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油气田酸化压裂工艺的应用研究

发表时间：2021/5/27 来源：《基层建设》2021年第2期作者：王杰

[导读] 摘要：目前常用压裂液包括：水基压裂液、油基压裂液、酸基压裂液以及泡沫压裂液等类型，水基压裂液优点主要有悬砂能力较强、粘度较高，以及摩阻低等，缺点则是稳定性稍差，比如热稳定性和机械剪切稳定性较其他压裂液要差一些；油基压裂液现在由于已经被其它系列压裂液慢慢取代，故而在油气田开发中很少应用；泡沫压裂液优点主要有对地层伤害较小、易于返排、摩阻较低，并且携砂能力与造缝能力较强等，其缺点则是压裂液所需注入压力

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        摘要：目前常用压裂液包括：水基压裂液、油基压裂液、酸基压裂液以及泡沫压裂液等类型，水基压裂液优点主要有悬砂能力较强、粘度较高，以及摩阻低等，缺点则是稳定性稍差，比如热稳定性和机械剪切稳定性较其他压裂液要差一些；油基压裂液现在由于已经被其它系列压裂液慢慢取代，故而在油气田开发中很少应用；泡沫压裂液优点主要有对地层伤害较小、易于返排、摩阻较低，并且携砂能力与造缝能力较强等，其缺点则是压裂液所需注入压力较高；而酸基压裂液因具有优良配伍稳定性，特别是对堵塞物具有较好溶解能力，比如粘土，以及部分漏入储层而对孔道造成堵塞泥浆等，酸基压裂液对于储层解堵和恢复产能具有特别好效果。故而为了提高原油采收效率，满足石油需求量，现阶段国内外油田大部分采用酸化压裂技术实现油气井增产增注作用。
        关键词：油气田；酸化压裂；工作液；油气田损害
        引言
        酸化压裂技术基于对传统油气田开发工艺的改进，有效的提升了开发技术的可操作性，所以成为近年来油气田开发中运用性最广的技术之一，从实践效果来看，除了提升了开发工艺的科学性以外，能够有效的弥补开发中的弊端与自然缺陷，因此，文章对酸化压裂技术进行了具体分析，并探究其在油气田开发中的具体运用，以供同行业者进行参考。
        1油气田酸化压裂技术内涵与原理
        酸化压裂技术是现阶段我国油气田开发中使用最普遍以及最广泛的一项技术，这项技术已实现增产为目标。简单来讲，油气田开发过程中，在不使用其它支撑剂基础上，以酸液为压裂液进行后期的压裂作业，有效利用酸液的腐蚀性与水力的作用使油气田出现裂缝，裂缝的出现导致表面出现不均匀的情况，再利用导流能力作用到不完全封闭的裂缝壁面，使地层的渗透性得到有效提升，从而提升油气田的产量。从上述内容可以看出，酸化压裂技术的原理是利用裂缝或通过增强裂缝壁面之间的导流能力来实现油气的高产；而从技术原理角度来看，酸化压裂技术最为关键的是通过酸液与底层之间化学物质的反应对石壁表面进行腐蚀，从而产生裂缝，再通过腐蚀堵住通透口的杂质，增强液体流动的通向性。但是要合理的控制化学反应的时间与速度才能保障液体流动性的最大化，保障油气开采产量实现最大化。
        2油气田酸化压裂工艺类型
        油气田酸化压裂按照工艺技术大致分成酸压、酸洗和基质酸化三种类型，其中酸压又可以细分成普通酸压、深度酸压（前置液酸压、交替注入酸压）、特殊酸化工艺（平衡酸压、闭合酸压）等多种类型。
        （1）普通酸压工艺：也就是常规酸压，该工艺通常不会使用前置液、支撑剂，而是使用盐酸作为酸化压裂液，不仅当作一种增压液体使地层受压开裂，同时也作为酸化剂，过程中酸化压裂液与地层岩石、胶结物等发生反应，但此类酸化压裂液滤失比较严重，作业用酸量大，酸液滤失量不容易控制，同时因为酸液和地层内目标矿物、岩石的溶蚀反应速度特别快，所以酸化的效果不好。从另一方面看，因为施工过程中泵的注排量和要求的泵送压力较低，形成的酸蚀裂缝不能达到目标要求，所以大多用作新井、完井、修井作业后，或者气井投产前的常规处理措施，故又通常被称作基质酸化。
        （2）深度酸压工艺：在酸化过程中可以形成较长酸蚀裂缝，这是与普通酸压工艺最大区别。前置液酸压工艺是首先使用高粘性但不会与岩石反应前置液，一般使用胶凝水将地层压开裂缝并进入，不仅产生动态裂缝，还可以有效降低裂缝温度，并在裂缝壁面形成滤饼，然后再往地层注入酸液，主要以无机酸为主，达到溶蚀裂缝目的，一般酸液和岩石在高温储层下反应速度比较快，要获得有效且动态的缝长会比较困难，所以在高温条件下要求酸液仍然具有高效优良的缓速性能这样才可有效降低储层温度，以及酸液与岩石反应速度，并且增大裂缝穿透度。

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交替注入酸压工艺是通过交替注入高粘性前置液和酸液，从而达到酸化压裂目的。
        3油气田开发中酸化压裂技术的应用
        3.1前置液酸压工艺
        前置液酸压工艺在具体操作中利用高粘稠性物质对底层进行隔离开发油气，这项技术在应用过程中，直接决定开发成败的因素是高粘稠性物质的选择，通常情况高粘稠性物质无法参与到压裂液的化学反应中，但可以帮助压裂液对于石壁面的腐蚀，增加表面缝隙的宽度与长度，并加快酸液进入到缝隙中的效率。在开发过程中，酸液与碳酸盐在储油层面上的化学反应速度最快，尤其是在温度相对较高的储油层面上，而反应速度快出现的裂缝往往较短，无法达到预期目标，因此，为了能够有效延长裂缝的长度，技术使用中会通过加入合适的外加剂控制酸液与碳酸盐之间的反应速度；并选择合适的技术与前置液酸压工艺相结合，对储油层面的温度进行控制，使其能够持续处于稳定与适应的状态。
        3.2酶技术
        酶是一种清洁、环保、无毒害的物质，对人体也不会产生任何危害，所以，在近年来的酸化压裂技术中酶技术的使用较为广泛。其技术主要包括三种类型，一是酶破胶技术；二是酶杀菌剂技术；三是酶转向压裂技术。在破胶技术使用过程中，酶破胶后会生成不易溶解的聚合物质，这种物质具有可降解的作用，能够帮助破胶析出，这样可以有效的实现裂缝最大以及压裂流体渗透率最大。但是酶本身需要依靠活性来发挥作用，这种活性极易受到温度、压力等自然条件因素的影响，所以导致实际开发中残渣率较高；酶杀菌剂技术使用过程中，主要是利用酶代替油气田开发中使用的有毒化学物质，可以同样发挥出作用，而且具有抗菌功能。酶本身是一种蛋白质，不会对人体健康造成危害，可以加入到压裂液中，通过对压裂液中基因进行重组，提取其中具有高活性、高效性的纤维素酶；酶转向压裂技术的使用过程中，酶制剂不会导致油气裂缝堵塞也不会产生天然不可修复裂缝，还能够在一定程度上帮助铺置支撑剂，而且利用自身活性与可降解物质的性能，能够当作暂堵剂进行使用，从而帮助老裂缝导流，减少对油气层的影响。酶技术的使用有效的降低了油气田开发的难度，而且提升了开发效率，减少了污染与危害，能够多方位实现油气田开发的效益。
        3.3原料选择
        作为一种基于化学反应原理的技术形式，酸化压裂技术的反应效果直接受到反应原料的选择影响，而在原材料的具体选择中，需重点关注酸液物质的选择。酸液材料的选择需充分考虑当地环境、岩层特点，设备性能及有关参数也需要纳入考量范围，压裂液的选择则需要考虑岩层的悬砂性与黏度，这是为了保证其在具体应用中能够较好服务于岩层压裂、裂缝延伸。
        结语
        随着目前经济发展对油气需求量不断增加，酸化压裂技术在油气田开发中起着十分重要作用，面对地层复杂岩石条件下的油气田开发，原有的普通酸化压裂技术已经无法满足需求，因此，酸化压裂技术也在不断根据需要的逐渐发展，已经逐步发展成多功能的复合酸液体系，具有减少滤失、降低阻力、减缓反应速度、助排等特点。不过为了更大程度上满足我国油气田发展需要，必须要不断完善和改进酸化压裂技术，所以仍需要对酸液与岩石和流体配伍性、工作液添加助排剂等酸化压裂技术做进一步探讨，从而在提高油气田开发效率的同时，还能够减少开发油气田对人员健康、生命和周围环境的损害。
        参考文献：
        [1]韩演涛.酸化压裂技术在油气田开发中的现状及应用[J].中国石油和化工标准与质量，2011（11）：175.
        [2]武文涛.浅析油气田开发中酸化压裂技术的应用[J].化工管理，2016，（01）：207.
        [3]王顺田.油气田酸化和压裂废液处理技术[J].云南化工，2018，45（01）：80.