前置酸壓裂增注技術(shù)在鹽28區(qū)塊應(yīng)用與探討

1、前置酸壓裂增注技術(shù)在鹽28區(qū)塊應(yīng)用與探討編寫：李本剛 田育紅 楊永康摘要：本文詳細介紹了前置酸壓裂增注技術(shù)機理及該技術(shù)在大水坑作業(yè)區(qū)鹽28區(qū)塊長8注水井消欠應(yīng)用情況。通過理論研究及現(xiàn)場工藝改進，形成了與鹽28區(qū)塊儲層特點相適應(yīng)的前置酸壓裂增注技術(shù)，截止2013年9月底，現(xiàn)場試驗8口，措施后消欠和增油明顯，措施有效期時間長，取得了較好的措施效果和經(jīng)濟效益，為前置酸壓裂增注技術(shù)在特低滲油藏推廣運用提供可靠的措施依據(jù)。關(guān)鍵詞： 前置酸 加砂壓裂 注水井消欠 參數(shù)優(yōu)化 現(xiàn)場應(yīng)用一、鹽28區(qū)塊儲層物性及高壓欠注井情況1、鹽28區(qū)塊儲層物性情況該區(qū)塊長8平均孔隙度12.3，平均滲透率為1.5mD，屬特低滲

2、油層。儲層巖石碎屑成份以石英、長石為主，含量分別為31.0%和29.6%，巖屑含量為19.48%，其它（主要為云母）碎屑含量8.26%；填隙物總量11.59%，以高嶺石含量為最高，為3.58%。儲層孔隙組合類型以溶孔為主，粒間孔、晶間孔次之,長石溶孔和巖屑溶孔含量1.51%，占總面孔率75.87%，是最主要的儲集空間；粒間孔含量0.41，占總面孔率20.46%；晶間孔0.07，占總面孔率3.67%，平均孔徑20.19m。通過區(qū)塊壓汞曲線資料分析，排驅(qū)壓力、中值壓力高，分別為1.22MPa、6.54MPa，最大進汞飽和度73.52%，退汞效率35.51%，喉道分選較好，分選系數(shù)1.77，中值半徑

3、0.14m，屬微細喉道；平均孔徑20.19m，孔隙結(jié)構(gòu)屬小孔微細喉型。表1-1 鹽28區(qū)塊長8儲層物性表11表1-2 鹽28區(qū)塊巖礦組合表表1-3 鹽28區(qū)塊孔隙類型及含量統(tǒng)計表表1-4 鹽28區(qū)塊儲層孔隙結(jié)構(gòu)特征參數(shù)表2、鹽28區(qū)塊高壓欠注井情況表1-3 鹽28區(qū)塊長8高壓欠注井統(tǒng)計表該區(qū)塊注水井產(chǎn)建初期改造方式以“127復(fù)合射孔+爆燃壓裂”為主，實踐證明初期儲層改造方式和強度偏弱，沒有建立起有效的注水通道，措施有效時間（新井開注到欠注時間）平均為212天，初期注水壓力高達12.4MPa，雖經(jīng)過多次常規(guī)酸化和聚能震動復(fù)合酸化，包括地面注水系統(tǒng)提壓，但均未從本質(zhì)上消除注水井欠注，措施效果不明顯

4、，9口井平均單井油壓18MPa,日欠注達118 m3，注水壓力和欠注量呈現(xiàn)遞增趨勢。二、前置酸壓裂增注技術(shù)機理及現(xiàn)場應(yīng)用情況1、前置酸壓裂增注技術(shù)機理前置酸壓裂是將酸液在高于地層破裂壓裂的情況下擠入地層，使一部分酸液處于裂縫的最前緣，另一部分酸液濾失到裂縫壁的兩側(cè)，然后泵入隔離液（防止壓裂液遇酸，水化破膠）、攜砂液和頂替液的壓裂工藝，該技術(shù)不僅改善了地層與裂縫連通性，同時改善了裂縫內(nèi)部之間的連通性，達到注水井消欠目的。 圖2-1 前置酸壓裂增注技術(shù)機理圖1.1 改善地層與裂縫的連通性1.1.1溶蝕反應(yīng)，改善近井地帶滲透性。前置酸進入地層后能夠與近井地帶無機垢及泥質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，消除近井地帶污染，改

5、善其滲透性，同時為后續(xù)加砂壓裂創(chuàng)造條件，降低其啟動壓力。1.1.2抑制粘土礦物膨脹及微粒運移。酸性環(huán)境下粘土膨脹可以得到有效抑制，前置酸液中的粘土穩(wěn)定劑也可以很好地防止粘土膨脹。同時前置酸可以與粘土礦物發(fā)生反應(yīng)，減少儲層中粘土礦物含量，抑制措施后注水時粘土微粒向地層深處運移，改善地層深處連通性。1.1.3有效溶解壓裂液濾餅及壁面殘膠。常規(guī)壓裂時，由于壓裂液的濾失性，勢必造成濾餅不能破膠或破膠不徹底，由此造成對基質(zhì)滲透率的損害。前置酸壓裂濾失在地層的酸液可以溶蝕部分壓裂液濾餅和裂縫壁面殘膠改善地層與裂縫的連通性。1.2 改善裂縫內(nèi)部之間的連通性1.2.1提高壓裂液破膠程度，改善壓裂效果。鹽28區(qū)

6、塊壓裂液體系為堿性條件下交聯(lián)，壓裂液中硼酸根含量決定交聯(lián)程度，硼酸根離子與瓜爾膠分子中的順式羥基可形成相對穩(wěn)定的氫鍵，通過分子間交聯(lián)生成具有優(yōu)良流變性的高粘凍膠。硼酸和硼酸根的化學平衡式為：B（OH）3+OH-=B（OH）4- ，根據(jù)化學平衡移動原理，調(diào)節(jié)壓裂液的p H值，就可以控制交聯(lián)程度。壓裂結(jié)束后酸液開始返排時，壓裂液pH值降低，由此降低壓裂液中硼酸根的濃度，實現(xiàn)壓裂液的非降解性破膠，改善壓裂效果。 圖2-2 硼酸根離子與順式羥基發(fā)生反應(yīng) 圖2-3 交聯(lián)成高粘凍膠1.2.2返排時對支撐裂縫清洗，提高基質(zhì)滲透率。返排時殘酸可以大量溶解壓裂液殘渣與聚合物濾餅以及支撐劑中雜質(zhì)，從而達到清洗支撐

7、裂縫的作用，提高了基質(zhì)滲透率。 2、前置酸壓裂增注技術(shù)在鹽28區(qū)塊適應(yīng)性分析2.1前置酸壓裂增注技術(shù)適用條件：儲層必須是弱中等酸敏地層；砂巖類型以長石砂巖為主；膠結(jié)物以鈣質(zhì)膠結(jié)為主；儲層致密，不易破壞膠結(jié)骨架。2.2 鹽28區(qū)塊儲層適應(yīng)性分析：通過查閱前期開發(fā)方案可知，鹽28區(qū)塊為中等偏強水敏、中等偏弱速敏、中等偏弱酸敏、中等偏弱鹽敏、中等偏強堿敏；長8砂巖以灰色、灰綠色、灰褐色長石砂巖為主，含有少量巖屑質(zhì)長石砂巖，砂巖粒度以細粒、細中粒、粉細粒為主，磨圓度以次棱角狀為主，分選較好，接觸關(guān)系以點線狀為主。吼道半徑小，儲層致密，膠結(jié)骨架不易破壞。綜上所述前置酸壓裂增注技術(shù)適用于鹽28區(qū)塊。3、現(xiàn)

8、場應(yīng)用情況3.1措施消欠效果較好。前置酸壓裂增注技術(shù)在鹽28區(qū)塊現(xiàn)場試驗8口，措施后平均油壓降6.05MPa,套壓降6.14MPa,單井日增注13.38m3,降壓增注效果明顯，措施消欠效果較好。 表2-1 措施后效果統(tǒng)計表 圖2-4 措施前后效果對比圖3.2提高注水井吸水指數(shù)，增油效果明顯。在注水井進行壓裂消欠同時，為了防止該區(qū)塊儲層壓透壓穿，加密了注水井對應(yīng)的油井含水取樣，通過加密取樣核實前置酸壓裂沒有造成尖峰吸水，該壓裂技術(shù)在改善注水井吸水指數(shù)的同時提高了驅(qū)油效率，截止2013年12月31日，8口注水井對應(yīng)油井日增油量13.38t,累計增油量820.8t,措施后增油效果明顯。表2-2 措施

9、后增油效果統(tǒng)計表3.3措施有效期相對較長。截止2013年12月31日，鹽28區(qū)塊長8注水井壓裂8口井平均措施有效期為164天，且上調(diào)配注后其中7口井至今有效，措施有效率87.5%，一口無效井新鹽112-93核實為固井質(zhì)量問題，膠木塞上浮，射孔段被埋，導(dǎo)致欠注，屬固井質(zhì)量問題，整體上不影響前置酸壓裂增注技術(shù)在該區(qū)塊推廣與應(yīng)用。表2-2 措施有效期統(tǒng)計表三、現(xiàn)場施工存在的問題與工藝改進1、壓裂過程中出現(xiàn)“砂堵”或者“加砂未加完”。前置酸壓裂增注技術(shù)在鹽28區(qū)塊現(xiàn)場應(yīng)用過程中，有2口出現(xiàn)了“砂堵”，1口井出現(xiàn)了“加砂未加完”，在壓裂液體系相同，壓裂液濾失性能相當情況下，核實新鹽108-97和新鹽10

10、4-93兩口井施工設(shè)計中泵入程序階段性砂比中第一、第二階段砂比過高，導(dǎo)致后續(xù)第三、第四階段加砂困難，出現(xiàn)砂堵。新鹽104-97現(xiàn)場操作由于第一、第二階段砂比偏低，加砂3.33 m3，壓裂液用26.53 m3，在壓裂液有限情況下（現(xiàn)場配備壓裂液90m3），為保證頂替液量，導(dǎo)致后續(xù)加砂未加完。表3-1 現(xiàn)場加砂壓裂統(tǒng)計表砂堵未加完砂砂堵圖3-1 新鹽108-97壓裂曲線 圖3-2 新鹽114-93壓裂曲線 圖3-3 新鹽104-97壓裂曲線1.1加砂工藝改進：在總結(jié)上述三口井存在的問題，結(jié)合現(xiàn)場操作實際，隨時記錄和監(jiān)控主壓車壓力變化，兼顧裂縫的導(dǎo)流能力（壓裂即將結(jié)束時，快速提高加砂濃度可使裂縫導(dǎo)流

11、能力劇增），對泵入程序參數(shù)進行優(yōu)化，摸索出適合鹽28區(qū)塊前置酸壓裂時泵入程序。于2013年6月28在新鹽110-97應(yīng)用，順利加砂完畢。表3-2 新鹽110-97現(xiàn)場階段性砂比統(tǒng)計表泵入程序參數(shù)優(yōu)化如下：表3-3 泵入程序參數(shù)優(yōu)化表2、壓裂過程中K344-114封隔器座封不嚴。前置酸壓裂增注技術(shù)在鹽28區(qū)塊現(xiàn)場應(yīng)用過程中，現(xiàn)場壓裂機組為兩臺2000型主壓車，兩臺主壓車理論排量能達到4m3，實際至少2m3，完全能滿足K344-114座封需求，但在現(xiàn)場應(yīng)用中3口井都不同程度出現(xiàn)座封不嚴現(xiàn)象，如下表所示： 表3-4 壓裂時K344-114封隔器座封不嚴統(tǒng)計表通過上表不同直徑咀子對比核實，壓裂鉆具組合

12、中32mm直咀子稍大，直接導(dǎo)致K344-114封隔器（K344-114為水力壓差式封隔器）座封不嚴，而28mm直咀子易座封，但由于節(jié)流影響，施工中壓力偏高，排量達不到設(shè)計要求，影響壓裂效果。2.1壓裂鉆具組合改進：通過流體學理論計算公式“Q=V*A和V1A1=V2A2”，采用試湊法計算出直咀子大小，綜合考慮封隔器座封性和壓裂過程中要達到的設(shè)計排量，對壓裂鉆具組合優(yōu)化如下（自下而上）：30mm直咀子+27/8工具油管1根+K344-114封隔器+27/8工具油管至井口圖3-4 壓裂鉆具優(yōu)化示意圖四、前置酸壓裂增注技術(shù)探討1、“前置酸+清潔壓裂液”配套技術(shù)。常規(guī)壓裂液破膠后的殘渣一方面會形成濾餅，

13、降低滲透率，另一方面微小的破膠殘渣還會滯留在裂縫孔隙中，隨著措施后注水井開注，微小破膠殘渣會被推到地層深處，堵塞孔隙喉道，使壓裂裂縫滲透率下降，降低裂縫的導(dǎo)流能力，甚至堵塞裂縫。而具有獨特網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的清潔壓裂液，不僅具有一定的抗扭曲能力，可有效攜帶支撐劑，同時當遇地層中的烴類和水時，親油基和親水基會使烴類和水增溶而發(fā)生膨脹，促使網(wǎng)狀膠束結(jié)構(gòu)崩解成較小的球狀膠束，實現(xiàn)清潔壓裂液的自動破膠，降粘后的體系為表面活性劑的小分子溶液，粘度與水大致相同，易返排且不會造成固相殘留。室內(nèi)研究證明其支撐裂縫導(dǎo)流能力比硼砂交聯(lián)瓜膠壓裂液的導(dǎo)流能力高得多，清潔壓裂液可以使導(dǎo)流率保持90，而硼砂交聯(lián)瓜膠的導(dǎo)流能力僅保持

14、4060。同時由于清潔壓裂液具有低粘度高彈性的特點，實現(xiàn)了壓裂液在較低粘度下有效輸送支撐劑，降低摩阻，從而降低施工壓力。前置酸壓裂增注技術(shù)在鹽28區(qū)塊區(qū)塊應(yīng)用過程中，兩口井試用了清潔壓裂液，諸如新鹽112-95，采用清潔壓裂液體系后，對比相同配注的采用常規(guī)瓜膠壓裂液的措施井，目前油壓要低2MPa,套壓低1-1.5MPa，現(xiàn)場應(yīng)用效果較好。考慮到低殘膠易返排，對儲層傷害少特點，前置酸+清潔壓裂液技術(shù)值得進一步擴大試驗范圍和推廣。表4-1 清潔壓裂液與普通壓裂液效果對比統(tǒng)計表2、前置酸體系優(yōu)化技術(shù)。前置酸壓裂增注技術(shù)關(guān)鍵在于前置酸體系的優(yōu)化，酸液在壓裂過程中主要發(fā)揮以下作用三方面作用，才能具有提高

15、儲層滲透性和裂縫導(dǎo)流能力的作用。酸巖溶蝕反應(yīng)，改善近井地帶滲透性；酸液溶解壓裂液濾餅及殘膠，保持滲流通道；加速破膠速度，提高返排效率。上述作用就要求在前置酸壓裂時，合理酸液用量，中等排量注酸，降低施工壓力，提高近井地帶裂縫中酸液處理深度，同時延緩酸巖反應(yīng)時間，確保殘酸濃度。在鹽28區(qū)塊應(yīng)用三維壓裂酸化模擬軟件GOHFER優(yōu)化了前置酸用量和注酸排量。通過在GOHFER軟件輸入長8層典型參數(shù)，模擬前置酸加砂壓裂過程，分析注入不同前置酸用量和不同排量下模擬結(jié)果，根據(jù)裂縫導(dǎo)流能力變化情況優(yōu)化前置酸用量和排量。模擬優(yōu)化前置酸用量與排量如下表所示：圖4-1 GOHFER軟件模擬裂縫導(dǎo)流能力圖表4-2 GO

16、HFER軟件模擬酸液用量、注酸排量優(yōu)化表 統(tǒng)計7口有效井，施工時不同注酸排量下，措施后壓降情況，將壓裂施工井分為一類井（油壓降10MPa）、二類井（5MPa油壓降10MPa）、三類井（0MPa油壓降5MPa），當注酸排量在2.3m3/min，措施后壓降達到14.3MPa，當注酸排量在1.85-2.05m3/min,措施后壓降5MPa至10MPa之間，當注酸排量在1.6-1.7m3/min左右，措施后壓降相對較小5MPa之內(nèi)。通過現(xiàn)場驗證，GOHFER軟件模擬鹽28區(qū)塊前置酸用量和排量是可靠、有效的，鹽28區(qū)塊，前置酸壓裂最優(yōu)注酸量10m3,注酸排量應(yīng)在2.3m3/min。 表4-3 不同注酸排量下壓降統(tǒng)計表五、結(jié)論1、針對鹽28區(qū)塊長8高壓欠注井開展前置酸壓裂增注技術(shù)，獲得了較好的消欠和增油效果，在工藝上是可行的，總體效果好于酸化和常規(guī)壓裂，下步可以在池97區(qū)塊長8高壓欠注井進行工藝試驗，探索特低滲油藏消欠方案。2、前置酸壓裂增注技術(shù)在鹽28區(qū)塊應(yīng)用時，現(xiàn)場通過對壓裂管柱直咀子大小、階段性砂比進行