壓裂技術(shù)的施工方式與酸化工藝技術(shù)的應(yīng)用

何妮娟

摘 要：該文分別論述了在油井常規(guī)試油過程中壓裂工藝技術(shù)與酸化工藝技術(shù)的特點(diǎn)和作業(yè)要求，并針對壓裂酸化技術(shù)在具體的施工過程中的運(yùn)用理論進(jìn)行了深入研究。

關(guān)鍵詞：壓裂 酸化 施工

中圖分類號：TE35 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0046-01

在油田的勘探與開發(fā)的過程中，試油工程包括有常規(guī)試油工序、地層測試、試井以及措施改造（壓裂，酸化）等環(huán)節(jié)，試油工序能夠有效獲取儲(chǔ)層的真實(shí)參數(shù)。雖然通過鉆井、錄井、測井等措施，可得知油層是否含油，但是油層含油量和壓力、是否需擴(kuò)大勘探、是否有開發(fā)價(jià)值等一些關(guān)系到施工展開的問題還需通過試油來驗(yàn)證。要想測得油井的產(chǎn)油量、產(chǎn)氣量、產(chǎn)水量、油層壓力及原油物性、油層水性等信息，需要考慮到兩方面的因素：一是油井的產(chǎn)狀，例如自噴或非自噴；二是所采取的工藝技術(shù)，如壓裂技術(shù)、酸化工藝技術(shù)。試油工作也為識別地層、計(jì)算儲(chǔ)量、制定開發(fā)方案和確定開發(fā)方式提供了必要依據(jù)。酸化壓裂工藝技術(shù)是常規(guī)試油中常用的工藝技術(shù)。

1 壓裂技術(shù)的施工方式

利用地面高壓泵組，在超過儲(chǔ)層吸收能力的排量下往井內(nèi)泵入壓裂液，當(dāng)井底附近的高壓超過井壁附近的地應(yīng)力和巖石的抗張強(qiáng)度時(shí)，裂縫便會(huì)在儲(chǔ)層中產(chǎn)生，這個(gè)時(shí)候就要往裂縫內(nèi)擠入帶有支撐劑的攜砂劑，支撐劑沿裂縫分散開來，因此，目的層的導(dǎo)流能力得到進(jìn)一步改善。此過程即為壓裂技術(shù)。

油氣井在試油或施工過程中，井的周圍要是有污染，鉆井、固井、洗壓井過程便會(huì)遭到污染。另外，如果地層原始滲透率低，則會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量降低。以上問題可以在施工中運(yùn)用壓裂技術(shù)加以改善。壓裂技術(shù)是油氣井增產(chǎn)和水井增注的進(jìn)攻性技術(shù)，能夠有效提高油氣井的產(chǎn)量。在石油開發(fā)行業(yè)中具有十分重要的地位，也是低滲透油氣藏和非常規(guī)油氣藏開發(fā)的常用方式。比如鄂爾多斯盆地的低滲透油氣藏，正是在施工過程中運(yùn)用了壓裂技術(shù)才有了后來的開發(fā)價(jià)值。美國的液巖氣的開發(fā)也是利用了壓裂技術(shù)而獲得成功。

壓裂技術(shù)的順利實(shí)施上與壓裂現(xiàn)場施工情況分不開的。隨著壓裂技術(shù)的日趨完善，壓裂技術(shù)的現(xiàn)場施工方式已然從早期的全井籠統(tǒng)施工轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的分層分段的多種施工方式。誠然，在實(shí)際施工過程中，不同類型的壓裂技術(shù)應(yīng)根據(jù)所處的方式條件與目的做具體選擇。

1.1 分層壓裂

由于施工中的目的層有多層，避免了籠統(tǒng)壓裂技術(shù)不能完全改造的弊端。分層壓裂技術(shù)可通過特定的壓裂方法實(shí)現(xiàn)徹底改造，其中包括限流分層壓裂、封隔器封堵逐層壓裂，和封堵逐層壓裂方法。

1.2 控制裂縫高度壓裂

在水利壓裂過程中，裂縫高度延伸的控制效果直接導(dǎo)致水利壓裂是否可以順利進(jìn)行。欲使壓裂裂縫控制在生產(chǎn)層內(nèi)，需要多方面因素共同作用，例如地層流體性質(zhì)、層間界面性質(zhì)、射孔位置和厚度等。控制裂縫高度的技術(shù)只有兩種：常規(guī)控制裂縫高度技術(shù)以及人工隔層控制裂縫高度技術(shù)。

1.3 高砂比壓裂

高砂比壓裂技術(shù)發(fā)展至今僅幾十年的時(shí)間，是一種新型的壓裂工藝技術(shù)，其應(yīng)用原理是在壓裂裂縫內(nèi)鋪砂濃度每平米大于10 kg的壓裂。在重復(fù)壓裂和中高滲透油氣層的壓裂中應(yīng)用較為普遍，增產(chǎn)效果較為明顯。運(yùn)用該壓裂技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)應(yīng)注重支撐劑、施工參數(shù)、壓裂管柱以及油層保護(hù)等方面的控制。

1.4 重復(fù)壓裂

單次壓裂的井層，其增產(chǎn)能力有特定期限，運(yùn)用重復(fù)壓裂技術(shù)可以提高或恢復(fù)最初的壓裂井生產(chǎn)能力。自20世紀(jì)80年代末開始，重復(fù)壓裂技術(shù)能較理想的應(yīng)用于油井施工中，但在施工中應(yīng)注意壓裂井選井選層、重復(fù)壓裂的時(shí)機(jī)等因素。

1.5 煤層壓裂

煤儲(chǔ)層壓裂技術(shù)相對于其它工藝技術(shù)有其獨(dú)特的特點(diǎn)，比如煤層的楊式模量比一般的碳酸鹽巖或者砂巖儲(chǔ)層低一個(gè)數(shù)量級，并氣水共存，氣藏壓力低等特性。因此，對煤層進(jìn)行壓裂不易形成長的支撐裂縫，或多裂縫擴(kuò)展。為避免施工過程中壓裂時(shí)濾失量較大，煤層易受傷害，要選擇與之配套的壓裂技術(shù)。

2 酸化工藝技術(shù)

酸化技術(shù)的主要用途是解堵，其工作原理是利用酸液將深水井和注水井井底周圍的污染處理掉，清除空隙或裂縫中的堵塞物質(zhì)，擴(kuò)大地層原空隙或裂縫，提高地層滲透率的一種工藝方法。

酸化分為基質(zhì)酸化和壓裂酸化。基質(zhì)酸化是指在低于地層破裂壓力的情況下泵酸，將孔隙間的堵塞物溶解掉，使孔隙間隙擴(kuò)大，從而達(dá)到消除儲(chǔ)層污染、實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增注的目的。壓裂酸化在原裂縫的基礎(chǔ)上，使裂縫加寬加長，或壓破巖石從而產(chǎn)生出其它裂縫。這種“酸壓”裂縫，在酸巖反應(yīng)的溶蝕下，裂縫壁面的巖石面呈凹凸不平形狀，施工結(jié)束時(shí)會(huì)形成溝、槽油流通道，從而會(huì)改善油氣井的滲流狀況，提高地層的導(dǎo)流能力，這樣也能提高油氣井的產(chǎn)量。

2.1 碳酸鹽巖地層酸化

碳酸鹽巖地層酸化技術(shù)主要包括高濃度酸酸壓和常規(guī)酸化。全球約有57%的原油儲(chǔ)量埋藏于碳酸鹽巖石油層。對碳酸鹽巖儲(chǔ)層進(jìn)行酸化，無論是基質(zhì)酸化，還是酸壓，基礎(chǔ)酸液都是采用鹽酸。

目前，隨著采油工程的發(fā)展，酸化技術(shù)是越來越完善。除普通鹽酸酸化外，泡沫酸酸化、膠束酸酸化、乳化酸酸化、稠化酸酸化和化學(xué)緩速酸酸化等酸化技術(shù)也陸續(xù)應(yīng)用到了實(shí)踐當(dāng)中。

2.1.1 普通鹽酸酸化技術(shù)

普通鹽酸酸化，通俗地講即是解堵酸化，是在小于破裂壓力的條件下進(jìn)行的酸處理工藝。通過酸液直接溶解鈣質(zhì)堵塞物和碳酸鹽巖類鈣質(zhì)膠結(jié)類巖石，解除堵塞，疏通油氣流通道，以此實(shí)現(xiàn)恢復(fù)或提高地層的滲透能力的目的，并可提高油氣井產(chǎn)量和注水井注入量?？偠灾胀}酸酸化技術(shù)具有施工工藝簡單、成本低、對地層的溶蝕率較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)為只能解除井眼附近的堵塞。

2.1.2 泡沫酸酸化技術(shù)

泡沫酸主要由酸液、氣體、起泡劑和泡沫穩(wěn)定劑等四部分組成。由于泡沫的存在減少了酸與巖石的接觸面積，限制了酸液中的H+傳遞速度，因而酸巖的反應(yīng)速度就會(huì)延緩下來。該項(xiàng)酸化工藝多用于水敏性儲(chǔ)層和地層壓力較低的儲(chǔ)層。

除此之外，壓裂酸化技術(shù)工藝中還有很多可選擇的工藝技術(shù)，比如膠束酸酸化技術(shù)、乳化酸酸化技術(shù)、稠化酸酸化技術(shù)、化學(xué)緩速酸酸化技術(shù)、碎屑巖酸化，以及選擇性酸化等。這些酸化技術(shù)各俱特點(diǎn)，可根據(jù)不同作業(yè)需求而選擇運(yùn)用。

3 結(jié)語

綜上所述，不論是壓裂技術(shù)還是酸化技術(shù)，均能實(shí)現(xiàn)在不同條件的施工現(xiàn)場完成作業(yè)。然而，還面臨一些問題需要集中解決，比如老區(qū)的增產(chǎn)挖潛，常規(guī)的井網(wǎng)加密效果不理想。此外，增產(chǎn)措施的形式有著越來越復(fù)雜的趨勢，改造目標(biāo)也從低滲、單井發(fā)展到了中、高滲和油田。所以，壓裂酸化技術(shù)還有待于進(jìn)一步發(fā)展。

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