譚福吉 楊亞峰

中石化西南石油工程公司井下作業(yè)分公司 四川德陽 618000

引言

中國海相碳酸鹽巖分布面積大，約占大陸沉積巖總面積的40%，其儲層天然氣含量約占我國天然氣資源總量的60%。川西海相碳酸鹽巖儲集層十分發(fā)育，中石化西南油氣分公司部署實施的川科1井的成功（86.8m3/d），證實了川西海相儲層具有極大的勘探開發(fā)潛力。為了進一步擴大該區(qū)天然氣勘探開發(fā)成果，為川西氣田尋找新的接替層系，中石化西南油氣分公司在該儲層新布了兩口探井XNS-1井和XOS-1井。通過對XNS-1井鉆后研究，預測該套儲層在整個川西探區(qū)發(fā)育區(qū)面積近8000平方公里，資源量近5000億立方米。但測試發(fā)現(xiàn)該區(qū)地質情況復雜，探井自然產能低，必須進行儲層改造。因此，有必要對適應于研究區(qū)的儲層改造工藝技術進行進一步研究。

一、儲層特征及改造面臨的問題

川西海相碳酸鹽巖儲層大多低孔低滲，自然產能低，儲層改造主要面臨如下難題：①儲層主要為灰?guī)r、白云巖，酸巖反應速度快難以達到深穿透目的；②儲層可能含有H2S酸腐蝕性氣體，且儲層埋藏深（5000m以上），高溫下增加了管柱腐蝕的風險；③井深管柱摩阻大、酸液腐蝕大；④儲層非均質性強，可分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲層，均勻改造難度大；⑤儲層多含水，規(guī)模太大易出水。

因此，應優(yōu)選高溫抗腐蝕性能好的酸液配方以降低高溫下酸液對管柱的腐蝕，同時優(yōu)選酸巖反應速度慢、降阻性能好的酸液配方體系，在優(yōu)化的酸液規(guī)模下盡可能溝通更大范圍的儲層和天然裂縫并增加酸蝕裂縫長度、達到深穿透目的。

二、酸液配方優(yōu)選級主要性能

通過對國內外類似儲層壓裂用工作液的實驗評價和分析以及元壩地區(qū)、川科1井的成功經(jīng)驗，決定采用膠凝酸酸化工藝，通過室內實驗，優(yōu)選出配方為：鹽酸+膠凝劑+緩蝕劑+緩蝕增效劑+鐵穩(wěn)劑+助排劑＋增效劑

1.穩(wěn)定性

將酸液置于90℃下恒溫不同時間，觀察其穩(wěn)定性，試驗表明酸液具有良好地穩(wěn)定性，溶液始終呈褐色均勻粘稠狀液體（120min），粘度變化不大。

2.綜合性能

參照相關實驗標準，對配方酸液的性能進行了評價。表1為配方酸液綜合性能室內實驗評價結果。

表1 膠凝酸綜合性能

由表1可以看出，酸液粘度、鐵離子穩(wěn)定能力、緩速率等性能均符合相關標準要求；靜態(tài)腐蝕速率、動態(tài)腐蝕速率分別為3.93g/m2.h、65g/m2.h均到達國家一級標準；且酸液表面張力低（28.15mN/m），酸液易于返排，能夠降低殘酸對儲層的傷害。因此，酸液的各項性能整體較好，符合施工要求，為大范圍的溝通儲層和天然裂縫以及增加酸蝕裂縫長度，實現(xiàn)儲層深度酸壓創(chuàng)造了良好的條件。

3.緩蝕性能

采用掛片腐蝕法，對配方酸液和P110油管在140℃條件下進行了酸液腐蝕實驗，實驗結果見表2所示。

表2 酸液緩蝕實驗結果表

從緩蝕實驗結果可以看出，在140℃條件下酸液的腐蝕速率為32.74g/(m2.h)，符合行業(yè)標準，滿足施工要求。

4.儲層巖屑酸溶蝕率

對該區(qū)兩口探井設計改造層段巖屑（80-200目）進行了酸液溶蝕性實驗，實驗溫度90℃，酸巖反應時間120min，液固比20:1，為降低實驗誤差，每個層段的巖屑做4組實驗取平均值，實驗結果如表3所示。

表3 孝深-1井巖屑酸溶蝕實驗結果

實驗結果表明，XNS-1井巖性為灰?guī)r、白云巖為主，溶蝕效果最好；XOS-1井5699-5706.5m層段巖性為白云質灰?guī)r、灰?guī)r，溶蝕效果稍差，5710.3-5724m層段巖性為白云巖、灰?guī)r，溶蝕效果較好；兩井采用鹽酸為主體的膠凝酸酸壓改造完全能滿足要求。

三、施工參數(shù)優(yōu)化

1.注酸排量優(yōu)化研究

施工排量與泵注壓力需盡量保證套管、油管、井口及地面高壓管匯等井下工具與地面設備的安全使用。在對改造層段施工排量與井口施工壓力預測計算時，通過模擬改造層段在不同吸酸壓力梯度，不同排量時的井口施工壓力，得出施工排量應不大于4.0m3/min。再加上施工井為勘探井，未知的一些因素也決定了不宜采用高排量，所以最終優(yōu)化施工排量為1.0-4.0 m3/min。

2.酸蝕裂縫導流能力優(yōu)化

不同類型的儲層物性以及裂縫發(fā)育程度差別很大，所以儲層改造的目的也不相同。因此，針對這Ⅲ類儲層的改造目的、目標，進行了酸蝕縫長以及裂縫導流能力優(yōu)化研究，優(yōu)化結果如表4所示。

表4 酸蝕裂縫導流能力優(yōu)化設計結果

3.酸壓規(guī)模選擇

儲層物性差，儲層改造獲得高產的關鍵在于獲得更長的酸蝕裂縫，因此，應適當加大規(guī)模。但是考慮到儲層施工難度大，大部分儲層均為氣水同層或含氣水層，且施工井為勘探井，故而施工規(guī)模又不宜太大。結合Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲層改造所需裂縫長度，綜合考慮，膠凝酸閉合酸化規(guī)模為120～220m3，圖1為軟件模擬的XNS-1井雷口坡組酸壓規(guī)模與酸蝕縫長、動態(tài)縫長關系圖。

圖1 XNS-1井雷口坡組酸壓規(guī)模與酸蝕縫長關系

4.助排措施

由于儲層改造層段低孔低滲，為實現(xiàn)改造井酸化改造后殘酸的快速返排，以降低儲層傷害，采用全程液氮伴注，同時在施工液體配方中加入了增效劑等強力助排的添加劑，若排液困難時采用液氮氣舉或液氮吞吐等助排措施。

四、現(xiàn)場應用與工藝評估

此工藝技術在新場-孝泉海相共進行2井3層次的儲層改造施工（表5），改造井為孝泉構造XOS-1井和新場構造XNS-1井，XNS-1井獲得了高產工業(yè)氣流，取得重大勘探突破。

表5 新場-孝泉海相探井儲層改造概況

采用壓裂軟件對兩口勘探井進行了壓后擬合分析，兩口井均為裂縫性儲層，由于都采用了酸巖反應速度慢、降阻性能好的膠凝酸酸液配方體系，故最后獲得的酸蝕裂縫半長都較長，實現(xiàn)了對儲層的深度改造。

五、結論與建議

1.通過對儲層與相關技術現(xiàn)狀的分析研究，優(yōu)選出了改造工藝及酸液體系。并對酸液性能進行了評價，對施工參數(shù)進行了優(yōu)化，初步形成了一套適合于新場-孝泉海相儲層改造的酸壓工藝技術，XNS-1井獲得了45.611×104m3/d的產量。

2.XNS-1井5587-5605m層段以及XOS-1井改造效果不理想說明施工參數(shù)、返排技術以及控水技術還需根據(jù)層段特征進行進一步優(yōu)化研究。

3.針對Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類儲層根據(jù)改造目的、目標對酸蝕縫長及裂縫導流能力進行了優(yōu)化設計，初步形成了針對這些儲層進行改造的壓裂優(yōu)化思路。為了均勻布酸，建議在今后的技術優(yōu)化中進行暫堵技術研究。

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