壓裂酸化技術(shù)難題

     正如在我國(guó)石油工業(yè)“十五"規(guī)劃報(bào)告指出的一樣：現(xiàn)在我國(guó)石油工業(yè)面臨的形勢(shì)是新區(qū)勘探開發(fā)困難，老區(qū)的增產(chǎn)挖潛還有大量的工作要做。其中，常規(guī)的井網(wǎng)加密已經(jīng)-效果不大，對(duì)酸化壓裂措施的認(rèn)識(shí)不夠。同時(shí)，增產(chǎn)措施改造的對(duì)象越來(lái)越復(fù)雜，改造目標(biāo)已經(jīng)-從低滲、單井發(fā)展到了中、高滲和油田整體，主要的難題集中在以下幾個(gè)方面： 
1、復(fù)雜巖性油氣藏 
    指的是陸源碎屑巖、碳酸鹽巖和粘土礦物以一定比例均勻存在，沒有任何一種成份占主導(dǎo)地位。典型的代表是玉門酒西盆地的清溪油田，該油田儲(chǔ)量高、品位好，但是儲(chǔ)層礦物組成十分復(fù)雜。由于礦物的不連續(xù)分布，酸壓后只能形成均勻、低強(qiáng)度的刻蝕；而水力壓裂由于發(fā)生支撐劑嵌入和粘土礦物的水敏、堿敏現(xiàn)象嚴(yán)重，因此目前酸壓和水力壓裂技術(shù)對(duì)這類儲(chǔ)層多為低效或無(wú)效。只能考慮從液體體系上改進(jìn)工藝措施。 
2、高溫、超高溫、深層、超深層和異常高壓地層 
    以準(zhǔn)葛爾盆地、克à-瑪依、塔里木和吐魯番為代表，如柯深101井，壓力系數(shù)為2.0，溫度135攝氏度，千米橋潛山地區(qū)井深4000m—5700m，溫度在150攝氏度到180度之間。這種地層的技術(shù)難點(diǎn)往往是需要的施工壓力和壓裂酸化液體不能達(dá)到要求；酸液的反應(yīng)時(shí)間短，酸蝕作用距離短。 
3、低滲、低壓、低產(chǎn)、低豐度“四低"儲(chǔ)層 
    如中石油的長(zhǎng)慶蘇里格氣田壓力系數(shù)在0.8—0.9，滲透率為0.5—3.0達(dá)西，中石化的大牛地油田壓力系數(shù)0.67—.0.98，滲透率僅為0.3—0.9達(dá)西。類似的這種儲(chǔ)層在我國(guó)占很大的比例，由于產(chǎn)生水鎖現(xiàn)象進(jìn)而產(chǎn)生很難解除的水相圈閉，如果不采用特殊的工藝手段，很難得到高效開發(fā)。 
4、凝析氣藏 
    代表有千億方的塔里木迪那氣田和中?-白廟深層凝析氣藏。這類油田酸化壓裂的問題是由于壓力降低后凝析油的析出產(chǎn)生凝析油環(huán)，大大降低了天然氣的產(chǎn)量。 
5、高含硫，高含二氧化碳油田 
    這類油田有被譽(yù)為“南方海相勘探之光"的普光氣田（儲(chǔ)量高達(dá)1144億立方米）；580億立方米的羅家寨氣田。這兩個(gè)氣田的含硫量都在10%—12%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過3%的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。硫化氫的高還?-性和化學(xué)反應(yīng)活性容易產(chǎn)生單質(zhì)硫和硫化亞鐵沉淀，在酸化壓裂施工中造成二次傷害。同時(shí)，高含硫還會(huì)加大鉆、采、集、輸、外運(yùn)的困難，尤其是在地形復(fù)雜，自然條件惡劣的四川丘陵地區(qū)。 
6、異常破裂壓力油藏 
    這種油藏埋藏深度和破裂壓力不成正比，以川西致密須家河組和赤水地區(qū)為例：2000多米的井深破裂壓力高達(dá)90多兆帕，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)-預(yù)處理措施之后，施工壓力仍然高達(dá)80多兆帕。造成的直接后果就是壓不開地層，酸液不能進(jìn)入，對(duì)設(shè)備的損害比較大。 7、縫洞型、裂隙型碳酸鹽巖 
    我國(guó)“九五"規(guī)劃的整裝油田——塔河油田就是這類油田的代表。塔河油田560萬(wàn)噸產(chǎn)量中有80%是依靠壓裂酸化措施取得的。而壓裂酸化中的難題是注入液體的濾失，因?yàn)檫@種縫洞型、裂隙型油藏已經(jīng)-并非常規(guī)意義上的裂縫和孔隙，而是體積巨大的溶洞和裂隙。 
8、低滲稠油 
    這類油田由于稠油的流動(dòng)性差，向井流動(dòng)困難，導(dǎo)致初期增產(chǎn)效果差或無(wú)效，酸化壓裂有效期短。 
9、水平井、多分支等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井 
    我國(guó)從20世紀(jì)80年代中期在海上應(yīng)用水平井，水平井的采油工藝遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于鉆井技術(shù)的發(fā)展。水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井壓裂核心問題是起裂裂縫條數(shù)和裂縫方位的控制，水平井酸化存在的問題主要是酸液的均勻置放和長(zhǎng)時(shí)間浸泡下酸巖反應(yīng)機(jī)理。目前，在這方面已經(jīng)-作了大量的研究工作。 
酸化壓裂技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及創(chuàng)新 
（1）、壓裂裂縫延伸數(shù)學(xué)模型研究 
    目前已取得的研究成果主要為由西南石油學(xué)院先提出的三維裂縫模型和控縫高技術(shù)以及“四變"：變排量、變粘度、變支撐劑類型和支撐劑粒徑技術(shù)。 
（2）、重復(fù)壓裂技術(shù) 
    重復(fù)壓裂定義為壓裂同一口井，同一個(gè)層位，同一個(gè)地方，區(qū)別于常規(guī)的人為的次壓裂無(wú)效后的再壓裂或是壓開不同層段。其技術(shù)核心可以概括為“堵老縫，壓新縫"，即：堵已經(jīng)-成為儲(chǔ)水通道的縫，堵控制區(qū)域已經(jīng)-*或大部分產(chǎn)出的老縫。壓新縫的關(guān)鍵是把握新縫壓開的時(shí)機(jī)，新縫的壓開總是發(fā)生在*小應(yīng)力場(chǎng)改變時(shí)。 （3）、高含硫油田 
    目前國(guó)外常用的方法是用互溶劑吸收生成的單質(zhì)硫。現(xiàn)在又提出了“雙管齊下"的解決辦法：即同時(shí)降低鐵離子濃度和用硫化氫吸收劑把單質(zhì)硫的形成扼殺在搖籃中。 

（4）、低滲低壓油田 
    目標(biāo)是減少水鎖和水相圈閉，可以考慮的途徑有：盡量減少進(jìn)入氣層的液量，減少濾液的表面張力，減少毛管阻力。目前的措施包括： 
    ①提高返排速度：液氮伴注，分段破膠，強(qiáng)制閉合，高效返排； 
    ②二氧化碳泡?-壓裂； 
    ③自生氣/生熱增壓助排； 
    ④表面活性劑壓裂液。 
（5）、異常破裂壓力 
    降低摩阻，增加酸液的密度和強(qiáng)度是治標(biāo)的方法。治本的途徑包括：高能氣體壓裂、酸化預(yù)處理、射孔參數(shù)優(yōu)化。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，通過上述方法可以分別減小井口壓力10MPa,4—10MPa,5MPa左右。 
（6）、復(fù)雜結(jié)構(gòu)井壓裂機(jī)理和技術(shù) 
    關(guān)鍵的技術(shù)是合理設(shè)計(jì)壓開裂縫條數(shù)，優(yōu)選裂縫長(zhǎng)度。以前的觀點(diǎn)認(rèn)為水平井相當(dāng)于一口水力壓裂井，但是*新完井思想認(rèn)為水平井鉆成后必須要做增產(chǎn)措施才能發(fā)揮其全部產(chǎn)能。因此完井方式上要預(yù)先考慮有利于裂縫的形成，有利于后續(xù)的酸化壓裂改造。 
（7）、酸化壓裂新觀點(diǎn)： 
    傳統(tǒng)觀念認(rèn)為碳酸鹽巖水力壓裂會(huì)造成礦物脫落，堵塞裂縫和孔隙，一般增產(chǎn)措施應(yīng)該采用酸壓和基質(zhì)酸化；而砂巖油藏由于膠結(jié)疏松，容易壓破地層邊界，酸液均勻溶蝕巖石，不能形成溝槽，酸壓后裂縫大部分閉合，沒有形成導(dǎo)流能力等?-因，經(jīng)-典教科書上都不推薦采用酸壓。現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)已經(jīng)-大大地挑戰(zhàn)了上述傳統(tǒng)觀點(diǎn)，如采用酸基壓裂液，凍膠酸的碳酸鹽巖水力壓裂以及砂巖儲(chǔ)層的酸壓都取得了不錯(cuò)的增產(chǎn)效果，但其機(jī)理研究還需進(jìn)一步深入。