压裂酸化技术难点和挑战
正如在我国石油工业“十五”规划报告指出的一样：现在我国石油工业面临的形势是新区勘探开发困难，老区的增产挖潜还有大量的工作要做。其中，常规的井网加密已经效果不大，对酸化压裂措施的认识不够。同时，增产措施改造的对象越来越复杂，改造目标已经从低渗、单井发展到了中、高渗和油田整体主要的难题集中在以下几个方面：
1.复杂岩性油气藏
指的是陆源碎屑岩、碳酸盐岩和粘土矿物以一定比例均匀存在，没有任何一种成份在主导地位。典型的代表是玉门酒西盆地的清溪油田，该油田储量高、品位好，但是储层矿物组成十分复杂。由于矿物的不连续分布，酸压后只能形成均匀、低强度的刻蚀；而水力压裂由于发生支撑剂嵌入和粘土矿物的水敏、碱敏现象严重，因此目前酸压和水力压裂技术对这类储层多为低效或无效。只能考虑从液体体系上改进工艺措施。
2.高温、超高温、深层、超深层和异常高压地层
以准葛尔盆地、克拉玛依、塔里木和吐鲁番为代表，如柯深101井，压力系数为2.0，温度135摄氏度，千米桥潜山地区井深4000m—5700m，温度在150摄氏度到180度之间。这种地层的技术难点往往是需要的施工压力和压裂酸化液体不能达到要求；酸液的反应时间短，酸蚀作用距离短。
3.低渗、低压、低产、低丰度“四低”储层
如中石油的长庆苏里格气田压力系数在0.8—0.9，渗透率为0.5—3.0达西，中石化的大牛地油田压力系数0.67—.0.98，渗透率仅为0.3—0.9达西。类似的这种储层在我国占很大的比例，由于产生水锁现象进而产生很难解除的水相圈闭，如果不采用特殊的工艺手段，很难得到高效开发。
4.凝析气藏
代表有千亿方的塔里木迪那气田和中原白庙深层凝析气藏。这类油田酸化压裂最大的问题是由于压力降低后凝析油的析出产生凝析油环，大大降低了天然气的产量。
5.高含硫，高含二氧化碳油田
这类油田有被誉为“南方海相勘探之光”的普光气田（储量高达1144亿立方米）；580亿立方米的罗家寨气田。这两个气田的含硫量都在10%—12%，远远超过3%的行业标准。硫化氢的高还原性和化学反应活性容易产生单质硫和硫化亚铁沉淀，在酸化压裂施工中造成二次伤害。同时，高含硫还会加大钻、采、集、输、外运的困难，尤其是在地形复杂，自然条件恶劣的四川丘陵地区。
6.异常破裂压力油藏
这种油藏埋藏深度和破裂压力不成正比，以川西致密须家河组和赤水地区为例：2000多米的井深破裂压力高达90多兆帕，现场经预处理措施之后，施工压力仍然高达80多兆帕。造成的直接后果就是压不开地层，酸液不能进入，对设备的损害比较大。
7.缝洞型、裂隙型碳酸盐岩
我国“九五”规划最大的整装油田——塔河油田就是这类油田的代表。塔河油田560万吨产量中有80%是依靠压裂酸化措施取得的。而压裂酸化中最大的难题是注入液体的滤失，因为这种缝洞型、裂隙型油藏已经并非常规意义上的裂缝和孔隙，而是体积巨大的溶洞和裂隙。
8.低渗稠油
这类油田由于稠油的流动性差，向井流动困难，导致初期增产效果差或无效，酸化压裂有效期短。
9.水平井、多分支等复杂结构井
我国从80年代中期在海上应用水平井，水平井的采油工艺远远落后于钻井技术的发展。水平井等复杂结构井压裂核心问题是起裂裂缝条数和裂缝方位的控制，水平井酸化存在的问题主要是酸液的均匀置放和长时间浸泡下酸岩反应机理。目前，在这方面已经作了大量的研究工作。
酸化压裂技术发展现状及创新
1.压裂裂缝延伸数学模型研究
目前已取得的研究成果主要为由西南石油学院率先提出的三维裂缝模型和控缝高技术以及“四变”：变排量、变粘度、变支撑剂类型和支撑剂粒径技术。
2.重复压裂技术
重复压裂定义为压裂同一口井，同一个层位，同一个地方，区别于常规的认为的第一次压裂无效后的再压裂或是压开不同层段。其技术核心可以概括为“堵老缝，压新缝”，即：堵已经成为储水通道的缝，堵控制区域已经完全或大部分产出的老缝。压新缝的关键是把握新缝压开的时机，新缝的压开总是发生在最大最小应力场改变时。
3.高含硫油田
目前国外常用的方法是用互溶剂吸收生成的单质硫。现在又提出了“双管齐下”的解决办法：即同时降低铁离子浓度和用硫化氢吸收剂把单质硫的形成扼杀在摇篮中。
4.低渗低压油田
目标是减少水锁和水相圈闭，可以考虑的途径有：尽量减少进入气层的液量，减少滤液的表面张力，减少毛管阻力。目前的措施包括：○1提高返排速度：液氮伴注，分段破胶，强制闭合，高效返排；○2二氧化碳泡沫压裂；○3自生气/生热增压助排；○4表面活性剂压裂液
5.异常破裂压力
降低摩阻，增加酸液的密度和强度是治标的方法。治本的途径包括：高能气体压裂、酸化预处理、射孔参数优化。现场实践表明，通过上述方法可以分别减小井口压力10MPa,4—10MPa,5MPa 左右。
6.复杂结构井压裂机理和技术
关键的技术是合理设计压开裂缝条数，优选裂缝长度。以前的观点认为水平井相当于一口水力压裂井，但是最新完井思想认为水平井钻成后必须要做增产措施才能发挥其全部产能。因此完井方式上要预先考虑有利于裂缝的形成，有利于后续的酸化压裂改造。
7.酸化压裂新观点：
传统观念认为碳酸盐岩水力压裂会造成矿物脱落，堵塞裂缝和孔隙，一般增产措施应该采用酸压和基质酸化；而砂岩油藏由于胶结疏松，容易压破地层边界，酸液均匀溶蚀岩石，不能形成沟槽，酸压后裂缝大部分闭合，没有形成导流能力等原因，经典教科书上都不推荐采用酸压。现场作业已经大大地挑战了上述传统观点，如采用酸基压裂液，冻胶酸的碳酸盐岩水力压裂以及砂岩储层的酸压都取得了不错的增产效果，但其机理研究还需进一步深入。
一、表面活性剂压裂液体系
在表面活性剂稀溶液中，当其浓度大于临界胶束浓度（ＣＭＣ），均可形成球状胶束。随着
表面活性剂和盐浓度的增加，电解质压缩胶束的界面双电层，胶束中表面活性剂分子之间的排列趋于紧密，结构和体积发生突变，胶束由球状向棒状和蠕虫状转变，粘弹性大大增加，形成冻胶状；但不同的表面活性剂在不同的盐溶液中，形成的冻胶状不同。
胶束的粘弹性大小直接与蠕虫状胶束的生长有关。蠕虫状胶束体系是一个平衡体系，其
相对分子质量分布（ＭＷＤ）不是固定的，受温度、矿化度、反离子浓度、表面活性剂类型与体积分数和溶剂等因素影响。对于ＣＴＡＢ／ＮａＳａｌ体系，Ｇｒａｎｅｋ等人［１４］研究表明胶束的平均长度Ｌ与表面活性剂浓度相关，对低盐度（０．１ｍｏｌ／ＬＫＣｌ），胶束长度Ｌ随着表面活性剂浓度增大而增大，而高盐度时（０．２５ｍｏｌ／ＬＫＣｌ），却随着表面活性剂浓度增大而减小。盐的性质和浓度对胶束的增长和特性存在严重的影响。Ｋｈａｔｏｒｙ等人［１５］研究了不同浓度的ＣＴＡＢ在ＫＢｒ溶液中的增长情况，在温度较高（３５℃）时，随盐度的增大（ＫＢｒ盐度变化范围０．４，１．０，１．５和２．０
ｍｏｌ／Ｌ），胶束增长；温度较低（３１℃）时，随盐度的增大，胶束长度Ｌ有个最大值，即盐度的增加促进了胶束的缔合、交联，随温度升高将破坏胶束的形成的结构，粘度降低。表征胶束理化性能的研究方法较多，主要有光散射法、凝胶色谱法、超速离心沉降法、电镜法、粘
度法、荧光法、核磁共振波谱法、中子散射法和小角度激光散射法。
近年来，研究表明由水溶性表面活性剂在一定条件下可形成粘弹性胶束压裂液，具有良好的流变性能，清洁、无固相残渣，即清洁压裂液。国外自１９９７年起，已开展了２１００井次的清洁压裂液压裂实施。
二、低浓度瓜尔胶压裂液
近年来，美国ＢＪ公司开发了一种新型低聚合物浓度的压裂液体系［１８］，它由聚合物、缓冲剂、交联剂和破胶剂组成。聚合物是一种高屈服应力的羧甲基瓜尔胶（ＨＹ－ＣＭＧ），而不是目前常用的羟丙基瓜尔胶，可以在极低的聚合物浓度下使交联链节延展，其聚合物用量仅约为常规聚合物用量１／２，一般使用浓度为０．１５％～０．３０％，可适用地层温度为９３～１２１℃。该压裂液体系具有以下特点：（１）压裂液具有低聚合物浓度，交联后却比常规ＨＰＧ交联冻胶粘度高，能形成较理想的裂缝长度；（２）成本较表面活性剂压裂液低；（３）降低聚合物用量，减少了压裂液残渣与伤害，返排更好。
该压裂液体系具有较高的粘度，具有良好的携砂能力。目前，国外已经进行了３５０口井以上的实施，获得了较理想的缝长和较彻底的清洁返排，增产效果好于使用ＨＰＧ交联冻胶的结果。
三、低分子瓜尔胶压裂液
低分子瓜尔胶压裂液（ＬＭＷ）［１９，２０］是近年国外开发的一种全新理论的压裂液新体系，仍然利用了表面活性剂压裂液低分子缔合特点和ｐＨ值控制液体流变性的优点，可实现“低粘高弹”、不需要破胶剂破胶和聚合物可回收循环再利用，达到降低储层伤害和降低压裂液成本的目的。
实验室和油田测试结果表明该体系明显优于其他的聚合物体系，是一种更有效的压裂液体系。因为它的低滤失，携砂能力强，在较低的泵送速率下支撑剂浓度却可以提高，压裂施工用液量可减少到原来的一半或更低。这些优点可归因于更短的支链聚合物，因为它可以形成更紧密、更复杂的聚合网络。
于瓜尔胶在低分子化过程中，将常规植物胶的水不溶物的主要成分———蛋白质演变成了水溶成分，纤维素经过衍生和解聚作用也变成可溶物。常规瓜尔胶较高的水不溶物变为了右边低分子清洁水溶液。在不同闭合压力下，低分子瓜尔胶压裂液的支撑裂缝导流能力恢复率明显高于常规瓜尔胶压裂液体系，进一步提高导流能力恢复率２１％～３８％。
国外已经完成室内研究，并开展了现场试验。
四、ＣＯ２泡沫压裂液
ＣＯ２泡沫压裂是国内外普遍采用的压裂措施。目前国内缺乏工业化的羧甲基瓜尔胶或羧甲基羟丙基瓜尔胶产品，而羟丙基瓜尔胶使用于碱性交联。国内针对羟丙基瓜尔胶稠化剂，研制了与之相适应的酸性交联剂ＡＣ－８和起泡剂ＦＬ－１００，配套其它压裂液添加剂，形成了酸性交联的ＣＯ２泡沫压裂液新体系［２１］。先后完成了在长庆、吉林、大庆油田４２口井的应用，满足了国内３５００ｍ井深、１２０℃、加砂４０ｍ３压裂改造的需要。
针对表面活性剂压裂液存在成本高、滤失较大等缺点，不能满足低压、水敏储层压裂改造的需要，国内首次提出了清洁ＣＯ２泡沫压裂液的研究与应用。利用ＶＥＳ压裂液在弱酸性介质下仍然具有良好增粘能力和表面活性剂良好起泡的特点，将表面活性剂压裂液与ＣＯ２介质相结合，形成清洁ＣＯ２泡沫压裂液新体系。该体系具有酸性起泡、稳泡能力强，泡沫流体降低滤失，提高压裂液效率，减少液体的用液量等特点，进一步降低了压裂液成本。该压裂液体系已经完成了室内研究并在油田进行现场试验，工艺成功，助排、增产效果明显。
五、清水压裂技术
清水压裂（Ｗａｔｅｒｆｒａｃｓ）是始于美国２０世纪９０年代中期的一项新技术。它是用水（或加入极低浓度聚合物形成低摩阻滑溜水）在较高排量下进行的，仅使用极少量支撑剂与极低砂液比，在裂缝拐弯与扭曲处桥塞支撑，已经成功应用于低渗透储层的增产改造。清水压裂主要优点是降低压裂液及施工成本，适合于低渗透油藏的压裂改造，特别是低效难动用储层的压裂改造。清水压裂应用很大程度上依赖于地层特性与就地应力场：裂缝的剪切错位程度、裂缝面粗糙度与岩石力学性质等。
清水压裂液体系是由水、降阻剂、粘土稳定剂和表面活性剂组成，其中降阻剂为人工合成聚合物或低浓度瓜尔胶。清水压裂工艺过程一般包括：水基流体作为前置液，占体系的５０％，
而携砂液不同浓度的支撑剂量，其中４５％量为０．５％ｌｂｍ／ｇａｌ浓度支撑剂的携砂压裂液，５％为２．０％ｌｂｍ／ｇａｌ浓度支撑剂的携砂压裂液。
在吉林油田、四川油田开展了现场试验研究，压裂施工成功，增产效果显著。
1．清水压裂主要有以下特点:
较大的施工间隔段；工作液效率低，用量大;工作液粘度低，形成的裂缝宽度较窄；携砂能力差；要求较高的泵注排量,以补偿工作液的高滤失；形成的裂缝几何形状较复杂。
2．清水压裂的增产机理
清水压裂增产依靠以下几种机理相互作用:
(1)由于岩石中天然裂缝具一定表面粗糙度,闭合后仍能保持一定的缝隙,就可以形成对低渗储层来说已经足够的导流能力。
(2)清水压裂基本上不存在残渣伤害问题与聚合物压裂液相比裂缝的导流能力受残渣伤害有所降低。
(3)清水(线性胶)携砂能力弱,支撑剂易沉降到较细垂直天然裂缝中,使微裂缝处于张开状态。
(4)压裂过程中,岩石脱落下来的碎屑(特别是在页岩地层中)它们可能形成“自撑”式支
撑。
(5)剪切力使裂缝壁面产生剪切滑移,在裂缝延伸过程中使已存在的微隙裂开,并使断层面及其它弱面张开。
总之,当裂缝周边的岩石在压力超过“门槛”压力后,即发生“滑移”破坏,两个裂缝粗糙面的滑动,使垂直于缝面的缝隙膨胀，停泵后,张开了的粗糙面使它们不能再滑回到原来的位置,从而剪切产生的裂缝渗透率得到保持。
3．清水压裂增产的适应性
清水压裂由于携砂能力差,砂浓度低,故清水压裂施工的效果取决于是否存在着有利的天然裂缝系统以及它们对压力及原有的就地应力的响应程度。清水压裂一般适用于以下条件的地层: （1）低渗透地层
研究表明:油气藏渗透率越低,裂缝所要求的导流能力就越低"下面是适合清水压裂的油藏渗透率划分界限:
主要应用于油气藏渗透率<0.05mD；
在渗透率为0.05Md~0.1mD的油气藏中可以使用；
渗透率>0.1mD存在天然裂缝油气藏。
（2）高强度岩石地层
研究表明:岩石的杨氏模量越高,岩石越坚硬,压裂易形成粗糙的节理,越有利于保持裂缝张开,保持裂缝的导流能力：
清水压裂主要应用于杨氏模量>34475MPa的油气藏；
在杨氏模量为68955MPa ~34475MPa的油气藏中可以使用。
（3）具低闭合应力地层
低应力有利于使残余的裂缝保持张开,一般要求闭合应力梯度<0.01765MPa /m,而且闭合应力越低,压差越大的地层越有利于清水压裂。
（4）具天然裂缝的地层
天然裂缝的储层,水力压裂可以沿天然裂缝网络延伸,增强裂缝的导流能力,并有利于天然裂缝网络和井筒之间的连通性。
（5）压力较低的地层
此种地层采用传统的冻胶压裂返排比较困难凝胶滞留于地层对储层造成伤害,而清水压裂有助于加速返排,可以避免凝胶损害。
4．清水压裂的优点
易形成有一定导流能力的长裂缝;消除冻胶损害,加速返排,由于清水压裂可免去制备冻胶所需
的成胶剂!交联剂与破胶剂,不含残渣,不会堵塞地层,是有利于返排的;延伸已有的天然裂缝或形成相互连通的天然裂缝网;减少了支撑剂的用量及运输费用,降低了施工成本"清水压裂与常规冻胶压裂在相同规模的作业中,可节省费用40%~60%"对于那些渗透率很低的边际油气田,清水压裂将是开采这类油气田的重要措施,也是降低采油成本,增加动用储量的有效途径。
5．清水压裂的缺点
清水压裂虽然存在以上优点,但是由于清水压裂施工中,泵入的支撑剂量和支撑剂浓度均较低,因此清水压裂存在以下缺点:
(1)形成的裂缝导流能力较低,这是由于清水压裂砂比极低,难以形成良好的支撑；
(2)携砂能力差,一方面支撑剂在裂缝中的快速沉降,使支撑剂的输送距离有限,有效缝长很短;另一方面支撑剂的沉降也影响支撑剂在裂缝中的均匀铺置,难以提高裂缝导流能力,还最容易产生砂堵；
(3)有效缝长快速变短在清水压裂中,低粘度清水输送支撑剂的能力较低,导致支撑剂颗粒快速沉降,不能将支撑剂输送到远井地带,从而严重地限制了有效裂缝长度。
6．清水压裂基本工艺设计
(1)液体配方组成:清水+降阻剂+表面活性剂+粘土稳定剂；
(2)为了减少支撑剂的泵入量与施工成本,一般的清水压裂施工前置液占50%,随后泵入
60kg/m3浓度的支撑剂,并在整个施工阶段保持一个定值,施工结尾时(通常剩余5%的施工液体)支撑剂浓度增加到240kg/m3,其目的是为了增加井筒与裂缝之间的连通性"
(3)清水压裂设计一般考虑下面几个因素:
设计支撑缝长或压裂缝长的体积;满足裂缝导流能力和裂缝宽度的支撑剂筛析尺寸;达到足够导流能力的支撑剂浓度;产生足够裂缝宽度的泵注排量。
7．混合清水压裂
微地震研究表明:清水压裂能形成长裂缝,但是支撑裂缝的有效长度将随着支撑剂的浓度和铺置的有效性发生很大的变化。清水压裂中不使用支撑剂会导致低的裂缝导流能力,鉴于清水压裂得到的裂缝导流能力较低,90年代中期,提出了冻胶与滑溜水联合的混合清水压裂技术。
混合清水压裂结合了冻胶压裂和清水压裂的优点,短期压力恢复测试和长期产量数据曲线下降类型表明,混合清水压裂能获得更长的有效裂缝半长和更高的裂缝导流能力。
混合清水压裂一般工艺是用清水造一定的缝长及缝宽后,继以聚合物压裂液携带20/40目，40/70目砂子,从而产生较高导流能力的水力裂缝。
（1）混合清水压裂与清水压裂的不同点：
滑溜水作前置液；
线性凝胶或胶联液用于输送支撑剂；
20/40~40/70目支撑剂浓度达到480kg/m3。
总的来说,混合清水压裂能比小型或大型清水压裂产生更长的有效裂缝半长和更高的有效裂缝导流能力,小型的清水压裂得到的平均有效裂缝半长低于21m,使用更多支撑剂后的较大型清水压裂到的平均有效裂缝半长增加30%,大约是33.5m混合清水压裂得到的平均有效裂缝半长是71.6m分别比小型清水压裂和大型清水压裂增加2倍3.5倍。
压裂技术详解 第一节压裂设备 1．压裂车： 压裂车是压裂的主要设备，它的作用是向井内注入高压、大排量的压裂液，将地层压开，把支撑剂挤入裂缝。压裂车主要由运载、动力、传动、泵体等四大件组成。压裂泵是压裂车的工作主机。现场施工对压裂车的技术性能要求很高，压裂车必须具有压力高、排量大、耐腐蚀、抗磨损性强等特点。 2．混砂车： 混砂车的作用是按一定的比例和程序混砂，并把混砂液供给压裂车。它的结构主要由传动、供液和输砂系统三部分组成。 3．平衡车： 平衡车的作用是保持封隔器上下的压差在一定的范围内，保护封隔器和套管。另外，当施工中出现砂堵、砂卡等事故时，平衡车还可以立即进行反洗或反压井，排除故障。 4．仪表车： 仪表车的作用是在压裂施工远距离遥控压裂车和混砂车，采集和显示施工参数，进行实时数据采集、施工监测及裂缝模拟并对施工的全过程进行分析。
5．管汇车： 管汇车的作用是运输管汇，如；高压三通、四通、单流阀、控制阀等。第二节压裂施工基本程序 1．循环： 将压裂液由液罐车打到压裂车再返回液罐车。循环路线是液罐车-混砂车-压裂泵-高压管汇-液罐车，旨在检查压裂泵上水情况以及管线连接情况。循环时要逐车逐档进行，以出口排液正常为合格。 2．试压： 关死井口总闸，对地面高压管线、井口、连接丝扣、油壬等憋压30-40Mpa，保持2-3min不刺不漏为合格。 3．试挤： 试压合格后，打开总闸门，用1-2台压裂车将试剂液挤入油层，直到压力稳定为止。目的是检查井下管柱及井下工具是否正常，掌握油水的吸水能力。 4．压裂： 在试挤压力和排量稳定后，同时启动全部车辆向井内注入压裂液，使井底压力迅速升高，当井底压力超过地层破裂压力时，地层就会形成裂缝。5．支撑剂： 开始混砂比要小，当判断砂子已进入裂缝，相应提高混砂比。 6．替挤：
1 目的 本程序规定了压裂酸化施工工序QHSE方面的要求，旨在确保环境、健康安全的基础上提高施工质量，满足用户要求，降低或避免压裂酸化施工过程对环境的影响和员工的职业健康安全风险程度。 2 适用范围 本程序适用于压裂酸化施工过程各工序的控制。 3 参照文件 QHSE/FYXJ-M-2007《QHSE管理手册》 4 术语与定义 4.1 压裂（油层水力压裂）：利用地面高压泵组，向井内高速注入具有一定粘度的液体，利用液体传压性质，在井底形成某一足够高的压力，将油层中原来的岩石压力作用下的致密油（气）层压开，形成一条或数条裂缝，然后加入支撑剂，支持已形成的裂缝，增加油层的渗滤能力，减少油层中的油流阻力，提高油（气、水）井生产能力的工艺方法。 4.2 酸化：利用酸液与油层岩石中的矿物和粘土成份起化学作用，提高油层渗透性，增加产油（气）量和注水量的办法。 4.3 入井材料：压裂、酸化施工时注入井内的施工液体（压裂液、酸化液）、支撑剂以及配制施工液体所使用的化工原料的总称。 5 职责 5.1生产管理部负责压裂酸化施工设计的接收及数据参数的确认工作，对生产施工所需的入井材料、设备、施工技术人员进行合理调配、组织衔接。 5.2作业队负责配合压裂酸化作业施工。 5.3承包商负责压裂酸化施工。 6 实施步骤 6.1 接收设计 生产管理部接收用户或用户委托部门提供的《××井地质设计》、《××井压裂（酸化）工艺设计》，并进行登记，下发给作业队。 6.2 生产管理部对《××井压裂（酸化）工艺设计》的内容进行了解、确认，若发现以
下方面与施工现状不适宜时，应及时与用户进行沟通，并协调修改。 a)施工井的基础数据，工艺数据； b)选择的入井材料规格和性能； c)施工设备能力； 6.3承包商的选择 承包商的选择，执行QHSE/FYXJ-P12-2007《供方(承包商)控制程序》。 6.4 生产组织、衔接： 作业队按《××井地质设计》、《××井压裂（酸化）工艺设计》的要求合理调配、组织、衔接，编写《××井施工设计》和《××井施工大表》，由相关部门签字认可，做到均衡生产，执行QHSE/FYXJ-P11-2007《设计控制程序》。 6.5 施工准备： 6.5.1 作业队接到施工任务后，应： a)进行井况调查，落实施工作业环境，保证道路、井场满足施工作业条件，并填写《××井井史井况调查》； b)搬上开工前，安排专人与用户进行井口、场地等的现场交接，并填写《××井现场交接及施工质量验收记录》，由用户和作业队保存； c)作业队技术员组织有关人员进行技术交底，填写相关记录； d)生产管理部协调生产计划，值班调度填写《调度值班记录》并保存。 6.5.2 安全机动部对施工作业现场进行开工验收，并填写《××井安全标准化验收开工通知单》，验收合格后方可进行施工。 6.5.3 用户提出对施工准备情况进行现场验收时，由生产管理部调度室负责联络。 6.6 施工过程控制 6.6.1 施工作业设备的使用、维护保养执行QHSE/FYXJ-P08-2007《设备控制程序》。6.6.2 施工作业中各工序的风险和重要环境因素的控制 6.6.2.1 作业队在施工过程中风险控制，执行： a)QHSE/FYXJ-P18-2007《危险化学品搬运贮存使用控制程序》； b)QHSE/FYXJ-P17-2007《职业健康安全和环境运行控制程序》。
压裂酸化技术服务中心（以下简称“中心”）自1985年成立以来，始终强调发展和创新，长期致力于压裂酸化应用技术与基础理论的研究，努力解决生产中的技术难题，为低渗透油气藏的勘探与开发提出新理论、新工艺、新技术、新方法、新材料，逐渐形成了一系列压裂酸化特色技术。“十五”期间，“中心”在国内外开展了卓有成效的现场技术服务。在国内，为16个油田的450余口重点井或疑难井提供了综合性科研攻关和技术服务，解决了塔里木、玉门等十几个油田的众多压裂酸化改造技术难题，为中石油的增储上产做出了贡献；在国外，为哈萨克斯坦、阿塞拜疆等8个国家（地区），设计施工180余口井，增产效果显著，为中国石油在国际上赢得了声誉。 “中心”获得了50项科研成果，其中获省部级以上科研成果奖14项，2004年获得中国石油天然气股份公司“油气田开发先进技术”金牌，2005年获中国石油天然气集团公司“优秀科技创新团队”等多项荣誉称号。
一、低渗透油藏开发压裂技术
二、复杂岩性储层酸压技术 研究对象：复杂岩性储层——碎屑岩、碳酸盐岩、粘土矿物各占1/3；以砂砾岩为主，交互白云质细砂岩、白云质泥岩。 累产113000吨，有效期2060天，目前41m 3/d。 累产123000吨，有效期910天，目前167.9m 3/d。 0.01 0.11101001000100000 10 20 30 40 50 60 70 闭合压力(MPa) 导流能力(μm 2.c m ) 复杂岩性：碎‘屑岩、碳酸盐岩、粘土矿物各占1/3
三、低渗油藏重复压裂技术 ●研究对象：针对低渗透油气藏前次压裂失效的井层，以增产稳产、提高开发效果为目的。 ●技术内容：该技术主要包括重复压裂井油藏与工程研究（复压前储层物性评价、剩余可采储量及地层能量评估、原有水力裂缝及其工艺技术评估等）、重复压裂前地应力场及重复压裂时机研究，转向重复压裂优化设计及其实施工艺技术，选井选层研究，中高含水期油藏重复压裂的油藏数值模拟技术，重复压裂材料与施工参数的研究、高砂比压裂施工工艺技术，重复压裂诊断与压后效果评价等技 主应力差值为3MPa 重复压裂选井
《压裂酸化技术手册》 前言 近几年来，随着新压裂设备机组、连续油管设备和液氮泵车设备的引进以及对外合作的加强，施工工艺技术呈现出多样化，施工作业难度加大，施工技术要求较高，为了满足工程技术人员对装备的深入了解，提高施工技术、保证施工质量，组织技术人员历经两年时间编写了这本《压裂酸化技术手册》。该手册收集了井下作业处压裂酸化主要设备、液氮设备、连续油管设备等的性能规范和作业技术要求，井下工具、油套管、添加剂、支撑剂等的常用数据，以及单位换算、常用计算公式、摩阻曲线，地面工艺流程等内容。该手册目前仅在处内发行，请大家在使用中多提精品文档，知识共享，下载可修改编辑！
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目录 第一章压裂酸化设备 (1) 一、车载式设备 (1) (一) HQ2000型压裂车 (1) (二) BL1600型压裂车（1650型） (3) (三) SMT型管汇车 (7) (四) FBRC100ARC型混砂车 (9) (五) CHBFT 100ARC型混砂车 (14) (六) FARCVAN-Ⅱ型仪表车 (19) (七) GZC700/8型供液车 (22) (八) NC5200TYL70型压裂车 (23) (九) HR10M型连续油管作业机组 (24) (十) TR6000DF15型液氮泵车 (42) (十一) NTP400F15型液氮泵车 (44) (十二) NC-251-F型液氮泵车 (46) (十三) 赫洛ZM443液氮槽车 (48) (十四) 东风日产液氮槽车 (48) (十五) 赫洛ZM403运砂车 (49) (十六) YY10型运液车 (50) (十七) CTA12型运酸车 (50) (十八) NC5151ZBG/2500Y型背罐车 (51) (十九) CYPS-Ⅱ型配酸车 (51) 精品文档，知识共享，下载可修改编辑！
第二节酸化压裂技术 一、教学目的 了解酸化压裂的原理，掌握酸液的滤失，酸液的损耗，能够计算酸岩复相反应有效作用距离，了解前置液酸压设计方法。 二、教学重点、难点 教学重点 1、酸化压裂原理 2、酸液的损耗 3、前置液酸压设计方法 教学难点 1、酸液的滤失 2、酸岩复相反应有效作用距离 三、教法说明 课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表 四、教学内容 本节主要介绍四个方面的问题： 一、酸液的滤失 二、酸液的损耗 三、酸岩复相反应有效作用距离 四、前置液酸压设计方法 酸化压裂：用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。 作用原理：(1) 靠水力作用形成裂缝；
(2) 靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的 表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较 高的导流能力，可达到提高地层渗透性的目的。 酸压与水力压裂相比：相同点：基本原理和目的相同。 不同点：实现其导流性的方式不同。 酸压效果： ??? ?????????以及不均匀刻蚀程度量对底层岩石矿物的溶解导流能力：取决于酸液裂缝内的流速控制酸盐反应速度酸液的滤失特性裂缝有效长度 (一)酸液的滤失 滤失主要受酸液的粘度控制 控制酸液的滤失常用的方法和措施： (1)固相防滤失剂 刺梧桐胶质：在酸中膨胀并形成鼓起的小颗粒，在裂缝壁面形成 桥塞，阻止酸蚀孔道的发展，降低滤失面积。 硅粉：添满或桥塞酸蚀孔道和天然裂缝。 粒径大小不等的油溶树脂：大颗粒桥塞大的孔隙；亲油的树脂形 成更小的颗粒，变形后堵塞大颗粒的 孔隙，从而有效地降低酸液的滤失。 (2)前置液酸压 优点：①采用前置液破裂地层形成裂缝，并在裂缝壁面形成滤饼， 可以降低活性酸的滤失；
油田分层压裂（酸化）工艺技术探讨 摘要：在油田勘探开采的发展中，常规石油中有诸多工艺技术，而分层压裂液液、酸化液工艺是中国油田试油作业中不可缺少的过程，也是从钻井步骤一直到油田生产过程中承上启下的关键工艺，同时也是油田开发工程中工艺技术服务的重要组成部分。本文阐述了我国油田的压裂液工艺技术以及酸化液工艺技术，并进一步研究这两种技术在油田施工过程中的应用、效果分析。 关键词：油田分层压裂液酸化液工艺技术效果分析 油田试油技术在广义上就是指试油施工的整个过程，其中包括了各方面的工艺技术例如：地层的测试、常规试油的工艺技术程序、试井测试和技术改造措施，这些工作全部是为了取得油田实际储油参数而进行的，压裂液工艺技术以及酸化液工艺技术，在中国石油集团渤海钻探工程技术研究院的工作学习中，我对石油技术做过颇多分析，本文就针对油田分层压裂酸化工艺技术展开探讨，分析压裂液技术与酸化液技术在我国油田种的应用、效果。 一、压裂技液术与酸化液技术的概述 1.压裂液技术 油田压裂液工艺技术应用上主要是压力将地层压开，形成裂缝并用支撑剂将它支撑起来，以减小流体流动阻力的增产、增注措施。 压裂液主要有前置液、携砂液、顶替液组成的。压裂液的性能要求：黏度高，润滑性好，滤失量小，低摩阻，对被压裂的流体层无堵塞及损害，对流体矿无污染，热稳定性及剪切稳定性能好、低残渣、配伍性好、破胶迅速、货源广，便于配制，经济合理。 压裂液主要作用在概括来说有以下几方面：1、携带支撑剂到地层；2、压开裂缝；3、降低地层温度。 2.酸化液技术 酸化液技术分为压裂酸化工艺技术和基质酸化工艺技术两种，主要是利用酸液解决生产井和注水井周围污染问题，进一步的清除缝隙中的堵塞物质，达到扩大地层裂缝，提高渗透率的一种工艺技术。压裂酸化技术指的是在酸化的基础上压裂，将天然裂缝加宽、扩大、延伸，或是通过压裂岩石形成新的岩缝。形成之后的岩缝凹凸不平，在施工后形成槽油、沟油等流通道，改善了之前的汽油景田流渗状况，提高产油量。还有一种普通盐酸的酸化工艺称之为解堵酸技术，用以压裂压力低于破裂压力时的酸化处理的工艺。这种技术用途不如前类宽泛，只能解除汽油井眼周围小范围的堵塞，但该技术具有低成本、工艺技术操作简单、对地层的溶解度高的优点；目前的酸化技术主要分为：酸洗酸化；解堵酸化；压裂
压裂酸化技术难点和挑战 正如在我国石油工业“十五”规划报告指出的一样：现在我国石油工业面临的形势是新区勘探开发困难，老区的增产挖潜还有大量的工作要做。其中，常规的井网加密已经效果不大，对酸化压裂措施的认识不够。同时，增产措施改造的对象越来越复杂，改造目标已经从低渗、单井发展到了中、高渗和油田整体，主要的难题集中在以下几个方面： 1、复杂岩性油气藏 指的是陆源碎屑岩、碳酸盐岩和粘土矿物以一定比例均匀存在，没有任何一种成份占主导地位。典型的代表是玉门酒西盆地的清溪油田，该油田储量高、品位好，但是储层矿物组成十分复杂。由于矿物的不连续分布，酸压后只能形成均匀、低强度的刻蚀；而水力压裂由于发生支撑剂嵌入和粘土矿物的水敏、碱敏现象严重，因此目前酸压和水力压裂技术对这类储层多为低效或无效。只能考虑从液体体系上改进工艺措施。 2、高温、超高温、深层、超深层和异常高压地层 以准葛尔盆地、克à玛依、塔里木和吐鲁番为代表，如柯深101井，压力系数为2.0，温度135摄氏度，千米桥潜山地区井深4000m —5700m，温度在150摄氏度到180度之间。这种地层的技术难点往往是需要的施工压力和压裂酸化液体不能达到要求；酸液的反应时间短，酸蚀作用距离短。 3、低渗、低压、低产、低丰度“四低”储层 如中石油的长庆苏里格气田压力系数在0.8—0.9，渗透率为0.5—3.0达西，中石化的大牛地油田压力系数0.67—.0.98，渗透率仅为0.3—0.9达西。类似的这种储层在我国占很大的比例，由于
产生水锁现象进而产生很难解除的水相圈闭，如果不采用特殊的工艺手段，很难得到高效开发。 4、凝析气藏 代表有千亿方的塔里木迪那气田和中?白庙深层凝析气藏。这类油田酸化压裂最大的问题是由于压力降低后凝析油的析出产生凝 析油环，大大降低了天然气的产量。 5、高含硫，高含二氧化碳油田 这类油田有被誉为“南方海相勘探之光”的普光气田（储量高达1144亿立方米）；580亿立方米的罗家寨气田。这两个气田的含硫量都在10%—12%，远远超过3%的行业标准。硫化氢的高还?性和 化学反应活性容易产生单质硫和硫化亚铁沉淀，在酸化压裂施工中造成二次伤害。同时，高含硫还会加大钻、采、集、输、外运的困难，尤其是在地形复杂，自然条件恶劣的四川丘陵地区。 6、异常破裂压力油藏 这种油藏埋藏深度和破裂压力不成正比，以川西致密须家河组和赤水地区为例：2000多米的井深破裂压力高达90多兆帕，现场经预处理措施之后，施工压力仍然高达80多兆帕。造成的直接后果就 是压不开地层，酸液不能进入，对设备的损害比较大。 7、缝洞型、裂隙型碳酸盐岩 我国“九五”规划最大的整装油田——塔河油田就是这类油田的代表。塔河油田560万吨产量中有80%是依靠压裂酸化措施取得的。
酸化、压裂作业课件 作业二大队作业八队 伍轲
酸化 一、概念：酸化是通过井眼向地层注入一种或几种酸液（或酸性混和液），利 用酸与地层可反应矿物的化学反应，溶蚀储层中的连通孔隙或天然（水力）裂缝壁面岩石，增加孔隙、裂缝的流动能力，从事使油气井增产（或注水井增注）的一种工艺措施。它是指一切以酸作工作液对油气（水）层进行的增产（注）措施的统称。 二、分类：如图1 图1 解堵酸化：靠酸液的溶解作用解除井筒附近地层内在钻井和完井过程中造成的损害，提高油气井的完善程度。 深穿透酸化：应用物理或（和）化学方法提高酸液在地层中的有效穿透距离，在较大范围内改善地层渗透性能。 基质酸化: 也称常规酸化，在低于储集层岩石破裂压力下将酸液挤入储集层孔隙间，使酸液沿径向渗入地层而溶解低层孔隙空间内的颗粒以及其他堵塞物，扩大孔隙空间而恢复或提高地层渗透率。 压裂酸化：其增产原理与水力压裂基本相同，即沟通井筒附近高渗带或其它裂缝系统、清除井壁附近污染、增大有其向井流通面积、改善油气向井流动方式和增大井附近渗流能力。 按酸液不同分：常规酸解堵酸化、泡沫酸酸化、乳化酸酸化、前置液与酸液多级交替注入、变粘度酸酸化等。 三、酸化机理： 1、碳酸盐岩酸化机理 碳酸盐岩经过成岩作用和次生作用，其岩石主要矿物成分是方解石[CaCO3]、白云石[CaMg(CO3)2]，其储集空间可以分为孔隙型、裂缝型以及溶蚀孔洞型。按照施工压力，在碳酸盐岩中的酸化也分为基质酸化和酸压。
基质酸化是在小于地层破裂压力条件下泵酸，溶解基质、孔隙间的颗粒及堵塞物，溶蚀并扩大孔隙，解除近井地带的储层污染，从而达到增产增注的目的。 酸液与碳酸盐岩的化学反应 酸液与方解石、白云石反应式可以写为： ↑→++2223CO O H Ca CaCO 2H ＋＋＋ ↑+→++22222 3CO 2O H 2Ca Mg CO MgCa 4H ＋＋）（＋＋ 2、碎屑岩酸化机理 碎屑岩矿物的化学成分非常复杂，常见的有二氧化硅（石英）、硅酸盐（长石和粘土等）及其它（如生物化石）碎屑。除石英外，其它矿物的化学分子式都十分复杂。 碎屑岩中所含矿物的化学成分都比较复杂。然而更复杂的是，在碎屑岩中一般都含有多种矿物，如典型的长石石英砂岩，组分分析后发现，除含主体成分石英和长石（一般为正长石和斜长石共存）外，胶结物通常为粘土类（或碳酸盐岩类），成分多达4-5种以上，所以很难用单一的化学分子式来描述。 碎屑岩储层空间和渗流通道就是砂粒与砂粒之间未被胶结物完全充填的孔隙，碎屑岩酸化施工通常使用由盐酸和氢氟酸组成的混和酸（如土酸，3%HF+12%HCl 等）。使用盐酸的目的主要有①用来首先溶解可与氢氟酸反应生产沉淀的钙质、铁质等堵塞；②保持较低的pH 值，防止产生氟化钙等沉淀。使用氢氟酸主要是解除储层空间的硅质矿物堵塞。主要化学反应方程式如下： ● 氢氟酸与碳酸盐矿物的化学反应 ↑++↓→+2223CO O H CaF HF 2CaCO ↑++↓+↓→+222223CO 2O H 2F M CaF HF 4)CaMg(CO g 可见氢氟酸会与地层中的Ca 2+、Mg 2+等矿物成分生成沉淀，所以在碎屑岩酸化时，在泵注土酸之前，首先泵注一定量的盐酸作为预处理（或称前置酸）液。 ● 氢氟酸与石英的化学反应 O H 2SiF HF 4SiO 242+?+ 624SiF H HF 2SiF ?+ 或 O H 2SiF H HF 6SiO 2622+?+ ● 氢氟酸与硅酸盐矿物的化学反应 O H 4NaF 4S iF HF 8S iO Na 2444++?+ 624SiF Na SiF 2NaF ?+ 624SiF H HF 2SiF ?+ 可见通过上述化学反应，从而解除地层中石英、粘土矿物等的堵塞，疏通地层中油流通道，提高地层渗透率，达到增产增注的目的。 四、酸液及添加剂的种类 其中酸液及添加剂选择是酸化技术关键，合理酸液及添加剂使用，对酸处理效果起着重要作用。随着酸化工艺及化学工业的发展，国内现场使用的酸液种类和添
地热井压裂酸化增产工艺优化新方法 胜利油田石油工程技术研究院 苏权生（山东东营） 关键词：地热、压裂、酸化、增产 目前社会经济飞速发展，能源消耗越来越多，随着煤炭、石油、天然气等化石燃料消耗的加剧，也带来了严重的环境污染和生态破坏问题，探索清洁环保型能源是未来发展的方向。地热能作为一种清洁、可再生能源，越来越受到各国政府的重视，国外已经开始对地热能进行深入研究，并取得了一定的成果，目前主要的应用领域包括：发电、供暖、工业利用、医疗、洗浴、水产养殖、农业温室、矿泉水生产、农业灌溉等。 目前地热井研究主要集中在两个方面：一是浅源低温地热井，完井方式包括裸眼完井和套管射孔完井，其储层性质与油气储层相似，由于地层发育不理想或沉积物堵塞导致完井产能低下，在常规洗井措施增产受限的情况下，可借鉴采用油气井酸化压裂增产工艺，沟通裂缝通道提高储层导流能力，以达到预期的水温、水量要求；二是深源高温地热系统，称为增强型地热系统EGS（Enhanced Geothermal Systems），是一种通过介质循环（水或C02)来提取深部干热岩体中的地热资源，并将其用来发电及供暖的工程技术集成。 本文主要针对目前应用较为广泛的浅源低温地热井，如何将目前油气领域成熟的压裂酸化技术应用在地热井增产方面，并对遇到的问题进行讨论。 1．地热井压裂增产优化技术 压裂工艺就是通过大排量将一定粘度的流体注入地层，当注入能力超过地层吸收能力的时候，地层岩石就会破裂，随着流体的不断注入，地层岩石裂缝会逐渐向远离井筒方向延伸，通过加入支撑陶粒，就在地层中形成了人工高导流能力裂缝，为流体流向井筒提供通道。 数值模拟技术是压裂设计优化的核心，通过在计算机上建立地质模型，可以方便、快捷的进行不同压裂方案模拟、对比、评价，从中优选出经济合理的施工方案。目前比较成熟的数值模拟软件GOHFER、FracPro-PT、StimPlan均可实现压裂施工参数和经济优化，设计优化过程如下： 一、地质建模