大型酸化压裂技术在元坝气田的应用

引言

元坝气田构造位置位于四川盆地中低缓构造带北斜坡元坝区块长兴组-飞仙关组Ⅱ-2号礁滩复合体西部。主要目的层是长兴组, 其主要岩性为白云岩、溶孔白云岩、含灰白云岩, 岩性致密, 渗透率较低, 但存在天然裂缝。由于高含硫化氢气体, 在钻井作业过程中, 往往采用高密度压井液压井, 储层污染严重, 大型酸化压裂技术可有效解决这些问题, 可成为该区提高产量的一种重要手段。

一、酸化压裂作用机理

酸化压裂是在大于地层破裂压力条件下向地层中挤入酸液, 依靠酸液的溶蚀和水力作用, 将地层中原有的天然裂缝撑开、加宽并延伸至较远处, 或把岩石压破而形成新的裂缝。这种酸化压裂裂缝, 在酸液对岩石反应的溶蚀作用下, 裂缝壁面呈凹凸不平形状, 当施工结束后, 形成沟、槽, 成为有效地气流通道, 改善气井的渗流状况, 提高地层的导流能力, 从而提高气井产能。

影响酸化压裂效果的因素很多, 主要影响因素有以下几点: (1) 酸液类型及浓度:酸液类型对反应速度影响关系很大。酸液中H+浓度越高反应速度越快, 强酸与地层的反应速度较快;相反, 弱酸与地层的反应速度较慢。 (2) 地层温度:温度升高, 酸液中H+离子热运动加快, 与岩石反应速度也相应加快, 同时也加快了对管柱的腐蚀。因此对于高温深井来说, 施工时不但要选取有效的防腐剂, 在必要时还要采取冷却的措施, 增大注入酸液的速度。 (3) 地层压力:盐酸与碳酸岩反应速度随着压力的不断增大而逐渐减小, 在低于3MPa以下时, 压力对反应速度影响显著;当压力大于6MPa时, 压力影响几乎可以忽略。 (4) 岩石的物理化学性质:盐酸与灰岩反应的速度比与白云岩的反应速度快, 盐酸与砂岩反应很困难。除岩石的化学组成外, 其结构形状, 如孔道的大小、分布和岩石的层理等, 也对反应速度有影响。 (5) 注入酸液速度:提高注入酸液速度, 酸液与岩石的相对运动速度加快, 则反应速度加快。 (6) 面容比:面容比是单位体积酸液所接触岩石表面积的大小。在数值上, 面容比等于酸液所接触的岩石面积与酸液总体积之比。因而, 面容比越大, 反应速度越快。

二、现场应用

1.管柱优化:元坝气田是高含硫超深井气藏, YB井深超过6600m, 硫化氢含量高达6.98%, 为解决这一问题, 采用BG110SS的抗硫油管, 管柱自下而上:射孔枪+射孔筛管+油管+纵向减震器+油管+RTTS-112封隔器+RTTS安全接头+RD循环阀+震击器+液压旁通阀+电子压力计托筒+RD安全循环阀+37/8OMNI阀+油管+伸缩节+油管+伸缩节+油管, 井口选择耐压105MPa的FF级防硫采气树。

酸压施工前先把油管内替入酸液, 关闭OMNI阀后再进行酸压施工, 这样减少了挤入地层压井液的数量, 有利于保护气层提高酸压效果。对于深井, 管柱受热胀冷缩和酸压放喷期间摩阻的影响, 管柱长度会发生较大的伸缩距变化, 容易导致封隔器失封或者测试管柱渗漏, 伸缩节的使用, 补偿了管柱长度的伸缩距变化, 避免了由此引起的许多问题, 从而大大提高了施工一次成功率。另外射孔、酸化压裂、测试三联作业, 减少了施工环节, 缩短了施工周期, 加快了生产步伐。

2.酸液漏失量的控制:在酸化压裂施工中, 开始是在高于岩层破裂压力的情况下往井中挤酸液, 地层破裂后压力回落到破裂压力以下, 并随着施工的继续, 压力不断的下降。以往人们把这看作是施工的标志, 但实际上这恰是酸液大量漏失的征象, 结果使裂缝不能更远的延伸。理论上讲, 酸化压裂的全过程应该是注入酸液的压力一直保持在破裂压力之上, 酸压效果会更好。

研究证明, 即使有少量酸液的漏失也会形成垂直裂缝表面的虫洞。这些虫洞, 不仅使酸液漏失量的控制更加困难, 而且还会改变酸液主要的运移方向。大多数漏失酸液是通过虫洞和撑开的天然裂缝漏失的, 而不是从水平压裂缝表面均匀的漏失。

为了更好的解决上述问题, 酸液采取了以下配方:

(1) 前置酸:20%HCl+3%HAc+3.0%KMS-6+2.5%BD1-2+1.0%BD1-5+2.0%NH4Cl

(2) 胶凝酸:25%HCl+3%HAc+3.0%KMS-6+2.0%BD1-6+2.5%BD1-2+1.0%BD1-5+2.0%NH4Cl

(3) 闭合酸:16%HCl+2%HAc+3.0%KMS-6+2.5%BD1-2+1.0%BD1-5+0.5%BD1-6+1.0%NH4Cl

(4) 前置液:0.50%BFC-1 (特级) +0.5%BZP-2+0.1%BOC-02+1.0%BFC-3

(5) 活性水:清水+复合活性剂2.5%

3.效果分析:本井该地层经酸化压裂改造不仅彻底解除了高密度压井液压对地层的污染, 而且形成了高效垂直的导流裂缝, 获得了高产工业气流。采用19mm油嘴, 35mm孔板临界速度流量计放喷求产, 测得气产量124.36×104m3/d。增产效果明显, 效益可观。

结论

从YB井的大型酸化压裂施工的成功经验可以得出以下的结论:

1.大型酸化压裂是改造川东北元坝气田有潜力碳酸盐裂缝气藏导流能力的有效手段, 可以解除高密度压井液压对目的层的污染。

2.酸化压裂施工设计要有针对性, 要充分结合地质工程两方面的因素。

3.OMNI阀和伸缩节的使用, 以及射孔、酸化压裂、测试三联作施工, 可以有效保护气层, 减少施工环节, 缩短试气周期, 加快了生产步伐。

摘要：针对元坝气田储层岩性致密、压力系数高、存在地层严重污染且高含剧毒硫化氢气体的特点, 采用大型酸化压裂技术来解除污染, 提高产能。通过理论联系实际, 对施工设计进行优化, 使该技术在YB井获得了巨大成功, 证实了该技术是元坝气田增储上产的有效手段之一。

关键词：元坝气田,硫化氢,酸化压裂:应用

参考文献

[1] 阎建华。油藏工程实践。北京:石油工业出版社, 2003.

[2] 冯增昭、赵澄林。沉积岩石学。北京:石油工业出版社, 1993.