艾 昆，賈光亮，張會師，劉俊邦

(1.中石化華北石油工程有限公司，河南 鄭州 450000;2.中油長慶油田分公司，陜西 西安 710021)

引 言

大牛地氣田下古生界奧陶系風(fēng)化殼碳酸鹽巖儲氣層為典型的低壓、低孔、低滲致密儲層。截至目前，大牛地氣田下古生界共酸化壓裂改造直井101層次，水平井7口(油層68段)，其中獲得工業(yè)氣流44層次?？傮w來看，直井改造后產(chǎn)能較低，水平井雖有所突破，但整體酸化壓裂施工效果不理想［1－7］。為獲得碳酸鹽巖儲層酸化壓裂工藝的突破，進(jìn)行了水平井分段轉(zhuǎn)向酸酸化壓裂工藝技術(shù)研究與應(yīng)用。

1 轉(zhuǎn)向機(jī)理

清潔自轉(zhuǎn)向劑由多種表面活性劑復(fù)合而成，其在地層中隨著酸液的消耗，pH值上升，當(dāng)pH值上升至2～3時(shí)，液體由線性流體變成黏彈性凍膠狀［8］，增加了酸液在地層微裂縫及孔道中的流動阻力，迫使酸液轉(zhuǎn)向其他流動阻力相對較小的孔道［9－10］，起到降低濾失和轉(zhuǎn)向的目的。

2 轉(zhuǎn)向酸A特性

轉(zhuǎn)向酸A配方為:20.0%HCl+4.5%BA1－27(轉(zhuǎn)向劑)+1.5%BA1－11(緩蝕劑)+1%BA1－2(鐵離子穩(wěn)定劑)。

2.1 轉(zhuǎn)向酸A流變性

在90℃下，對轉(zhuǎn)向酸A的流變性進(jìn)行了測試(圖1)。實(shí)驗(yàn)證明:加，最高達(dá)到150 mPa·s，后期黏度基本保持穩(wěn)定，剪切90 min后酸液黏度依然保持在60 mPa·s左右，與鮮酸形成黏度差，具有很好的降濾失及分流轉(zhuǎn)向性能。

圖1 轉(zhuǎn)向酸A流變性能測試結(jié)果

2.2 轉(zhuǎn)向酸A緩速性能

在室內(nèi)對比了轉(zhuǎn)向酸與空白酸(無轉(zhuǎn)向劑)的反應(yīng)速度，測定了其緩速率(圖2)。實(shí)驗(yàn)說明轉(zhuǎn)向酸A液具有很好的緩速效果。

圖2 轉(zhuǎn)向酸與空白酸的酸濃度與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系對比

2.3 轉(zhuǎn)向酸A轉(zhuǎn)向性能

轉(zhuǎn)向酸A 注酸壓力曲線見圖3。初期注入壓力較為平緩，注入轉(zhuǎn)向劑時(shí)，注入壓力比(注入轉(zhuǎn)向劑前后注入壓力比)持續(xù)上升，表明酸液的黏度在酸化過程中增加，形成一種暫堵段塞，是體系分流能力的體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)巖心的入口面沒有任何殘留物，表明轉(zhuǎn)向過程發(fā)生在巖心內(nèi)部。

圖3 轉(zhuǎn)向酸體系注酸過程中的壓力響應(yīng)曲線

3 轉(zhuǎn)向酸B特性

轉(zhuǎn)向酸B是在轉(zhuǎn)向酸A的基礎(chǔ)上加入降阻劑以達(dá)到降低施工摩阻的作用。轉(zhuǎn)向酸B配方為:20.0%HCl+1.0%BA1－27(轉(zhuǎn)向劑)+1.5%BA1－11(緩蝕劑)+1.0%BA1－2(鐵離子穩(wěn)定劑)+2.0%BA1－9(降阻劑)。

轉(zhuǎn)向酸B在排量為4 m3/min時(shí)，在?88.9 mm油管中的流動摩阻系數(shù)為6.45 MPa/km，折合計(jì)算出轉(zhuǎn)向酸B摩阻為清水摩阻(14.34 MPa/km)的45%，降阻率達(dá)到了55%。

4 酸化壓裂工藝

4.1 技術(shù)要求

(1)由于儲層壓力系數(shù)較低，現(xiàn)場施工采用全程泵注液氮的工藝，同時(shí)盡量縮短壓裂后關(guān)井時(shí)間，以充分利用酸巖反應(yīng)形成CO2的能量，增加壓裂后儲層的返排能力，減少殘酸對儲層的再次傷害。

(2)水平井裸眼管外封隔器分段完井管柱，投球滑套所產(chǎn)生的節(jié)流摩阻較大，為降低地面施工壓力，保證施工安全，要求鉆井井眼的水平段方位與大牛地氣田馬五儲層的最大水平主應(yīng)力方向(北偏東64～75°)近似垂直，以減少近井地帶復(fù)雜裂縫的形成，保證橫切井筒的人工裂縫更好地溝通天然裂縫。

4.2 酸化壓裂管柱

完井酸化壓裂管柱采用酸化壓裂生產(chǎn)聯(lián)作管柱+裸眼封隔器+壓裂滑套一體化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一趟管柱完成裸眼分段完井、分段酸化壓裂、排液、投產(chǎn)一體化作業(yè)，適應(yīng)于水平井分段壓裂改造。其主要特點(diǎn):①封隔器之間采用?114.3 mm套管代替生產(chǎn)油管，大通徑套管既起到減小施工阻力穩(wěn)定井壁作用，同時(shí)又是儲層改造及生產(chǎn)通道，適用于有可能發(fā)生井眼垮塌的儲層;②采用尾管懸掛器或完井封隔器懸掛下部完井管柱;③以懸掛器、裸眼封隔器作為封隔儲層的生產(chǎn)封隔器;④以壓裂滑套、浮閥等作為流量控制裝置，起到井下節(jié)流器的作用，可有效減少生產(chǎn)過程中水合物的形成，降低氣井過早水淹的風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 施工工藝

對于不同的儲層特性，依據(jù)地質(zhì)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合儲層顯示情況，裸眼井段間距設(shè)置為80～150 m。對于物性顯示差的水平段，采用轉(zhuǎn)向酸A實(shí)施深度酸化壓裂，突破井筒區(qū)域的致密帶，盡量溝通井筒周圍裂縫系統(tǒng)，以獲得好的改造效果。通過FracproPT軟件模擬確定轉(zhuǎn)向酸A的用量。對于儲層條件較好的重點(diǎn)改造層段，在深度酸化壓裂的同時(shí)，盡量溝通天然裂縫系統(tǒng)，采用不同類型酸液交替注入的方式，并采用大排量施工。根據(jù)注酸排量(5.0 m3/min)的摩阻模擬計(jì)算結(jié)果，采用轉(zhuǎn)向酸A+轉(zhuǎn)向酸B的模式，通過FracproPT軟件模擬確定轉(zhuǎn)向酸A和B的用量。

5 現(xiàn)場應(yīng)用及效果

對大12井區(qū)A井奧陶系馬五段5層進(jìn)行了水平井管外封隔器分段轉(zhuǎn)向酸壓裂試驗(yàn)。A井構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡東北部，垂深為2897 m，水平段長度為1000 m，鉆遇具有全烴顯示的總長度為185 m。儲層孔隙度為1.3% ～11.0%，滲透率為0.001×10－3～1.300 ×10－3μm2，含氣飽和度為10.2% ～71.0%，泥質(zhì)含量較低，總體上儲層物性較差，借鑒鄰井參數(shù)預(yù)測本井地層壓力系數(shù)為0.86，具有典型的低壓、低孔、低滲特征。

根據(jù)該井不同封隔層段的地質(zhì)情況，兼顧每段的產(chǎn)能和裂縫擴(kuò)展情況，對不同層段施工參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化(表1)。

表1 A井分段酸化壓裂參數(shù)

該井壓裂共注入酸量2236.4 m3(轉(zhuǎn)向酸A 1302.0 m3，轉(zhuǎn)向酸 B 934.4 m3)，累計(jì)注入液氮110 m3。注轉(zhuǎn)向酸期間油壓平穩(wěn)上升后減小，說明轉(zhuǎn)向酸對裂縫發(fā)育儲層段具有降低濾失和暫堵轉(zhuǎn)向的作用，使得后面泵注的鮮酸能夠更好地對致密儲層進(jìn)行刻蝕，達(dá)到均勻改造的目的。壓裂后進(jìn)行返排試氣，累計(jì)排液1288.6 m3，返排率為56.6%，說明施工全程泵注液氮有效地提高了儲層的返排能力。試氣無阻流量為5.92×104m3/d。

6 結(jié)論

(1)轉(zhuǎn)向酸與巖層反應(yīng)的殘酸和鮮酸形成黏度差，具有很好的降濾及分流轉(zhuǎn)向性能。

(2)酸化壓裂管柱采用酸化壓裂、生產(chǎn)聯(lián)作管柱+裸眼封隔器+壓裂滑套一體化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一趟管柱完成裸眼分段完井、分段酸壓、排液、投產(chǎn)一體化作業(yè)，適應(yīng)于水平井分段壓裂改造。

(3)對于大牛地氣田奧陶系馬五段整體物性較差、微裂縫發(fā)育的儲層，根據(jù)酸化壓裂層段儲層差異，有針對性選擇轉(zhuǎn)向酸酸化壓裂工藝及酸液體系，在儲層錄井無顯示段，采用深度酸化壓裂改造思路，在儲層錄井顯示較好段，在儲層深度改造的同時(shí)，兼顧均勻改造的思路，可以取得較好的改造效果。

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