冯建平论文（低渗透油层酸化压裂技术）.doc

置液的体积大致相同。此外，添加剂如互溶剂有利于流体返排和去除缓蚀剂。 3.1.2 前置液酸压工艺

前置液酸压首先用高粘度压裂液压开储层，形成一定尺寸的压裂裂缝，然后注入酸液酸压。由于前置液粘度高，能形成较宽的动态裂缝；同时，前置液可降低缝壁温度且减少酸液滤失，因而酸液有效作用距离较大。在前置液酸压中，酸液顶替高粘度压裂液时会产生粘性指进效应，酸液对裂缝壁面产生不均匀刻蚀，形成沟槽，使裂缝具有较高的导流能力。前置液酸压工艺要求前置液遇酸不被立即破胶。前置液用量通常占总液量的33％～50％。酸液可用盐酸或稠化酸，常用浓度为15％～28％。该工艺适用于中、低渗透且污染较严重的储层，能对储层实现一定程度的深穿透改造。对于中、高渗透储层，用前置液酸压施工能解决好返排问题，获得较好的增产效果；对于天然裂缝储层，前置液中常加入100目的粉砂、硅粉或油溶性树脂帮助控制滤失。目前，该工艺以前置液粘性指进酸压为主。为实现指进酸压，多采用宽间距和稀孔密射孔技术，并前置液和酸液的粘度比为200:l～600:l，至少为l50:1；若粘度比小于50:l则酸液流速约比前置液快2.7倍，酸液会很快穿过前置液，失去指进酸压的作用。现场使用的高粘前置液一般有胶凝水(香豆胶或改性瓜胶)、水外相乳状液和油外相乳状液等。胶凝水以硼砂(中、低温地层)或有机硼(高温地层)作为交联剂，要求初始粘度较高，施工结束时破胶顺利。酸液以无机酸(HCI)为主，加入缓蚀剂、缓速剂、转向剂、降滤剂和助排剂等添加剂。前置液与酸液的用量比一般为1:l～l:3。采用前置液加普通酸工艺酸压，有效酸蚀缝长为l7-50m；采用前置液加稠化酸工艺酸压，有效酸蚀缝长一般为27-70m。为了更有效地控制滤失，在前置液酸压的基础上，发展了交替注入前置液—酸液酸压工艺。施工时，后继注人的前置液充填并封堵前面的酸液溶蚀壁面形成的蛀孔，从而控制滤失，使裂缝进一步延伸。为获得理想的酸液有效作用距离，有时交替注前置液—酸液过程多达10次。将交替注前置液—酸液酸压工艺用于裂缝不太发育的中、低渗透储层，增产效果较为明显。美国使用该工艺在棉花谷低渗透自云岩储层进行酸压和重复酸压均获得了较好的增产效果。 3.1.3 泡沫酸酸压工艺

泡沫酸酸压是将加入了起泡剂和稳定剂等添加剂的酸液与氮气在地面泡沫发生器中充分混合，形成稳定泡沫随即注入井内，以高压水力和酸液的化学

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溶蚀作用于储层。达到改造储层的目的。现场施工要求泡沫特征值控制在75％ ~85％ ，施工井深一般为l 500～2 500m。国外过去应用较多，目前多用于多层基质转向酸化。泡沫的携带能力较强，利于将酸岩反应生成的微粒和岩屑带到，带出的微粒量通常比普通酸高7倍以上；在返排到达井口时，由于压力突降，泡沫迅速膨胀，在井筒内形成高压并产生回流，利于乏酸返排。因泡沫酸中的气体有助排作用，该工艺特别适用于低压低渗透排液困难的储层改造以及老井挖潜和低压井的增产，并能有效解决排液难和水敏性储层等特殊矛盾井的作业。由于泡沫具有良好的控滤失性能，对于低渗透储层，施工时不需加降滤剂就能达到较好的降滤效果。在高渗透及高压差储层中须加入常规液体降滤剂控制滤失，或在注泡沫酸之前注人粘性前置液来控制液体初滤失。泡沫酸含液量低，助排性能好，采用泡沫酸酸压还可减轻对储层的损害。另外，泡沫酸中的泡沫可阻止H 向岩石表面的传递，降低酸岩反应速度，还可获得较大的酸液有效作用距离。泡沫酸酸化现场施工工艺如下：起出井下生产管柱—下光油管至油层底界—挤入前置泡沫段—正挤前置泡沫酸—正挤主体泡沫酸—正挤后顶替液，关井反应l～2h，反挤气化排酸液，放喷，排出乏酸。 3.1.4 油乳酸酸化工艺

酸无论在水中还是在油中均难以形成稳定的乳状液，一般表面活性剂在不同条件下会使乳状液在乳化和破乳之问转化，而乳化和破乳的转相点则很难控制。油乳酸是酸与油(原油或成品油)按适当比例(通常为70:30)在乳化剂的作用下混配而成的油包酸乳化液。要制成稳定的油外相乳状液，一般要求NaCI浓度为0.5％；形成稳定的水(酸)外相乳状液所要求的NaCI浓度应为2.5％。破乳则要求控制矿化度，NaCI浓度一般为1.4％。阳离子型表面活性剂对温度不敏感但对矿化度很敏感，非离子型则对矿化度不敏感但对温度很敏感。在美国．往往将非离子型和阳离子型混合使用，使其对温度和矿化度都不太敏感，便于现场使用。国外在大型重复酸压中使用乳化酸较多，中国使用相对较少。目前，国外发展了憎水型和加氮的乳化酸技术，但多应用于基质酸化。2000年，波兰BMB油田的6口井(3口油井和3口气井)进行了乳化酸酸化处理，所用的乳化酸中油水相比例为1:1，BMB油为48％，乳化剂为2％，15％的盐酸为49.8％(水相中盐酸的浓度占15％)，缓蚀剂为0.2％。所用乳化酸在1200C的深井地层条件下性能稳定，处理效果良好，日产油量最高提高了23％，日产气量最多提高了97％。油乳酸酸化施工设计的泵注程序为：前置压裂液—乳化

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酸—胶凝酸—顶替液，对液量与排量进行优化与模拟。油乳酸酸化采用以乳化酸为主、尾追胶凝酸的酸液体系。酸液量是酸压的关键参数，酸液量以酸设计中根据地应力剖面数据实际模拟的裂缝高度及有效油藏厚度确定。酸液注入排量也是油井酸压施工的一个重要参数。在一定裂缝长度内，酸岩接触时间长，再加上酸液的滤失，酸蚀作用距离短。随着排量的提高，在一定裂缝长度内酸岩接触时间短，酸液消耗相对较小，酸液的滤失量也相对较小，酸蚀作用距离延长。另外，酸液得到较为充分的反应，裂缝前缘的残酸含量可以变得很低，充分发挥了酸液的溶解作用。

3.2 酸化添加剂

3.2.1 缓蚀剂

随着油气勘探工业的不断发展，钻探深部地层及含H2S，CO2、盐水及其混合物的地层逐渐增多，用常规完井方法及常用缓蚀剂已不能解决设备腐蚀问题，酸化作业必须使用抗高温、抗酸及抗H2S性能且可保护管材的缓蚀剂[5]。在油水井酸化过程中，为防止地层中的FeS溶解释放出H2S气体而造成管柱的腐蚀，NaSr—El—Din等开发了新型的防H2S腐蚀的缓蚀剂。另外，美国哈里伯顿公司研制的含锑化合物增效剂及活性氟化物稳定剂的复合缓蚀剂能有效防止酸化液，尤其是含H s的酸化液在65－2600C高温下对铁金属的腐蚀；在酸被消耗为废酸时不会产生沉淀。该复合缓蚀剂在酸中加入量通常为酸液体积的l％。

过去广泛使用的高温缓蚀剂多为炔系化合物、季铵盐、金属盐和表面活性剂的复配物。这类缓蚀剂尽管高温缓蚀性能优良，但复配物中使用的炔醇有毒。近年来，由于对环保的要求越来越高，研制无毒或低毒缓蚀剂势在必行。国外开发不用炔醇的无毒或低毒缓蚀剂已取得显著成效。现已开发的低毒缓蚀剂有反式肉桂醛、含金属盐、季铵盐、高极性非质子传递溶剂和有机胺分散剂的复缓蚀剂等。阚淑华等合成了一种由曼尼希碱与炔醇、哇啡季铵盐、含氮含硫化合复配得到的高温土酸酸化缓蚀剂DS-2，在不同质量分数的土酸中均具有高效的缓蚀作用，在乏酸中具有良好的防点蚀性能，适用于1500C以下砂岩地层的酸化缓蚀。 3.2.2 粘土稳定剂

酸可将粘土中膨胀性强的钠土转变为膨胀性弱的氢土而起到稳定粘土的

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作用，但酸属非永久性的粘土稳定剂，还须加入有机阳离子型聚合物来有效地稳定粘土。由于有机阳离子型聚合物是通过化学吸附起稳定作用，特别耐温、耐盐、耐酸、耐流体冲刷，因此，它属于永久性的粘土稳定剂。Huang等研发了新型有机酸NOA。常规有机酸在高温条件下会腐蚀筛管，而NOA在高温下却有很低的腐蚀性。试验结果表明，176.670C下22Cr钢在NOA中浸泡16h，腐蚀率仅为0.005kg/m2；并且NOA与氢氟酸的混合酸液可以在高达204.44℃ 的温度下有效地清除固相颗粒。 3.2.3 转向剂

近年来，国外对泡沫类转向剂叫做过相应的研究工作。先向地层注起泡剂溶液，然后注气体产生泡沫，再注酸液。泡沫中气泡叠加的Jamin效应可对酸起转向作用，从而提高酸化效果。自20世纪90年代以来，国外已成功地将粘弹性表面活性剂(VES)技术用于压裂液。粘弹性是一种能在很多胶体体系尤其是表面活性剂溶液中观察到的现象。通过简单地使溶液产生涡旋后观察捕集在样品中的空气泡的弹性碰撞，很容易发现溶液的粘弹性。在这些溶液中形成的聚集体可用电子双折射、流动双折射、核磁共振、流变性、动力学和中子散射实验等进行表征。这些研究皆表明，在一定的浓度范围内，这些溶液与缠结状的聚合物体系具有相同的动力学性质。VES压裂液 是长链脂肪酸的季铵盐类阳离子表面活性剂溶解在盐水中形成的胶束溶液。其胶束主要呈蚯蚓状或柔性长圆棒状，相互之间高度缠结形成可逆的三维空间网状结构，表现出独特而优良的流变性、粘弹性和剪切稀释性等。

VES压裂液体系由粘弹性表面活性剂的盐水溶液和盐酸配制而成。随着酸与岩石的反应，体系pH值上升，形成的具有凝胶性质的棒状胶束使体系粘度随之急剧增高；而返排时流体中的CO含量增加叉可使其快速破胶。所用的粘弹性表面活性剂不会产生任何残留物滞留在酸蚀溶洞表面，并且所需清洗压力极低。采用VES的地下成胶酸能够呈现持续的高粘态，直至破胶。这个持续的高粘态较之聚合物地下成胶酸更利于酸液的转向。因此，该体系可解决长段裸眼地层的酸化难题且不会对地层造成伤害。

3.3 酸化过程注意问题

3.3.1 酸反应的速度控制

有时，在酸化地层温度较高的油井中．酸的损耗是限制酸液渗透人裂缝深

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