徐兵威 何 青 王德安 李國(guó)鋒 張永春

（中國(guó)石化華北分公司工程技術(shù)研究院）

大牛地氣田下古生界奧陶系風(fēng)化殼碳酸鹽巖儲(chǔ)層為典型的低壓、低孔、低滲致密儲(chǔ)層，理論和實(shí)踐證明，深度酸壓是有效解決該類(lèi)氣層的關(guān)鍵技術(shù)之一［1－5］。截止2012年9月，大牛地下古生界碳酸鹽巖儲(chǔ)層累計(jì)酸壓施工95井103層次，改造層位主要為I、II類(lèi)碳酸鹽儲(chǔ)層，先后試驗(yàn)了普通酸酸壓、多級(jí)注入酸壓、閉合酸壓、前置酸酸壓、多級(jí)注入加砂酸壓等工藝，其中多級(jí)注入酸壓現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用29井31層次，8層次獲得工業(yè)氣流，針對(duì)物性較差的II類(lèi)儲(chǔ)層取得了一定的改造效果（表1）。

多級(jí)注入酸壓工藝是大牛地氣田目前常用的酸壓工藝技術(shù)之一，但目前施工設(shè)計(jì)多是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定階段液量、注入級(jí)數(shù)等施工參數(shù)，尚未開(kāi)展過(guò)針對(duì)性的理論、實(shí)驗(yàn)研究工作［6－7］。

表1 不同酸壓工藝改造效果統(tǒng)計(jì)Table 1 Technological transformation effects of different acid fracturing in lower palaeozoic erathem

1 多級(jí)注入酸壓工藝原理及優(yōu)點(diǎn)

1．1多級(jí)注入酸壓工藝原理

多級(jí)注入酸壓工藝在注入主體酸前先以高于地層吸收能力的排量注入非反應(yīng)性前置液，然后交替注入主體酸和前置液，減緩酸巖反應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)深度酸壓，從而形成具備高導(dǎo)流能力的流動(dòng)通道，最終達(dá)到增產(chǎn)的目的［8－9］。

由于大牛地氣田下古生界風(fēng)化殼碳酸鹽巖儲(chǔ)層為低滲致密氣藏，且存在施工壓力高的特點(diǎn)，多級(jí)注入酸壓工藝實(shí)際施工過(guò)程中結(jié)合了前置酸化和閉合酸壓工藝，達(dá)到降低破裂壓力、改善近井地帶導(dǎo)流能力的目的［9－11］。

（1）依靠前置液造縫并在裂縫壁面形成濾膜，用以降低酸液濾失，同時(shí)降低酸巖反應(yīng)面容比，減緩酸巖反應(yīng)速率。在酸液延伸至一定距離后，局部濾膜受到破壞，通過(guò)注入后一級(jí)高黏前置液填充酸蝕蚓孔，抑制酸液進(jìn)一步濾失，增加酸蝕作用距離［11－12］；

（2）依靠前置液和酸液的黏度差，酸液在高黏前置液中形成黏性指進(jìn)，最終在裂縫壁面形成非均勻刻蝕溝槽，提高酸蝕裂縫導(dǎo)流能力，達(dá)到提高酸壓增產(chǎn)效果的目的［11］；

（3）每一級(jí)預(yù)先注入的前置液可以達(dá)到降低裂縫壁面溫度，延緩酸巖反應(yīng)速率，增大有效酸蝕裂縫作用距離的效果［12］。

1．2 多級(jí)注入酸壓工藝優(yōu)點(diǎn)

相對(duì)普通酸壓、前置酸壓等工藝，大牛地氣田多級(jí)注入酸壓工藝結(jié)合了前置酸化和閉合酸壓工藝，該工藝技術(shù)主要存在以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)［12－14］：

（1）前置酸與近井筒碳酸鹽巖快速反應(yīng)，降低了近井地帶碳酸鹽巖巖石強(qiáng)度，減小了井口施工壓力；

（2）前置液能夠冷卻地層，降低裂縫壁面溫度，減緩酸巖反應(yīng)速度，延長(zhǎng)酸液有效作用時(shí)間；

（3）高黏前置液在裂縫壁面形成的濾膜，能夠降低酸液濾失，增大了酸液作用距離；

（4）酸液在高黏前置液中形成黏性指進(jìn)，在裂縫壁面形成不均勻刻蝕，進(jìn)一步提高了酸液有效作用距離；

（5）在裂縫閉合階段注入的閉合酸進(jìn)一步加大了裂縫壁面不均勻刻蝕程度，保證近井筒地帶產(chǎn)生相當(dāng)高的裂縫導(dǎo)流能力。

2 多級(jí)注入酸壓注入級(jí)數(shù)優(yōu)化

針對(duì)多級(jí)注入酸壓工藝特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)施工效果，以大牛地氣田下古生界風(fēng)化殼碳酸鹽巖儲(chǔ)層特性為主要參數(shù)，分別采用數(shù)值模擬和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)注入級(jí)數(shù)和階段液量進(jìn)行研究，優(yōu)化多級(jí)注入酸壓泵注程序。

2．1 數(shù)值模擬優(yōu)化研究

采用FracproPT 2007軟件對(duì)注入液量不同和注入級(jí)數(shù)不同兩種情況的酸壓規(guī)模進(jìn)行模擬計(jì)算，并通過(guò)相應(yīng)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模擬結(jié)果。

（1）注入級(jí)數(shù)相同，注入液量不同。采用大牛地目前施工中常用的3級(jí)注入、4m3／min排量等參數(shù)，模擬風(fēng)化殼白云巖段30m厚度碳酸鹽儲(chǔ)層在不同注入量下的施工效果。

由模擬結(jié)果（圖1）可知：酸液量越大，酸蝕裂縫越長(zhǎng)，裂縫導(dǎo)流能力越高。當(dāng)施工酸液用量達(dá)到180m3后，酸蝕縫長(zhǎng)增長(zhǎng)變緩，導(dǎo)流能力也趨于穩(wěn)定。綜合考慮，采用180m3液量施工效果較優(yōu)。

（2）注入級(jí)數(shù)不同，注入液量相同。以優(yōu)化的酸壓施工液量為依據(jù)，在酸液和前置液總注入量相等的情況下，軟件模擬2～8級(jí)不同的注入方式，優(yōu)化酸壓注入級(jí)數(shù)。

對(duì)比分析風(fēng)化殼白云巖段酸壓數(shù)值模擬結(jié)果（圖2）可知，隨著注入級(jí)數(shù)的增加，酸蝕縫長(zhǎng)增長(zhǎng)，但是酸蝕裂縫導(dǎo)流能力和酸蝕縫高變化不明顯；注入級(jí)數(shù)達(dá)到5級(jí)以后酸蝕縫長(zhǎng)增長(zhǎng)變緩。結(jié)合大牛地氣田實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)，多級(jí)注入酸壓工藝優(yōu)化注入級(jí)數(shù)為3～5級(jí)。

2．2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化研究

酸蝕裂縫壁面刻蝕形態(tài)和裂縫導(dǎo)流能力是表征酸壓改造效果的直接反應(yīng)，采用相似準(zhǔn)則，實(shí)驗(yàn)分析不同注入級(jí)數(shù)下的酸壓改造效果。

從多級(jí)注入實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖3）可以看出：2級(jí)注入酸壓存在明顯的酸蝕滲透率停滯增長(zhǎng)階段，表明前置液和酸液泵注階段過(guò)長(zhǎng)，液體效率未得到合理應(yīng)用；3、4級(jí)注入酸壓曲線中存在一定的滲透率增長(zhǎng)變緩階段，表明酸液剛指進(jìn)突破濾膜后前置液得到了及時(shí)補(bǔ)充，且滲透率得到有效改善；5、6級(jí)注入酸壓施工中滲透率呈快速上升趨勢(shì)，表明前置液量設(shè)計(jì)過(guò)少，裂縫壁面濾膜較薄，酸液快速突破后繼續(xù)溶蝕裂縫。

觀察多級(jí)注入酸壓后酸蝕裂縫壁面可知，白云巖4級(jí)注酸后，酸蝕壁面刻蝕溝槽較深，并且未刻蝕部分形成了較好的橋墩狀支撐，保持較高的酸蝕裂縫導(dǎo)流能力；泥質(zhì)白云巖注酸后同樣能形成主裂縫，酸蝕壁面存在少量泥質(zhì)，但刻蝕溝槽相對(duì)較淺（圖4和圖5）。

3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

參照多級(jí)注入酸壓優(yōu)化結(jié)果，該工藝分別在物性相似的1＃井、2＃井和3＃井進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。其中2＃井儲(chǔ)層厚度31．5m，采用3級(jí)注入酸壓工藝改造后，無(wú)阻流量達(dá)3．82×104m3／d，取得了較好的改造效果。

表2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)井設(shè)計(jì)參數(shù)Table 2 Design parametric statistics of field test wells

4 結(jié) 論

（1）風(fēng)化殼碳酸巖儲(chǔ)層多級(jí)注入酸壓采用3、4級(jí)泵注程序能夠取得較好的改造效果；

（2）30m左右厚度的碳酸巖儲(chǔ)層酸壓用酸量180m3較合理，即風(fēng)化殼碳酸鹽儲(chǔ)層酸壓改造強(qiáng)度約6m3／m；

（3）白云巖組分含量越高的碳酸巖儲(chǔ)層酸蝕裂縫刻蝕溝槽相對(duì)較深，導(dǎo)流能力越高。

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