CN104975839A

CN104975839A - 复合多级压裂酸化及氮气泡沫快速返排工艺

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Publication number: CN104975839A
Application number: CN201410139811.XA
Authority: CN
Inventors: 王其新; 郭向东
Original assignee: Dongying Wide Trade Petroleum Technology Service Co Ltd
Current assignee: Dongying Wide Trade Petroleum Technology Service Co Ltd
Priority date: 2014-04-09
Filing date: 2014-04-09
Publication date: 2015-10-14

Abstract

一种复合多级压裂酸化及氮气泡沫快速返排工艺，为采用注入前置酸的方式，以降低储层破裂压力；泵注压裂酸化液，为复合多级压裂酸化与注氮气泡沫返排工艺相组合进行：A、采用压裂液+胶凝酸+闭合酸的多级复合酸压技术；B、优选液体配方：①优选常规酸液、②优选胶凝酸、③优选清洁压裂液和④优选顶替液⑤；C、通过泵注压裂酸化液的专用管柱自油管注入方式进行泵注；所述造缝为：D、计算岩石力学及地应力剖面，E、酸压造缝模拟，F、G、采用液氮伴注方式，降低液体滤失，控制压裂酸化液粘度和施工排量，以掌控裂缝的延伸发展，沟通缝洞而造长缝；所述残酸返排，采用氮气泡沫助排液，提高残酸返排能力；所述放喷排液，为施工完毕后测压降及放喷排液，放喷排液后开井生产。

Description

复合多级压裂酸化及氮气泡沫快速返排工艺

技术领域：

本发明涉及石油开采中的地层压裂酸化工艺技术，特别涉及一种复合多级压裂酸化及氮气泡沫快速返排工艺。

背景技术：

传统的石油开采中的地层压裂酸化工艺技术，一般为在酸化药剂体系中加入发泡性药剂，压裂完成后，采用抽吸的方式排液的工艺。这种工艺技术为石油开采中的地层压裂酸化处理工程作出了贡献，但其同时存在着如下的缺点或不足：①效果差，气井点火成功率低，施工作业成功率低；②压裂酸化效果差，返排率低，产能低，严重阻碍了油田对超低渗气井的产能开发。

发明内容：

本发明的目的是提供一种复合多级压裂酸化及氮气泡沫快速返排工艺，采用复合压裂酸化或多级复合压裂酸化及氮气泡沫返排配合使用技术，利用前置酸、胶凝酸、闭合酸、压裂液复合药剂配合体系，按一定工艺注入井底的方法及在一个地层、一次酸压施工过程中，多轮次实施复合酸压方式，有效地提高地层的渗透性及产量，有效地克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足。

本发明所述的复合多级压裂酸化及氮气泡沫快速返排工艺，包括目的层预处理、泵注压裂酸化液、造缝、残酸返排、放喷排液，其特征在于所述预处理，为采用注入前置酸的方式，以降低储层破裂压力；所述泵注压裂酸化液，为复合多级压裂酸化与注氮气泡沫返排工艺相组合进行：A、采用压裂液+胶凝酸+闭合酸的多级复合酸压技术；B、优选液体配方：①优选常规酸液、②优选胶凝酸、③优选清洁压裂液和④优选顶替液⑤；C、通过泵注压裂酸化液的专用管柱自油管注入方式进行泵注；所述造缝为：D、计算岩石力学及地应力剖面，E、酸压造缝模拟，F、G、采用液氮伴注方式，降低液体滤失，控制压裂酸化液粘度和施工排量，以掌控裂缝的延伸发展，沟通缝洞而造长缝；所述残酸返排，采用氮气泡沫助排液，提高残酸返排能力；所述放喷排液，为施工完毕后测压降及放喷排液，放喷排液后开井生产。

其中，所述优选常规酸液，其配方为：15-25%HCl+0.8-1.2%铁离子稳定剂YLT-2+1.8-2.3%缓蚀剂YLH-1+1.8-2.2%NH₄Cl+0.4-0.6%滤失控制剂YLZ-2，其配制方法为：储酸罐内依次加入NH₄Cl，清水，加入31%工业盐酸；用配液漏斗循环向罐内加入缓蚀剂；再加入铁离子稳定剂，循环30分钟，然后在低排量、液体不发泡情况下加入滤失控制剂，循环20分钟后，测定其浓度待用。所述优选胶凝酸，其配方为：20-30%HCl+0.3-0.5%耐温胶凝剂或粉剂+1.8-2.2%缓蚀剂YLH-1 +0.4-0.6%滤失控制剂YLZ-2 +0.4-0.6%破乳剂YLP-2 +0.8-1.2%铁离子稳定剂YLT-2 +1.8-2.2% NH₄Cl；其配制方法为：储酸罐内依次加入NH₄Cl，清水，待完全溶解后加入31%工业盐酸；用配液漏斗循环向每个罐内加入缓蚀剂、酸液胶凝剂，再加入铁离子稳定剂，循环30分钟，然后在低排量、液体不发泡情况下加入其它添加剂，循环20分钟后，测定其浓度待用。所述优优选清洁压裂液为：压裂液基液：1.8-2.2%的表面活性剂VES-G+1.8-2.2%的 NH₄Cl；交联剂为：1.0-1.4%的交联剂VES-C；交联比为：100:1；其配制方法为：水罐内加入清水，再加入表面活性剂VES-G，循环均匀，再按设计加入交联剂VES-C和NH₄Cl或KCl，保证不起泡的情况下，循环40分钟左右至所配液体均一。所述压裂液基液的pH值为8-10，配液用水pH值为6.5-7.5。所述放喷排液，为施工完毕50-70min测压降，60-80min后放喷排液。所述泵注压裂酸化液的专用管柱结构为：套管内安装的油管及其上顺次连接的KDB-114水力锚、Y344-114-70封隔器、Φ38mm孔径滑套节、Φ73mm110S油管、喇叭口，套管内底部为人工井底，套管上端的井口装置为KQ65/105型双翼式井口。所述D计算岩石力学及地应力剖面，是计算泊松比分布和杨氏模量范围、破裂压力梯度。所述注入压裂酸化液的泵注程序及排量为：

1）液量：低替液-常规酸10-15 m³；

排量m³/min：压裂酸液0.3-0.7 m³；液氮0.2-0.3 m³；

2）液量：前置酸-常规酸：15-18 m³；液氮15-18 m³；

排量m³/min：压裂酸液2.0-2.5 m³；液氮0.2-0.3 m³；

3）液量：压裂液-交联液95-105 m³；液氮5-10 m³；

排量m³/min：压裂酸液2.5-3.5；液氮0.2-0.3；

4）液量：酸液-胶凝酸180-185；液氮12-15；

排量m³/min：压裂酸液2.5-3.5 m³；液氮0.2-0.3 m³；

5）液量：闭合酸-常规酸25-30 m³；液氮2-3 m³；

排量m³/min：压裂酸液2.5-3.5 m³；液氮0.2-0.3 m³；

6）液量：顶替液-2%KCl 12-14 m³；液氮1.2-1.4 m³；

排量m³/min：压裂酸液2.0-2.5 m³；液氮0.2-0.3 m³。

复合多级压裂酸化与氮气泡沫排液工艺组合使用。

本发明与现有技术相比较具有如下优点：

1、气井点火成功率高；

2、井的产能普遍提高；

3.被处理层造缝长度明显提高。

附图说明

图1为本发明实施例的一种泵注压裂酸化液的专用管柱结构示意图；

图2为本发明施工氮气泡沫排液流程结构示意图。

具体实施方式：

参阅图1-图2,一种复合多级压裂酸化及氮气快速返排工艺，包括目的层预处理、泵注压裂酸化液、造缝、残酸返排、放喷排液。预处理，为采用注入前置酸的方式，以降低储层破裂压力；泵注压裂酸化液，为复合多级压裂酸化与注氮气泡沫返排工艺相组合进行：A、采用压裂液+胶凝酸+闭合酸的多级复合酸压技术；B、优选液体配方：①优选常规酸液、②优选胶凝酸、③优选清洁压裂液和④优选顶替液⑤；C、通过泵注压裂酸化液的专用管柱自油管注入方式进行泵注；所述造缝为：D、计算岩石力学及地应力剖面，E、酸压造缝模拟，F、采用液氮伴注方式，降低液体滤失，控制压裂酸化液粘度40-120mpa/s和施工排量1.5-4.0/m³，以掌控裂缝的延伸发展，沟通缝洞而造长缝；所述残酸返排，采用氮气泡沫助排液，提高残酸返排能力；所述放喷排液，为施工完毕后测压降及放喷排液，酸压施工后关井反应45min后放喷排液，放喷排液后开井生产。

优选常规酸液，其配方为：15-25%HCl（中间值为20%）+0.8-1.2%铁离子稳定剂YLT-2（中间值为1.0%）+1.8-2.3%缓蚀剂YLH-1（中间值为2.0%）+1.8-2.2%NH₄Cl（中间值为2.0%）+0.4-0.6%滤失控制剂YLZ-2（中间值为0.5%），其配制方法为：储酸罐内依次加入NH₄Cl 420Kg，清水8.1m³， 31%工业盐酸12.9m³（14.8t），用配液漏斗循环向罐内加入缓蚀剂420kg；再加入铁离子稳定剂210Kg，循环30分钟，然后在低排量、液体不发泡情况下加入滤失控制剂105Kg，循环20分钟后，测定其浓度待用。配制的酸液浓度在18-22%。优选胶凝酸，其配方为：20-30%HCl（中间值为25%）+0.3-0.5%耐温胶凝剂或粉剂（中间值为0.4%）+1.8-2.2%缓蚀剂YLH-1 （中间值为2%）+0.4-0.6%滤失控制剂YLZ-2（中间值为0.5%） +0.4-0.6%破乳剂YLP-2（中间值为0.5%） +0.8-1.2%铁离子稳定剂YLT-2 （中间值为1.0%）+1.8-2.2% NH₄Cl（中间值为2.0%）；其配制方法为：（胶凝酸酸罐应高出地面40cm，并朝出口方向倾斜3-5°。）储酸罐内依次加入NH₄Cl 505Kg，清水5.4m³，待完全溶解后加入31%工业盐酸19.8m³（22.9t）；用配液漏斗循环向每个罐内加入缓蚀剂505Kg；酸液胶凝剂101Kg，再加入铁离子稳定剂203Kg；循环30分钟，然后在低排量、液体不发泡情况下加入其它添加剂如：破乳剂101Kg，滤失控制剂101Kg，循环20分钟后，测定其浓度待用。要求配制的酸液浓度在23-27%。优优选清洁压裂液为：优选水溶性好、残渣含量少、配伍性好、环境友好的主剂和添加剂，以减少对地层的伤害。压裂液基液：1.8-2.2%的表面活性剂VES-G（中间值为2.0%）+1.8-2.2%的 NH₄Cl（中间值为2.0%）；交联剂为：1.0-1.4%的交联剂VES-C（中间值为1.2%）；交联比为：100:1，最佳交联比以现场实测为准；基液pH值8-10，配液用水pH值6.5-7.5；顶替液为：2% NH₄Cl溶液。其配制方法为：水罐内加入清水，再加入表面活性剂VES-G，循环均匀，再按设计加入交联剂VES-C和NH₄Cl或KCl，保证不起泡的情况下，循环40分钟左右至所配液体均一。压裂液基液的pH值为8-10，配液用水pH值为6.5-7.5。放喷排液，为施工完毕50-70min测压降，60-80min后放喷排液。泵注压裂酸化液的专用管柱结构为：套管1内安装的油管2及其上顺次连接的KDB-114水力锚3、Y344-114-70封隔器4、Φ73mm110S油管5、Φ38mm孔径滑套节6、喇叭口7，套管1内底部为人工井底8，套管1上端安装井口装置，为KQ65/105型双翼式井口。D计算岩石力学及地应力剖面，是计算泊松比分布和杨氏模量范围、破裂压力梯度。注入压裂酸化液的程序及排量依次为：

1）液量：低替液-常规酸10-15 m³；

排量m³/min：压裂酸液0.3-0.7 m³；液氮0.2-0.3 m³；

2）液量：前置酸-常规酸：15-18 m³；液氮15-18 m³；

排量m³/min：压裂酸液2.0-2.5 m³；液氮0.2-0.3 m³；

3）液量：压裂液-交联液95-105 m³；液氮5-10 m³；

排量m³/min：压裂酸液2.5-3.5；液氮0.2-0.3；

4）液量：酸液-胶凝酸180-185；液氮12-15；

排量m³/min：压裂酸液2.5-3.5 m³；液氮0.2-0.3 m³；

5）液量：闭合酸-常规酸25-30 m³；液氮2-3 m³；

排量m³/min：压裂酸液2.5-3.5 m³；液氮0.2-0.3 m³；

6）液量：顶替液-2%KCl 12-14 m³；液氮1.2-1.4 m³；

排量m³/min：压裂酸液2.0-2.5 m³；液氮0.2-0.3 m³。

复合多级压裂酸化与氮气泡沫排液工艺组合使用。

泡沫排液步骤，酸压施工关井反应45min后放喷排液：

（A）氮气泡沫排液流程如图2所示：按流程图连接反循环洗井管线20，地面管汇11试压35MPa，出口接排液管线13，（要求连接硬管线），并用地锚固定牢固。用密度为0.6-0.7g/cm³的泡沫液反循环洗井排液，开启Y344-114封隔器反洗井通道后，随泡沫液在井筒内所占体积比逐渐增大，泡沫液密度会随之降低。充分进行泡沫排液，返排初期，无天然气产出时，打开3#阀门21，关闭4#阀门10、5#阀门14；打开1#阀门19、2#阀门18，使排出液分别流进两个30m³水池15和17及排液池16（同时打开主要是为了防止外溅，并注意调节两个水池排量不要一致），并且严格按照设计控制好返排速度，防止喷溅；直到返出液PH值大于6或排出液经测量有天然气伴出（施工人员注意消泡）。

（B）继续泡沫流体排液，有天然气伴出后，关闭3#阀门21，打开4#阀门10、5#阀门14，通过油气分离器将天然气放喷点燃；液体通过1#阀门19、2#阀门18分别进30m³水池15、17及排液池16。排液处理：作业队员预向两个水池15、17中加入纯碱，加碱量根据附表各个pH值对应碱量的80%（为防止返排液外溅，30 m³水池不超过25m³）剩余20%碱量在向排液池16排放前人工添加。A当其中一个水池如1#水池15接近25m³时，关闭1#阀门19，检测pH值，人工调整pH值达到接近7后（现场准备pH试纸，对水池中返排液进行检测）。打开6#阀门排放到排液池16中，排放完后关闭6#阀门，打开1#阀门19。B当第二个30m³水池如2#水池17接近25m³时，关闭2#阀门18，检测pH值，人工调整pH达到接近7后打开7#阀门排放到排液池16中，放完后关闭7#阀门，打开2#阀门18.

重复排液处理（A）、（B）两步的操作，将中和好的返排液排放到排液池16中。

运行时，首先，根据具体井的目的层段深度、厚度及岩性主要特性，设计获取有效的压裂缝长和较高的裂缝导流能力的改造的方法，以达到提高单井产量的目的。

具体改造设计，以马五层为例：

(1)应以造长缝、沟通缝洞为主要设计目标，采用多级复合酸压、氮气泡沫速排工艺技术。

(2) 为提高效果采用压裂液+胶凝酸+闭合酸工艺，同时采用前置酸预处理技术，降低储层破裂压力。

(3)采用液氮伴注工艺，降低液体滤失，提高残酸返排能力。

(4)施工完毕60min测压降，70min后放喷排液。

(5) 影响酸压效果的一个重要因素是对缝高的控制，由于马五层本身的特点，缝高容易扩张，导致缝长变短；因此应注意控制液体粘度和施工排量，以掌控裂缝在纵向上的延伸。

(6)优选成熟的液体配方，减少对地层的伤害，尤其是优选水溶性好、残渣含量少、配伍性好且环境友好的添加剂。

胶凝酸：

表3-1 胶凝酸主要性能指标要求

序号	项目	条件	指标
				1	表观	常温	无分层、无絮状沉淀和漂浮物
2	密度，g/cm³	常温	1.08-1.12
				3	粘度，mPa·s	常温，配制2h后，剪切1min(170s^-1)	≥20
4	粘度，mPa·s	120℃恒温60min、剪切1min(170s^-1)	≥ 12
				5	缓速率，%	90℃，10min	≥ 85
6	单剂表面张力，mN/m	常温	≤ 28
				7	单剂界面张力，mN/m	常温	≤ 5
8	腐蚀速度，g/ m²·h（静态）	90℃，常压	≤ 5.0
				9	铁离子稳定能力，mg/L	/	> 1600
10	破乳率，%	90℃，1h	≥ 95

表3-2 2⁷/₈″UP TBG油管规范及性能

岩石力学及地应力剖面：

根据测井数据对马五层的岩石力学及地应力剖面进行计算，从计算的数据来看，泊松比分布在0.20-0.23之间，杨氏模量为45320MPa，破裂压力梯度约为0.015MPa/m。

酸压造缝模拟：

使用GOHFER软件对马五层进行了酸压造缝模拟。模拟结果见表3-2。

表3-2马五气层酸压模拟结果

产能预测：

根据气藏静态资料，利用stimplan软件进行产能预测。预测生产10天后无阻流量为4.3×10⁴m³/d。

酸压泵注程序：如表3-3。

表3-3 酸压施工泵注程序表

注：顶替液已包含地面管线附加量1.5m³

酸压材料准备及胶凝酸配制：

(1)配液前，所有配液器具、运输设备应严格清洗，不得有任何上次配液的残留物，无原油、煤油、汽油等烃类化学物，以免引起不良反应。

(2)严格按配方及配制要求进行操作，准确计量，配制液量预留出施工过程中的液体损失。备（按30m³计算）普通液罐12个，其中5个盛压裂液107m³，2个盛NH₄Cl溶液55 m³，3个盛酸液用水118 m³，2个盛氮气泡沫排液用水60 m³；备酸罐11个，8个盛胶凝酸202m³，3个盛常规酸62m³；根据排液安全要求，现场要备好带有阀门的30m³水池2个作为污水池及排液池。所有罐群要合理安排，平整摆放。

(3)配液顺序及说明

胶凝酸配制：胶凝酸酸罐应高出地面40cm，并朝出口方向倾斜3-5°。在8个储酸罐内分别加入NH₄Cl 505Kg，清水5.4m³，待完全溶解后加入31%工业盐酸19.8m³（22.9t）；用配液漏斗循环向每个罐内加入缓蚀剂505Kg；酸液胶凝剂101Kg，再加入铁离子稳定剂203Kg；循环30分钟，然后在低排量、液体不发泡情况下加入其它添加剂如：破乳剂101Kg，滤失控制剂101Kg，循环20分钟后，测定其浓度待用。要求配制的酸液浓度在18-23%。

常规酸配制：常规酸酸罐应高出地面40cm，并朝出口方向倾斜3-5°。在3个储酸罐内分别加入NH₄Cl 420Kg，清水8.1m³，加入31%工业盐酸12.9m³（14.8t）；用配液漏斗循环向罐内加入缓蚀剂420kg；再加入铁离子稳定剂210Kg，循环30分钟，然后在低排量、液体不发泡情况下加入滤失控制剂105Kg，循环20分钟后，测定其浓度待用。要求配制的酸液浓度在18-23%。

(4)注意事项

1)所有配酸、运输酸及施工所用的车辆、管线、储罐都应严格清洗。

2)要求酸罐罐体及阀门保证酸液不渗、不漏；并在酸罐下面铺上塑料薄膜做好防渗处理。

3)配液现场备清水桶一个，装满清水50kg，以备酸液溅到皮肤上后立即冲洗；备碱水桶一个，备碳酸氢钠溶液200kg，以备漏酸后中和。

4)所有参加配液工作人员，必须穿带防酸服（胶手套、口罩、防酸服、防酸眼镜、防酸工鞋等），戴好防毒面具，其余人员不得进入配液区。

5)胶凝酸体系需较长时间循环、粘度高，必须保证配液车、管线以及其他设备能力。

6)在配液过程中，压裂液技术服务队应不断进行配制液体监测，以指导修正配液，配液结束后，对每罐胶凝酸进行检测，对配制液体进行防砂保护措施。

7)配液时间1天，液体配制和监督人员应及时检测酸液、压裂液性能，以保证施工顺利进行。

施工步骤及要求：

(1)通井；

(2)刮管；

刮管至井底，尤其要对封隔器座封位置及射孔井段反复刮削至悬重正常，并大排量反洗井，要求排量大于600L/min，待进出口水质一致、机械杂质含量小于0.2%时停泵。井口安装防喷器。

（3）射孔；

采用电缆传输方式进行射孔。

（4）下酸压管柱；管柱图见图1。

工具（封隔器）提供方技术人员必须在现场全程监督工具入井。油管入井前必须经现场监督检查油管本体及丝扣质量，丝扣涂密封脂上紧，保证密封。

下管柱要求操作平稳匀速下放。上油管扣时，丝扣油应涂在公扣上并打好背钳以防止下部油管右转提前坐封封隔器；下管柱过程中，要平稳，严禁入井管柱转动、猛提、猛刹及顿钻，下放速度控制在25根/h左右；遇阻加压不能超过30kN；要求封隔器坐封位置避开套管接箍（作业队自查套管接箍位置）。

（5）替防膨液、坐封

酸压施工管柱下到设计位置后，备700型水泥车，用15.0m³的2%KCl防膨液验封，验封合格后，试挤5分钟，求吸水指数。

(6)安装井口

装KQ65/105型井口，井口上井前要进行试压（要求提供试压报告），安装时要保证井口各部件连接良好，并要有专业技术人员进行现场技术把关。井口安装完成后用四道绷绳固定在地锚上。

酸压施工设备准备：

(1)主要设备：满足压裂施工要求的装备；按施工排量4.5m³/min准备车组，主要包括泵车2000型5-6台、仪表车、管汇车、混砂车、液氮车及其它辅助车辆。

(2)压裂施工前对所有压裂施工设备进行检查，确保整个施工安全顺利进行。

(3)要求压裂管汇内清洗干净，无油污。

酸压施工：

(1)采用油管注入方式。

(2)连接好施工设备，对井口及地面高压管汇试压90MPa，稳压5min，压力降小于0.5MPa，不刺不漏为合格。

(3)按照表3-3中的压裂施工泵注程序施工，限压85MPa，套管限压25MPa，油套压差控制在60MPa以下。

(4)酸压施工按设计参数执行，并准确记录油压、套压、排量等，施工时若发生特殊情况需要更改设计时，应请示现场设计技术人员、现场压裂监督和工程处。

(5)施工过程中，根据实际泵注情况，可以适当调节泵注排量。

(6)严格监测套压变化情况，环空平衡压力视油压情况控制在15-25MPa。

(7)顶替液泵注完毕，记录停泵压力。

(8)压力、排量的记录要准确，采样率1点/秒，施工后由施工队提交全部原始记录、图表、数据及施工总结。

放喷排液及诱喷：

(1)酸压施工后关井反应45min后放喷排液，既要尽可能快速排液。先采用3mm油嘴放喷排液，井口压力低于8MPa，可采用4mm油嘴，井口压力低于3.2MPa，可采用5mm油嘴，井口压力低于1.6MPa，可采用6mm以上油嘴放喷。要确保排液连续，尽量避免中途关井。同时要求在放喷期间做好氮气泡沫流体排液准备。

(2)若停喷，应立即采用氮气泡沫流体排液方式继续进行诱喷。

(3)根据排液的具体情况，及时上报主管部门，排出的液体进计量罐及排液池。

(4)在排液过程中要求准确计量排出液量。当排液量达到压入地层液体80%以上，且Cl^-含量在3天内波动值小于5%，或日产气量大于1×10⁴m³，日产液量小于2m³，且Cl^-含量在2天内波动值小于5%时，排液作业结束。

(5)作业队要准确记录返排液时的油套压力、流量、液量；在放喷阶段每隔10-30min取一个样，测返排液的pH值，必要时测定残液中的离子浓度。每60min准确记录一次油、气、水产量及井口油套压。

(6)求产快结束时取油、气、水样进行全分析。

氮气泡沫流体排液方案及要求：

（1）井酸压施工后，及时、彻底的排出入井液体，避免造成二次污染，求取地层真实产能，实施低密度氮气泡沫流体连续排液施工。由于氮气泡沫流体能够在井底形成较大的负压，促使近井地带污物反吐并利用其强携带能力将污染物携带出井筒，切实解除地层污染，求得地层最大产能。

（2）泡沫流体助排特性：

泡沫流体密度低且方便调节，可在0.2～0.9g/cm³范围内任意调节，可降低井筒内液柱压力，能够在井底形成较大的负压，促使近井地带酸化残液及污染物快速反吐，防止发生沉淀形成二次污染。泡沫流体粘度高，携液能力强，可以及时、彻底的排出井筒内的酸化残液及污染物。

表5-1 氮气泡沫排液施工准备表

序号	用料名称	规格	单位	数量	备注
						1	清水罐	30 m³	个	3.0	由作业队提供
2	清水		m³	90.0	由作业队提供（泡沫返排用，根据现场实际用量）
						3	水泥车	400型	辆	1.0	要求车况较好
4	纯碱		吨	1.0	作业队备
						5	常温发泡剂		t	2.0
6	消泡剂		t	0.5
						7	消泡设备		套	1.0
8	泡沫流体发生器		套	1.0
						9	现场制氮车		套	1.0
10	氯化铵		吨	2.4

（3）泡沫排液步骤：

氮气泡沫排液流程如图2所示：按流程图连接反循环洗井管线20，地面管汇11试压35MPa，出口接排液管线13，要求连接硬管线，并用地锚固定牢固。用密度为0.6-0.7g/cm³的泡沫液反循环洗井排液，开启Y344-114封隔器反洗井通道后，随泡沫液在井筒内所占体积比逐渐增大，泡沫液密度会随之降低。充分进行泡沫排液，返排初期，无天然气产出时，打开3#阀门21，关闭4#阀门10、5#阀门14；打开1#阀门19、2#阀门18，使排出液分别流进两个30m³水池15和17及排液池16（同时打开主要是为了防止外溅，并注意调节两个水池排量不要一致），并且严格按照设计控制好返排速度，防止喷溅；直到返出液PH值大于6或排出液经测量有天然气伴出（施工人员注意消泡）。

③继续泡沫流体排液，有天然气伴出后，关闭3#阀门21，打开4#阀门10、5#阀门14，通过油气分离器将天然气放喷点燃；液体通过1#阀门19、2#阀门18分别进30m³水池15、17及排液池16。

④排液处理：作业队员预向两个水池15、17中加入纯碱，加碱量根据附表各个pH值对应碱量的80%（为防止返排液外溅，30 m³水池不超过25m³）剩余20%碱量在向排液池16排放前人工添加。A当其中一个水池如1#水池15接近25m³时，关闭1#阀门19，检测pH值，人工调整pH值达到接近7后（现场准备pH试纸，对水池中返排液进行检测）。打开6#阀门排放到排液池16中，排放完后关闭6#阀门，打开1#阀门19。B当第二个30m³水池如2#水池17接近25m³时，关闭2#阀门18，检测pH值，人工调整pH达到接近7后打开7#阀门排放到排液池16中，放完后关闭7#阀门，打开2#阀门18.

⑤重复排液处理A、B两步的操作，将中和好的返排液排放到排液池16中。

⑥排液施工结束，转入下步工序。

⑦要求：

(1)排液时应保证所排液体不能垂直喷向池底、不能直接喷向池壁、不能喷溅到池外。

(2) 2条排液管线在距排液口5米内要求用不低于三道地锚且固定牢固。

(3)在两个水池附近各备清水桶一个，装满清水50kg，以备返排液喷溅到皮肤上后立即清洗。

(4)所有参加排液工作人员，必须穿带防酸服（胶手套、口罩、防酸服、防酸眼镜、防酸工鞋等），戴好防毒面具，其余人员不得进入排液区。

（5）观察人员和点火人员必须戴好防毒面具，并有专业人员对其佩带情况进行检查，必须靠近放喷口时，先观察风向，沿顺风方向靠近放喷口；夜间计量，严禁使用明火照明。

（6）各pH值下水池中加纯碱量对应表见表5-2。

表5-2 各pH下水池中加纯碱量对应表

pH	1	2	3	4	5	6
							30m³水池	40.7kg	34.0kg	26.4 kg	20.0 kg	13.1 kg	6.6 kg

注：为防止返排液外溅，30m³水池按实际液量25m³排放。

现场备纯碱量按设计量1.2倍准备，并做好现场检测和调整。

压裂酸化施工QHSE要求：

1、质量保证要求

(1)施工单位应在配液前先做小样监督检测，检测合格后方可配液；所用盐酸及各种添加剂质检合格后，方可使用。

(2)酸罐清洗干净，无污物、无铁锈。

(3)配液水用清水，拉水罐车清洗干净，固体含量小于100mg/L。

(4)现场所用盐酸以配液前实测浓度为准，调整用酸、用水量。

(5)对配制好的液体进行取样，并由监督人员组织进行复测。

(6)取全取准施工压力、排量、液量等参数。

2、健康要求

(1)在施工准备及施工过程中涉及的所有高压及腐蚀等危险性施工人员必须正确配带相应的劳保防护用品，（工衣、工鞋、手套、安全帽、防护镜等）。进行配液时必须穿戴规定防护用品（胶手套、口罩、防毒面具、防酸服、防酸眼镜、防酸工鞋等）。加添加剂时，无关人员应远离作业现场，以免吸入对人体有害的气体。

(2)施工过程中除井口操作人员外，其余人员严禁进入高压区。

(3)配酸、配液作业场所，应备清水、碳酸氢钠溶液等以备急用。

(4)作好防腐蚀及防H₂S有毒气体中毒以及其他事故的有关医药、防毒、救护、医务人员等准备工作。

3、安全要求：

(1)施工前开分工、安全大会，各工作岗位明确，听从统一指挥，严禁他人干扰；如遇特殊情况，施工指挥应和甲方监督及工程技术人员及时商议，果断处理。

(2)施工现场要设立明显的标志，避免无关人员进入作业区，作业区域严禁烟火，不准携带打火机、火柴、香烟等易燃易爆物品进入施工现场，高压区严禁站人或人员走动。

(3)井场消防设施、井控设备齐全完好，现场备清水一车。

(4)压裂井口要用绷绳将其固定牢固。

(5)施工队伍备适量的防护装备如：防毒面具等。

(6)压裂车起泵时，要密切注意压力变化，按照施工工序规定施工。

(7)高压管汇所用管线必须按照要求进行检测。

(8)施工中一旦发生刺漏，高压管线巡视人员应立即通知施工指挥，暂停施工进行整改或更换管线、闸门。

(9)仪表车、井口、酸液罐区必须保证通讯畅通，严格按指令行事。

(10)外排要特别注意风向等因素，所连接的外排管线距井口不得少于50米，排液管口应处在下风口并地锚固定牢固。

(11)排液现场严禁烟火，无关人员不得靠近井场；在观察外排时要远离排液管口，车辆设备人员在上风口处。

(12)油井管理人员在排液(退酸)过程中遇意外情况应先采取相应措施处理并及时报告上级有关部门。

(13)施工排液及求产过程中，井场配备H₂S气体监测及防护装置，若监测到H₂S气体，严格按照有关H₂S气体操作规范操作执行。

执行中华人民共和国石油天然气行业标准如下：

SY 6443—2000《压裂酸化作业安全规定》

SY/T 6120—1995《油井井下作业防喷技术规程》

SY/T 6277—2005《含硫油气田硫化氢监测与人身安全防护规程》

SY/T 6203—1996《油气井井喷着火抢险作法》

SY/T 5858—2004《石油工业动火作业安全规程》

SY 5727—1995《井下作业井场用电安全要求》

SY/T 5225—2005《石油天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产技术规程》

SY/T 6610—2005《含硫化氢油气井井下作业推荐作法》

4、环保要求：

(1)严格遵守当地环境部门的有关规定，严格执行QHSE要求。

(2)井场附近配备排污、排残酸设施，作业液严禁乱放，实施无污染、无落地作业，做到井场无油污、无残酸、无杂物。

(3)施工作业结束后，对井场作业区域进行全面清理，剩余残酸残液按甲方指定方式、指定地点排液，不得随意排放，以免造成井场及周边环境的污染。

、应急预案：

（1）、组成安全应急领导小组，

为了加强对施工过程中突发事件处理的领导工作，应成立现场安全应急领导小组，应急领导小组构成：总协调人、现场施工总指挥人、酸化设备负责人、施工安全负责人，事前由甲方、设计方、施工方商定。

（2）、管线刺漏、井口刺漏

①总指挥立即指挥停泵，关采油树总闸门，现场设定警戒线，井场周围设置观察点。

②管线卸压，卸压时防止酸液伤人。

③对管线、井口进行整改，合格后继续施工。

（3）、注意油套压平衡

①施工总指挥立即指挥停泵。

②请示甲方，并商议下步措施。

（4）、注意酸液伤人

①迅速使受伤者脱离伤源，去除受污染的衣服。

②清洗灼伤面，立即就近用大量流动清水冲洗伤面的污染面，酸灼伤可用0.5%碳酸氢钠中和灼伤面残留的酸液。

③灼伤面经清洗后，用消毒敷料包扎，根据受伤害的情况，决定是否转送医院进行治疗。

④保护现场，及时用电话向上级汇报事故经过。

（5）、抢救人员送伤者去医院时，要做到以下几点：

①通报伤者情况，包括姓名、性别、年龄、血型、出事地点、时间、受伤部位及伤情，通知对方做好急救准备。

②在运送伤员途中，应与医院保持联系，随时报告伤者情况和准确位置，以便做出充分的抢救准备。

（6）、在酸罐附近准备清水、碳酸氢钠溶液各2桶，每桶各25kg，标示清楚，分置于酸罐两侧，以备急用。

（7）、作好防腐蚀及有毒气体中毒以及其他事故的有关医药、防毒、救护、医务人员等准备工作。施工前必须备有抢救用正压式空气呼吸。使用呼吸器的人员必须经过培训和实际操作训练，气瓶压力应保持在15MPa以上，必须能正常供氧30分钟以上，没有戴呼吸器的人不得进入现场救援。

Claims

1.一种复合多级压裂酸化及氮气泡沫快速返排工艺，包括目的层预处理、泵注压裂酸化液、造缝、残酸返排、放喷排液，其特征在于所述预处理，为采用注入前置酸的方式，以降低储层破裂压力；所述泵注压裂酸化液，为复合多级压裂酸化与注氮气泡沫返排工艺相组合进行：A、采用压裂液+胶凝酸+闭合酸的多级复合酸压技术；B、优选液体配方：①优选常规酸液、②优选胶凝酸、③优选清洁压裂液和④优选顶替液⑤；C、通过泵注压裂酸化液的专用管柱自油管注入方式进行泵注；所述造缝为：D、计算岩石力学及地应力剖面；E、酸压造缝模拟；F、采用液氮伴注方式，降低液体滤失，控制压裂酸化液粘度和施工排量，以掌控裂缝的延伸发展，沟通缝洞而造长缝；所述残酸返排，采用氮气泡沫助排液，提高残酸返排能力；所述放喷排液，为施工完毕后测压降及放喷排液，放喷排液后开井生产。

2.根据权利要求1所述的复合多级压裂酸化及氮气快速返排工艺，其特征在于所述优选常规酸液，其配方为：15-25%HCl+0.8-1.2%铁离子稳定剂YLT-2+1.8-2.3%缓蚀剂YLH-1+1.8-2.2%NH₄Cl+0.4-0.6%滤失控制剂YLZ-2，其配制方法为：储酸罐内分别加入NH₄Cl，清水，加入31%工业盐酸；用配液漏斗循环向罐内加入缓蚀剂；再加入铁离子稳定剂，循环30分钟，然后在低排量、液体不发泡情况下加入滤失控制剂，循环20分钟后，测定其浓度待用。

3.根据权利要求1所述的复合多级压裂酸化及氮气快速返排工艺，其特征在于所述优选胶凝酸，其配方为：20-30%HCl+0.3-0.5%耐温胶凝剂或粉剂+1.8-2.2%缓蚀剂YLH-1 +0.4-0.6%滤失控制剂YLZ-2 +0.4-0.6%破乳剂YLP-2 +0.8-1.2%铁离子稳定剂YLT-2 +1.8-2.2% NH₄Cl；其配制方法为：储酸罐内分别加入NH₄Cl，清水，待完全溶解后加入31%工业盐酸；用配液漏斗循环向罐内加入缓蚀剂、酸液胶凝剂，再加入铁离子稳定剂，循环30分钟，然后在低排量、液体不发泡情况下加入其它添加剂，循环20分钟后，测定其浓度待用。

4.根据权利要求1所述的复合多级压裂酸化及氮气快速返排工艺，其特征在于所述优优选清洁压裂液为：压裂液基液：1.8-2.2%的VES-G表面活性剂+1.8-2.2%的 NH₄Cl；交联剂为：1.0-1.4%的交联剂VES-C；交联比为：100:1；其配制方法为：在已备好的水罐内加入清水，再加入表面活性剂VES-G，循环均匀，再按设计加入交联剂VES-C和NH₄Cl或KCl，保证不起泡的情况下，循环35-45分钟，使所配液体均一。

5.根据权利要求6所述的复合多级压裂酸化及氮气快速返排工艺，其特征在于所述压裂液基液的pH值为8-10，配液用水pH值为6.5-7.5。

6.根据权利要求1所述的复合、多级压裂酸化、氮气快速返排工艺，其特征在于所述放喷排液，为施工完毕50-70min测压降，40-70min后放喷排液。

7.根据权利要求1所述的复合多级压裂酸化及氮气快速返排工艺，其特征在于所述泵注压裂酸化液的专用管柱结构为：套管内安装的油管及其上顺次连接的KDB-114水力锚、Y344-114-70封隔器、Φ38mm孔径滑套节、Φ73mm110S油管、喇叭口，套管内底部为人工井底，套管上端的井口装置为KQ65/105型双翼式井口。

8.根据权利要求1所述的复合多级压裂酸化及氮气快速返排工艺，其特征在于所述D计算岩石力学及地应力剖面，是计算泊松比分布和杨氏模量范围、破裂压力梯度。

9.根据权利要求1所述的复合多级压裂酸化及氮气快速返排工艺，其特征在于所述注入压裂酸化液的注入程序及施工排量为：

1）液量：低替液-常规酸10-15 m³；

排量m³/min：压裂酸液0.3-0.7 m³；液氮0.2-0.3 m³；

2）液量：前置酸-常规酸：15-18 m³；液氮15-18 m³；

排量m³/min：压裂酸液2.0-2.5 m³；液氮0.2-0.3 m³；

3）液量：压裂液-交联液95-105 m³；液氮5-10 m³；

排量m³/min：压裂酸液2.5-3.5；液氮0.2-0.3；

4）液量：酸液-胶凝酸180-185；液氮12-15；

排量m³/min：压裂酸液2.5-3.5 m³；液氮0.2-0.3 m³；

5）液量：闭合酸-常规酸25-30 m³；液氮2-3 m³；

排量m³/min：压裂酸液2.5-3.5 m³；液氮0.2-0.3 m³；

6）液量：顶替液-2%KCl 12-14 m³；液氮1.2-1.4 m³；

排量m³/min：压裂酸液2.0-2.5 m³；液氮0.2-0.3 m³。