探讨酸化压裂技术在油气田开发中的应用

王萌 孙永田

(1.华北油田公司第三采油厂,河北 河间 062450；2.中国石油大学(华东),山东 青岛 266580)

酸化压裂技术在当前的油田企业中得到了十分广泛的应用，可以起到增注增产的重要作用。此项技术是将酸液当作压裂液，在压裂的过程无需再用支撑剂，即为所谓的酸化压裂。压裂过程中，由于受到水的持续作用，酸液会对油气层造成一定腐蚀，进而产生裂隙，酸液与水的同时作用会使裂隙的表面发生变化，使得裂隙具有了很好的导流性，渗透能力大幅增加，最终起到增产的效果。

1 酸化压裂技术概述

按照技术工艺可将该技术分成三种类型，分别为酸洗、酸化与酸压。其中，酸压还能分成平衡酸压、常规酸压以及闭合酸压等。如果按照酸液的具体类型进行分类，则它们可分成常规酸酸化、混合酸酸化与乳化酸酸化等。

酸化压裂技术的作用原理为：在相对较低的破裂压力中，注入备用酸液，使其可以在裂隙当中充分的流动，将岩石等其他指定较硬的物体溶解成大颗粒，以此起到有效提高渗透性的作用。在此过程中，需要依靠酸液和碱性矿物之间的化学反应，质地坚硬的岩石会被逐渐的溶解，通过中和反应，生产各种盐类与气体，酸液所经过地方的裂隙周边空隙会随之变大，再注入新酸，增加酸液循环，裂隙宽度将进一步增加，实现有效改善流通性的根本目的。除了可以对孔壁进行溶蚀，注入的酸液还能对孔洞中封堵的各类物质进行溶蚀，将其进行离散，疏通了孔洞，堵塞物被酸化溶解的残渣会与酸液一同流出，进而间接提高了地层的渗透性。

就当前掌握的技术来讲，合理运用压裂酸化技术是提高产量的最佳捷径之一。想在实际情况中完全发挥该技术的最大功能，需对碳酸盐的主要成分进行研究，选取与实际情况最为适宜的酸液，对其反应的具体条件进行控制，力求实现效率最大化，减少酸液的损失和浪费。此时，有效减少流体损失是十分关键的环节。控制流量最好的方法就是提高酸液的粘稠度，可以向液体中加入适量的稠化酸等来增加其粘稠度，而且这些外加剂并不会对酸液的性质造成影响。

2 酸化压裂技术应用中存在的主要困难

虽然酸化压裂技术可以显著提高产量，但由于各个方面因素的影响，使该技术在应用过程中切实存在一定问题和难度，主要体现在以下几个方面：

2.1 克拉玛依等高温、超高温地层，其平均温度可以达到135℃左右，温度极高，酸化压裂技术根本无法在这种地层使用，酸液在高温环境下不能充分的流动，反应所需的时间也很长。

2.2 对于岩性较为复杂的油气田而言，油田的质量与品位相对较高，但由于其矿物成分较为复杂，使得酸化压裂等技术的使用效果并不能达到预期的水平。

2.3 对于二氧化碳、硫等物质元素含量相对较高的油气田而言，由于平均含硫量已经超过行业标准，油气层当中赋存数量很大的硫化氢，这是一种具有很强还原性的化合物，与酸液反应会生成亚铁沉淀等物质，这不仅会对压裂造成严重的影响，还会使油气开采与运输变得十分困难。

3 酸化压裂技术在油气田开发中的具体应用

3.1 前置液酸化压裂技术的应用

前置液酸化压裂技术主要是指使用粘性好但不会产生额外反应的前置液对地层进行预先处理，生成不同规格的裂缝与空隙，为后续的酸液注入与溶蚀等提供良好的基础条件。针对平均温度较高的储层而言，酸液与岩石会在很短的时间内进行反应，所以想要得到有效的缝长是十分困难的，要求所用酸液在温度较高的环境下，依然可以保持良好的缓速能力。另外，合理应用压裂技术工艺，是确保高温深井使用酸化压裂技术取得显著效果的重要基础。在实际情况中合理运用前置液酸化压裂技术，其中所用的前置液能大幅降低油气储层的实际温度以及岩石和酸液之间的化学反应速度。酸液的选取应考虑其缓速能力，如果所选酸液不具备较高的缓速能力，则会对具体的反应情况造成不同程度的影响，不利于裂隙穿透度的增加。在现阶段的油气田开发开采工作中，前置液酸化压裂的作用机理在于借助前置液，在地层压出裂隙，然后液体进入缝隙当中，可对裂缝的温度进行有效的调节，并在缝隙的内壁上形成一个滤饼，进而达到促进酸液缩小滤失量的目的。除此之外，酸液的粘度与前置液相比要小很多，所以会在一定程度上降低了缝隙壁面上的反应速度，间接实现了酸液深穿透。为满足酸压要求，还需按照150：1 的比例对前置液和酸液的实际粘度进行严格的控制。在实际应用过程中较为常见的前置液有：凝胶水、相乳状液等。常规酸液主要选用无机酸。为确保压裂质量，前置液与常规酸液的用量比需要控制在1/2 左右，此外还需注意酸蚀缝的最大长度不得超出50m，最小长度不得低于15m。

3.2 交替注入压裂液、酸液技术的应用

该技术以交替的方式向压裂缝中注入一定量的高粘压裂液与酸液，通过这样的方式完成酸化压裂。这种基于交替注入方式的酸化压裂技术具有应用范围广、滤失量较小且导流能力相对较强等优势特点，特别是它的滤失系数较大的油气储存层中，如果现有的反排技术良好，则会在实际情况中取得十分突出的效果。在开发与应用环节中，预先注入前置液然后再注入酸液可以大幅降低滤失速度。此外，酸液处于前置液中会出现数次指进，随后可以生成深度更大且数量更多的沟槽。

3.3 闭合酸压技术的应用

闭合酸压是一项能够提高井眼导通性能的技术，被许多油气田开发组织和人员重视。该技术于上世纪八十年代初期提出，对于裂缝压裂，是存在一定前提要求的，首先实际压力要比油气储存层的破裂压力低，其次每次注入的酸量要尽量控制在最低的水平。在油气田开发过程中应用闭合酸压技术可以在井眼的周围创造出一条开放式结构的裂隙。这样的方法与传统的运用支撑剂的方法十分相似，可以大幅提升裂隙自身的导通能力。然而，在应用时，会有一小部分油气储层不能形成裂隙，或所形成的裂隙的导流能力较差，无法满足预期要求。存在这一问题的油气储层特点为：地层岩石具有相对较好的亲酸性，但裂隙的内部却是较为均匀的，导致刻蚀不具备足够的差异性，因此在应用酸压技术的过程中，就有可能降低减小裂隙导流性能。此外，地层遭受不均匀刻蚀，刻蚀作用而生成的凸起部分在闭合应力的不断作用下，会被压碎或掩埋，造成这样问题的原因可能是地层结构质地太软，比如石灰岩等，还有可能是因为酸液注入量过大，导致酸液的滤失速度明显提升，使得裂隙的内壁出现较为严重的软化情况，再有就是地层所对应的盐酸溶解能力过低。如果这一溶解能力相对较低，无法满足预期的要求，则未被酸化处理的这种碎屑会残留至裂缝内壁表面上，最终对实际的酸化反应效果造成影响。

4 结语

总而言之，酸化压裂技术对于油气田开发工作而言，有着十分重要的意义和作用，该技术的大规模应用为我国油气田增储做出了十分卓越的贡献。目前，油气藏岩性条件越来越复杂，以往的酸液体系已经向复合型变化，逐渐形成一套滤失速度低，集降阻、缓速等功能为一体的酸液体系。迄今为止，酸液注入技术已经再向完全不同的体系中进行单机或多级注入，在此基础上全面实现了深井穿透裂隙形成，且裂隙具有很高的导流性能，可起到增产的根本目的。但为了满足日益扩张的发展需求，依然需要对酸化压裂技术进行更为深层次的优化和改建，从而为我国的油气田开发事业提供可靠的技术支持。

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