MX井深层白云岩储层非均匀酸化压裂技术

MX井深层白云岩储层非均匀酸化压裂技术周林波;宋志峰;张俊江;周珺;董光盛【摘要】针对MX井深层白云岩储层酸液刻蚀裂缝导流能力不足的问题,设计了非均匀酸化压裂工艺,通过不同黏度、不同反应速度酸液的组合注入,在非均匀酸液分布和非均匀酸岩反应强度的双重作用下,可产生极强的不规则刻蚀.运用室内酸蚀裂缝导流能力评价技术,刻画了岩板刻蚀特征,测定了20～ 90 MPa闭合应力条件下的非均匀刻蚀裂缝导流能力.结果表明:交联酸+盐酸和交联酸+胶凝酸的交替刻蚀都在岩板上形成了明显的非均匀沟槽或坑洼,细长的酸蚀沟槽模式在高闭合应力下能提供较好的流动通道,大片的酸蚀坑洼模式在中低闭合应力下导流能力较高.MX井采用交联酸+胶凝酸二级交替刻蚀非均匀酸化压裂工艺,酸液黏度比为6.67,施工排量为5.5～6.0m3/min,压裂后初期日产油达到65 t/d.非均匀酸化压裂技术工艺简单,不额外增加措施成本,对于提高深层白云岩储层改造效果具有重要意义.%The fractures etched by acid in the deep dolomite reservoirs in Well MX don't have sufficient flow conductivity.To solve this problem,non-uniform acid fracturing technology was designed in this paper.By virtue of this technology,the acids with different viscosities and reaction speeds are combined and then injected,so that the etching is strongly irregular under the dual effect of non-uniform acid distribution and non-uniform acid-rock reaction intensity.Then,by means of laboratory etched fracture flow conductivity evaluation technology,the etching characteristics of rock plate were depicted and the flow conductivity of non-uniformly etched fractures under the closure stress of 20-90 MPa was measured.It is indicated that the alternative etching of crosslinked acid+hydrochloric acid andcrosslinked acid+gelled acid can generate obvious non-uniform grooves or pits.In the mode of elongated etched groove,good flow paths can be generated under high closure stress,and in the mode of extensive etched pit,the flow conductivity is higher under middle and low closure stress.The non-uniform acid fracturing technology of crosslinked acid+gelled acid two-stage altemative etching is adopted in Well MX.Its acid viscosity ratio is 6.67,the flow rate is 5.5-6.0 m3/min and the daily oil production in the early stage after the fracturing is 65 t/d.To sum up,the non-uniform acid fracturing technology is simple and no extra stimulation cost is needed.It is of great signiflcance to improve the stimulation effect of deep dolomite reservoirs.【期刊名称】《特种油气藏》【年(卷),期】2017(024)006【总页数】4页(P161-164)【关键词】白云岩;非均匀酸化压裂;导流能力;非均匀刻蚀【作者】周林波;宋志峰;张俊江;周珺;董光盛【作者单位】页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京100101;中国石化石油工程技术研究院,北京10010;中国石化西北油田分公司,新疆乌鲁木齐830011;中国石化西北油田分公司,新疆乌鲁木齐830011;页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室,北京100101;中国石化石油工程技术研究院,北京10010;中国石油辽河油田分公司,辽宁盘锦 124010【正文语种】中文【中图分类】TE355.5酸化压裂改造是碳酸盐岩油气藏最有效的增产措施之一，其成功与否主要取决于酸化压裂后有效酸蚀改造缝长和酸蚀裂缝导流能力[1-4]。

酸蚀缝长除受岩石特性和地应力场控制外，还受酸岩反应速度和酸液的滤失特性控制[5-6]；酸蚀裂缝导流能力则取决于地层闭合应力、岩石抗压强度、岩石酸溶蚀量以及沿裂缝面酸蚀形状的不规则程度等[7-11]。

国内外大量实验研究表明，同石灰岩相比，白云岩和酸液发生反应后，岩板表面更为平坦均匀，不利于提高裂缝导流能力[12-16]，常规酸蚀裂缝导流能力低，衰减速度快。

MX井位于塔里木盆地西南凹陷，储层埋深超过4 700 m，闭合应力梯度为0.018 MPa/m，井底闭合应力达到85.7 MPa，地层加砂难度极大，裂缝闭合后支撑剂嵌入，降低了裂缝导流能力，同时增加了支撑剂成本。

在深井高闭合应力条件下，经济、高效地获得足够的裂缝导流能力，是MX 井酸化压裂面临的主要难题。

为此，提出了非均匀酸化压裂工艺，通过在裂缝面形成明显的非均匀刻蚀沟槽，提高白云岩裂缝导流能力，从而提高酸化压裂效果。

非均匀酸化压裂工艺的主要目的是在水力压裂裂缝面形成较强的、明显的非均匀刻蚀形态，强刻蚀形成的沟槽作为主要流动通道，弱刻蚀形成的酸蚀面提供支撑，避免主通道闭合，同时作为次要流动通道。

不同于压裂液+酸液多级交替注入降低滤失增加酸蚀缝长的酸化压裂工艺，非均匀刻蚀通过3个步骤完成：首先采用前置压裂液造缝，在储层中压开一条水力裂缝，为注酸刻蚀做准备；然后注入高黏度、低反应速度的交联酸体系，在裂缝面形成深穿透弱刻蚀形态；最后注入低黏度、中高反应速度的胶凝酸或盐酸等体系，引发强烈刻蚀。

由于低黏液体在高黏液体中的指进效应，造成低黏酸液在裂缝中分布不均匀，因此，强刻蚀仅在部分位置发生。

交联酸与胶凝酸、常规盐酸的酸岩反应速度存在数量级的差异[13-14]，在非均匀酸液分布和非均匀酸岩反应强度的双重作用下，最终形成明显的非均匀刻蚀形态，达到提高白云岩酸蚀裂缝导流能力的目的。

通过室内酸蚀裂缝导流能力评价技术，描述不同工艺方法的刻蚀特征并测定导流能力。

首先模拟注酸过程，刻蚀API标准导流实验岩板，酸岩接触时间为60 min；反应结束后取出岩板，三维形貌扫描刻蚀后的岩板表面特征；最后进行导流能力测定，闭合压力为20～90 MPa，每10 MPa测定一个数据点。

实验方案见表1。

图1为酸岩反应结束后岩板表面留下的不同刻蚀痕迹。

图1a为岩板被交联酸刻蚀后的形态，酸液驱替后整个岩板都被酸液剥蚀，反应后的岩板表面整体比较平坦，仅在局部留下酸岩反应的粗糙点；图1b为被交联酸+盐酸交替刻蚀后的的形态，岩板表面留下了大片的酸蚀坑洼；图1c为被交联酸+胶凝酸交替刻蚀后的形态，岩板表面形成了细长的酸蚀沟槽。

从刻蚀形态来看，方案2和方案3都达到了加剧非均匀刻蚀的效果。

测定了3个方案在不同闭合应力下的酸蚀裂缝导流能力(图2)。

由图2可知：整体来看，非均匀刻蚀裂缝导流能力更强，优于单一酸液刻蚀；其中，方案2由于盐酸强烈刻蚀形成了较大的坑洼，初期导流能力达到905.9×10-3μm2·m，但随着闭合应力增加，导流能力递减速度较快，闭合应力从20 MPa增至60 MPa，导流能力降低了97%，主要原因是坑洼周围的支撑强度不够，高闭合应力作用使得大部分流动通道坍塌；方案3形成的细长沟槽也明显增加了裂缝导流能力，由于沟槽周围有足够的面积作为支撑，导流能力递减速度较慢，闭合应力越高，方案3的优势越明显。

低黏液体在高黏液体内流动发生指进现象，是形成低黏酸液非均匀分布的根本原因。

由于指进前缘形态极其不规则，具有高度分叉的复杂形态和明显的分形特征，传统方法很难对其进行准确描述。

为量化表征，引入酸液分布非均匀系数来描述酸液分布的非均匀程度。

非均匀系数越大，指进程度越高，酸液分布越不均匀。

式中：η为非均匀系数，%；A为指进前缘到达出口时低黏流体未波及的裂缝面积，m2；A0为裂缝总面积，m2。

采用Fluent软件模拟了液体黏度对指进规律的影响，并追踪了低黏流体波及面积，求取相应的非均匀系数(图3)。

由图3可知：酸液分布的非均匀系数和酸液的黏度比有明显的正相关性，黏度比越大，非均匀系数越大，和岩石反应后产生非均匀刻蚀效果越明显。

因此，在工程条件允许的范围内，优选酸液类型，尽量增大黏度差异，是实现非均匀刻蚀的关键。

采用Fluent软件模拟了注酸排量对酸液分布的影响，设定2种液体的黏度分别为100 mPa·s和15 mPa·s，注入排量分别为3、5、7 m3/min，得到对应的非均匀系数分别为16.0%、20.8%、23.7%。

随着注酸排量增加，非均匀系数呈现递增的趋势，说明酸液指进程度是与注酸排量正相关的，即注酸排量越大，酸液指进越严重。

在现场实施过程中，注入低黏酸液时，应在满足施工条件的情况下尽量提高施工排量。

MX井位于塔里木盆地西南凹陷，完钻井深为4 820 m，改造段岩性主要为泥晶云岩、粉晶云岩。

岩心实测孔隙度为4.5%～12.7%，渗透率为0.02×10-3～12.89×10-3μm2。

地层温度约为130 ℃，地层压力为52.36 MPa。