徐云鵬

(天津地?zé)峥辈殚_發(fā)設(shè)計(jì)院，天津300250)

地?zé)豳Y源是一種綠色能源，隨著人口增長和社會發(fā)展，對能源的需求也與日俱增，用資源儲量豐富的地?zé)豳Y源取代部分常規(guī)能源，在一定程度上緩解了能源緊缺的問題。地?zé)釓V泛應(yīng)用于生活用水、溫泉理療、洗浴、水產(chǎn)養(yǎng)殖、礦泉水開發(fā)等領(lǐng)域，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，為天津市創(chuàng)建環(huán)保模范城市發(fā)揮了積極作用。

古生界奧陶系熱儲層屬碳酸巖地層，其儲層性狀與油氣儲層相似，由于地層儲層發(fā)育不理想或沉積物堵塞地?zé)崃黧w通道等原因，可能導(dǎo)致完井產(chǎn)能低下，洗井措施無法達(dá)到產(chǎn)能要求。本文就此情況研究酸化增產(chǎn)措施在碳酸巖地層中的適用性。

目前，國內(nèi)外針對不同地質(zhì)條件的酸液體系及其施工工藝技術(shù)作了一定研究，酸化方法包括鹽酸處理、土酸處理、熱酸處理。在碳酸鹽地層(石灰?guī)r、白云巖)中用鹽酸處理。但酸化技術(shù)廣泛用于油氣層開發(fā)，地?zé)峋┕ぶ胁⑽雌占埃覀儜?yīng)重視酸化技術(shù)在地?zé)犷I(lǐng)域的廣泛開展，有效合理利用地?zé)豳Y源，提高成井質(zhì)量，增加工業(yè)產(chǎn)能，不僅具有重大的實(shí)用價(jià)值，還具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會價(jià)值。

1 項(xiàng)目簡介

項(xiàng)目所在地行政區(qū)規(guī)劃上隸屬于天津市河?xùn)|區(qū)，位于河?xùn)|區(qū)二號橋北側(cè)。本次開發(fā)地?zé)崃黧w主要用于鋼渣山公租房的冬季供暖，選取奧陶系熱儲層作為目的層，設(shè)計(jì)對井為“一采一灌”開發(fā)利用模式。預(yù)測設(shè)計(jì)井口穩(wěn)定流溫為68～72℃，預(yù)測設(shè)計(jì)對井出水量為50～90 m3/h。

HD－39B地?zé)峋?014年2月14日開鉆，至4月4日完鉆，鉆進(jìn)施工工期 50天，完鉆井深2752.63 m。鉆遇地層(由下而上)包括:奧陶系、石炭－二疊系、中生界、新近系、第四系。

該井采用空氣壓縮機(jī)氣舉洗井，水清砂凈后進(jìn)行了試抽水，試采等資料表明，該井產(chǎn)水量5.4 m3/h，水溫50℃，沒有達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。經(jīng)分析HD－39B井目的層巖性以厚層狀灰?guī)r夾少量泥灰?guī)r為主，呈致密塊狀。由于地層熱儲發(fā)育不理想，為提高地?zé)岙a(chǎn)量，改善儲層溝通狀況，經(jīng)研究決定對該地?zé)峋M(jìn)行酸化增產(chǎn)處理。

2 酸化措施原理

碳酸鹽巖礦物成分主要為白云石、方解石，碳酸鹽巖層的儲集空間分為孔隙和裂縫2種類型。根據(jù)孔隙和裂縫關(guān)系，碳酸鹽巖層分為3類:孔隙型碳酸鹽巖層，孔隙是主要儲集空間和滲流通道;孔隙－裂縫型碳酸鹽巖層，孔隙是主要儲集空間，裂縫是主要滲透通道;裂縫型碳酸鹽巖層，微小裂縫溶蝕孔洞是主要儲集空間，較大裂縫是主要滲透通道。通過酸液解除地層裂縫的堵塞物，酸液與碳酸鹽化學(xué)反應(yīng)，擴(kuò)大地?zé)崃黧w流通通道，增加滲流能力，提高產(chǎn)量?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式為:

3 酸化作業(yè)

3．1 酸化前分析

首先選取待酸化地層巖屑，配比酸化材料，然后針對地層特點(diǎn)進(jìn)行室內(nèi)溶蝕實(shí)驗(yàn)，確定酸液濃度。該實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)際壓力、溫度條件，進(jìn)而保護(hù)井下熱儲，提高產(chǎn)量。

本次實(shí)驗(yàn)鹽酸溶液濃度分別為20%、15%，通過2種濃度溶液溶蝕效果分析比較，20%鹽酸溶液效果更佳，作為本次酸化增產(chǎn)作業(yè)的首選。酸化有效距離模擬見圖1，總表皮系數(shù)變化模擬結(jié)果見圖2。

圖1 酸液有效作用距離模擬結(jié)果圖

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得出，當(dāng)酸量達(dá)120 m3，隨酸量增大，其溶蝕趨近0。所以選用濃度為20%鹽酸，用量設(shè)計(jì)為120 m3。

圖2 總表皮系數(shù)模擬結(jié)果圖

酸液要有效地提高滲透率，解除巖屑堵塞，加大裂隙寬度。項(xiàng)目井采用鹽酸做主體酸來進(jìn)行酸化。同時為保證酸化效果，減少儲層危害，選用了助排劑、緩蝕劑、防膨劑、鐵離子穩(wěn)定劑等添加劑，其作用如下:

助排劑:有利于酸液的返排。

緩蝕劑:最大限度的減少鹽酸對套管的腐蝕。

防膨劑:防止水敏型地層膨脹。

鐵離子穩(wěn)定劑:減少或防止鐵離子形成的氫氧化鐵沉淀對含水層再次堵塞。

酸化時嚴(yán)格控制泵入速度、壓力、酸量。作業(yè)完成后應(yīng)及時排酸。

3．2 酸化施工

3．2．1 工作步驟

(3)安裝采油樹。本次施工采油樹選用250型，固定。

(4)管柱。根據(jù)熱儲位置確定封隔器下入深度，應(yīng)位于三開套管內(nèi)，即2100±1 m。管柱見圖3。

圖3 管柱示意圖

(5)配制酸液。配制酸液的程序:水→保護(hù)劑→穩(wěn)定劑→工業(yè)鹽酸→表面活性劑。

用清水配制合格酸液。配前計(jì)算水、鹽酸、添加劑的用量。

(6)試壓、打平衡。采用清水試壓，壓力為26 MPa，打平衡≤4 MPa。

(7)注酸。采用壓裂車專業(yè)注酸。酸化反應(yīng)時間不宜過長或過短。

(8)排酸。用空壓機(jī)排酸，要求殘酸濃度＜0.2%。

3．2．2 技術(shù)參數(shù)

酸化作業(yè)參數(shù)為:(1)壓力≤20 MPa;(2)正擠;(3)汽化水排酸。

3．3 酸化作業(yè)環(huán)境保護(hù)

酸化作業(yè)易產(chǎn)生環(huán)境污染的物質(zhì)主要包括酸化廢液、酸化施工的殘酸、添加劑殘液、酸化中產(chǎn)生的固體廢棄物、施工后清洗產(chǎn)生的廢水、返排產(chǎn)生的廢液等。若污染物處理不合理，將給自然環(huán)境造成嚴(yán)重污染。酸化作業(yè)環(huán)保首先要保證施工效果和質(zhì)量，減少危害因素及污染。其次，應(yīng)做好酸化施工過程中的監(jiān)管工作，定期巡檢，對酸化作業(yè)中的環(huán)保、衛(wèi)生工作認(rèn)真檢查，以減少污染事件的發(fā)生。對污染物采用最佳的處理方法，廢液不得任意排放，減少污染。酸化作業(yè)應(yīng)由專業(yè)施工作業(yè)隊(duì)完成，以節(jié)約自然資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境為基點(diǎn)，堅(jiān)持環(huán)境資源保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展并重的原則。

3．4 酸化成果

本井于2014年4月20日、4月25日、5月10日先后進(jìn)行了3次酸化壓裂作業(yè)進(jìn)行增產(chǎn)。酸化作業(yè)井段為2242.3～2620.8 m，共9組裂隙。油管下至2180 m，封隔器位置2100 m，固定采油樹，試壓壓力26 MPa，打平衡4 MPa，采用2臺酸化壓裂車注酸。

主要酸化結(jié)果如下:

(1)第一次酸化打入20%HCl共120 m3，最高泵壓20 MPa，排量1.5 m3/min，共用時4 h，出水量由5.4 m3/h增加到55.34 m3/h，井口水溫由50℃增加到70℃。

(2)第二次酸化打入20%HCl共80 m3，最高泵壓20 MPa，排量1.5 m3/min，共用時3 h，出水量由55.34 m3/h增加到62.29 m3/h，井口水溫由70℃增加到71℃。

(3)第三次酸化打入20%HCl共150 m3，最高泵壓20 MPa，排量1.5 m3/min，共用時5 h，出水量由62.29 m3/h增加到80.83 m3/h，井口水溫由71℃增加到72℃。

3次酸化后產(chǎn)量均有不同程度地提高，擴(kuò)大了碳酸巖地層裂隙，水層得以連貫溝通。

3．5 降壓試驗(yàn)

2014年5月14日，本井開始進(jìn)行3個落程的穩(wěn)定流降壓試驗(yàn)。水位降深通過變頻器控制，出水量用三角堰觀測，采用5 in潛水泵，下入5 in鉆桿代替泵管，泵的功率為120 kW，揚(yáng)程為180 m;水位用測線和電流表觀測;井口水溫與氣溫用留點(diǎn)溫度計(jì)觀測;測得HD－39B井初始靜水位為133.04 m，對應(yīng)液面溫度34℃。各落程持續(xù)時間分別為48、10、10 h，穩(wěn)定時間分別達(dá)到 28、9、9 h。

該井水溫水量均有大幅提升，充分說明了酸化增產(chǎn)措施對地?zé)峋┕さ挠行浴?/p>

4 結(jié)語

酸化增產(chǎn)措施對碳酸巖巖溶裂隙地?zé)峋笥旭砸妫瑥暮艽蟪潭壬蠌?qiáng)化了深層穿透裂縫能力，疏導(dǎo)熱儲裂隙，增加滲流面積，消除阻塞，達(dá)到了預(yù)期的水溫、水量的要求。

近年來天津地區(qū)采用對井模式保護(hù)性開發(fā)地?zé)豳Y源，采用酸化增產(chǎn)工藝措施，對地?zé)徇@一綠色長期合理有效利用有著深遠(yuǎn)的影響，對我國地?zé)豳Y源開發(fā)健康、持久、穩(wěn)定發(fā)展，起到了一定的推動作用，值得在碳酸鹽巖地層地?zé)嶂型茝V應(yīng)用。

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