酸化压裂技术在油气田开发中的应用

2022-12-30

酸化压裂技术现今正被国内外油田企业普遍运用, 能够达到增注增产的目的。这种技术主要是用酸液作为压裂液, 不再使用支撑剂直接压裂, 就是我们所说的酸化压裂。压裂的原理在水的压力下, 酸液腐蚀油气层产生裂缝, 酸液和水的共同作用让裂缝表面变得凹凸不平, 这样的裂缝具有很强的导流能力, 提高了底层的渗透能力, 达到石油增产的目的。

1 酸化压裂技术分析

按照酸液的类型划分酸化压裂技术, 可以分为混合酸酸化、普通酸酸化、土酸酸化和延迟酸酸化等;如果按照工艺流程划分, 可以分为基质酸化、酸洗、酸压, 其中酸压又可细分为闭合酸压、平衡酸压和普通酸压等。

酸化压裂技术能够达到石油、天然气增产的效果, 主要原理就是在油气层注入酸液, 底层破裂压力较小, 因此在裂缝中酸液能够尽可能流动, 腐蚀掉坚硬的岩石和其他块状物, 增强出油区的渗透能力。一般的矿物质是碱性的, 与酸性酸液发生化学反应而溶解, 同时生成气体和其他可溶性盐, 随着酸液的不断注入, 油气层的裂缝会越来越大, 液体的流通性会逐渐增加。在腐蚀裂缝的过程中, 堵塞在空洞中的物质也能够被酸液腐蚀, 进一步提高了井下出油区的渗透能力。酸化压裂技术是目前使用广泛的油气田增产技术, 要充分发挥这项技术的优势, 就要对油气层碳酸盐性质有充分的了解, 选用相应的碳酸盐, 控制反应环境和条件, 加快反应速度, 提高反应效率, 最大化利用酸液, 尽量减少酸液的流失, 我们可以适量的加入乳化剂、稠化剂等其他化学物质改变酸液的黏稠度。

2 酸化压裂技术存在的困难

虽然酸化压裂技术应用广泛, 并且在应用中取得了长足发展, 但是这种技术仍然存在一定困难。一般有: (1) 以克拉玛依、准格尔等盆地为代表的高温、深层以及超高温、超深层地层, 例如温度达到135℃, 压力系数达到2.0的地层, 存在的困难是酸液以及施工压力无法满足需求, 酸液无法充分流动, 反应时间不够长; (2) 以清溪油田为代表的复杂岩性油气田, 油田的品味和储量都较好, 但是油气层矿物成分特别复杂, 实际应用水力压裂以及酸化压裂技术效果较差; (3) 以罗家寨油气田为代表的二氧化碳、硫含量较高的油气田, 含硫量超出了行业标准, 油气层有大量的硫化氢, 硫化氢具有高度还原性, 可能产生硫化亚铁沉淀和硫单质等, 这些不仅会给酸化压裂带来困难, 还会让油气田开采、运输等更加困难。

3 酸化压裂技术在油气田开采中的应用

目前酸化压裂技术在油气田开采中的应用主要有以下几个方面。

(1) 压裂液和酸液交替注入交替注入是这项工艺的关键环节, 直接影响到酸化压裂的效果。压裂液和酸液交替注入工艺有很多优点, 例如较好的导流能力, 较大的作用范围, 不会产生较大的损失等, 相对于其他酸化压裂技术, 这项技术较强的是滤失能力, 对于石油开采有重要帮助。一般交替注入的方式有两种, 即“先酸液后前置液”和“先前置液后酸液”, 一般采用第二种方法, 因为先前置液后酸液的滤失速度更低。

(2) 前置液酸压技术首先在地层中注入黏稠度较高的物质, 这样会生成动态缝隙, 酸液能够通过缝隙融入地层, 缝隙边缘也会被酸液腐蚀, 前面注入的黏稠度较高的物质除了酸液之外, 不会与其他物质发生反应。如果油气层温度较高, 虽然会让碳酸盐矿物质和酸液之间的反应速率加快, 但是也会对缝隙长度产生影响, 如果发生这种现象, 那么就需要在酸液中加入一定量催化剂, 减慢酸液和碳酸盐的反应速度, 让缝隙长度符合预期。再者, 合理的工艺技术能够改造井内渗透性低但是温度高的岩石的酸化反应, 前置液酸压技术能够适当挂起岩石的表面温度, 控制和酸液的速度, 对于酸液的选择要科学合理, 让岩石的穿透性达到最大化。在前置液酸液技术的应用中, 前置液的主要作用是降低岩石表面温度, 压开地层裂缝, 让壁面凹凸不平, 确保酸液流动通常且充分。同时, 可以适当提高酸液的黏稠度, 但是需要注意其黏稠度要小于前置液, 这样可以为酸液的顺利流动创造条件, 还能够确保酸液与岩石的充分反应。控制好前置液和酸液的黏度系数, 同时控制好酸液和前置液的用量, 再者, 酸液腐蚀的缝隙长度应小于50厘米同时大于15厘米。

(3) 闭合酸压技术运用闭合酸压技术, 油田井眼导流能力能够得到有效的优化和提高, 目前很多油气田开采专业人员都针对闭合酸压技术开展了研究, 闭合酸压技术在1980年就被提出。如果油气田储层压力高于破裂压力, 才能运用闭合酸压技术, 并且需要严格控制酸液的注入量, 让井上和井底的裂缝受到酸液的作用, 从而呈现非封闭状态。但是随着开采的深入, 采用单一的酸化压裂技术可能已经无法满足需求, 现今的酸化压裂技术正在向多级发展, 这也是今后的研究方向和重点。