CN110630239A - 一种深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法。包括：(1)关键储层参数的评估(2)水平井眼轨迹确定(3)完井方式及分压方式的确定(4)油气藏地质模型建立及生产历史拟合(5)裂缝参数系统的优化(6)酸压施工参数的优化(7)不同黏度酸液独立注入系统设计及与酸压流程的连接(8)高黏度压裂液造缝施工(9)不同黏度酸液同时注入施工(10)闭合酸变排量注入施工(11)顶替作业。本发明的方法可以增强裂缝内壁非均匀刻蚀程度，提高深层碳酸盐岩地层在高地应力条件下的酸蚀裂缝导流能力，以增加酸压增产的裂缝有效周期从而提高经济开发效益。

Description

一种深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法

技术领域

本发明涉及油气田增产技术领域，进一步地说，是涉及一种深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法，尤其适用于深层碳酸盐岩储层的酸压增产作业。

背景技术

目前，深层碳酸盐岩地层酸压的关键是如何大幅度提高在高地应力条件下的酸蚀裂缝导流能力。通常的做法是采用变黏度酸液和变排量组合施工的模式，以提高酸蚀裂缝面的非均匀刻蚀程度。现有技术采用地面单一注酸系统，其存在弊端：一是要频繁倒换不同黏度酸罐的闸门，给施工造成很大的工作量和风险，二是不同黏度的酸液虽然在注入该黏度酸液阶段的排量不同，但因从井口到井底有个滞后时间，可能在酸进入地层后，排量都基本相同了，就起不到变排量非均匀刻蚀的功效。此外，由于是分阶段注酸，在经过不同裂缝区域的岩石时，就某个特定区域而言，可能仍是同一黏度段的液体，因此，不存在非均匀刻蚀的作用机理，即使后续有另一种黏度的酸液刻蚀，但那仍是接近均匀的酸岩刻蚀作用，因此，前后两种不同黏度的酸岩刻蚀作用的叠加，获得的裂缝面仍相对平滑，因此，最终的酸蚀导流能力不大，且在高闭合应力下的递减也快。

另外值得指出的是，即使上述不同酸液的黏度差异很大，如高黏度是低黏度的6倍以上，虽然此时易于产生黏滞指进效应，但这种黏滞指进的效果主要体现在低黏度酸液在裂缝长度方向上快速指进到高黏度酸液的前缘，而在垂直于裂缝长度方向的裂缝壁面上，难以分布大量的低黏度酸液进行二次刻蚀。即使后来又有高黏度酸液注入，高黏度酸液对前期的低黏度酸液和高黏度酸液(有时是二者的混合物)基本上呈现活塞式推进方式，又发生的三次均匀刻蚀作用，对裂缝导流能力的提高，作用有限或基本不起作用。

专利(申请号201510341176.8)涉及一种碳酸盐岩油藏变盐酸浓度酸压方法，将高浓度和低浓度的盐酸依次注入地层；该方法具体包括下述工序：1)向地层中注入滑溜水的工序；2)向地层中注入压裂液的工序，压裂液的粘度为100～400mPa·s；3)向地层中注入含有质量百分比为20％的HCl的胶凝酸体系的工序；4)向地层中注入含有质量百分比为15％的HCl的胶凝酸体系的工序；5)向地层中注入滑溜水的工序

专利(申请号201510342102.6)涉及用于高温深井碳酸盐岩储层的自生酸复合酸压工艺，包括下述工序：1)通过油管向地层中注入滑溜水；2)通过油管向地层中注入非交联压裂液；3)通过油管向地层中注入自生酸体系；4)通过油管向地层中低排量注入胶凝酸体系；5)通过油管向地层中注入滑溜水；高温深井碳酸盐岩储层深穿透效果明显。

专利(申请号201510617937.8)公开了一种碳酸盐岩储层高导流能力酸压方法，属于储层改造技术领域。该方法将酸液溶蚀裂缝的酸压工艺和加砂充填裂缝的水利压裂工艺结合应用，首先采用非反应性前置液体在碳酸盐岩储层中造缝，并降低裂缝壁面周围温度；然后注入高浓度酸液体系溶蚀人造裂缝壁面，在裂缝壁面溶蚀形成非均匀的沟槽，裂缝闭合后提供一定的导流能力；最后采用高粘度携砂液携带支撑剂进入裂缝系统充填裂缝，进一步增加裂缝的导流能力。

文献《深层碳酸盐岩储层酸压工艺技术现状与展望》()重点阐述了国内外深度酸压技术和复合酸压技术的发展,以及复合酸压技术在我国几个典型深层或超深层碳酸盐岩油田的成功应用情况。并指出国内外深层碳酸盐岩储层酸压技术的发展特点是已由单一酸液体系向复合酸液体系发展,酸压工艺已由单级注入向多级交替注入发展。最后提出了深层碳酸盐岩储层酸压技术存在的问题,并指出分层酸压、变粘酸酸压和水平井酸压是今后深层碳酸盐岩储层酸压改造发展的方向。

文献《深层碳酸盐岩储层新型酸压液体体系研究现状》公开:新型酸压液体体系总体发展趋势为“低伤害，低成本，低滤失，低反应速度，高溶蚀效果”。清洁自转向酸的分流转向效果良好，遇烃自动破胶，易返排，无污染。常规乳化酸滤失量小，缓速性能好，能进入地层深部，是目前最为常用的缓速酸液。缓蚀剂在外相的新型乳化酸，使得缓蚀剂更快速地分散在管道金属表面形成保护膜，防止酸液对管道表面的腐蚀，可使酸液进入更深的地层。纳米微乳酸分子直径为纳米级，具有极低的界面张力，黏度低，易泵入。无伤害合成酸对人类健康无伤害，溶蚀能力与盐酸相当，在当今提倡的环保型社会中，这种酸液具有很好的发展前景。复合酸克服了单一酸液的局限，发挥各种酸压液体的优点，适用于不同类型的复杂碳酸盐岩储层.

文献《塔河油田深层碳酸盐岩油藏混气酸压实践》公开了：酸压改造的关键是制造连通裂缝,实施混注氮气工艺,有效控制酸液滤失,减缓酸岩反应速度,增加裂缝的穿透距离。混气酸压的作用机理在于注入氮气的降滤、缓速、助排作用。介绍了混气酸压工艺技术和注气特点,结合酸液滤失特性确定出施工各阶段混注氮气程序,现场应用取得一定的效果。

但是以上专利和文献都存在目前变黏度酸液和变排量组合施工的模式存在的弊端：频繁倒换不同黏度酸罐的闸门，施工工作量和风险较大；没有从根本上改变上述的均匀或接近均匀的刻蚀模式。

综上所述，即使采取了不同黏度酸液的多级交替注入模式，也没有从根本上改变上述的均匀或接近均匀的刻蚀模式。因此，有必要在不增加施工成本的前提下，研究提出一种新的酸压方法，以解决上述技术的局限性。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法。本发明的方法可以增强裂缝内壁非均匀刻蚀程度，提高深层碳酸盐岩地层在高地应力条件下的酸蚀裂缝导流能力，以增加酸压增产的裂缝有效周期从而提高经济开发效益。

本发明的目的是提供一种深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法。

包括:

(1)关键储层参数的评估

(2)水平井眼轨迹确定

(3)完井方式及分压方式的确定

(4)油气藏地质模型建立及生产历史拟合

(5)裂缝参数系统的优化

(6)酸压施工参数的优化

(7)不同黏度酸液独立注入系统设计及与酸压流程的连接

设计不同黏度酸液的独立注入系统，并成左右上下平衡的注入方式连接到酸压高压主流程上；

(8)高黏度压裂液造缝施工

高黏度压裂液的黏度为80-100mPa.s；

(9)不同黏度酸液同时注入施工

按步骤6)优化的酸压施工参数，倒入不同酸液注入系统；

(10)闭合酸变排量注入施工

闭合酸为低黏度盐酸，黏度为2-3mPa.s；

(11)顶替作业

一般采取过顶替作业，以避免近井裂缝酸岩过度反应引起的壁面坍塌对导流能力的严重降低。一般顶替量取当段井筒容积的110-120％，采用黏度1-2mPa.s的滑溜水进行顶替，排量取步骤6)优化的最高排量。

其中，优选：

步骤(7)，所述独立注入系统由压裂液罐、混砂车、闭合酸罐、酸液罐、压裂车、低压管汇、高压管汇组成；

所述酸液罐的数量大于1；压裂车的数量大于1；

压裂车数量与酸液罐数量不一定相同，实际连接可能某一种酸量较大一个罐不够，就需要用多个罐；再有一个种可能就是为了加大排量，一种酸罐连接多于一台压裂车。确保不同黏度酸液采取独立的注入系统，实现真正的变黏度变排量注入。

不同黏度酸液放置于不同的酸罐中，分别连接不同压裂车低压进液体端，压裂车的高压流程，直接连接在通入井口的高压管汇上。

步骤(8)，如高角度天然裂缝发育，在3-4min内缓慢提高排量到设计的最高排量；如高角度天然裂缝不发育，在1-2min内提高到设计的最高排量；

高黏度压裂液液量占该段总液量的20-30％。

注入高黏度压裂液时，关闭酸液罐的阀门。

步骤(10)，闭合酸的总注入量取闭合酸注入前裂缝的体积，排量按将步骤6)优化的最高排量30％，60％及100％逐级递增；

步骤(11)采用黏度1-2mPa.s的滑溜水进行顶替，顶替量取当段井筒容积的110-120％，排量取步骤6)优化的最高排量。

本发明的技术关键在于：

(1)为了增加造缝效率，造缝阶段采用高黏度压裂液。一来可以造缝，二来可以大幅度降低裂缝内的温度，便于提高酸蚀裂缝长度。

(2)不同黏度酸液采取独立的注入系统，可确保实现真正的变黏度变排量注入。

混砂车还是一台；不同黏度酸液放置于不同的酸罐中，分别连接不同压裂车低压进液体端，压裂车的高压流程，可直接连接在通入井口的高压管汇上，由于酸液作业时不同的压裂车排量变化，因此高压管汇要进行合理布局，并要进行可靠的固定，以减小高压管汇的多处进液的不平衡性产生的震动，而导致高压管汇的刺漏断裂等事故。

只要实现了上述不同黏度酸液的独立注入，这些混合的酸液，黏度不均匀混合，且每种酸液的注入排量都不同，因此，在裂缝壁面岩石处，可始终实现酸岩的非均匀刻蚀效应。随着大量酸液的进入裂缝，裂缝内的温度逐渐降低，因此，不同黏度的酸液，随着施工时间的增加，上述酸液释放氢离子的速度越来越慢，且不同黏度酸液释放氢离子的速度也不尽相同，因此，即使在排量及液量不变的情况下，也有利于增加酸岩的非均匀刻蚀效果。

(3)最后闭合酸化阶段，采用螺旋式变排量策略，利用非均匀刻蚀对不同排量的阻力及脉冲震荡效应，进一步提高酸岩非均匀刻蚀效果。

本发明具体可采用以下技术方案：

(1)关键储层参数的评估

包括储层的纵横向展布特征、岩性及全岩矿物组分、物性、岩石力学参数及三向地应力特征、缝洞发育特征，以及温度压力等。可综合应用地震、测井、录井、试井及导眼井岩心室内测试等方法确定。考虑到酸压过程仍为准静态过程，应将动态参数转换为静态参数。水平井筒的静态参数分布，可基于水平段与导眼井测井参数及导眼井上建立的各参数的动静态转换关系，综合权衡确定。

(2)水平井眼轨迹确定

采用精细地震解释技术，判断缝洞系统尤其是大洞系统的位置，一般采取擦头皮的策略，即沿各个大洞的顶部一定距离处(小于预计的酸蚀裂缝半长，一般为30-100m)控制水平井眼轨迹。然后通过分段酸压方式沟通不同的大洞系统。至于水平井眼的长度，主要取决于各个大洞的分布情况及水平井一趟钻的能力等，综合权衡确定。一般小于1500m。

(3)完井方式及分压方式的确定

对碳酸盐岩而言，一般采用裸眼完井方式，以最大限度地提高井眼与油气藏的接触面积，同时，井眼的稳定性也不受影响。在裸眼完井条件下，只能采用裸眼滑套分段压裂方式。

(4)油气藏地质模型建立及生产历史拟合

在步骤(1)基础上，应用常用的地质建模软件PETROL，建立精细的地质模型，尤其是缝洞系统的识别和精细刻画，要描述清楚。如井已生产或测试，可用生产或测试数据，进行产量或压力等的历史拟合，由此确定更为准确的地层关键参数信息，如有效渗透率及表皮系数等。

(5)裂缝参数系统的优化

将上述地质模型参数导入常用的碳酸盐岩酸压产量预测模拟软件ECLIPSE中，然后按等效导流能力方法(为减少模拟工作量，先将裂缝宽度放大一定的倍数，同时按比例缩小裂缝内支撑剂的渗透率，使它们的乘积，即裂缝的导流能力保持不变)，设置不同的人工裂缝及天然裂缝系统。然后，按正交设计方法，模拟不同的酸蚀半缝长、裂缝导流能力、缝间距及裂缝分布模式(等缝长分布、两头长中间短的U型分布、长短缝交互的W型分布，以及纺锤形分布模式等)下的酸压后产量动态，从中优选酸压后产量相对最大或经济净现值最大值对应的裂缝参数系统，即为优化的裂缝参数系统。

上述天然裂缝设置，也按等效导流能力方法进行。

(6)酸压施工参数的优化

为了实现步骤5)中优化的裂缝参数系统，应用酸压设计常用的商业模拟软件，如STIMPLAN，FracPro PT等，模拟不同的酸压施工参数下(不同的排量、液量与不同类型液体的占比、不同液体的黏度等的多种组合等，为降低模拟的工作量，仍按正交设计方法进行)的酸蚀裂缝长度及导流能力等，从中优选能获得优化裂缝对应的酸压施工参数组合。

(7)不同黏度酸液独立注入系统设计及与酸压流程的连接

按思路1)的要求设计不同黏度酸液的独立注入系统，并成左右上下平衡注入方式连接到酸压高压主流程上。如是2个或4个子偶数子流程，应在左右或上下均衡分布各子系统与酸压主流程的入口，如是3个或5个奇数子流程，应在360圆周上呈现等角度分布，以保持注入平衡，并防止高压管汇的震动刺漏。

(8)高黏度压裂液造缝施工

应用步骤6)的有关施工参数，一般黏度在80-100mPa.s，如高角度天然裂缝发育，可以在3-4min内缓慢提高排量到步骤6)设计的最高排量，如高角度天然裂缝不发育，可在1-2min内提高到设计的最高排量。

液量一般占该段总液量的20-30％左右。

该阶段注入时，要关掉酸液罐阀门。

(9)不同黏度酸液同时注入施工

按步骤6)优化的酸压施工参数，倒入不同酸液注入系统，各个酸液黏度、液量及注入排量都可以不同，也可按步骤(6)要求，实现某个时段的变排量施工。此时注入碳酸盐岩地层的，是不同黏度的非均匀刻蚀。

(10)闭合酸变排量注入施工

按步骤6)要求的参数，一般闭合酸为低黏度盐酸，黏度一般取2-3mPa.s，液量取闭合酸注入前裂缝的体积，将步骤(6)优化的最高排量，按其30％、60％及100％。

(11)顶替作业

一般采取过顶替作业，以避免近井裂缝酸岩过度反应引起的壁面坍塌对导流能力的严重降低。一般顶替量取当段井筒容积的110-120％，采用黏度1-2mPa.s的滑溜水进行顶替，排量取步骤(6)优化的最高排量。

(12)其它段的施工，重复步骤(8)～步骤11)，直到完成所有段的酸压施工为止。

(13)返排、测试及正常生产，参照常规流程执行，在此不赘。

本发明的方法可以增强裂缝内壁非均匀刻蚀程度，提高深层碳酸盐岩地层在高地应力条件下的酸蚀裂缝导流能力，以增加酸压增产的裂缝有效生产周期，提高油井的最终采收率，为碳酸岩盐的储层的开发提供一种有效途径，从而实现油田的经济开发效益。

附图说明

图1不同黏度酸液独立注入系统示意图；

附图标记说明：

1-压裂车1；2-压裂车2；3-压裂车N；4-酸罐1；5-酸罐2；6-酸罐N；

7-混砂车；8-压裂液罐；9-闭合酸罐；10-井口。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例

(1)关键储层参数的评估

综合某井的测井、录井及岩心室内测试等数据资料，评估了储层的纵横向展布特征、岩性及全岩矿物组分、物性、岩石力学参数及三向地应力特征、缝洞发育特征，温度以及压力。

(2)水平井眼轨迹确定

采用精细地震解释技术，判断缝洞系统尤其是大洞系统的位置，控制井眼轨迹在各个大洞的顶部50m处。钻水平井眼的长度850m。

(3)完井方式及分压方式的确定

采用裸眼完井及裸眼滑套分段压裂方式。

(4)油气藏地质模型建立及生产历史拟合

在步骤(1)基础上，应用常用的地质建模软件PETROL，建立精细的地质模型，进行产量或压力等的历史拟合，确定更为准确的地层关键参数信息：有效渗透率、表皮系数。

(5)裂缝参数系统的优化

将上述地质模型参数导入常用的碳酸盐岩酸压产量预测模拟软件ECLIPSE中，然后按等效导流能力方法，设置不同的人工裂缝及天然裂缝系统。然后，按正交设计方法，模拟不同的酸蚀半缝长、裂缝导流能力、缝间距及裂缝分布模式下的酸压后产量动态，从中优选酸压后经济净现值最大值对应的裂缝参数系统，即为优化的裂缝参数系统。

6)酸压施工参数的优化

为了实现步骤5)中优化的裂缝参数系统，应用酸压设计常用的商业模拟软件FracPro PT，模拟不同的酸压施工参数下的酸蚀裂缝长度及导流能力等，从中优选能获得优化裂缝对应的酸压施工参数组合。

酸压施工最高排量2.5m³/min，总计算量240m³。

7)不同黏度酸液独立注入系统设计及与酸压流程的连接

按思路1)的要求设计4个黏度酸液[分别为6mPa.s、10mPa.s、20mPa.s、30mPa.s]的独立注入系统，左右均衡分布各子系统与酸压主流程的入口，并防止高压管汇的震动刺漏。

8)高黏度压裂液造缝施工

应用步骤6)的有关施工参数，确定黏度在100mPa.s，高角度天然裂缝发育，在4min内缓慢提高排量到步骤6)设计的最高排量，液量占该段总液量的25％。

9)不同黏度酸液同时注入施工

按步骤6)优化的酸压施工参数，倒入不同酸液注入系统，各个酸液黏度、液量及注入排量都不同，此时注入碳酸盐岩地层的，是不同黏度的非均匀刻蚀。

10)闭合酸变排量注入施工

按步骤6)要求的参数，低黏度盐酸为闭合酸，黏度取3mPa.s，液量取闭合酸注入前裂缝的体积，将步骤6)优化的最高排量，按其30％、60％及100％。

11)顶替作业

采取过顶替作业，以避免近井裂缝酸岩过度反应引起的壁面坍塌对导流能力的严重降低。顶替量取当段井筒容积的110％，采用黏度1.5mPa.s的滑溜水进行顶替，排量取步骤6)优化的最高排量。

12)其它段的施工，重复步骤8)～步骤11)，直到完成所有段的酸压施工为止。

13)返排、测试及正常生产，参照常规流程执行。

压后产量比同区块、同层位的其他临井(临近其他井采用常规酸压方法，压裂规模相近，用酸规模在200-250m³范围内)，产量提高40％以上。

Claims (8)

1.一种深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法，其特征在于所述方法包括：

(1)关键储层参数的评估

(2)水平井眼轨迹确定

(3)完井方式及分压方式的确定

(4)油气藏地质模型建立及生产历史拟合

(5)裂缝参数系统的优化

(6)酸压施工参数的优化

(7)不同黏度酸液独立注入系统设计及与酸压流程的连接

设计不同黏度酸液的独立注入系统，并成左右上下平衡的注入方式连接到酸压高压主流程上；

(8)高黏度压裂液造缝施工

高黏度压裂液的黏度为80-100mPa.s；

(9)不同黏度酸液同时注入施工

按步骤6)优化的酸压施工参数，倒入不同酸液注入系统；

(10)闭合酸变排量注入施工

闭合酸为低黏度盐酸，黏度为2-3mPa.s；

(11)顶替作业。

2.如权利要求1所述的深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法，其特征在于：

步骤(7)，所述独立注入系统由压裂液罐、混砂车、闭合酸罐、酸液罐、压裂车、低压管汇、高压管汇组成；

所述酸液罐的数量大于1；压裂车的数量大于1。

3.如权利要求2所述的深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法，其特征在于：

不同黏度酸液放置于不同的酸罐中，分别连接不同压裂车低压进液体端，压裂车的高压流程，直接连接在通入井口的高压管汇上。

4.如权利要求1所述的深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法，其特征在于：

步骤(8)，如高角度天然裂缝发育，在3-4min内缓慢提高排量到设计的最高排量；如高角度天然裂缝不发育，在1-2min内提高到设计的最高排量。

5.如权利要求4所述的深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法，其特征在于：

高黏度压裂液液量占该段总液量的20-30％。

6.如权利要求5所述的深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法，其特征在于：

注入高黏度压裂液时，关掉酸罐的阀门。

7.如权利要求1所述的深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法，其特征在于：

步骤(10)，闭合酸的总注入量取闭合酸注入前裂缝的体积，排量按步骤6)优化的最高排的30％、60％及100％逐级递增。

8.如权利要求1所述的深层碳酸盐岩地层多注酸系统的酸压方法，其特征在于：

步骤(11)采用黏度1-2mPa.s的滑溜水进行顶替，顶替量取当段井筒容积的110-120％，排量取步骤6)优化的最高排量。