闭合酸压技术在川东北气田的研究与应用

屈 静 林立世 杨永华 张 磊 杨衍东

(中国石化西南油气分公司工程技术研究院)

闭合酸压技术在川东北气田的研究与应用

屈 静 林立世 杨永华 张 磊 杨衍东

(中国石化西南油气分公司工程技术研究院)

酸压改造是川东北地区海相碳酸盐岩储层增储上产的重要手段。川东北海相碳酸盐岩储层具有的埋藏深、温度高、非均质性强、低孔低渗、部分地区高含硫等特点,使实施储层改造措施面临大量技术难题。为此,选用该地区储层岩心进行室内试验,优选出适合该地区的胶凝酸酸液体系;从实际情况出发,结合储层的具体特征,优选出适合该地区的闭合酸化工艺;并以一口典型井为例,证实了优选出的酸液体系及酸化工艺在该地区具有较好的适应性。图 4表 4参 6

碳酸盐岩 胶凝酸 闭合酸压

0 引言

川东北区块主要包括宣汉—达县、通南巴、南江、巴中、涪陵—綦江、天堂坝等地区,在二叠系、三叠系和侏罗系地层中含有丰富的天然气资源,是四川盆地五大含气区之一。二叠系、中下三叠统地层为海相沉积,岩性以碳酸盐岩为主。海相碳酸盐岩储层的孔隙度和渗透率普遍较低,属于低孔渗致密储层,非均质性较强,高含硫,部分地区储层高温高压。

针对川东北海相碳酸盐岩储层的特点,采用胶凝酸闭合酸压工艺技术,取得了良好的增产效果。

1 闭合酸压机理概述

目前,碳酸盐岩储层酸化改造主要形成和发展了基质酸化和压裂酸化 (简称酸压)两大类工艺技术。闭合酸压工艺是酸压工艺中的一种特殊工艺。

闭合酸压的原理是在注入酸液后降压,让裂缝闭合,在低于开启裂缝的压力下将酸液注入到已存在的“闭合”裂缝中,酸液在裂缝面之间产生溶蚀孔洞,这些溶蚀孔洞构成了地层流体流入井眼的通道。酸液在裂缝壁面上进一步刻蚀成较深的沟槽,即使在高的闭合应力条件下,酸蚀裂缝也能保持较高的导流能力。

闭合酸压的优点:

(1)因为酸液基本上处于自由流动而不象常规酸压那样被迫流动,所以,绝大多数酸液都流入酸蚀能力高的区域或渗透率高的区域,有利于提高酸液的利用效率。

(2)容易在近井地带形成导流能力特别高的酸蚀裂缝,减少了未溶蚀颗粒、有机杂质、粘土等阻塞地层的可能性。

2 闭合酸压技术关键

2.1 酸压工艺和酸液体系的选择

川东北海相碳酸盐岩储层普遍埋藏较深,地质情况较为复杂,对酸化工艺和酸液体系的要求较高。在酸化工艺和酸液体系选择上做了以下考虑:①储层埋藏深(>4000m),为利于压开地层,需采用降阻酸体系以降低摩阻和施工压力;②地层温度高 (>120℃),酸液必须有高温条件下的缓蚀、缓速性能;③储层溶蚀孔洞、裂缝发育,易形成酸蚀溶孔,酸液滤失严重。必须降低酸液的滤失,以获取较长的有效酸蚀裂缝,尽量沟通天然裂缝系统;④地层闭合应力较大 (>60MPa)酸化压裂施工后裂缝重新闭合,有效酸蚀裂缝导流能力下降快,影响酸化效果,要求酸蚀裂缝必须具有高闭合压力下的长期导流能力;⑤酸压后残酸返排困难,要求采用易返排的酸液体系。

由于此类气藏储集空间以基质孔隙和溶蚀孔洞为主,其次为裂缝,地层闭合应力较大,所以优选闭合酸压工艺,以满足在高的闭合应力条件下,酸蚀裂缝也能保持较高的导流能力。

在酸液体系方面,采用河坝区块的岩心和胶凝酸体系进行室内实验,经过实验证明采用的胶凝酸体系具备以下条件:①酸岩反应速度慢,酸液缓速率高达 76.28%;②岩屑酸溶蚀率高 (85.3%);③酸液腐蚀速度低(87.5 g/m2h);④高温下铁离子稳定能力和配伍性能均较好。该胶凝酸主要性能指标见表1,流变性能测定数据见图 1。

表1 胶凝酸主要性能

基于上述认识及室内实验研究结果,酸液体系选择了耐高温的胶凝酸体系,利用胶凝酸体系的缓速性能提高酸液在裂缝内穿透距离,解除地层裂缝深处污染和堵塞,沟通远端的天然裂缝。

图1 酸液体系流变性能测定

2.2 酸压施工规模的优化

通过软件对动态缝长、动态缝高、酸蚀缝长、平均缝宽和裂缝导流能力的综合模拟,结合实际经济状况、储层物性特征、储层有效厚度和酸压施工目的对酸压规模进行优化,再考虑深井、超深井施工在高泵压、施工排量受限情况下设备能力的限制对酸压规模作出相应的调整。

以河坝 2井飞仙关组 5105m～5112m储层为例。根据河坝 2井飞仙关组储层特征,本次酸压施工规模优化时,分别对 30m3～180m3工作液规模进行了模拟分析,模拟结果表明,较优的酸压规模为120m3左右。但由于本井有出水的风险,为避免沟通水层,应适当减小施工规模,故施工规模设计为90m3。酸压模拟输入主要参数见表 2,模拟结果见表 3、图 2、图 3。

表2 酸压设计模拟主要输入参数

表3 酸压设计模拟结果 (排量 3.5m3/min)

图2 河坝 2井飞仙关 (5105m～5112m)90m3酸压规模裂缝形态图

图3 河坝 2井飞仙关 (5105 m～5112m)不同酸压规模与酸蚀裂缝形态关系图

2.3 酸压施工排量的优化

计算不同排量下的井口泵注压力,根据储层的地质情况和设备的实际情况选择最优的排量。以河坝 2井飞仙关组 5105m～5112m储层为例。

对河坝 2井施工排量与井口施工压力预测计算时,模拟改造层段的吸酸压力梯度在 0.020MPa/m～0.026MPa/m左右,模拟排量为 1m3/min～4.5m3/min,施工压力及排量预测计算见表 4。根据本井射孔后清水挤注情况估算本井层的吸酸压力梯度约为 0.023MPa/m左右,则在限压 95MPa下,预计施工排量可达到 3.5m3/min左右 (施工压力90MPa左右 )。

表4 胶凝酸的施工压力与排量预测

3 现场应用及效果分析

胶凝酸闭合酸压工艺在河坝 2井进行了现场应用。河坝 2井是位于川东北通南巴构造带河坝场西高点南翼的一口评价井,该井飞三段储层岩石以灰岩为主,储层埋深 5105 m ～5112m,储层温度高达132℃,储层压力高达 108.9MPa,非均质性强,平均孔隙度 2.8%～5.4%,平均渗透率 0.186 mD～3.395mD,属典型的高温高压低孔低渗储层。

3.1 酸压施工简况

该井于 2008年 1月 21日顺利实施了 90m3规模的前置酸 +胶凝酸闭合酸压施工,施工排量 3m3/min～4m3/min,施工泵压 70 MPa～80 MPa,入地液量 113m3,排液、放喷、求产期间累计排液 113m3,返排率 100%,施工曲线 (见图 4)。酸压后天然气产量由酸压前的 2.96×104m3/d(油压 7.0MPa,套压1.0MPa)增加到了 204×104m3/d(稳定油压44.02MPa),继通南巴构造带重点发现井—河坝 1井之后获得了河坝场构造的又一口高产天然气井。

图4 河坝 2井飞仙关 (5105 m～5112m)酸压施工曲线图

3.2 酸压施工效果分析

由施工后排液求产情况可见,施工达到了酸压改造的目的。从压前压后产量对比分析,酸压改造效果显著,说明 90m3酸液规模形成的缝长和裂缝导流能力能够满足地层要求,闭合酸压工艺对川东北探区具有较好的针对性,同时也证明胶凝酸达到了应有的缓速效果。施工排量达到了 4m3/min,达到了预计排量的最高值,说明采用的胶凝酸液体系具有较好的低摩阻性能。返排率 100%,说明该胶凝酸体系易返排。

4 结论与认识

(1)储层地质条件好是酸压施工的有利因素,但是还需结合科学的设计和优质的施工才能取得成功。

(2)由室内实验和施工效果可以看出,该胶凝酸酸液体系具有较好的缓速性能,能有效控制酸岩反应速度,提高裂缝穿透深度。

(3)该胶凝酸酸液体系具有较好的降摩阻效果,能够满足施工对排量的要求。

(4)酸压施工后的返排率达到了 100%,说明该胶凝酸体系易返排。

(5)胶凝酸闭合酸压工艺对川东北海相碳酸盐岩储层改造具有较好的针对性,建议推广使用。

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APPLICATION OF CLOSED ACID FRACTURING TO NORTHEASTERN SICHUAN GASFIELD

QU Jing,LIN Lishi,YANG Yonghua,ZHANGLei and YANG Yandong(Research Institute of Engineering Technology,Sinopec SouthwestOil&Gas Company).

Acid fracturing is an important tool to increase reserves and production ofmarine carbonate rock reservoir in northeastern Sichuan Basin.The reservoir is characterized by deep bury,high temperature,strong heterogeneous,low porosity and permeability,and rich H2S in some areas.So,it's very hard to have a reservoir reconstruction in view of technology.In this study,to chose some cores obtained from the marine carbonate rock reservoir;and then to take gelling acid suited for this area as an acid fluid;thirdly to optimize closed acid-fracturing technique also suited for this area;at last to apply the optimized acid fluid and closed acid-fracturing technique to one well.A better result has been achieved.

carbonate rock,gelling acid,closed acid fracturing

屈静,女,1982年出生,硕士,毕业于西南石油大学油气田开发专业;中国石化西南油气分公司工程技术研究院科研设计人员,主要从事增产措施工艺技术研究。地址:(618000)四川省德阳市龙泉山北路 298号中石化西南油气分公司工程技术研究院酸化压裂技术中心。电话:(0838)2553127,15983811659。E-mail:jingzhi200058@163.com

NATURALGAS EXPLORAT ION&DEVELOPMENT.v.33,no.2,pp.47-50,4/25/2010

(修改回稿日期 2009-06-16 编辑 文敏)