酸化壓裂技術(shù)在油氣田開發(fā)中的應(yīng)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(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提高和社會(huì)的飛速發(fā)展，帶動(dòng)了社會(huì)上各種領(lǐng)域的行業(yè)發(fā)展，為各行各業(yè)都帶來了發(fā)展機(jī)遇，油氣田行業(yè)就是其中受益的一個(gè)領(lǐng)域。在油氣田行業(yè)的快速發(fā)展過程中，技術(shù)的應(yīng)用是其中不可或缺的一個(gè)重要方面，酸化壓裂技術(shù)就是最典型的代表。酸化壓裂技術(shù)是現(xiàn)階段油氣田開發(fā)過程中最普遍使用的一項(xiàng)技術(shù)，對(duì)這一技術(shù)的廣泛使用有效實(shí)現(xiàn)了油氣田產(chǎn)量的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)目標(biāo)，使得油氣田開發(fā)可以按照計(jì)劃及時(shí)完成。

2 概述

酸化壓裂技術(shù)是目前油氣田開發(fā)中使用最廣泛、最普遍的一項(xiàng)技術(shù)，這一技術(shù)可以完美的實(shí)現(xiàn)油氣田開發(fā)的增產(chǎn)增注目的。酸化壓裂技術(shù)簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)后期的壓裂作業(yè)。在油氣田開發(fā)中使用酸化壓裂技術(shù)就是先經(jīng)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(dǎo)流能力，增強(qiáng)地層的滲透性，從而達(dá)到油氣田開發(fā)產(chǎn)量的高產(chǎn)。

要想實(shí)現(xiàn)酸化壓裂技術(shù)的進(jìn)一步提高，就要從酸化壓裂技術(shù)的工作原理出發(fā)，增大裂縫的長(zhǎng)度或者是增強(qiáng)裂縫壁面之間的導(dǎo)流能力。

3 油氣田酸化壓裂技術(shù)的相關(guān)理論

根據(jù)具體的酸化壓裂技術(shù)使用流程，可以將油氣田開發(fā)中使用的酸化壓裂技術(shù)分為三大類，分別是酸壓裂、機(jī)制酸化和酸洗，在酸壓裂中，又可以根據(jù)實(shí)際操作的不同對(duì)酸壓裂進(jìn)行詳細(xì)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(jī)制酸化中，可以依據(jù)使用酸液的不同分為常規(guī)鹽酸、混合酸和普通酸等。

要想實(shí)現(xiàn)油氣田開發(fā)的產(chǎn)量高產(chǎn)目標(biāo)，僅僅使用酸化壓裂技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，要從酸化壓裂技術(shù)使油氣田增產(chǎn)的根本原理出發(fā)，只有研究透徹酸化壓裂技術(shù)增產(chǎn)的原理并對(duì)其加以運(yùn)用才可以實(shí)現(xiàn)油氣田增產(chǎn)的目的。油氣田開發(fā)中增產(chǎn)的根本原理是通過增強(qiáng)底層的滲透性實(shí)現(xiàn)的，在油氣田地層下面注入酸化壓裂技術(shù)的壓裂液，使壓裂液在裂縫中流動(dòng)并成功將裂縫中的大顆粒、塊狀物進(jìn)行溶解，從而增大滲透性[1]。這一過程成功與否的關(guān)鍵在于選擇的壓裂液在縫隙中流動(dòng)時(shí)與大顆粒、塊狀物之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，酸化壓裂技術(shù)中使用的酸液會(huì)在溶解大顆粒的過程中與周圍的巖石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氣體或者是鹽類物質(zhì)，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(huì)不斷的增大，保證酸液的流通性。除此之外，酸液的流動(dòng)過程中還可以帶走空洞中的一些物質(zhì)，提高地層滲透性。

就現(xiàn)階段的酸化壓裂技術(shù)來說，這一技術(shù)的有效使用確實(shí)可以起到碳酸鹽層增產(chǎn)的目的，但是要想使這一技術(shù)能夠更好的應(yīng)用，還要注意以下幾個(gè)方面：

①確定碳酸鹽的確切組成；

②了解碳酸鹽層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率方法；

⑥明確縫隙中液體的具體流向。

4 酸化壓裂技術(shù)在油氣田的應(yīng)用中的工藝

4.1 前置液酸壓工藝的應(yīng)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(zhì)來達(dá)到底層隔離的目的，通常來說，前置液酸壓工藝中最關(guān)鍵的一步就是對(duì)高黏稠性物質(zhì)的選取，一般情況高黏稠性物體不能與參加化學(xué)反應(yīng)的壓裂液發(fā)生反應(yīng)，能夠協(xié)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(chǔ)油層面上，酸液與碳酸鹽之間的化學(xué)反應(yīng)速率是很快的，尤其是在溫度較高的儲(chǔ)油層面上，酸液與碳酸鹽之間的化學(xué)反應(yīng)速度更是相當(dāng)快，這就使得縫隙長(zhǎng)度比計(jì)劃的長(zhǎng)度要短，因此，為了確保達(dá)到預(yù)期的縫隙長(zhǎng)度，就要控制酸液與碳酸鹽之間的化學(xué)反應(yīng)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(yīng)的工藝技術(shù)，前置液酸壓技術(shù)可以使參與反應(yīng)的巖石表面溫度降低，達(dá)到減慢酸液與碳酸鹽之間的反應(yīng)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(fā)生反應(yīng)時(shí)反應(yīng)速度較慢的酸液。

4.2 交替注入壓裂液與酸液的工藝技術(shù)

交替注入壓裂液與酸液的工藝技術(shù)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(shí)現(xiàn)酸化壓裂的目的。在油氣田的開發(fā)過程中，交替注入壓裂液與酸液的工藝技術(shù)優(yōu)點(diǎn)有很多，作用范圍與其他技術(shù)比起來要更為廣泛，酸液和壓裂液的浪費(fèi)比較少，縫隙之間形成的導(dǎo)流能力也比較好。其次，交替注入壓裂液與酸液這一項(xiàng)工藝技術(shù)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(huì)影響到油氣田的開發(fā)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(fā)的產(chǎn)量，還要在注入酸液時(shí)形成連續(xù)多次的注入方式，確保腐蝕得到的空隙深槽深度和數(shù)量[3]。

4.3 閉合酸化壓裂技術(shù)

在油氣田的開發(fā)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(dǎo)流性能的，目前，閉合酸化壓裂技術(shù)也是油氣開發(fā)技術(shù)人員在油氣田開發(fā)過程中首先考慮的一項(xiàng)技術(shù)。閉合壓裂技術(shù)的提出是在上個(gè)世紀(jì)八十年代，可以說是最早使用在油氣田開發(fā)過程中的技術(shù)之一，這一項(xiàng)技術(shù)是利用儲(chǔ)存油層破裂時(shí)產(chǎn)生的壓力實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)較低的儲(chǔ)存油層破裂時(shí)就會(huì)產(chǎn)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(shù)成功的關(guān)鍵在于注入的酸液的數(shù)量，注入過程中酸液的量是少量的，過多的酸液就會(huì)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(shù)

水力噴射酸化壓裂技術(shù)是近些年來油氣田開采中新興起的一項(xiàng)技術(shù)，這一項(xiàng)技術(shù)是兩種工藝的綜合，既擁有了水力噴砂射孔技術(shù)和水力壓裂工藝的優(yōu)點(diǎn)，又可以快速地進(jìn)行多層壓裂。水力噴射酸化壓裂技術(shù)在國(guó)外的應(yīng)用十分廣泛，也已經(jīng)取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果[4]。水力噴射酸化技術(shù)是利用水擊作用實(shí)現(xiàn)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(xì)小的裂縫，再依據(jù)裂縫產(chǎn)生的壓力使裂縫長(zhǎng)度增加，達(dá)到水力噴射壓力的目的。

5 結(jié)語

通過上文對(duì)酸化壓裂技術(shù)的具體介紹，可以清楚地發(fā)現(xiàn)酸化壓裂技術(shù)在油氣田開發(fā)過程中發(fā)揮的作用是極大的，也為國(guó)家油氣田開采的產(chǎn)量提供了堅(jiān)實(shí)的保障。其實(shí)，油氣田的開采過程是十分復(fù)雜的，需要依據(jù)于一套相當(dāng)復(fù)雜的開采系統(tǒng)，油氣田的開采過程中會(huì)遇到各種各樣的巖石，這些巖石化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)不盡相同，單一的酸液已經(jīng)不能很好地適用于油氣田的實(shí)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(shí)現(xiàn)酸液對(duì)巖石的穿透性，提高導(dǎo)流性能。