酸化液壓技術(shù)在地?zé)嵩霎a(chǎn)中的應(yīng)用分析

王 平,程萬(wàn)慶,宗振海,田光輝

(天津地?zé)峥辈殚_(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)院,天津 300250)

酸化液壓(也叫酸化壓裂)是保持油田高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的有效措施之一.近年來(lái),天津市在開(kāi)發(fā)奧陶系地?zé)峋袘?yīng)用酸化液壓技術(shù)增產(chǎn)取得了良好的效果和經(jīng)驗(yàn).

1 酸化液壓的基本原理

用地面高壓壓裂泵車(chē),以高于儲(chǔ)層能吸收的速度,先從井的套管或油管向井下注入凍膠液體,增高井筒內(nèi)壓力,使處理層段巖石破裂;而后泵入酸液,在處理層段形成裂隙酸蝕溝槽.當(dāng)注酸壓力高于熱儲(chǔ)層破碎壓力,酸液同時(shí)發(fā)揮化學(xué)作用和水力作用可形成延伸遠(yuǎn)、流通能力高的滲流通道.酸化液壓后,擴(kuò)大了有效井徑.地?zé)峋漠a(chǎn)水量一般與有效井徑成正比,當(dāng)酸化液壓擴(kuò)大了有效井徑后,產(chǎn)量會(huì)與之提升.

近年來(lái)天津地?zé)峋乃峄簤杭夹g(shù),已經(jīng)作為一項(xiàng)有效的增產(chǎn)措施.

2 天津市南開(kāi)區(qū)中心城上城小區(qū)NKR-24D地?zé)峋峄簤菏┕ず?jiǎn)況

2.1 地?zé)峋詈途斫Y(jié)構(gòu)

NKR-24D是一眼古生界奧陶系地?zé)峋?井深為2010.36m,裸眼成井(圖1).

2.2 地質(zhì)構(gòu)造情況

NKR-24D地?zé)峋挥跍婵h隆起雙窯凸起北部.鉆井揭露地層有新生界第四系、新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組;古生界石炭-二疊系、奧陶系和寒武系地層(圖1).

圖1 NKR-24D井成井結(jié)構(gòu)及酸化管柱安裝示意圖

2.3 熱儲(chǔ)層情況

NKR-24D地?zé)峋疅醿?chǔ)層為古生界奧陶系灰?guī)r,頂界埋深1320m.其巖性以灰白色、灰褐色灰?guī)r為主,夾少量灰黑色灰?guī)r,厚度為611m.測(cè)井顯示該井二類(lèi)裂隙有2層,厚度14.5m;三類(lèi)裂隙有4層,厚度35.7m,三類(lèi)裂隙在未酸化時(shí)基本不具有產(chǎn)水能力.巖石孔隙度1.94～5.78%,滲透率0.21～1.75X10-3?m2,透水性較差[3],見(jiàn)表1.

表1 NKR-24D井測(cè)井解釋成果表(三開(kāi))

2.4 完井試水情況

本井完井后利用空壓機(jī)進(jìn)行了24h的連續(xù)洗井和歷時(shí)9h的抽水試驗(yàn)(利用4寸深井泵下深148m),出水量47.33m3/h,水溫54℃,動(dòng)水位144.45m,水位變化幅度3～7cm/h,本次完井試水水位達(dá)到穩(wěn)定,見(jiàn)表2.

表2 NKR-24D完井試水?dāng)?shù)據(jù)

2.5 酸化液壓洗井

為提高該井的產(chǎn)水量,實(shí)施了酸化液壓洗井.

(1)選用20%HCl溶液洗井

在進(jìn)行酸化液壓之前,對(duì)處理層進(jìn)行了室內(nèi)物理化學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)分析,選擇酸化液壓材料.盡可能的模擬井下壓力、溫度條件選擇與之相容性(又稱(chēng)配伍性)好的酸化液壓液體,對(duì)產(chǎn)層進(jìn)行有效的改造,增加盡可能多的產(chǎn)量.其室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3.

表3 NKR-24D井巖屑溶蝕率檢測(cè)結(jié)果

備注:酸液濃度20%HCL ,溶蝕1h,溫度40℃.

根據(jù)圖2總表皮系數(shù)變化模擬結(jié)果,泵入酸量達(dá)到100m3以后,酸量增大之裂隙總表皮溶蝕趨向0.

(2)主要施工工藝及參數(shù)

①酸化工藝:鹽酸酸壓工藝

② 擠注方式:正擠

③ 擠注壓力:≤20MPa

④ 排酸方式:汽化水排酸

(3)施工用料

見(jiàn)表4、表5.

圖2 總表皮系數(shù)變化模擬結(jié)果

表4 施工液量配置表

表5 備料名稱(chēng)及數(shù)量

(4)施工工序

①井口安裝

井口安裝250型采油樹(shù),并加固,采油樹(shù)四周用鋼絲繩固定.

②施工管柱完成

如圖1所示完成酸化施工管柱,封隔器下深1200m(錯(cuò)開(kāi)套管節(jié)箍位置),封隔器以下替滿(mǎn)3% NH4Cl液體,座封封隔器.

③ 配液

配制處理液混合均勻,酸液用水為清水.

④地面管線試壓

接好地面施工管線,高壓管匯清水試壓25MPa,不刺不漏為合格.

⑤ 打平衡

施工時(shí),套管打平衡≤5MPa.

⑥泵酸

按施工泵注程序注酸(按定壓方式施工),泵注程序如表6所示.

表6 施工程序表

⑦ 排液

(a) 放噴排液,控制油嘴放噴(6～11mm油嘴),排出殘酸濃度〈0.2%;

(b )放噴結(jié)束后,采用汽化水排液.

酸化前后洗井、抽水對(duì)比見(jiàn)表7.采取酸化洗井后該井上水時(shí)間與上水間隔時(shí)間明顯變短,立柱泵壓變化幅度減小,說(shuō)明已有效打通了裂隙,使得該井補(bǔ)給條件暢通,補(bǔ)給量增加.實(shí)際抽水情況也證明了這一點(diǎn),該井的出水量由47.33 m3/h提高到119.33 m3/h,水溫上升到57℃,動(dòng)水位提高到73.67m.

表7 酸化前后洗井、抽水情況對(duì)比表

3 天津市津南區(qū)小站鎮(zhèn)JNR-09地?zé)峋峄簤嚎偨Y(jié)

JNR-09地?zé)峋挥跍婵h隆起東部的小韓莊凸起上的北閘口次凹陷中,基巖埋深在900m左右(圖3).

JNR-09井身結(jié)構(gòu)為四開(kāi),裸眼完井,完井深為2403.98m,熱儲(chǔ)層為奧陶系灰?guī)r.儲(chǔ)層頂界埋深1858m,揭露厚度545.98m(未穿),測(cè)井解釋成果表(完井)見(jiàn)表8.該井有一類(lèi)裂縫層2層,總厚度20.90m,二類(lèi)裂縫層5層,厚度71m,三類(lèi)裂縫層3層,總厚度32.30m,一類(lèi)、二類(lèi)裂縫層總厚度占裸眼段長(zhǎng)度的16.83%.含水層孔隙度為0.40%～5.37%,滲透率為0.10～0.85X10-3um2,泥質(zhì)含量為3.50%～13.91%[5].

圖3 JNR-09井附近基巖地質(zhì)圖

據(jù)此可以看出該井巖溶裂隙發(fā)育,孔隙度大、滲透率大.

表8 JNR-09井測(cè)井解釋成果表(四開(kāi))

測(cè)井后進(jìn)行了抽水試驗(yàn)(圖4).可以看出,JNR-09井的水量和水位沒(méi)有穩(wěn)定,其中流量不能穩(wěn)定,后期逐漸減小,水位持續(xù)下降.

圖4 JNR-09井酸化前抽水試驗(yàn)歷時(shí)曲線

在這種情況下,采用與NKR-24D井相似的酸化液壓施工工藝,進(jìn)行了增產(chǎn)施工.施工完成后對(duì)本井進(jìn)行了抽水試驗(yàn)(圖5).

圖5 JNR-09井酸化后抽水試驗(yàn)歷時(shí)曲線

可以看出酸化后的抽水試驗(yàn)具有與酸化前相同的特征:動(dòng)水位和流量不能達(dá)到穩(wěn)定,具有持續(xù)下降的特點(diǎn).酸化后水量看似有所增長(zhǎng),但是以動(dòng)水位下降為條件的,單位降深涌水量并沒(méi)有增加.

通過(guò)兩次抽水試驗(yàn)分析,造成此次酸化液壓失敗的原因?yàn)?JNR-09井目的層處于一個(gè)相對(duì)封閉的地質(zhì)環(huán)境中,該井可能處于一個(gè)四周均為隔水邊界的地質(zhì)構(gòu)造帶中央,很可能該井四周區(qū)域奧陶系地層有所缺失,致使該井四周沒(méi)有導(dǎo)水通道,所以沒(méi)有良好的側(cè)向補(bǔ)給來(lái)源.該井的兩次抽水消耗的只是奧陶系熱儲(chǔ)層的靜儲(chǔ)量,這是有限的"盆中水",所以抽水時(shí)水位、流量會(huì)持續(xù)下降,導(dǎo)致了地?zé)峋a(chǎn)量無(wú)明顯提升.

通過(guò)這兩個(gè)例子可以看出:應(yīng)用酸化液壓技術(shù)的前提條件是熱儲(chǔ)層為碳酸鹽巖地層,同時(shí)儲(chǔ)層應(yīng)發(fā)育一定的裂隙.但裂隙發(fā)育情況并不能決定酸化液壓的效果.還必須考慮基礎(chǔ)地質(zhì)條件,否則不能達(dá)到令人滿(mǎn)意的增產(chǎn)結(jié)果.

4 結(jié)論

(1)通過(guò)實(shí)踐證明酸化液壓工藝可以視地質(zhì)條件應(yīng)用于對(duì)基巖裂隙型地?zé)峋脑霎a(chǎn)施工中,是一項(xiàng)值得在地?zé)衢_(kāi)發(fā)中推廣的技術(shù).該技術(shù)可以應(yīng)用于天津市以碳酸鹽巖熱儲(chǔ)層為目的層的地?zé)峋昃霎a(chǎn)中.

(2)應(yīng)用酸化液壓技術(shù)之前,應(yīng)重視對(duì)基礎(chǔ)地質(zhì)資料的分析研究,特別是酸化前抽水試驗(yàn)資料的分析,搞清酸化液壓技術(shù)應(yīng)用的前提條件和必要條件,只有這樣才能達(dá)到理想的結(jié)果.

[1]王連成,李明朗,程萬(wàn)慶等.酸化壓裂方法在碳酸鹽巖熱儲(chǔ)層中的應(yīng)用[J].水文地質(zhì)與工程地質(zhì)2010.5.

[2]薛禹群.地下水動(dòng)力學(xué)[M].北京: 地質(zhì)出版社, 1997: 64.

[3]王 平,張連弟.《天津市南開(kāi)區(qū)中新城上城小區(qū)NKR-24D地?zé)峋昃畧?bào)告》[R].天津:天津地?zé)峥辈殚_(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)院.

[4]天津市國(guó)土資源和房屋管理局.地?zé)豳Y源管理法規(guī)文件匯編[S].2007.1.

[5]王繼革,林圣明.《天津市津南區(qū)小站鎮(zhèn)JNR-09地?zé)峋昃畧?bào)告》[R].天津: 天津地?zé)峥辈殚_(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)院.