酸的滤失特性属于“溶蚀孔洞型”。　Ｉ．３碳酸盐岩酸蚀有效作用距离的影响因素　影响碳酸盐岩酸蚀有效作用距离的因素主要有：　裂缝宽度、注酸排量和温度。　１）裂缝宽度。从图２试验结果可看出裂缝宽度越　宽，酸蚀有效作用距离越长，由此说明在注酸之前注　前置液和高粘酸的重要性。研究认为，裂缝宽度正比　于液体粘度的０．２５次幂。　，　Ｉｎｎ　｛８．０　

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不同酸型的滤失量与时间关系曲线　

００　２０　４　０　６．０　８０　裂缝宽度，ｒ一　

图２裂缝宽度对酸蚀有效作用距离的影响　２）注酸排量。由图３可看出，注酸排量越大，酸　蚀有效作用距离越长。主要是因为提高排量，裂缝宽　度增大，面容比降低，酸液在缝中推进速率快，从而　使有效作用距离增大ｌ２］。　３）温度。储层进行酸压改造时，酸液在井筒和裂　缝中流动、反应时都要与地层发生显著的热交换，因　而温度变化很大。温度变化必然影响液体的造壁性、流　变性及酸岩反应速率，最终影响裂缝的几何尺寸、酸　

收稿日期：２００３—１２　２５；改回日期：２００４　０７—０５　作者简介：陈凌（１９７Ｏ一），女，１　９９４年毕业于成都理工学院石油　系，工程师。　联系电话：（０９９１）６６３７２１　７　

维普资讯 http://www.cqvip.com 石　油　钻　探　技　术　２００４年７月　圈３　泵注速度对有效作用距离的影响　液有效作用距离等，从而影响酸压效果。特别是高温　

地层或低排量注入时，这种影响尤为显著。图４是１５　９／５　盐酸和２８　盐酸在白云岩和灰岩中不同温度下的有效　作用距离。由图４可看出，盐酸在灰岩中的穿透距离相　对白云岩而言对温度不敏感。　

圈４温度对酸液有效作用距离的影响　２酸蚀裂缝导流能力　裂缝导流能力是衡量酸压成功与否的关键因素之　影响酸蚀裂缝导流能力的因素有很多，笔者在此　只讨论酸液质量分数、闭合压力、酸液流速和温度对　酸蚀裂缝导流能力的影响。　２．１酸液质量分数　利用不同质量分数的胶凝酸进行酸蚀导流能力试　验，结果见图５。由图５可看出，酸蚀裂缝导流能力随　酸液质量分数增加而增加，但在酸液质量分数达到　２０　９／５以后，酸蚀裂缝导流能力的增加变得较为平缓。这　表明酸液质量分数达到一定值之后，继续增加酸液质　量分数可能造成酸液对岩面的过度溶蚀，从而使酸蚀　裂缝导流能力的增加变慢。若选择高质量分数盐酸，则　要考虑有效酸岩反应时问。　

Ｅ　２００　１６０　１２０　暑８０　蓑４０　

酢　Ｏ　

１Ｏ　１５　加　２５　３０　酸液质量分数，％　

圈５　酸液质量分数与导流能力的关系　２．２　闭合压力　图６为闭合压力对酸蚀导流能力影响试验结果。　由图６可见，闭合压力对酸蚀导流能力的影响较大。实　际酸压过程中，在压开的裂缝中进行酸的刻蚀，形成　酸蚀裂缝。酸化结束，压力撤除后，裂缝闭合，受闭　合压力的影响，酸压裂缝导流能力将大大影响酸压效　果。为了补充闭合压力施加后的裂缝导流能力损失，可　以从工艺上寻求办法。根据国内外的研究成果，采用　闭合酸压工艺可以实现提高酸蚀裂缝导流能力的目　的。　Ｅ　Ｅ　ｉ　避　圈６　闭合压力对酸蚀裂缝导流能力的影响　２．３酸液流速　在环流仪上采用２０、１５、１０和５　ｍＬ／ｓ　４种排量进　行酸蚀裂缝导流能力试验，结果见表１。分析试验结果　表明，在闭合压力较低时，随排量增加，酸蚀裂缝导　流能力增加。这是由于排量增加造成酸岩反应速率加　快，增强了岩石的溶蚀，但在高闭合压力下，在排量　小于１５ｍＩ　／ｓ时，随排量增加，酸蚀裂缝导流能力略有　下降，这是由于非均质矿物的差异使反应速率降低的　原因；而在排量大于１５ｍＩ　／ｓ时，导流能力表现为增　加，这可能是差异反应达到一定值后，进一步溶蚀的　结果。因此为了提高导流能力，适当提高排量是有益　的。　表１　酸液排量对酸蚀裂缝导流能力的影响　排量／ｍＬ·ｓ　初始／￣导流２￣ｍ能力／　６。ＭＰ　ａｒｎ２￣流能力／　注：试验条件为酸ｊ硬质量分数（２０．Ｏ０±０．０５）　，初始缝冤１．Ｏ０　±０．０５ｍｍ，温度（８０±１．５）。Ｃ。　２．４温度　温度对导流能力的影响试验结果见表２。从表２可　看出，酸岩反应温度高，酸蚀裂缝导流能力不一定高，　这与岩石的组成及刻蚀形态有很大关系。如在９０。Ｃ　下，虽然反应温度高，但由于岩样含方解石少且均质，　酸对岩石均匀刻蚀，酸蚀后出现蚓孔，造成最终导流　能力低；而４０、６０和８０。Ｃ下反应的岩样不同程度含有　带状、条状方解石，方解石与盐酸反应速率快，易形　成沟槽，当裂缝闭合后，仍保持形成的导流通道，最　

∞　蛐　鲫　蚰　ｏ　｛翟ｌ啦匠　疑忙　维普资讯 http://www.cqvip.com 第３２卷第４期　陈　凌等：从酸压机理探讨塔河油田酸压工艺发展方向　终导流能力高。闭合应力较低时，温度低于８Ｏ。ｃ，随　温度的升高，导流能力略有增加，说明温度升高对岩　石的溶蚀有利。但闭合应力较高时，随温度的增加，导　流能力均降低，这说明在高温下酸对岩石的溶蚀增强，　使表面上各种矿物成分的反应速率差异缩小，溶蚀趋　于均匀，高闭合应力下导流能力损失增大。　表２　温度对酸蚀裂缝导流能力的影响　

注：试验条件为酸液质量分数（２０．００±０．０５）％，初始缝宽１．００　±０．０５ｒａｍ，排量１０±１．５ｍｌ　／ｓ。　

３塔河油田酸压发展方向　３．１研究降滤失酸液体系　研究结果表明，酸液类型对滤失有很大影响，常　规盐酸的滤失速度最快，其它酸液如乳化酸、胶凝酸　等滤失速度均相对较低。因此，研究降滤失和缓速性　能好的酸液体系是提高酸蚀有效作用距离和酸压效果　的主要途径之一。　３．２研究水力压裂与酸化结合技术　理论和现场测试表明，前置液是形成裂缝几何形　状的主要贡献液体，增大前置液用量可以形成较长的　动态裂缝，从而可以为酸液进入地层深部提供有利通　道；采用多级交替注入前置液和酸液能很好地控制溶　蚀孔洞的生长，可以实现对酸液滤失的控制。高粘前　置液可以提高裂缝宽度，从而提高酸液流速和裂缝导　流能力；前置液还可降低地层温度，从而延缓酸岩反　应速度。因此，前置液用量和质量对酸压效果有影响，　具体表现在裂缝长度、宽度、导流能力３个方　面。　

３．３研究多级注入和闭合酸压技术　研究表明，闭合压力对酸蚀裂缝导流能力影响很　大，而塔河油田地层闭合压力在８２ＭＰａ以上，因此闭　合压力是影响塔河油田酸压效果的主要因素之一。试　验表明，采用多级注入，酸蚀裂缝导流能力较低，但　再进行闭合裂缝酸化，可以显著提高闭合裂缝的有效　酸蚀裂缝导流能力。塔河油田进行酸压改造时，若采　用多级注入闭合裂缝酸化技术既能获得长的有效酸蚀　裂缝，又能够得到高的酸蚀裂缝导流能力。　

４　结　论　１）降滤失缓速酸是降低酸液滤失、提高酸液有效　酸蚀穿透距离的有效途径。　２）在高闭合压力下，提高酸液注入速度可以提高　酸液有效作用距离和酸蚀裂缝导流能力。　３）提高裂缝宽度可以增大酸液在裂缝中的流速和　裂缝导流能力。利用高粘前置液压开地层，形成长且　宽的动态裂缝，沟通油气储集体；以高的排量注酸，可　以提高酸液作用距离。　４）随着温度升高，酸液有效作用距离和酸蚀裂缝　导流能力下降，因此，降低地层温度是提高酸压效果　的一种有效办法。　５）在高闭合压力下，采用闭合酸化可以提高酸蚀　裂缝的导流能力。　６）研究和应用降滤失缓速酸液、水力压裂与酸压　结合技术和多级注入与闭合酸化结合技术是塔河油田　酸压研究发展方向。　

参　考　文　献　［１］　杨旭，潘琼．白云岩储集层酸液滤失机理研究ＥＪ］．钻采工艺，　２０００，２３（２）：１　７—２０．　［２］　赵立强，邹洪岗，刘平礼．对酸液有效作用距离预测方法的改进　［Ｊ］．石油天然气工业，１９９８，１８（５）：５９—６３．　

Ｔｈｅ　Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　Ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　Ａｃｉｄ　Ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｎ　Ｔａｈｅ　Ｏｉｌｆｉｅｌｄ　

Ｃｈｅｎ　Ｌｉｎｇ，Ｈｕ　Ｇｕｏｌｉａｎｇ　（Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ｂｒａｎｃｈ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｉｎｏｐｅｃ，Ｕｒｕｍｃｈｉ，ｘｉｎｊｉａｎｇ，８３００１　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ｏｆ　ａｃｉｄ　ｆｌｕｉｄｓ　ｌｏｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｖａｌｉｄ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｏｆ　ａｃｉｄ　ｅｒｏｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｇｕｉｄｉｎｇ　ｆｌｏｗ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｆｒａｃｔｕｒｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｕｔ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｈｏｗ　ｔｏ　ｅｎｈａｎｃｅ　ａｃｉｄ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｉｓ　ｔｏ　ｄｅｖｅｌｏｐ　ａｃｉｄ　ｆｌｕｉｄｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｔｈ　ｌｏｗ　ｆｌｕｉｄ　ｌｏｓｓ　ａｎｄ　ｔｏ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ａｃｉｄ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｍｕｌｔｉ—ｓｔａｇｅ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｃｌｏｓｅｄ　ａｃｉｄ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｃｉｄ　ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ；ｃａｒｂｏｎａｔｅ　ｒｏｃｋ；ａｃｉｄ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｆｒａｃｔｕｒｅ；ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｗｉｄｔｈ：　ｃｌｏｓｕｒｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ；Ｔａｈｅ　０ｉｌｆｉｅｌｄ