李永壽，賀正剛，鄢宇杰

(1.中國(guó)石化西北油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 烏魯木齊 830011；2.中國(guó)石化西北油田分公司塔河采油三廠，新疆 庫(kù)爾勒 841604)

玉北地區(qū)交聯(lián)酸攜砂酸壓工藝研究與評(píng)價(jià)

李永壽1，賀正剛2，鄢宇杰1

(1.中國(guó)石化西北油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 烏魯木齊 830011；2.中國(guó)石化西北油田分公司塔河采油三廠，新疆 庫(kù)爾勒 841604)

玉北地區(qū)儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，溫度高，天然裂縫發(fā)育，酸壓過(guò)程中存在酸巖反應(yīng)速度快和濾失嚴(yán)重等問(wèn)題，難以形成導(dǎo)流能力高的長(zhǎng)縫。在分析玉北儲(chǔ)層地質(zhì)特征基礎(chǔ)上，研制出適合該地區(qū)的低傷害耐高溫交聯(lián)酸體系，并對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)價(jià)，同時(shí)開(kāi)展了酸攜砂復(fù)合酸壓工藝研究，論證了酸蝕支撐裂縫導(dǎo)流能力優(yōu)于未填入支撐劑的裂縫，以及酸攜砂工藝在玉北裂縫型儲(chǔ)層的可行性。在大量室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和模型計(jì)算基礎(chǔ)上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，形成了一套適合玉北地區(qū)的高效酸壓技術(shù)。

玉北地區(qū) 交聯(lián)酸 酸攜砂工藝 效果評(píng)價(jià)

玉北地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔隙及微裂縫發(fā)育，導(dǎo)致酸壓時(shí)液體濾失嚴(yán)重，酸液有效作用距離大大降低，增產(chǎn)效果不理想。該區(qū)初期采用凍膠+變粘酸+普通膠凝酸復(fù)合工藝、大規(guī)模酸壓工藝、凍膠+高溫膠凝酸酸壓等工藝改造，增產(chǎn)效果甚微，主要原因?yàn)槌Ｒ?guī)酸壓后巖石會(huì)發(fā)生較大的蠕變，酸蝕裂縫的導(dǎo)流能力保持較差，同時(shí)對(duì)于深井地層而言，裂縫的閉合壓力較高，即使酸壓后形成了凹凸不平的裂縫壁面，但由于裂縫內(nèi)沒(méi)有支撐劑充填，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的試采，壓開(kāi)的裂縫也可能會(huì)重新閉合，導(dǎo)致酸壓后增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)時(shí)間比較短。后期采用水力加砂壓裂與酸壓復(fù)合工藝，增產(chǎn)效果得到顯著改善[1]，但該工藝也存在一些缺點(diǎn)：①玉北地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層施工壓力較高，加砂困難，現(xiàn)場(chǎng)施工可能無(wú)法按照設(shè)計(jì)量加砂；②常規(guī)壓裂液為非反應(yīng)性液體，無(wú)法較好地溝通儲(chǔ)層中的微裂縫。因此針對(duì)地層的差異性，考慮選擇性使用交聯(lián)酸攜砂酸壓工藝，實(shí)現(xiàn)地層的有效改造。

1 交聯(lián)酸攜砂酸壓工藝技術(shù)

交聯(lián)酸攜砂酸壓是用具有一定攜砂性能的酸液將支撐劑帶入地層，將酸壓形成的多分支酸蝕裂縫和水力壓裂形成的較長(zhǎng)且有較高導(dǎo)流能力的支撐裂縫有機(jī)地結(jié)合在一起，更好地溝通儲(chǔ)層中的微裂縫，形成具有更高、更長(zhǎng)期導(dǎo)流能力的酸蝕-支撐復(fù)合裂縫[2]。因此采用交聯(lián)酸攜砂酸壓工藝能更大程度地保持裂縫的導(dǎo)流能力，從而提高增產(chǎn)效果、延長(zhǎng)增產(chǎn)有效期。

室內(nèi)導(dǎo)流評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了以上認(rèn)識(shí)，交聯(lián)酸攜砂酸壓導(dǎo)流能力遠(yuǎn)高于酸壓導(dǎo)流能力，在相同閉合壓力條件下，加砂量越高，導(dǎo)流能力越高。截止目前，該工藝在玉北、順南、塔河主體區(qū)、托甫臺(tái)區(qū)成功應(yīng)用7井次，有效率85.7%，建產(chǎn)率57.1%，說(shuō)明該工藝能夠達(dá)到深穿透、高導(dǎo)流的改造效果[3]。

2 交聯(lián)酸攜砂酸壓工藝優(yōu)化與評(píng)價(jià)

為適應(yīng)玉北地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)情況，優(yōu)選出稠化劑和交聯(lián)劑，使酸液體系交聯(lián)，達(dá)到提高液體粘度，增加酸液有效作用距離，具備一定攜砂能力的目的，最終研制出了一種耐高溫降濾失可攜砂交聯(lián)酸體系[4]。經(jīng)各項(xiàng)性能檢測(cè)，其具有地層配伍性好、摩阻低、緩速好、破膠徹底、攜砂能力強(qiáng)等優(yōu)良性能。以下針對(duì)交聯(lián)酸攜砂支撐裂縫導(dǎo)流能力具體詳述。

2.1交聯(lián)酸攜砂支撐裂縫導(dǎo)流能力

對(duì)4組巖心用不同濃度交聯(lián)酸酸蝕后的裂縫導(dǎo)流能力與閉合壓力關(guān)系如圖1所示，閉合壓力對(duì)酸蝕導(dǎo)流能力的影響較大。由此可知，針對(duì)玉北地區(qū)碳酸鹽巖儲(chǔ)層，當(dāng)施工結(jié)束后酸蝕后的裂縫極易發(fā)生閉合，且隨著裂縫的延伸、酸液濃度的逐漸降低，在高閉合壓力下更易閉合，導(dǎo)流能力下降迅速，大大影響了酸壓改造的效果。

圖1 不同濃度交聯(lián)酸酸蝕裂縫導(dǎo)流能力對(duì)比

由圖2可知，酸蝕裂縫長(zhǎng)期導(dǎo)流能力隨時(shí)間推移具有較大降低，50 h后從初始的5.957 9 μm2·cm降至1.513 9 μm2·cm，降幅達(dá)74.59%。這是因?yàn)橛癖钡貐^(qū)巖心溶蝕率在95%以上，酸壓時(shí)能夠支撐裂縫間導(dǎo)流通道的微凸體較少且強(qiáng)度較低，在高閉合壓力的作用下極易發(fā)生閉合，甚至使微凸體部分極易發(fā)生破碎，使導(dǎo)流能力大幅降低。酸蝕裂縫長(zhǎng)期導(dǎo)流能力說(shuō)明縫內(nèi)中部的酸蝕裂縫若無(wú)有效支撐，在施工結(jié)束后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的生產(chǎn)，極可能發(fā)生裂縫閉合現(xiàn)象。

圖2 50 MPa閉合應(yīng)力下15%交聯(lián)酸酸蝕裂縫導(dǎo)流能力變化

選取劈裂巖心，用交聯(lián)酸不同酸蝕濃度來(lái)模擬酸蝕裂縫縫內(nèi)的不同部位，縫內(nèi)的支撐劑鋪置濃度將受到沉降及運(yùn)移的影響而逐漸降低。如圖3所示，當(dāng)支撐劑繼續(xù)向縫內(nèi)中深部運(yùn)移時(shí)，會(huì)隨著鋪置濃度的降低而使支撐縫寬逐步下降，從而在閉合壓力的作用下使支撐裂縫導(dǎo)流能力逐漸下降，保持率進(jìn)一步降低。

圖3 不同鋪置濃度下支撐裂縫導(dǎo)流能力的變化

圖4 50 MPa閉合應(yīng)力下15%交聯(lián)酸酸蝕裂縫與填砂支撐裂縫導(dǎo)流能力對(duì)比

在地層溫度、一定閉合應(yīng)力下進(jìn)行填砂支撐裂縫長(zhǎng)期導(dǎo)流能力測(cè)試，從圖4可明顯看出15%交聯(lián)酸酸蝕填砂支撐裂縫比酸蝕后未填砂裂縫的導(dǎo)流能力具有更好的保持程度，30 h后導(dǎo)流能力趨于穩(wěn)定，50 h的導(dǎo)流能力遞減值為45%。因此攜砂支撐裂縫的導(dǎo)流能力在縫中具有良好的長(zhǎng)期效果，玉北地區(qū)奧陶系儲(chǔ)層酸攜砂工藝具有較好的可行性。

2.2施工參數(shù)優(yōu)化

依據(jù)YB5井地質(zhì)資料，利用FracproPT壓裂軟件研究施工規(guī)模、酸液規(guī)模、砂比及施工排量對(duì)裂縫長(zhǎng)度和導(dǎo)流能力的影響。為了便于尋找規(guī)律，以下優(yōu)選具有代表性的幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

研究施工規(guī)模的影響，優(yōu)選砂比為15%，酸液規(guī)模為400 m3，排量分別取4，5，6，7 m3/min。

從圖5可以看出，對(duì)于不同排量，有效半縫長(zhǎng)均隨施工規(guī)模的增大而增大，而導(dǎo)流能力隨著施工規(guī)模的增大而減小。以有效半縫長(zhǎng)大于140 m，導(dǎo)流能力大于30 μm2·cm為基準(zhǔn)，優(yōu)選方案見(jiàn)表1。

圖5 施工規(guī)模對(duì)半縫長(zhǎng)及導(dǎo)流能力的影響

綜合考慮，推薦施工規(guī)模大于800 m3。

研究酸液規(guī)模的影響，優(yōu)選砂比為15%，排量為6 m3/min，施工規(guī)模取600，800，1 000，1 200 m3。

從圖6可以看出，對(duì)于不同的施工規(guī)模，有效半縫長(zhǎng)和導(dǎo)流能力均隨著酸液規(guī)模的增大而增大。以有效半縫長(zhǎng)大于140 m，導(dǎo)流能力大于30 μm2·cm為基準(zhǔn)，優(yōu)選方案見(jiàn)表2。

圖6 酸液規(guī)模對(duì)半縫長(zhǎng)及導(dǎo)流能力的影響

綜合考慮，推薦酸液規(guī)模大于400 m3。

研究砂比的影響，優(yōu)選排量為6 m3/min，施工規(guī)模為1 200 m3，酸液規(guī)模取200，300，400，500 m3。

圖7 砂比對(duì)半縫長(zhǎng)及導(dǎo)流能力的影響

從圖7可以看出，對(duì)于不同的酸液規(guī)模，酸蝕裂縫半縫長(zhǎng)和導(dǎo)流能力均隨砂比的增大而增大。以有效半縫長(zhǎng)大于140 m，導(dǎo)流能力大于30 μm2·cm為基準(zhǔn)，優(yōu)選方案見(jiàn)表3。

表3 砂比優(yōu)選方案

綜合考慮，推薦砂比為15%～20%。

研究排量的影響，施工規(guī)模定為1 200 m3，酸液規(guī)模定為400 m3，砂比分別取5%，10%，15%，20%。

從圖8可以看出，對(duì)于不同的砂比，酸蝕裂縫半縫長(zhǎng)和導(dǎo)流能力均隨排量的增大而增大。以有效半縫長(zhǎng)大于140 m，導(dǎo)流能力大于30 μm2·cm為基準(zhǔn)，優(yōu)選方案見(jiàn)表4。

圖8 排量對(duì)半縫長(zhǎng)及導(dǎo)流能力的影響

綜合考慮，推薦排量為5～7 m3/min。

2.3施工效果評(píng)價(jià)

YB5井位于局部構(gòu)造高部位，完鉆井深6 843.17 m，完鉆層位奧陶系鷹山組，折算酸壓井段地層壓力63 MPa/6 020 m，酸壓井段地層溫度130 ℃/6 020 m。地震時(shí)間偏移剖面顯示該井酸壓井段未見(jiàn)有利反射特征，施工井段以裂縫發(fā)育為主，綜合分析認(rèn)為本次施工井段近井地帶儲(chǔ)層欠發(fā)育，油氣顯示差。2012年5月1日對(duì)該井進(jìn)行凍膠+地面交聯(lián)酸攜砂酸壓施工，最高泵壓90.2 MPa，最高套壓22 MPa，排量0.54～6.06 m3/min，加砂濃度100～180 kg/m3，注入井筒總液量1 027 m3，40/60目陶粒50.4 t，停泵測(cè)壓降13.0↓12.1 MPa。

通過(guò)對(duì)施工曲線進(jìn)行壓后擬合，酸蝕人工裂縫參數(shù)見(jiàn)表5。

表5 YB5井酸壓施工曲線壓后擬合數(shù)據(jù)

5月1日17:00用8～10 mm無(wú)油嘴開(kāi)井排液，開(kāi)井前油壓11.2 MPa，開(kāi)井后油壓緩慢落零，至5日19:00停噴。自噴出液939.1 m3，平均產(chǎn)液10 m3/h，自噴返排率91.4%。6日9:00氣舉，連續(xù)油管下深500～1 200 m，至9日10：00氣舉出液744.57 m3，全井累計(jì)

出液1 683.67 m3，超出注入量656.67 m3，排液期間未見(jiàn)砂，無(wú)油氣顯示。由于氣舉出液量大、產(chǎn)液速度和液性穩(wěn)定，且累計(jì)返排率大于100%，判斷已取得地層真實(shí)液性，試油結(jié)論為水層。

3 結(jié)論與建議

(1)實(shí)驗(yàn)表明，在50 MPa閉合壓力下，15%，20%交聯(lián)酸酸蝕裂縫導(dǎo)流能力僅為5.9，8.1 μm2·cm，而填砂支撐裂縫導(dǎo)流能力分別為15.3，13.9 μm2·cm，且保持率高于50%。證明酸蝕支撐裂縫導(dǎo)流能力優(yōu)于未填入支撐劑的裂縫導(dǎo)流能力，酸攜砂工藝對(duì)于玉北裂縫型儲(chǔ)層具有一定的適應(yīng)性。

(2)以YB5井為依據(jù)，優(yōu)選了交聯(lián)酸攜砂工藝施工參數(shù)：施工規(guī)模大于800 m3，酸液規(guī)模大于400 m3，砂比15%～20%，排量5～7 m3/min。

(3)盡管YB5井試油結(jié)論為水層，但該井壓后擬合酸蝕縫長(zhǎng)128.8 m，供液穩(wěn)定，分析認(rèn)為交聯(lián)酸攜砂酸壓工藝有效。

[1] 胡雅潔,鄢宇杰，等.玉北地區(qū)裂縫性儲(chǔ)層復(fù)合酸壓技術(shù)研究與實(shí)踐[A].中國(guó)石化油氣開(kāi)采技術(shù)論壇論文集.2012：420-424.

[2] 牟建業(yè),張士城.酸壓裂縫導(dǎo)流能力影響因素分析[J].油氣地質(zhì)與采收率,2011,18(2):69-71,79.

[3] 李富俊，張燁.復(fù)合酸壓工藝技術(shù)在塔河油田的研究與應(yīng)用[J].天然氣勘探與開(kāi)發(fā)，2010，(4):73-76+96-97.

[4] 伊向藝,盧淵,李沁，等.碳酸鹽巖儲(chǔ)層交聯(lián)酸攜砂酸壓改造新技術(shù)[J].中國(guó)科技論文在線,2010,5(11):837-839.

(編輯 謝 葵)

Research and evaluation of proppant-carrying cross-linkedacid fracturing in Yubei area

Li Yongshou1，He Zhenggang2，Yan Yujie1

(1.EngineeringandTechnologicalInstituteofNorthwestOilfieldCompany,SINOPEC,Urumqi830011,China;2.TaheNo.3ProductionplantofNorthwestOilfieldCompany，SINOPEC,Kuerle841604,China)

The characteristics of reservoir in Yubei area include strong heterogeneity,high temperature and numerous natural fractures.There are serious problems of fast acid-rock reaction,severe lost circulation,etc.in the process of acid-fracturing.So it is difficult to form the long fracture with high flow conductivity.Based on the analysis of reservoir geological characteristics of Yubei area，we have developed an acid system with low damage and high temperature resistance.In the meantime,we carried out the research of proppant-carring crosslinked acid-fracturing technology.After numbers of experiments and model calculations，this technology has been used successfully on site，forming an efficient acid fracturing technology for Yubei area.

Yubei area；crosslinked acid；proppant carrying acid-fracturing ；evaluation

TE357.2

A

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.01.018

2014-09-24；改回日期2014-11-04。

收稿日期：李永壽(1985—)，碩士，工程師，現(xiàn)從事儲(chǔ)層改造工藝技術(shù)研究。電話：13699391985，E-mail：330990470@qq.com。

國(guó)家科技重大專項(xiàng)課題“縫洞型碳酸鹽巖油藏高效酸壓改造技術(shù)”(2011ZX05014-006)。