CN107216866B - 一种碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，具体为：（1）注入低粘降阻滑溜水酸液，段塞，段塞不少于3次，进行缝网体积压裂改造；（2）注入水基携砂压裂液，井筒两侧形成缝长不少于120米的填砂裂缝；（3）注入顶替液，关井后排液；其中，低粘降阻滑溜水酸液组成如下：酸5‑20%，烷基季铵盐1‑3%，抗坏血酸钠0.5‑2%，乳液缓蚀降阻剂0.1‑0.5%，柠檬酸0.5‑1%，助排剂1‑3%，余量为水，其中，所述乳液缓蚀降阻剂为聚丙烯醇乳液、聚乙烯吡咯烷酮乳液、丙烯酰胺与2‑丙烯酸‑2甲基丙磺酸共聚物乳液中的任意一种；所述酸为盐酸、甲酸、乙酸或生物酸。该方法施工简单，缝网导流能力好，增产效果好。
Description
技术领域
本发明属于油田酸化技术领域，具体涉及一种碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法。
背景技术
延长下古生界碳酸岩储层勘探区域面积约2.0×104 km2，是延长油田近年来勘探开发的重点，主要目的是增加天然气产量。碳酸盐储层特别适宜进行缝网体积酸压，借助酸对碳酸盐矿物的溶蚀作用，在扩大延伸裂缝、溶洞的同时，增加渗流通道的导流能力，沟通、连接更多油气渗流通道和储油空间，达到最大化增产的目的。其中酸液的溶蚀距离、溶蚀速率的分布与强度、人工填砂裂缝的长短是取得酸压工艺增产的关键。
由于碳酸盐储层一般埋藏深度在3000m以上，温度与闭合压力较高，因此，对于碳酸盐油气藏进行酸压改造面临诸多难点：（1）储层属于中低孔、特低渗储层，物性比较差；（2）裂缝比较发育，且分布不匀；（3）由于其储层埋藏深、温度高，温度可以达到150℃，导致酸岩反应速度很快，影响裂缝酸蚀距离的延长，难以有效实现深穿透，给有效沟通井筒远处的有利储集体或溶洞带来困难；（4）由于碳酸盐储层地应力、闭合应力一般情况都较高，裂缝容易闭合，在短时间内会导致酸压形成的裂缝渗流通道过早闭合而失效（即裂缝的渗透率变得很小），造成部分油气井酸压改造后不能稳产与高产。
目前，在酸压工艺中主要使用两类物质来解决上述难题：（1）高粘酸（稠化酸、乳化酸、胶凝酸等，粘度一般大于30mPa.s）或交联水基压裂液；（2）使用中性滑溜水（配方主要组成：降阻剂+助排剂+粘土防膨剂），这两类物质缓蚀作用较弱，无法实现大排量施工，而且酸岩反应速率过快，酸或者滑溜水的穿透距离短，裂缝的腐蚀距离较难延长，近井筒周围的微裂缝渗流通道改造程度不够充分，使得碳酸盐储层溶蚀容易产生空洞，导致近井地带改造力度过大，容易发生井壁坍塌使套管变形的危险；另外，碳酸盐储层埋藏深，闭合应力高，使用这类物质不能有效降低井口压力，对于酸压所形成的缝网体积裂缝容易闭合，致使酸压形成的裂缝渗流通道容易过早失效，在增产方面存在很大的局限性。
中国专利CN106321054A公开了一种碳酸盐岩储层的缝网体积酸压方法，先采用滑溜水对储层进行预处理工序，然后依次注入低黏度酸液和滑溜水，再依次注入中/高浓度酸液、低浓度酸液和滑溜水，最后顶替。但是，这种酸压工艺仍然存在裂缝闭合导致裂缝通道发生短路的缺陷，影响增产；而且现场配制的酸液种类多，导致现场工作量及协调难度比较大，施工工序复杂；另外，在水平井水平段进行分段酸过程中，使用大量胶凝酸或交联酸，易导致上覆岩层结构梳松而垮塌，有造成固井套管变形的风险。
因此，对碳酸盐储层进行酸压时，现场操作简单化、增加缝网体系的发达程度和导流能力将会对增产有着积极的作用。
发明内容
本发明提供一种碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，施工简单，缝网导流能力好，增产效果明显。
一种碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，包括以下步骤：
（1）注入低粘降阻滑溜水酸液，并且加入支撑剂进行段塞，段塞的次数不少于3次，对储层微裂缝进行缝网体积压裂改造；
（2）注入水基携砂压裂液，在井筒两侧形成缝长不少于120米的填砂裂缝；
（3）注入顶替液，并关井0.5h后开井排液，测试油气产量；
其中，步骤（1）中所述低粘降阻滑溜水酸液是由以下重量百分比的原料组分组成：酸5-20%，烷基季铵盐1-3%，抗坏血酸钠0.5-2%，乳液缓蚀降阻剂0.1-0.5%，柠檬酸0.5-1%，助排剂1-3%，余量为水，其中，所述乳液缓蚀降阻剂为聚丙烯醇乳液、聚乙烯吡咯烷酮乳液、丙烯酰胺与2-丙烯酸-2甲基丙磺酸共聚物乳液中的任意一种；所述酸为盐酸、甲酸、乙酸或者生物酸中任意一种。
步骤（1）中段塞时，每间隔一个井筒体积进行一次段塞。
优选地，所述酸为盐酸，盐酸占所述低粘降阻滑溜水酸液的重量百分比为5-12%。
优选地，所述酸为甲酸或者乙酸，甲酸或者乙酸占所述低粘降阻滑溜水酸液的重量百分比为8-15%。
优选地，所述酸为生物酸，生物酸占所述低粘降阻滑溜水酸液的重量百分比为10-20%。
优选地，所述生物酸为ZJ-UB生物酸。
步骤（1）所述低粘降阻滑溜水酸液的原料组分中，所述烷基季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵中的任意一种。
步骤（1）所述低粘降阻滑溜水酸液的原料组分中，所述助排剂为BSA-401助排剂。
步骤（1）中注入低粘降阻滑溜水酸液的施工排量在8—15m3/min。
步骤（1）中段塞加入的支撑剂量为5-10m3。
本发明所述支撑剂为陶粒或者石英砂。
优选地，为40/70的陶粒。
步骤（2）中注入水基携砂压裂液的施工排量为5-10m3/min。
步骤（2）中所述水基携砂压裂液为水基胍胶压裂液、酸性羧甲基胍胶压裂液、缔合物压裂液、聚丙烯酰胺压裂液。
所述水基胍胶压裂液是由以下重量百分比的原料组分组成：羟丙基胍胶粉0.35-0.5%、BSA-401助排剂0.5-3%、戊二醛杀菌剂和碳酸钠的混合物0.03-0.8%、有机硼交联剂0.1-2%、过硫酸铵0.01-0.1%，余量为水，该配方中所述有机硼交联剂为本领域水基胍胶压裂液中常用的物质。
本发明所述碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，其施工采用支撑剂罐车、混砂液车、压裂车配合进行。基于井控安全考虑，采用射孔与酸压联座方式的酸压管柱结构，以油套混注现场一体化连续酸压施工。
步骤（1）中使用的低粘降阻滑溜水酸液，酸作为碳酸盐矿物的溶蚀剂，主要起溶蚀裂缝壁面，增加裂缝导流能力的作用；当酸与碳酸盐反应，在碳酸岩表面生成大量带有正电荷的钙镁离子，在此环境下，抗坏血酸钠能使烷基季铵盐分子重排，分子中季铵离子一致朝外，与钙镁离子形成双电层结构，而分子的脂肪链又相互聚集形成一种油相结构，这种结构覆盖于碳酸岩表面，从而阻止氢离子向碳酸岩表的运移速度，达到降低酸岩反应速度的目的；聚丙烯醇乳液、聚乙烯吡咯烷酮乳液、丙烯酰胺与2-丙烯酸-2甲基丙磺酸共聚物乳液中的任意一种可使酸液粘度增加，酸液由地面至井底的过程可控制氢离子向油套管壁的运移，可以发挥缓蚀降阻的双重作用。
本发明的优点：
（1）本发明提供的碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，使用的低粘降阻滑溜水酸液，具有较好的降阻效果和酸岩反应缓速效果，酸岩反应速率慢，降阻率高，能降低微裂缝的延伸压力，进而降低酸压施工井口压力，使缝网体积裂缝壁面全程受到均匀的酸蚀，也不会因裂缝闭合形成短路而失去导流能力，使井筒周围的裂缝体系更加发达，有利于增产；
（2）在注入低粘降阻滑溜水酸液阶段，通过注入支撑剂段塞，有利于对支裂缝的支撑与打磨作用，进一步增加支裂缝的复杂度与导流能力；
（3）本发明提供的碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，通过使用低粘降阻滑溜水酸液和水基携砂压裂液可以在井筒周围得到“网络裂缝”系统与人工填砂裂缝交错并存的缝网体系，裂缝较长，油气由原来的径向流流向井筒，转化成先以线向流流向人工填砂主裂缝，再流向井筒，从整个过程来看，油气的运移距离与运移阻力减小了，增加了裂缝的导流能力，能达到增产的目的；
（4）该方法配液工艺简单，可采用现场即用即配的方式，便于现场操作。
具体实施方式
实施例1
配置低粘降阻滑溜水酸液，配置方法为：将各原料组分按照重量百分比称取，当所用的酸为盐酸、甲酸或者乙酸时，先将所述酸稀释，然后加入水中；当酸为生物酸时无需稀释，可以直接加入水中，搅拌后，依次加入烷基季铵盐、抗坏血酸钠、乳液缓蚀降阻剂、柠檬酸、助排剂，搅拌2-5min，即可制备得到低粘降阻滑溜水酸液。
所述低粘降阻滑溜水酸液的具体实施配方如下：
1. 一种低粘降阻滑溜水酸液，由以下重量百分比的原料组分组成（总量100%）：盐酸5%，十二烷基三甲基氯化铵1%，抗坏血酸钠0.5%，聚丙烯醇乳液0.5%，柠檬酸1%，BSA-401助排剂3%，余量为水；
2. 一种低粘降阻滑溜水酸液，由以下重量百分比的原料组分组成（总量100%）：盐酸12%，十六烷基三甲基氯化铵3%，抗坏血酸钠2%，聚乙烯吡咯烷酮乳液0.1%，柠檬酸0.5%，BSA-401助排剂1%，余量为水；
3. 一种低粘降阻滑溜水酸液，由以下重量百分比的原料组分组成（总量100%）：甲酸8%，十二烷基三甲基溴化铵2.7%，抗坏血酸钠1%，丙烯酰胺与2-丙烯酸-2甲基丙磺酸共聚物乳液0.2%，柠檬酸0.6%，BSA-401助排剂1.5%，余量为水；
4. 一种低粘降阻滑溜水酸液，由以下重量百分比的原料组分组成（总量100%）：乙酸8%，十二烷基三甲基溴化铵2.7%，抗坏血酸钠1%，丙烯酰胺与2-丙烯酸-2甲基丙磺酸共聚物乳液0.2%，柠檬酸0.6%，BSA-401助排剂1.5%，余量为水；
5．一种低粘降阻滑溜水酸液，由以下重量百分比的原料组分组成（总量100%）：ZJ-UB生物酸10%，十六烷基三甲基溴化铵3%，抗坏血酸钠2%，聚乙烯吡咯烷酮乳液0.1%，柠檬酸0.5%，BSA-401助排剂1%，余量为水；
6. 一种低粘降阻滑溜水酸液，由以下重量百分比的原料组分组成（总量100%）：ZJ-UB生物酸20%，十二烷基三甲基溴化铵3%，抗坏血酸钠1.5%，聚丙烯醇乳液0.3%，柠檬酸0.8%，BSA-401助排剂2%，余量为水。
对比例1
市售滑溜水作为参考对比，其组分为： SRFR滑溜水配方：0.12～0.2%高效减阻剂SRFR-1、0.3-0.5%复合防膨剂SRCS-2、0.1-0.3%复合增效剂SRSR-2、0.01-0.02%消泡剂、清水，其中高效减阻剂为固体粉末，复合防膨剂为液体，复合增效剂为液体 。
检测各低粘降阻滑溜水酸液的性能，结果见表1。
表1 低粘降阻滑溜水酸液的性能指标
注：酸岩反应速率定义：酸液与碳酸岩样品在相应地层温下的反应30min时，每平方厘米碳酸盐岩样的失重，单位为g/cm2。
由表1可知，该低粘降阻滑溜水酸液，酸岩反应速率低，不会使缝网溶蚀产生锥形或者溶洞而导致酸岩反应不均匀；其降阻率也较高，能有效降低井口压力，缝网不会闭合，导流能力好，裂缝体系更加发达，有利于增产；该低粘降阻滑溜水酸液的缓蚀率低，＜0.5g/m2ˑh，可以实现大排量施工。
实施例2
1.一种碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，包括以下步骤：
（1）注入低粘降阻滑溜水酸液，并且加入支撑剂进行段塞，段塞的次数不少于3次，对储层微裂缝进行缝网体积压裂改造；
（2）注入水基携砂压裂液，在井筒两侧形成缝长不少于120米的填砂裂缝；
（3）注入顶替液，并关井0.5h后开井排液，测试油气产量；
其中，步骤（1）中所述低粘降阻滑溜水酸液是由以下重量百分比的原料组分组成：酸5-20%，烷基季铵盐1-3%，抗坏血酸钠0.5-2%，乳液缓蚀降阻剂0.1-0.5%，柠檬酸0.5-1%，助排剂1-3%，余量为水，其中，所述乳液缓蚀降阻剂为聚丙烯醇乳液、聚乙烯吡咯烷酮乳液、丙烯酰胺与2-丙烯酸-2甲基丙磺酸共聚物乳液中的任意一种；所述酸为盐酸、甲酸、乙酸或者生物酸中任意一种。
步骤（1）中段塞时，每间隔一个井筒体积进行一次段塞。
步骤（1）中注入低粘降阻滑溜水酸液的施工排量在8—15m3/min。
步骤（1）中段塞加入的支撑剂量为5-10m3。
所述支撑剂为陶粒或者石英砂。
步骤（1）所述低粘降阻滑溜水酸液的原料组分中，所述烷基季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵中的任意一种。
步骤（1）所述低粘降阻滑溜水酸液的原料组分中，所述助排剂为BSA-401助排剂。
步骤（2）中注入水基携砂压裂液的施工排量为5-10m3/min。
步骤（2）中所述水基携砂压裂液为水基胍胶压裂液、酸性羧甲基胍胶压裂液、缔合物压裂液、聚丙烯酰胺压裂液。
优选地，步骤（2）中所述水基携砂压裂液为水基胍胶压裂液，所述水基胍胶压裂液是由以下重量百分比的原料组分组成：羟丙基胍胶粉0.35-0.5%、助排剂0.5-3%、戊二醛杀菌剂和碳酸钠的混合物0.03-0.8%、有机硼交联剂0.1-2%、过硫酸铵0.01-0.1%，余量为水。
实施例3
Y井为某区块的一口二叠系碳酸盐岩试气探井，酸压层段岩性为白色方解石裂缝充填灰岩，施工井段3385.6～3412.9m，地层温度为106℃，压力梯度2.04MPa/100m，渗透率0.1-0.4mD，孔隙度5.81-6.8%，岩芯酸蚀实验发现岩芯酸蚀率大于95%，从取芯物性来看，主要为灰岩和少量方解石与泥质，与稀盐酸反应剧烈，沉淀物为泥质，裂缝较发育。
采用本专利提供的碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法进行了酸压方案设计及现场施工。
具体实施方法为：
1. 施工规模
见表2。
表2 施工规模及参数
2. 低粘降阻滑溜水酸液配方
一种低粘降阻滑溜水酸液，由以下重量百分比的原料组分组成（总量100%）：ZJ-UB生物酸10%，十六烷基三甲基溴化铵3%，抗坏血酸钠2%，聚乙烯吡咯烷酮乳液0.1%，柠檬酸0.5%，BSA-401助排剂1%，余量为水；
3. 注入低粘降阻滑溜水酸液这一阶段的排量为10 m3/min，总液量为369m3，段塞加入的支撑剂为40-70目陶粒，支撑剂总量7m3；
4. 施工方式
一体化配液施工：以井井口为起点，依次按设计将压裂车、混砂液车、支撑剂罐车、4个浓缩液液罐摆放好，其中浓缩液液罐（分别为浓缩液罐A、浓缩液罐B、浓缩液罐C、浓缩液罐D）对应与混砂液车之间用4个比例泵（对应分别为比例泵1、2、3、4）连结，其作用是将各罐的浓缩液按比例泵入混砂液车中，混砂液车将各种浓缩液快速混全，泵给压裂车，并由压裂车将工作液体通过油套管泵入地层中，
其中：比例泵1的排量：2.58m3/min；
比例泵2的排量：2m3/min；
比例泵3的排量：0.2m3/min；
比例泵4的排量：5.22m3/min；
各比例泵排量之和（2.58+2+0.2+5.22）=混砂液车的排量=压裂车的排量=压裂设计排量=10 m3/min；
浓缩液罐A中浓缩液成分： ZJ-UB生物酸、柠檬酸、BSA-401助排剂；
浓缩液罐B中浓缩液成分：十六烷基三甲基溴化铵、抗坏血酸钠；
浓缩液罐C中浓缩液成分：聚乙烯吡咯烷酮乳液；
浓缩液罐D中浓缩液成分：水。
5. 水基胍胶压裂液
水基胍胶压裂液的配方如下：羟丙胍胶粉0.45% 、BSA-401助排剂1%、戊二醛杀菌剂0.01%、碳酸钠0.025%、DB-2000有机硼交联剂0.5%、0.015%过硫酸铵，余量为水；
该水基胍胶压裂液的性能指标如下：
106℃170S-1 剪切1小时后的粘度：82 mPaˑs；
破胶液表面张力：22.6mN/m；
破胶液粘度：6.2mPaˑs；
6. 压裂软件模拟人工填砂主裂缝长度
通过FracproPT软件压裂酸化模拟，水基胍胶压裂液在储层中可以形成128.9m的人工填砂缝长。
7. 酸压工艺
基于井控安全考虑，采用射孔与酸压联座方式的酸压管柱结构，以油套混注现场一体化连续酸压施工。射孔-酸压联座管柱结构（自下而上）：127射孔枪+φ73mm油管（2根）+φ73mm筛管+φ73mm油管（3根）+φ73mm定位短节（1根）+φ73mm油管+φ89mm油管至井口；
8. 酸压施工泵注程序
见表3。
表3 酸压施工泵注程序
9. 施工效果
模拟结果显示，酸压后，裂缝长为：128.9m，导流能力为300md.m/20MPa；
通过对3385.6m-3394.7m和3400.2m-3412.9m井段合压合试后，采用一点法试气在4mm油嘴的工作制度下获得34578m³/d的工业油气流，井口产量比射孔后初产（2830m³/d）增产10倍以上。
由此可见，采用本发明提供的碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，可以有效实现增产。
实施例4
对比分析本发明提供的酸压方法和现有技术中的酸压方法，在酸压改造后对裂缝导流能力的提高能力。取对比例1中市售的滑溜水，采用CN106321054A公开的碳酸盐岩储层的酸压方法作为对比，试验结果见表4。
表4 实验室不同的酸压方法所获得的裂缝导流能力
注：裂缝导流能力为在不同的闭合压力（分别为0、10、20、30MPa）下的导流能力。
由实施例3和4可知，本发明提供的碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，酸压效果好，碳酸盐储层经过酸压改造后，导流能力增加，增产明显。
Claims (9)
1.一种碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）注入低粘降阻滑溜水酸液，用含有支撑剂的滑溜水酸液段塞，段塞的次数不少于3次，对储层微裂缝进行缝网体积压裂改造；
（2）注入水基携砂压裂液，在井筒两侧形成缝长不少于120米的填砂裂缝；
（3）注入顶替液，并关井0.5h后开井排液，测试油气产量；
其中，步骤（1）中所述低粘降阻滑溜水酸液是由以下重量百分比的原料组分组成：酸5-20%，烷基季铵盐1-3%，抗坏血酸钠0.5-2%，乳液缓蚀降阻剂0.1-0.5%，柠檬酸0.5-1%，助排剂1-3%，余量为水，其中，所述乳液缓蚀降阻剂为聚丙烯醇乳液、聚乙烯吡咯烷酮乳液中的任意一种；所述酸为盐酸、甲酸、乙酸或者ZJ-UB生物酸中任意一种。
2.根据权利要求1所述碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，其特征在于：步骤（1）中注入低粘降阻滑溜水酸液的施工排量在8—15m3/min。
3.根据权利要求1所述碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，其特征在于：步骤（1）中段塞加入的支撑剂量为5-10m3。
4.根据权利要求1所述碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，其特征在于：所述支撑剂为陶粒或者石英砂。
5.根据权利要求1所述碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，其特征在于：所述烷基季铵盐为十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵中的任意一种。
6.根据权利要求1所述碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，其特征在于：所述助排剂为BSA-401助排剂。
7.根据权利要求1所述碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，其特征在于：步骤（2）中注入水基携砂压裂液的施工排量为5-10m3/min。
8.根据权利要求1所述碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，其特征在于：步骤（2）中所述水基携砂压裂液为水基胍胶压裂液、酸性羧甲基胍胶压裂液、缔合物压裂液、聚丙烯酰胺压裂液中的任意一种。
9.根据权利要求8所述碳酸盐储层缝网体积酸压改造的方法，其特征在于：所述水基胍胶压裂液是由以下重量百分比的原料组分组成：羟丙基胍胶粉0.35-0.5%、BSA-401助排剂0.5-3%、戊二醛杀菌剂和碳酸钠的混合物0.03-0.8%、有机硼交联剂0.1-2%、过硫酸铵0.01-0.1%，余量为水。
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