大港潛山碳酸鹽巖深度酸壓關(guān)鍵技術(shù)究與應(yīng)用

閆陽 閆鈺 郭樹召 楊揚(yáng) 韓晶玉

摘要：大港油田潛山油氣藏具有埋藏深，地溫高、孔滲低、巖性致密、儲層不發(fā)育、硫化氫含量高、腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，本文以大港潛山油氣藏特征為切入點(diǎn)，立足于實(shí)現(xiàn)均勻酸化和深部改造，提高酸蝕裂縫導(dǎo)流能力，通過實(shí)驗(yàn)分析了注入級數(shù)、酸液類型對酸蝕裂縫導(dǎo)流能力及酸壓改造效果的影響，完善了前置多級交替注入深度酸壓工藝，并優(yōu)選了多元協(xié)同添加劑體系，對現(xiàn)場應(yīng)用效果進(jìn)行跟蹤評價(jià)。

關(guān)鍵詞：潛山；深度酸壓；高溫酸液體系

一、前言

隨著勘探開發(fā)工作的不斷深入，潛山儲層顯示了巨大的的開發(fā)潛力，而酸壓技術(shù)則是潛山碳酸鹽巖油氣藏勘探、開發(fā)和增儲穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)之一。大港潛山油氣層儲層孔隙度和裂縫分布范圍較大，非均質(zhì)性強(qiáng)，孔隙和孔洞、裂縫并存并溝通裂縫，裂縫是主要的滲流通道。儲層埋藏深，溫度高，破裂壓力高，低孔低滲，層多、薄，非均質(zhì)性強(qiáng)，微裂縫發(fā)育，自然產(chǎn)能低，對酸液體系、管柱性能要求高，深穿透對酸壓工藝技術(shù)要求高等特點(diǎn)。多級注入酸壓工藝是大港潛山開發(fā)常用的酸壓技術(shù)之一，但目前施工設(shè)計(jì)多是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)決定酸液用量和注入級數(shù)等施工參數(shù)，針對性的施工工藝參數(shù)優(yōu)化研究工作開展較少。

二、潛山碳酸鹽巖深度酸壓工藝原理

深度酸壓技術(shù)利用高粘前置液進(jìn)行造縫，并在裂縫壁面形成濾餅，從而控制液體濾失。在酸穿透前一級前置液形成的濾餅，并形成酸蝕孔洞的這段短時(shí)間內(nèi)，再次注入一級粘性前置液，封堵前一級酸液溶蝕形成的孔洞，同時(shí)形成新的降濾失濾餅，使后一級酸液在穿透這層濾餅之前的濾失得到控制。交替注入粘性前置液和酸液，可以減少后繼酸液在前級酸液形成的酸蝕孔洞內(nèi)的迅速濾失，而使其在裂縫壁面上充分反應(yīng)形成具備高導(dǎo)流能力的流動通道，最終達(dá)到增產(chǎn)目的。

三、體系研究

根據(jù)其地質(zhì)特征和設(shè)計(jì)原則明確了液體體系選擇方向：低濾失、耐高溫、緩速率高、易返排，優(yōu)化多元協(xié)同添加劑配比，推薦三套深穿透酸壓液體系：高溫交聯(lián)酸體系、清潔自轉(zhuǎn)向酸體系和膠凝酸體系。在使用溫度條件下，交聯(lián)酸體系剪切后粘度≥70mPa·s，自轉(zhuǎn)向酸體系剪切后粘度≥30mPa·s，自轉(zhuǎn)向酸對儲層的傷害率≤5%，膠凝酸體系剪切后粘度≥20mPa·s。

1.高溫交聯(lián)酸體系

交聯(lián)酸體系是在稠化酸體系中加入交聯(lián)劑，使膠凝酸轉(zhuǎn)變成具有一定粘彈性的酸液體系，該酸液粘度遠(yuǎn)大于膠凝酸，可控制濾失，并且與巖石的反應(yīng)速度相對較慢，可用以實(shí)現(xiàn)深部處理的目的。工藝上，可直接注入該體系代替多級交替注入工藝，并可克服堿性壓裂液遇酸破膠造成的各種問題。對高溫交聯(lián)酸體系進(jìn)行粘溫性能評價(jià)，在剪切速率170S-1下，其初始粘度峰值能達(dá)300mPa·s，160℃剪切60min，粘度仍然大于50 mPa·s。

2.清潔自轉(zhuǎn)向酸體系

大港潛山儲層非均質(zhì)性嚴(yán)重（滲透率0.01×10-3μm2～71.6×10-3μm2），為取得較好的改造效果，均勻布酸措施必不可少。自轉(zhuǎn)向酸的酸液優(yōu)先進(jìn)入高滲透層，與巖石礦物反應(yīng)，改變體系的pH值，活化體系中的金屬交聯(lián)劑，使聚合物交聯(lián)，增大流體的粘度，迫使酸液轉(zhuǎn)向中低滲透層，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向的目的。

3.膠凝酸體系

膠凝酸酸液體系，具有耐溫高的特點(diǎn)，可適用于溫度達(dá)140℃的儲層，較好的彌補(bǔ)了自轉(zhuǎn)向酸體系高溫條件適應(yīng)性不足的缺陷，在儲層滲透率差異不大的基質(zhì)-裂縫型儲層可作為交替注入緩速酸液，提高縫口的導(dǎo)流能力。對膠凝酸體系進(jìn)行流變性能評價(jià)，試驗(yàn)結(jié)果表明配方在140℃條件下剪切90min，粘度可維持在20mPa·s以上。

四、酸蝕裂縫導(dǎo)流能力影響因素研究

1.實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)方案：

實(shí)驗(yàn)用巖板加工尺寸為15cm×3.5cm×2cm（±2cm）的兩端呈橢圓的巖心，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)4種方案，分別研究酸液用量、注酸速率、反應(yīng)溫度、注入級數(shù)。

實(shí)驗(yàn)中所涉及到的主要儀器有：高溫高壓酸巖反應(yīng)流動儀、導(dǎo)流儀。

2.酸液用量對導(dǎo)流能力影響：

實(shí)驗(yàn)條件：酸用量分別為1000、1600、2000mL，注入速率為40mL/min，反應(yīng)溫度90℃，導(dǎo)流能力測試方法：閉合應(yīng)力為20～60MPa，每10MPa測量1次。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：隨酸液用量增加，酸蝕裂縫導(dǎo)流能力逐漸增加，但增加幅度減小。

3.注入速率對導(dǎo)流能力影響：

實(shí)驗(yàn)條件：采用膠凝酸單一體系，酸液用量為1600ml，注酸速率為20、30、40、50ml/min，酸巖反應(yīng)溫度設(shè)置為90℃，導(dǎo)流能力測試方法同上。實(shí)驗(yàn)表明：注入排量為20ml/min，測量導(dǎo)流能力值較高，分析其主要原因是酸液注入時(shí)間長，酸巖反應(yīng)充分，巖石刻蝕溝槽較深導(dǎo)致，說明在酸壓施工后期適當(dāng)降低排量有利于酸液刻蝕從而增加酸蝕裂縫導(dǎo)流能力。當(dāng)注酸速率超過40ml/min時(shí)，酸蝕裂縫導(dǎo)流能力變化不大。

4.反應(yīng)溫度對導(dǎo)流能力影響：

實(shí)驗(yàn)條件：酸液用量為1600ml，注入速率為40ml/min，反應(yīng)溫度分別為60℃、90℃、120℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：隨著溫度上升，酸蝕裂縫導(dǎo)流能力下降，相同實(shí)驗(yàn)條件下120℃導(dǎo)流能力比90℃下降35%～55%，且高溫下酸巖反應(yīng)速率快，局部酸液消耗高導(dǎo)致巖板形成不連續(xù)、較深的點(diǎn)蝕坑，因此為提高酸蝕裂縫導(dǎo)流能力應(yīng)優(yōu)化酸壓前置液用量同時(shí)考慮其降溫作用。

5.注入級數(shù)對導(dǎo)流能力影響：

實(shí)驗(yàn)條件：注入級數(shù)不同，分別設(shè)置注入級數(shù)為2～6級，總注入酸量均為1600ml，反應(yīng)溫度120℃，分別測試其酸蝕裂縫導(dǎo)流能力，通過實(shí)驗(yàn)分析不同注入級數(shù)下酸壓改造效果以優(yōu)化酸壓施工注入級數(shù)。

從多級注入實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，注入級數(shù)為2級時(shí)，酸壓存在較顯著的酸蝕滲透率停滯增長階段，表面前置液和酸泵注階段較長液體效率較低；采用3、4級注入，滲透率增長存在變緩階段，表明酸液指進(jìn)突破濾膜后前置液得到及時(shí)補(bǔ)充使?jié)B透率得到有效改善；采用5、6級注入時(shí)滲透率上升速率過快，酸液快速突破后繼續(xù)溶蝕裂縫，無法得到復(fù)雜裂縫。

五、應(yīng)用效果

潛山碳酸鹽巖深度酸壓工藝先后應(yīng)用于海古1井、板深16-17井等十余井次的酸壓改造中，改造效果明顯。該工藝較好的克服了高溫深井酸壓帶來的一系列困難，突破了酸壓改造的溫度限制，使工作液體的適用溫度及相關(guān)改造效果大幅提升。

六、結(jié)論

（1）實(shí)驗(yàn)表明，相同閉合應(yīng)力條件下高溫110℃時(shí)酸蝕裂縫導(dǎo)流能力比90℃下降35%～55%，因此高溫儲層酸壓需要優(yōu)化前置液用量，降低儲層溫度。

（2）潛山碳酸鹽巖儲層多級深度酸壓采用3、4級泵注程序可以取得相對較好的改造效果。

作者簡介：閆陽，男，1991.9，助理工程師，2015年7月畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）化學(xué)工程專業(yè)?，F(xiàn)在大港油田石油工程研究院壓裂酸化技術(shù)服務(wù)中心，主要從事酸化工藝技術(shù)研究與應(yīng)用工作。