壓裂酸化技術的難點

正如在我國石油工業(yè)“十五"規(guī)劃報告指出的一樣：現(xiàn)在我國石油工業(yè)面臨的形勢是新區(qū)勘探開發(fā)困難，老區(qū)的增產挖潛還有大量的工作要做。其中，常規(guī)的井網(wǎng)加密已經-效果不大，對酸化壓裂措施的認識不夠。同時，增產措施改造的對象越來越復雜，改造目標已經-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方面： 
1、復雜巖性油氣藏 
    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地位。典型的代表是玉門酒西盆地的清溪油田，該油田儲量高、品位好，但是儲層礦物組成十分復雜。由于礦物的不連續(xù)分布，酸壓后只能形成均勻、低強度的刻蝕；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)象嚴重，因此目前酸壓和水力壓裂技術對這類儲層多為低效或無效。只能考慮從液體體系上改進工藝措施。 
2、高溫、超高溫、深層、超深層和異常高壓地層 
    以準葛爾盆地、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。這種地層的技術難點往往是需要的施工壓力和壓裂酸化液體不能達到要求；酸液的反應時間短，酸蝕作用距離短。 
3、低滲、低壓、低產、低豐度“四低"儲層 
    如中石油的長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達西。類似的這種儲層在我國占很大的比例，由于產生水鎖現(xiàn)象進而產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生凝析油環(huán)，大大降低了天然氣的產量。 
5、高含硫，高含二氧化碳油田 
    這類油田有被譽為“南方海相勘探之光"的普光氣田（儲量高達1144億立方米）；580億立方米的羅家寨氣田。這兩個氣田的含硫量都在10%—12%，遠遠超過3%的行業(yè)標準。硫化氫的高還?-性和化學反應活性容易產生單質硫和硫化亞鐵沉淀，在酸化壓裂施工中造成二次傷害。同時，高含硫還會加大鉆、采、集、輸、外運的困難，尤其是在地形復雜，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90多兆帕，現(xiàn)場經-預處理措施之后，施工壓力仍然高達80多兆帕。造成的直接后果就是壓不開地層，酸液不能進入，對設備的損害比較大。 7、縫洞型、裂隙型碳酸鹽巖 
    我國“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560萬噸產量中有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，因為這種縫洞型、裂隙型油藏已經-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性差，向井流動困難，導致初期增產效果差或無效，酸化壓裂有效期短。 
9、水平井、多分支等復雜結構井 
    我國從20世紀80年代中期在海上應用水平井，水平井的采油工藝遠遠落后于鉆井技術的發(fā)展。水平井等復雜結構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時間浸泡下酸巖反應機理。目前，在這方面已經-作了大量的研究工作。 
酸化壓裂技術發(fā)展現(xiàn)狀及創(chuàng)新 
（1）、壓裂裂縫延伸數(shù)學模型研究 
    目前已取得的研究成果主要為由西南石油學院提出的三維裂縫模型和控縫高技術以及“四變"：變排量、變粘度、變支撐劑類型和支撐劑粒徑技術。 
（2）、重復壓裂技術 
    重復壓裂定義為壓裂同一口井，同一個層位，同一個地方，區(qū)別于常規(guī)的人為的次壓裂無效后的再壓裂或是壓開不同層段。其技術核心可以概括為“堵老縫，壓新縫"，即：堵已經-成為儲水通道的縫，堵控制區(qū)域已經-*或大部分產出的老縫。壓新縫的關鍵是把握新縫壓開的時機，新縫的壓開總是發(fā)生在*小應力場改變時。 （3）、高含硫油田 
    目前國外常用的方法是用互溶劑吸收生成的單質硫。現(xiàn)在又提出了“雙管齊下"的解決辦法：即同時降低鐵離子濃度和用硫化氫吸收劑把單質硫的形成扼殺在搖籃中。 （4）、低滲低壓油田 
    目標是減少水鎖和水相圈閉，可以考慮的途徑有：盡量減少進入氣層的液量，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度是治標的方法。治本的途徑包括：高能氣體壓裂、酸化預處理、射孔參數(shù)優(yōu)化。現(xiàn)場實踐表明，通過上述方法可以分別減小井口壓力10MPa,4—10MPa,5MPa左右。 
（6）、復雜結構井壓裂機理和技術 
    關鍵的技術是合理設計壓開裂縫條數(shù)，優(yōu)選裂縫長度。以前的觀點認為水平井相當于一口水力壓裂井，但是*新完井思想認為水平井鉆成后必須要做增產措施才能發(fā)揮其全部產能。因此完井方式上要預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： 
    傳統(tǒng)觀念認為碳酸鹽巖水力壓裂會造成礦物脫落，堵塞裂縫和孔隙，一般增產措施應該采用酸壓和基質酸化；而砂巖油藏由于膠結疏松，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，沒有形成導流能力等?-因，經-典教科書上都不推薦采用酸壓。現(xiàn)場作業(yè)已經-大大地挑戰(zhàn)了上述傳統(tǒng)觀點，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層的酸壓都取得了不錯的增產效果，但其機理研究還需進一步深入。