大型酸化壓裂技術(shù)在元壩氣田的應(yīng)用

王宏佳

勝利石油工程有限公司井下作業(yè)公司 山東東營 257077

引言

元壩氣田構(gòu)造位置位于四川盆地中低緩構(gòu)造帶北斜坡元壩區(qū)塊長興組－飛仙關(guān)組Ⅱ-2號礁灘復(fù)合體西部。主要目的層是長興組，其主要巖性為白云巖、溶孔白云巖、含灰白云巖，巖性致密，滲透率較低，但存在天然裂縫。由于高含硫化氫氣體，在鉆井作業(yè)過程中，往往采用高密度壓井液壓井，儲層污染嚴(yán)重，大型酸化壓裂技術(shù)可有效解決這些問題，可成為該區(qū)提高產(chǎn)量的一種重要手段。

一、酸化壓裂作用機理

酸化壓裂是在大于地層破裂壓力條件下向地層中擠入酸液，依靠酸液的溶蝕和水力作用，將地層中原有的天然裂縫撐開、加寬并延伸至較遠(yuǎn)處，或把巖石壓破而形成新的裂縫。這種酸化壓裂裂縫，在酸液對巖石反應(yīng)的溶蝕作用下，裂縫壁面呈凹凸不平形狀，當(dāng)施工結(jié)束后，形成溝、槽，成為有效地氣流通道，改善氣井的滲流狀況，提高地層的導(dǎo)流能力，從而提高氣井產(chǎn)能。

影響酸化壓裂效果的因素很多，主要影響因素有以下幾點：（1）酸液類型及濃度：酸液類型對反應(yīng)速度影響關(guān)系很大。酸液中H+濃度越高反應(yīng)速度越快，強酸與地層的反應(yīng)速度較快；相反，弱酸與地層的反應(yīng)速度較慢。（2）地層溫度：溫度升高，酸液中H+離子熱運動加快，與巖石反應(yīng)速度也相應(yīng)加快，同時也加快了對管柱的腐蝕。因此對于高溫深井來說，施工時不但要選取有效的防腐劑，在必要時還要采取冷卻的措施，增大注入酸液的速度。（3）地層壓力：鹽酸與碳酸巖反應(yīng)速度隨著壓力的不斷增大而逐漸減小，在低于3MPa以下時，壓力對反應(yīng)速度影響顯著；當(dāng)壓力大于6MPa時，壓力影響幾乎可以忽略。（4）巖石的物理化學(xué)性質(zhì)：鹽酸與灰?guī)r反應(yīng)的速度比與白云巖的反應(yīng)速度快，鹽酸與砂巖反應(yīng)很困難。除巖石的化學(xué)組成外，其結(jié)構(gòu)形狀，如孔道的大小、分布和巖石的層理等，也對反應(yīng)速度有影響。（5）注入酸液速度：提高注入酸液速度，酸液與巖石的相對運動速度加快，則反應(yīng)速度加快。（6）面容比：面容比是單位體積酸液所接觸巖石表面積的大小。在數(shù)值上，面容比等于酸液所接觸的巖石面積與酸液總體積之比。因而，面容比越大，反應(yīng)速度越快。

二、現(xiàn)場應(yīng)用

1.管柱優(yōu)化：元壩氣田是高含硫超深井氣藏,YB井深超過6600m,硫化氫含量高達(dá)6.98%，為解決這一問題，采用BG110SS的抗硫油管，管柱自下而上：射孔槍+射孔篩管+油管+縱向減震器+油管+RTTS-112封隔器+RTTS安全接頭+RD循環(huán)閥+震擊器+液壓旁通閥+電子壓力計托筒+RD安全循環(huán)閥+37/8OMNI閥+油管+伸縮節(jié)+油管+伸縮節(jié)+油管，井口選擇耐壓105MPa的FF級防硫采氣樹。

酸壓施工前先把油管內(nèi)替入酸液，關(guān)閉OMNI閥后再進行酸壓施工，這樣減少了擠入地層壓井液的數(shù)量，有利于保護氣層提高酸壓效果。對于深井，管柱受熱脹冷縮和酸壓放噴期間摩阻的影響，管柱長度會發(fā)生較大的伸縮距變化，容易導(dǎo)致封隔器失封或者測試管柱滲漏，伸縮節(jié)的使用，補償了管柱長度的伸縮距變化，避免了由此引起的許多問題，從而大大提高了施工一次成功率。另外射孔、酸化壓裂、測試三聯(lián)作業(yè)，減少了施工環(huán)節(jié)，縮短了施工周期，加快了生產(chǎn)步伐。

2.酸液漏失量的控制：在酸化壓裂施工中，開始是在高于巖層破裂壓力的情況下往井中擠酸液，地層破裂后壓力回落到破裂壓力以下，并隨著施工的繼續(xù)，壓力不斷的下降。以往人們把這看作是施工的標(biāo)志，但實際上這恰是酸液大量漏失的征象，結(jié)果使裂縫不能更遠(yuǎn)的延伸。理論上講，酸化壓裂的全過程應(yīng)該是注入酸液的壓力一直保持在破裂壓力之上，酸壓效果會更好。

研究證明，即使有少量酸液的漏失也會形成垂直裂縫表面的蟲洞。這些蟲洞，不僅使酸液漏失量的控制更加困難，而且還會改變酸液主要的運移方向。大多數(shù)漏失酸液是通過蟲洞和撐開的天然裂縫漏失的，而不是從水平壓裂縫表面均勻的漏失。

為了更好的解決上述問題，酸液采取了以下配方：

①前置酸：20%HCl+3%HAc＋3.0%KMS-6＋2.5%BD1-2+1.0%BD1-5+2.0%NH4Cl

②膠凝酸：25%HCl+3%HAc＋3.0%KMS-6＋2.0%BD1-6＋2.5%BD1-2+1.0%BD1-5+2.0%NH4Cl

③閉合酸：16%HCl+2%HAc＋3.0%KMS-6＋2.5%BD1-2+1.0%BD1-5＋0.5%BD1-6+1.0%NH4Cl

④前置液：0.50%BFC-1（特級）+0.5%BZP-2+0.1%BOC-02+1.0%BFC-3

⑤活性水：清水+復(fù)合活性劑2.5%

3.效果分析：本井該地層經(jīng)酸化壓裂改造不僅徹底解除了高密度壓井液壓對地層的污染，而且形成了高效垂直的導(dǎo)流裂縫，獲得了高產(chǎn)工業(yè)氣流。采用19mm油嘴，35mm孔板臨界速度流量計放噴求產(chǎn)，測得氣產(chǎn)量124.36×104m3/d。增產(chǎn)效果明顯，效益可觀。

結(jié)論

從YB井的大型酸化壓裂施工的成功經(jīng)驗可以得出以下的結(jié)論：

1.大型酸化壓裂是改造川東北元壩氣田有潛力碳酸鹽裂縫氣藏導(dǎo)流能力的有效手段，可以解除高密度壓井液壓對目的層的污染。

2.酸化壓裂施工設(shè)計要有針對性，要充分結(jié)合地質(zhì)工程兩方面的因素。

3.OMNI閥和伸縮節(jié)的使用，以及射孔、酸化壓裂、測試三聯(lián)作施工，可以有效保護氣層，減少施工環(huán)節(jié)，縮短試氣周期，加快了生產(chǎn)步伐。

[1]閻建華。油藏工程實踐。北京：石油工業(yè)出版社，2003.

[2]馮增昭、趙澄林。沉積巖石學(xué)。北京：石油工業(yè)出版社，1993.