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1、摘 要酸化压裂工艺是多工种、多工序、高压状态下的大型油气井作业，在油田开发过程中酸化压裂是油气田增产增注的主要工艺措施之一，在油田生产中起着非常重要的作用，我国的低渗透油气资源储量十分丰富，且占石油资源总储量的比重较高，压裂酸化工艺是提高低渗透油气井产量的必要措施，根据目前酸化和压裂技术研究现状和在油田现场中的应用，本文非系统化地即介绍了酸化和压裂的原理及影响酸化和压裂效果的因素，并简单地给出了应对措施。关键词 ：酸化压裂 ；原理；工艺；影响因素 目 录1引言11.1酸化压裂的国内外现状11.1.1国内研究现状11.1.2国外研究现状21.2本文的主要研究内容32酸化压裂机理32.1酸化增产原
2、理32.2酸化工艺分类42.3油层压裂原理93酸化效果的影响因素103.1温度的影响103.2面容比的影响103.3酸液浓度的影响113.4酸液流速的影响113.5酸液类型的影响123.6同离子效应的影响1153.7岩石类型的影响153.8压力的影响154压裂效果的影响因素164.1压裂液的影响164.2压裂施工操作对压裂效果的影响184.3压裂设备对压裂效果的影响184.4地层因素对压裂效果的影响184.5压后作业对压裂效果的影响7194.6设计因素及其他因素对压裂效果的影响195现场应用195.1酸化应用实例11195.2压裂应用实例216结论与建议226.1结 论226.2建 议23致
3、谢24参考文献2531引言酸化压裂是油气井投产、增产、注水井增注和完井的重要技术措施，其一方面靠水力作用形成裂缝，另一方面靠酸液溶蚀作用把裂缝壁面溶蚀成凹凸不平的沟槽，之后裂缝不闭合，而使其有效长度具有较高的导流能力，改善和提高了储层的渗透性能，达到提高油藏产量的目的。酸化压裂的效果体现在产生裂缝的有效长度和导流能力，一般有效的裂缝长度是受酸液的滤失、酸岩反应速度及裂缝内的流体的速度控制的，导流能力取决于酸液对地层矿物的溶解量以及不均匀刻蚀程度。由于储层矿物的非均质性和裂缝内酸液浓度的变化，致使酸液对裂缝壁面的溶解也是非均质的，由此酸压后裂缝能保持较高的导流能力。1.1酸化压裂的国内外现状1.
4、1.1国内研究现状油层水力压裂工艺自1955年在我国玉门油田首次开展工业性试验以来至今已有59年的历史。经过半个世纪的发展，我国的压裂技术在工艺上有了很大的发展。从50年代后期到70年代初为小规模的试验性和摸索性阶段。到现在压裂工艺已进入完善阶段。在此阶段，压裂液的性能更加完善，压裂设计普遍采用计算机优化设计，压裂数字模型基本上采用二维、拟三维、全三维、以拟三维的模型，压裂管柱配套系统化，压裂设备更新换代，压裂井的选择更加科学化。而且通过以上工艺技术的完善与配套，成功完成了高含水油层的压裂、重复压裂、稠油地层压裂、软地层压裂和整体区块压裂的高难度施工项目。酸化工艺也由当初的低浓度小量酸化应用阶
5、段提高到现在的高浓度大量酸与乳化酸应用阶段。特别是90年代以来，随着勘探开发的需要，酸化研究更加深入，研究领域不断拓宽，酸化技术取得了多项成果，主要有： 适应油层的防膨，放迁移的酸化技术。 适应深部酸化的缓速酸酸化技术，磁处理酸化技术。 适应解除有机质堵塞和乳化堵塞的土酸酸化技术，逆土酸酸化技术。 适应泥质砂岩的低伤害酸酸化技术。 适应解除无机质堵塞的酸化用添加剂。 适应低温油层、稠油油层的热酸酸化技术。 适应低渗、强水敏地层和高凝、高稠严重堵塞油层的集成酸酸化技术。图1-1图1-2 .我国压裂酸化增产量在低渗油藏总产量中的地位1.1.2国外研究现状国外对压裂后人工裂缝对油藏动态影响的研究比较
6、早。方法主要是实验和数值模拟。从研究方法上可以很明显的分为两个阶段和两种类型。20世纪60年代以前主要用电解模型实验方法，通过测定电位值，确定渗流场的变化，再计算扫油效率。60年代后随着计算机技术的发展，多采用数值模拟的方法。国外压裂技术的发展分三个阶段：第一阶段：解堵消除伤害第二阶段：致密气藏的大型压裂技术第三阶段：中、高渗透层的端部脱砂压裂技术在压裂酸化作业中，国外也是普遍遵循HSE管理体系来进行管理的。国外石油企业首先注重职工的安全意识。他们把安全意识作为事故预防中最为有效的因素。鼓励工人们学安全，讲安全，在安全方面维护自己权利。让员工都有“我要安全”的意识。而且国外公司在员工的劳动保护
7、方面也作的比较到位。这些都是国内企业所不足或要学习的地方。图1-3.美国每月进行酸压处理的趋势（K.G.Nolte和M.B.simth1985-1986）1.2本文的主要研究内容本文研究的目标就是分析影响酸化压裂的因素，其主要内容如下：（1）酸化效果的影响因素；（2）压裂效果的影响因素。2酸化压裂机理2.1酸化增产原理酸化是一种使油气井增产或注水井增注的有效的方法.它是通过井眼向地层注入一种或几种酸液或酸性混合液，利用酸与地层中部分矿物的化学反应，溶蚀地层中的连通孔隙或天然（水力）裂缝壁面岩石，增加孔隙和裂缝的导流能力，从而使油气井增产或注水井增注的一种工艺措施。在酸化工艺和技术发展的过程中，
8、新型酸液及添加剂的应用着重降低了金属管线和设备的被腐蚀、控制酸岩的反应速度、提高酸化效果、防止地层污染和降低施工成本。图2-1 压降漏斗曲线示意图油井要能产出工业性油流应具备的三个基本条件，即油气层的油气饱和度大、压力高、渗透性能好。为了进一步理解酸化的增产原理，首先分析油气流在井底的流动特点。油气从地层径向流入井内，越靠近井底，流通面积越小，流速越高，流体所受阻力越大，因此克服摩擦阻力所需要的压力就越大。如果把近井附近的各个点的压力值描绘成图，则成一漏斗形状（压降漏斗），由图2-1可以看出，在供油边缘附近，压力变化不大（B点），在O点变化最大。P地PR为B点到C点的压力降，表示油气从R边到R
9、处克服摩擦阻力所损失的压能。对于气井，由于气体随着压力降低而膨胀，所以越靠近井底其流速增加比油井更为显著，摩阻更大，曲线更陡，压力损耗也更大。一般距井轴10米以内，油井的压力消耗占全部压力降的8090。因此，提高井底附近地层的渗透能力，降低压力损耗，在生产压差不变的情况下，油气产量能显著增加，如果井筒附近地层受到污染和堵塞使渗透率下降，将导致油气产量下降。酸化压裂施工能在井筒附近油气层中形成裂缝，从而大大改善油气向井内的流动状况，并显著降低油气流动阻力改善增产效果由于基质酸化酸化。2.2酸化工艺分类根据酸化施工的方式和目的，其工艺过程分为酸洗、基质酸化（也称孔隙酸化）和压裂酸化。(1)酸洗酸洗
10、就是利用少量的酸，在无外力搅拌作用下，对施工或采油采气过程中可能造成的射孔孔眼的堵塞和井筒中的酸溶性结垢进行溶解并及时返排酸液，以防止酸不溶物（如管线涂料、石蜡、沥青、重晶石粉垢等）重新堵塞孔眼和井壁的一种油气井增产措施。其目的就是清除井筒中酸性结垢或疏通孔眼。 酸洗 ： 施工压力：无外力或轻微搅动。 注入速度: 不流动或沿井筒的正、反循环。 酸溶蚀方式: 溶蚀井壁及射孔孔眼。 适用范围: 砂岩、碳酸盐岩储层的表皮解堵 或射孔孔眼的清洗、井筒结垢及丝扣油的清除图2-2.清除井筒中的酸溶性结垢或疏通射孔孔眼的工艺简图 (2)基质酸化基质酸化是在低于地层岩石破裂压力的条件下，将酸液注入地层孔隙空间
11、，利用酸液溶蚀近井地带的堵塞物以恢复地层渗透率或用酸液溶解空隙中的细小颗粒、胶结物等以扩大孔隙空间、提高地层渗透率的一种增产措施。图2-3. 基质酸化工艺图施工的酸液在活性酸耗尽之后称为残酸。施工之后要将残酸返排至地面。酸化半径通常在1m以内，这是因为施工压力小，无裂缝产生，酸液与孔隙中堵塞物或细小颗粒接触面积大，反应速度快，因而酸渗透距离短。成功的基质酸化作业能在不增加出水量或出气量（即保持天然的液流边界）的情况下提高油气产量。因此，确定地层破裂压力的大小对酸化施工是很有必要的。地层岩石的破裂压力随油气层压力的降低而降低，这就需要做“破碎”实验来决定某地带或油气层的破裂压力。基质酸化的条件：
12、施工压力：Ps Pi PF 注入速度: 小于储层极限吸液速度酸流动、溶蚀方式: 沿储层孔隙作径向流动，溶蚀孔隙及其中堵塞物质，溶蚀范围有限。适用范围: 解除近井地带的污染，恢复或提高储层的渗透率，从而增加油井产量。 在图2-4中，先以低速向地层中注入水或清洁油并逐步增大注入速度，记录压力，直至注入速度曲线发生转折，如图2-4中A点（破裂点）。如果在破裂点以前就达到基质酸化的压力，那么就可用此压力或第一点的压力施工。凡由于下述一个或一个以上的原因，都可以用基质酸化：清除原生的或诱发的地层堵塞；压裂前降低地层的破裂压力；均匀疏通所有的射孔孔眼；不破坏隔层；降低成本。图2-5 酸液溶蚀地层示意图图2
13、-4 注入酸液速度与地层压力关系示意图在理论上，基质酸化的酸液流经孔隙系统，溶解阻碍油气流动的孔隙吼道和孔隙空间的固体颗粒和微粒。对于砂岩的基质酸化，酸液流过孔隙吼道时，酸主要与孔隙堵塞和孔隙衬垫固体和矿物反应，优先溶解存在于孔隙空间、孔隙吼道和沿孔隙壁面的小微粒。因此，砂岩地层的基质酸化主要是解除地层伤害。一般来讲，如果砂岩的酸溶性堵塞和污染存在，那么酸化成功的可能性大。除天然裂缝型油气藏等外，未伤害的砂岩地层的基质酸化并不能大幅度提高油气产量。对于碳酸盐岩的基质酸化，酸盐反应将产生传导性孔道，并穿过地层岩石，称为“溶蚀孔”。酸液对碳酸盐岩的这种穿透超过了进井地带或扩展了射孔孔眼，如图2-5
14、所示。碳酸盐岩经基质酸化后的流动通道从射孔孔眼延伸出去，并带有一些小分支。通常情况下，碳酸盐岩经强酸酸化后形成的溶蚀孔的分支较多。这不仅与酸液的酸性强弱有关，还与酸液的注入排量、地层温度和地层反应特性等有一定的联系。因此，碳酸盐岩的基质酸化是一个穿透伤害带的处理过程。如果碳酸盐岩储层未被伤害，进行基质酸化很难使油气产量加倍。表 1-1.碳酸盐岩储层酸化时酸液应用指南温度条件酸 液低 温常规盐酸高 温 盐酸+缓速剂有 机 酸地下自生酸对于碳酸盐裂缝性油气层，酸处理前后井的油气产量往往悬殊。造成碳酸盐岩裂缝性油气层地产的原因主要有两种情况：一种情况：为近井油气层的渗透率遭到钻井液、水泥浆、完井液或其他污染而大幅降低，堵塞严重时甚至把油气流堵死；图2-6 碳酸盐岩裂缝基质系统图2-7 人工裂缝另一种情况为，井周围地层空隙不发育，连通性不好，油气难以流入井中。经酸化施工后解除了堵塞，恢复了地层天然生产能力，油气产量就可以大幅度增加。所以，基质酸化对于有严重污染的碳酸盐岩和砂岩油气层特别有益，但对无污染的井增产效果不显著。(3)压裂酸化压裂酸化叫酸压，是在足以压开地层形成裂缝，或张开地层原有裂缝的压力条件下的一种挤酸工艺。因此，酸压施工的泵注压力应大于地层破裂压力。由于酸液沿着裂缝沟槽流动，对两壁进行非均匀的溶蚀作用，因而酸化施工结束后，虽然压力降低，但高导流的
