塔河油田深穿透酸液体系性能研究

针对塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏酸压滤失量大、酸蚀裂缝穿透距离有限等问题,优选出3种适合塔河油田深穿透酸压的工作液体系,即FRK-V180高温胶凝酸体系、KMS-50变黏酸体系和SRGE地面交联酸体系。对3种酸液的黏度、溶蚀率、酸岩反应动力学参数、H＋传质系数、携砂性能及破胶性能等进行了考察,为塔河缝洞型碳酸盐岩储层实现深穿透改造提供技术支持。     

超深高温碳酸盐岩自生酸深穿透酸压工艺研究与应用

针对塔河油田超深、高温碳酸盐岩油藏酸压改造中,常用胶凝酸酸岩反应速度快、裂缝远端酸蚀导流能力低、无法实现深穿透改造的难题,研究形成了自生酸深穿透酸压工艺。该工艺由自生酸前置液酸压和胶凝酸闭合酸化构成,利用自生酸在高温条件下逐渐生成较高浓度盐酸的特性,对裂缝中远端岩石进行有效刻蚀,实现深穿透改造;低排量下采用普通胶凝酸闭合酸化,提高近井导流能力,实现提高裂缝整体导流能力的目的。现场在TH-1井成功开展了自生酸深穿透酸压工艺试验,增油效果良好,证明了自生酸酸压工艺在高温储层改造中的优越性。     

塔河油田碳酸盐岩储层自生酸深穿透酸压技术

随着塔河油田碳酸盐岩油藏勘探开发区块向外围扩展,储层条件越来越差,需要通过酸压提高产能,高温条件下常规酸液酸岩反应速度快、滤失量大等问题严重影响了酸液深穿透效果。为此,研制了一种在高温下缓慢生酸的耐温型自生酸体系,该体系由高聚合羰基化合物（A剂）和含氯有机铵盐类（B剂）组成。室内试验结果表明,A剂、B剂的体积比为1:1时生酸能力最强,自生酸具有较低的酸岩反应速率及较好的酸蚀裂缝导流能力,且与塔河油田地层水及常用工作液体系的配伍性良好。该自生酸体系在塔河油田累计应用15井次,油井酸压后的自喷时间和产油量比邻井（未应用自生酸酸压）平均提高了1.5~2.5倍,取得了较好的增油效果。研究表明,自生酸深穿透酸压技术能够满足塔河油田碳酸盐岩储层深穿透改造的要求。      

不同酸液体系蚓孔发育实验研究

由酸蚀蚓孔造成的酸液滤失是影响酸压优化设计和压后增产效果的重要因素,而蚓孔发育状况的深入研究有助于酸液滤失的准确预测。分别用20%的盐酸和胶凝酸进行了酸岩反应控制因素实验,对比了两种酸液体系的反应速率和传质控制区与表面反应控制区的圆盘临界转速。针对碳酸盐岩储层孔隙性和裂缝性两种不同的孔隙类型,分别采用人工钻孔和人工剖缝方式模拟大孔隙和天然裂缝的酸液流动反应特征,研究了不同酸液作用下酸液滤失及酸蚀蚓孔发育机理。实验结果表明,盐酸的酸岩反应速率比胶凝酸快。盐酸和胶凝酸传质控制区与表面反应控制区的临界转速分别为800 r/min和600 r/min。胶凝酸较慢的反应速率更有利于酸蚀蚓孔的扩展。裂缝性碳酸盐岩储层中形成酸蚀蚓孔的机率要远远大于孔隙性碳酸盐岩储层。     

不同类型酸液指进可视化研究及应用

为了研究不同酸液体系在碳酸盐岩油藏酸压裂缝中指进的机理,利用研制的可视化酸液指进模拟试验装置,模拟酸压工况对不同注酸排量、不同压裂液/酸液黏度比、不同酸液浓度下酸液指进效果进行了评价。试验结果表明,整体上胶凝酸指进形态为根型,冻胶酸黏度高不会产生指进现象;重力、压裂液与酸液黏度比是决定指进形态的重要因素,重力影响酸液指进形态明显上向下发展,黏度比越大指进特征越明显;施工排量变化对酸液指进形态影响不大;随着酸液浓度增加,酸岩反应产生的CO_2越多,对酸液指进形态具有一定的破坏作用。采用低黏度的胶凝酸和大排量施工有利于酸液指进,依据实验优化结果制定了X井酸压施工方案,压后产能较常规工艺酸压井提高2倍,增产效果明显。     

酸压技术在河南油田白云岩储层的应用

针对河南油田云 2井白云岩储层的特点 ,根据大量的室内试验 ,评选出酸压的胶凝酸、普通酸、复合酸酸液配方 ,其酸液腐蚀速度 2 4 75 3g/m2 ·h ,铁离子质量分数 82 91% ,表面张力为 2 8mN/m。确定了胶凝酸→普通酸→胶凝酸→普通酸→复合酸→活性水的酸压工艺 ,利用普通酸与胶凝酸交替注入实现深穿透 ,复合酸作为封口剂 ,避免近井地带污染堵塞。同时全面考虑井筒温度场及裂缝温度场、裂缝几何尺寸模拟、酸岩反应参数和酸蚀裂缝参数 ,制定了云 2井酸压施工方案 ,2 0 0 3年 1月 1日该技术首次在河南油田进行了现场施工 ,并取得成功。     

四川盆地震旦系灯影组储层改造实验与应用

为了提升四川盆地震旦系灯影组储层的改造效果,研究了高温下不同酸液的酸岩反应速率、高闭合压力下不同酸液及不同注入方式下酸蚀裂缝导流能力保持率、酸液穿透实验最低穿透时间、酸蚀裂缝形态特征数值化特征表述及暂堵球转向暂堵效果。在此基础上,提出了适合灯影组储层改造的主体酸液类型,以及适合不同储层类型的主体改造工艺,优化了施工参数。现场试验18口井,平均单井获得井口测试天然气产量45.482×10~4m~3/d。结论认为:①酸岩反应速率影响因素大小为酸液类型温度转速酸液浓度同离子效应,灯影组储层酸化要考虑酸液类型、转速(施工排量)的优化及工艺上降温措施;②采用自生酸+胶凝酸+转向酸注入顺序不但能实现深穿透,而且能同时获得较高的导流能力;③孔洞型储层采用高温胶凝酸改造,非均质性强的储层采用高温转向酸实现均匀改造,岩性致密、裂缝及孔洞均不发育的储层宜采用自生酸与主体酸交替注入造长缝改造;④除了少数裂缝发育储层外,主体工艺应以深度酸压为主;⑤解堵酸化施工排量应不低于3.5 m~3/min;⑥可溶解暂堵球转向酸化工艺技术能够调整酸液在各酸化层的注入量,以实现对非均质储层的均匀改造。     

川东北地区碳酸盐岩储层深度酸压技术

川东北地区碳酸盐岩储层埋深大,致密化程度高,破裂压力高,地层温度高,施工摩阻高,微裂缝发育,酸压施工压力高、酸液滤失量大、酸蚀和酸岩反应速度快,酸蚀作用距离短,管柱腐蚀大,储层改造程度低,常规酸压改造增产效果差.大量现场应用试验表明,采用胶凝酸液和温控变粘酸液体系、“前置液+胶凝酸”及其多级交替注入和闭合酸压等深度酸压工艺能有效降低地层滤失,延缓酸蚀和酸岩反应速度,降低管柱腐蚀,增加酸蚀作用距离,显著提高酸蚀裂缝导流能力和天然气增产稳产效果.     

裂缝型储层酸液滤失可视化研究与应用

为了研究酸液在塔河裂缝型储层中的滤失机理,提高酸压过程中液体效率,利用自主研制的酸蚀裂缝可视化滤失模拟评价仪,基于网状裂缝模型,对酸液类型、交替注入级数、前置液比例和注酸排量这4种酸液滤失关键因素进行评价。试验结果表明,胶凝酸入口端效应明显,入口端裂缝宽度明显大于远端裂缝,地面交联酸酸蚀缝宽较平均,深部刻蚀效果好;交替注入级数越多,酸液滤失越小,塔河多级交替注入酸压最优级数为3~5级;前置液比例的增加,远端裂缝酸蚀宽度和深度明显增加。YJX井现场应用采用3级交替注入酸压工艺,提高注酸排量至7 m3/min,酸压液体效率和酸蚀缝长较邻井大幅增加,酸液滤失明显降低,压后累产油1.5×104 t,增油效果显著。     

MX井深层白云岩储层非均匀酸化压裂技术

针对MX井深层白云岩储层酸液刻蚀裂缝导流能力不足的问题,设计了非均匀酸化压裂工艺,通过不同黏度、不同反应速度酸液的组合注入,在非均匀酸液分布和非均匀酸岩反应强度的双重作用下,可产生极强的不规则刻蚀。运用室内酸蚀裂缝导流能力评价技术,刻画了岩板刻蚀特征,测定了20~90 MPa闭合应力条件下的非均匀刻蚀裂缝导流能力。结果表明:交联酸+盐酸和交联酸+胶凝酸的交替刻蚀都在岩板上形成了明显的非均匀沟槽或坑洼,细长的酸蚀沟槽模式在高闭合应力下能提供较好的流动通道,大片的酸蚀坑洼模式在中低闭合应力下导流能力较高。MX井采用交联酸+胶凝酸二级交替刻蚀非均匀酸化压裂工艺,酸液黏度比为6.67,施工排量为5.5~6.0 m~3/min,压裂后初期日产油达到65 t/d。非均匀酸化压裂技术工艺简单,不额外增加措施成本,对于提高深层白云岩储层改造效果具有重要意义。     

考虑温度时碳酸盐岩地层破裂压力的确定

地层破裂压力（梯度）是确定地层压力检测的一个重要组成部分，对钻井、完井和压裂等施工都相当重要。塔河油田碳酸盐岩油藏为岩溶-缝洞型的特殊性油藏，储层非均质性较强，储渗空间形态各异，大小悬殊，分布不均，油气储集空间多为裂缝-孔洞型，压裂作业时，储层易受伤害。对于碳酸盐岩储层，裂缝越发育，地层破裂压力越低。在前人研究成果的基础上，综合分析了上覆岩层压力、孔隙压力、井壁应力集中、构造应力、岩石抗拉强度和温度对碳酸盐岩地层破裂压力的影响，得到了新型破裂压力模式。分析结果表明，温度对地层破裂压力的影响不容忽略。     

鱼骨刺柔性管在碳酸盐岩缝洞型油藏应用的数值模拟研究

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏水平井酸压投产时,存在笼统酸压效果不理想,分段酸压难度大、工具选择困难、裂缝走向难控制等问题,为此,采用数值模拟方法分析了碳酸盐岩缝洞型油藏水平井采用鱼骨刺柔性管完井时的增产效果及经济性。结果表明:鱼骨刺柔性管未连通有效缝洞体时,单井产油量随着鱼骨刺柔性管装置数量增加而增加,但是平均单套装置的增油量呈现先增加后减小的趋势,连通缝洞体概率较低的井建议采用6~10套鱼骨刺柔性管装置进行完井作业;连通单个有效缝洞体时,产油量随缝洞体的体积增大而增加;连通多个缝洞体且缝洞体总体积相同时,累计产油量随着连通缝洞体的数量增加而增大;连通1个以上缝洞体即可取得较好的经济效益。研究结果表明,塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏水平井可以采用鱼骨刺柔性管完井。      

碳酸盐岩裂缝性油藏酸压压降曲线分析

基于径向裂缝模型推导了酸压压降曲线分析模型。考虑了酸液溶蚀的碳酸盐以及酸岩反应生成的二氧化碳对人工裂缝体积的影响,针对裂缝内由二氧化碳、水、氯化钙等物质组成的高压相平衡体系,将二氧化碳真实地处理为超临界状态,其体积由适用于超临界流体的BWR状态方程求解。通过构造G函数、ψ函数可判断储层的滤失特性,确定裂缝闭合点从而得到裂缝的几何尺寸以及滤失系数等参数,进而指导酸压的施工设计和完善酸压工艺。将该方法应用到塔河油田酸压井的压降曲线分析中取得了较好的效果。     

塔河油田胶束软隔挡控缝高酸压方法研究

塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏部分区块底水发育,储层垂向应力差小且高角度裂缝发育,酸压过程中缝高易失控沟通水层。随着酸压避水高度逐年减小,控缝高酸压难度增大,因此有必要开展控缝高酸压方法研究,以控制裂缝高延伸、提升底水型储层改造效果。通过揭示人工隔层控制裂缝高度延伸本质,分析胶束软隔挡控缝机理,提出了胶束软隔挡控缝高方法,实验结果表明:黏弹性胶束隔挡材料质量分数为5%时,120 ℃下胶束溶液剪切黏度保持在430 mPa · s以上,有利于增大裂缝垂向应力差;黏弹性胶束隔挡材料隔挡强度达到12.2 MPa,对于塔河油田碳酸盐岩垂向应力差小(≤2 MPa)地层,可形成较强的柔性隔挡层,控制裂缝垂向延伸;结合塔河油田酸压工艺特点,在注酸液过程中,胶束液对近井筒裂缝实现隔挡屏蔽,酸液继续指进,在裂缝深部随着酸液的冲刷以及裂缝的延伸,隔挡材料质量浓度减小,酸液对裂缝酸蚀作用变强,实现在近井筒阻缓裂缝高度过度延伸、深部形成强刻蚀高导流裂缝通道。     

塔河油田靶向压裂预制缝转向技术模拟研究

塔河油田超深油气资源主要储存于碳酸盐岩天然裂缝、孔洞中,应用预制缝靶向压裂技术可以控制裂缝转向,提高油气产量。采用修正降阻比法计算管柱沿程摩阻,结合裂缝不稳定渗流理论计算缝内压力变化,利用位移不连续法计算裂缝转向距离,建立了裂缝扩展一体化模型。计算分析了缝洞型碳酸盐岩含有预制缝的靶向压裂裂缝扩展方向角度和扩展延伸长度等参数,并将施工参数与压裂裂缝转向距离进行关联,采用有限元法及物理模拟试验进行准确性验证。研究结果表明,压裂液黏度、预制缝角度、地应力差和地层岩石弹性模量等参数与压裂裂缝转向距离呈负相关关系;预制缝长度与裂缝转向距离呈正相关关系;施工排量需要优选,才能得到最优转向距离。靶向压裂预制缝转向技术的模拟研究结果,为塔河油田超深碳酸盐岩储层缝洞储集体的高效开发提供了理论指导和数据支持。      

水力压裂关键技术分析与研究

传统的水力压裂分析一般是基于岩石的抗拉强度、断裂力学的破坏准则或是Mohr-Coulomb准则的线弹性断裂力学理论（LEFM）,很难对大型水力压裂中观测到的多缝起裂和分支延伸等方面进行合理的解释和模拟。为此,系统分析和讨论了基于岩石断裂力学强度理论的水力压裂研究存在的问题和不足,运用分形理论、岩石损伤力学、细观岩石力学、非线性动力学和岩石断裂力学等相关领域的最新研究成果,结合水力压裂现场实践,从一个崭新的视角对水力压裂岩石破裂机理、裂缝延伸规律和裂缝真实形态描述等方面进行了分析和对比,分析了水力压裂双翼对称裂缝和多裂缝起裂延伸机理、压裂对天然裂缝系统的影响、压后产量变化特征和重复压裂作用增产机理,提出了若干新问题和新思路,为压裂优化设计的进一步改进和完善具有重要的意义。     

深井超深井碳酸盐岩储层深度改造技术——以塔里木油田为例

塔里木盆地碳酸盐岩储层具有埋藏深、温度高、油气藏类型复杂、非均质性强等特点,这使得储层深度改造技术成为世界级难题。在低伤害前置液、地面交联酸、乳化酸等材料技术飞速发展的基础上,通过建立大型物理模型,并对酸蚀裂缝导流、酸岩反应动力学等酸压裂机理进行深入研究,初步形成了适应不同储层特点的具有针对性的储层多元化深度改造技术,如深度酸压技术、水力压裂技术、交联酸加砂压裂技术等。塔里木油田碳酸盐岩储层改造的成果及现场应用情况也验证了上述工艺技术的有效性。     

抗高温清洁CO2 泡沫压裂液在页岩气储层的应用

为了实现裂缝型、低压、低渗、强水敏、易水锁等特殊油气藏的高效开发,采用研发的多元共聚物、黏度增效剂、调节剂等和CO2 混配,得到一种抗高温清洁CO2 泡沫压裂液（BCF 压裂液）。对压裂液体系进行了综合性能测试,结果表明:BCF 泡沫压裂液抗温能力可达140 ℃,在90 ℃下泡沫液具有优良的携砂性能,其半衰期超过5 h,泡沫液滤失系数与胍胶冻胶相当, 并且压裂液破胶彻底,破胶液残渣含量低至1 mg/L、表面张力在24 mN/m 以下。BCF 压裂液体系在延长油田YY2 页岩气井得到了成功应用,加砂成功率100 %,求产后单井无阻气量达到1.0×105 m3/d,是邻井产量的3 倍。试验表明,该压裂液具有常规CO2 泡沫压裂液不可比拟的优点,对此类特殊油气藏的高效开发和储层保护具有重大意义。     

碳酸盐岩缝内暂堵转向压裂裂缝扩展规律实验

溶洞是塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层的主要储集空间,且井周许多发育储集体位于非水平最大主应力方向上,采用暂堵转向压裂可以实现非水平最大主应力方向上的储层改造。采用30 cm×30 cm×30 cm的天然碳酸盐岩露头进行缝内暂堵转向压裂模拟实验,通过CT扫描技术对一次压裂和暂堵压裂后的裂缝形态进行观测,探究了地应力差、天然裂缝和压裂液黏度对裂缝形态的影响,并进行暂堵起裂理论分析。研究结果表明:岩样天然裂缝或层理发育以及足够的暂堵压力是实现缝内暂堵转向压裂的必要条件;不同水平应力差下,均能实现缝内暂堵转向,并且地应力差越小,裂缝形态越复杂,改造越范围越大;暂堵剂进入裂缝内是保证转向压裂成功的重要条件,压裂液黏度过低时携砂能力差,形成的一次裂缝开度相对较小,易导致暂堵剂难以进入。研究结果为塔河油田缝洞型碳酸盐岩储层压裂方案设计提供了理论依据。