超深井酸压及压裂改造技术研究

修贺

(中国石化胜利油田分公司清河采油厂，山东 寿光 262714)

一、概况

深井（大于3000m）、超深井（大于4200m）的增产改造是油气藏勘探由浅层向深层发展的重要手段之一。超深井地层具有超高温（大于150℃)、高地应力（大于70MPa）和高孔隙压力（大于45MPa）的特点，它影响岩石力学性质、孔隙度及渗透率，使得施工中具有施工泵压高、施工参数受限、施工排量难以提高、提高砂比困难以及人工排液困难等特点，因此超深井压裂难度比普通井更大，成功率更低。

二、深井、超深井压裂特点

超深井酸压及压裂技术改造的主要难点主要集中在以下几个方面：

（一）储层渗流条件差、地层应力高，井口施工泵压高。

超深井压裂井口施工泵压高的原因主要有两个方面。

1.井底破裂压力高。井底破裂压力主要受地应力及岩性的控制。一般说来，绝大多数井底破裂压力随地层深度的加深而增加。

2.压裂管路沿程摩阻高。对于选定的压裂液及配方系列和管柱结构，压裂管路沿程摩阻与井段的深度成正比增加。通常，超深井压裂施工井段深度是普通井压裂施工井段深度的2—3倍，那么超深井压裂施工的管路摩阻同样是普通井的2-3倍。

（二）层薄、非均质性强、异常施工压力等因素导致加砂困难，需要进一步配套压裂工艺。

一方面层薄容易导致压裂裂缝向层外延伸，非均质性特别是天然裂缝、含有砾岩成分是进行压裂改造极易造成早期砂堵；另一方面复杂的岩性也给压裂液、酸液优选带来了很大的困难。

1.施工方式选择性差。考虑采取保护套管的措施防止套管超压，在选择进液方式时只能侧重选择油管进液的单一压裂方式。而常规普通压裂中的套管进液、环空进液和油套混合进液三种进液方式不能选择。采用油管压裂通常选用必ф88.9mm油管，因直径较小增加了管路摩阻。

2.施工参数受限。由于压裂液在泵注过程中沿程摩阻受施工排量的影响极大，提高施工排量，沿程摩阻就会成倍增加，所以施工排量很难提高。施工排量提不高，必然导致水力压裂裂缝宽度受到影响，所以在低排量压裂的条件下很难压开宽裂缝。即便压开裂缝，因为排量低，在施工过程中难以提高砂液比；加大施工规模，也很难形成高导流能力的宽缝，且很容易造成砂堵，导致施工失败。

(三)水伤害、应力敏感伤害等相对程度高，对于勘探全过程的油层保护的要求较高。

对于砂岩油气层泥质含量普遍较高，在粘土矿物组分中，例如西部新区中部1区块莫西庄地区试油层泥质含量最高达40.74%，中部2区块成1井试油层泥质含量高达62.35%，同时粘土矿物中伊利石、伊蒙混层的含量较高，造成储层物性差的同时，对于勘探全过程的油层保护的要求极为苛刻。首先是如果钻井液与储层的配伍性，射孔、完井作业入井液等与储层的配伍性不好，都会造成储层的严重伤害，使得本来较低的孔隙度和渗透率进一步受到伤害。

(四)目前的施工设备、井下工具难以适应超高压作业的要求，超深特殊结构井的改造技术目前也尚不成熟配套。

深井、超深井进行增产改造施工成本高，投资风险大。超深井压裂因井下作业工作量和压裂作业工作量成倍增加，导致整个作业费用大大增加，塔里木超深井压裂单井的改造费用高达100多万元。使用增压泵施工，一次作业动用设备30多台。

三、深井超深井压裂井下工具研究

在油气田的开发生产中，随着井深的不断增加，井下的温度和压力也随之不断地增加，措施作业中的施工压力也增加，当井深达到5000 m以上时，一般情况是：地层温度在130℃以上，压力在50MPa以上，施工压力在80MPa以上。由于井深、工作量大、施工时间长，而原有井下工具的耐温耐压指标较低，不能满足现场需求，在使用中会出现如下问题：封隔器胶筒与密封盘根等橡胶件出现高温脱硫或高温碳化；在高压下井下工具发生变形、破裂、断裂；管柱的温度效应显著，伸缩变形量大，发生应力断裂；管柱受高压作用及压力波动的影响，发生漏失和脱扣。

四、深井、超深井改造措施研究

根据深井、超深井改造的难点，结合以往的改造经验，有针对性地开展以下几方面改造技术的研究，并进行了现场应用，取得了一定的效果。

(一)室内试验对于选井选层和储层改造优化设计有着重要意义。

对于这类埋藏深，渗透率极低，岩性致密，异常高压、地应力值较高，加之又有裂缝的储层，以及泥质含量大，水敏较强的储层加强了室内基础实验研究，开展了敏感性评价试验、不同类型的工作液分析、应力敏感评价等基础试验，对不同储层的物性特征有了更深入的了解，这些试验结果对下步的选井选层、压裂设计的优化都有重要的指导意义。

(二)针对低孔低渗、井深高温的特征，进行了新型耐高温、低伤害工作液体系的研究，在某A井的大型酸压中进行了应用。

根据深井高温酸压试油的需要，研究开发了新型的稠化酸系列，指标达到了HCl浓度25%，50-170℃时，剪切70min后粘度为28mPa·s，远远高于国内外的水平，已在某A井进行了应用，工艺取得了成功。

(三)建立了复杂油气藏压裂压力的诊断分析方法，可为设计的优化提供参考。

复杂油气藏受天然裂缝发育的影响，水力裂缝的产生与发展过程压力均表现出了不同于相对均质储层的特征。随着裂缝的延伸，缝内净压力不断增加，不同组系的微裂缝依次不断开启导致压裂液滤失增强，容易导致加砂压裂砂堵；而在压裂泵注停止后，随着压裂液在地层中不断滤失，缝内净压力逐渐下降，开启的微裂缝又不断闭合，压裂液的滤失速率逐渐减小，最后天然裂缝完全闭合，压裂液继续通过基质向地层滤失，直至裂缝完全闭合。

(四)提出了相应的配套工艺技术。