化摹 甥 ２０１３年第４期
浅谈压裂酸化诊断技术及压裂酸化设计
牛旭（中石油长城钻探压裂公司压裂二分公司 辽宁盘锦）
摘要：所谓压裂酸化就是指使地层形成裂缝或者是在原有地层裂缝的基础上，对地层进行挤压处理的工艺。压裂
酸化一般可以划分为两个方面，即前置液酸压和普通酸压。压裂酸化作为一种主要的增产措施。在国内外各大油田中
被广泛采用，现在已经开始成为一种比较重要的完井手段。但压裂酸化也并不就是完美无缺的。近年来．随着各个油田
井次的增多，这种技术越来越显示出它的不足与问题，与此同时，对压裂酸化进行诊断的技术也已经不适应现有的发
展要求．在此背景之下，我们迫切需要创造、开发出更多更好的诊断压裂酸化效果的技术，并对压裂酸化这一工艺的设
计进行必要的分析。鉴于此，本文就拟从压裂酸化诊断技术以及压裂酸化的设计两个角度出发，对这一问题进行分析。
关键词：压裂酸化诊断技术设计
传统的压裂酸化诊断技术已经无法适应当前各个油田发展 的需求，所以需要在改进、提升这些技术的基础之上，开发创造 出一些新的更具活力的诊断技术。特别是近年来。随着计算机网 络的高速发展，各个行业、各个领域都将其利用到了自身的发展 中。对于油田的压裂酸化技术来说，也应该实现与新技术的融 合。 一、压裂酸化诊断技术 将计算机技术和压裂酸化的诊断结合起来之后，不仅可以 在很大程度上满足油田进行生产资料的数字化和信息化管理的 要求，而且也能有效提高工程技术人员决策的科学性与合理性。 具体来讲，将这两者结合之后的一项新的诊断技术就是压裂酸 化实时监测曲线。这种监测曲线可以将施工前、施工过程中套 压、排量以及砂浓度等参数的变化、走势等及时的显示出来，以 为研究人员决策的确定提供必要的参考依据。除此之外，压裂酸 化实时监测曲线还可以对施工之后的效果、状况等作出预测。以 便相关人员及时的发现问题继而解决问题。因此。从这个角度来 说，压裂酸化实时监测曲线已经逐渐发展成为压裂酸化施工前、 施工期间以及施工后对工程进行决策和评价的基础。 以上论述主要是从宏观方面对压裂酸化诊断技术以及压裂 酸化实时监测曲线的作用与意义进行了总体的说明。接下来，将 对其意义与作用进行具体的阐述。 首先，它是现场指挥进行施工监控、处理紧急情况的依据。 压力波动，哪怕是很小的一个压力波动都有可能造成施工事故 的发生，所以在施工的过程中，为了保证施工的成功，要增强利 用实时监测曲线正确判断压力波动是正常的还是事故前兆的能 力．以便及时找出压力波动的原因。并采取有效的措施加以避免 和补救。 其次，它为主压裂酸化提供施工的参数。我们知道，小型压 裂可以在某种程度上反映主压裂的情况。鉴于对主压裂酸化的 实时监测相对麻烦和困难，我们完全可以首先对小型的压裂测 试曲线进行实时监测与分析之后，得出一些相关的参数值，然后 再由这些参数值推断分析出主压裂酸化的情况。 最后，它能有效反映施工过程的正常与否以及其是否按计 划执行。由压裂酸化实时监测曲线我们可以很清楚地就看到整 个施工过程中有无操作事故、压窜以及封隔器失效等情况的发 生，同时，这一实时监测曲线还能通过对各阶段液量、砂量等的 计算以及设计值与实际值之间的差别．判断出施工作业队伍是 否按照既定的设计进行了作业，起到一种很好的监督促进作用。 二、压裂酸化设计 目前，我国石油工业面临的一个总体形势是新区的勘探开 发困难．老区的增产挖潜工作琐碎。再具体点来讲．也就是对压 裂酸化技术的认识不够，增产措施改造的对象比较复杂等等。可 以说．压裂酸化不管是在技术方面还是在设计方面都还存在着 不少的困难和挑战。那么在进行压裂酸化设计时。具体应该采用 哪些方法和技术呢？ ２．１重复压裂技术 重复压裂与常规的人为的在第一次压裂无效之后进行不同 层段的压裂不同，其关键在于所压裂的对象必须处于同一地方 的同一层位，而且还是同一口井。其核心在于六个字。即“堵老 缝，压新缝”，也即是对已经成为储水通道的缝进行堵塞，对已经 完全或者是大部分产出老缝的控制区域进行堵塞。 ２．２复杂结构井压裂机理和技术 这一技术的关键是对压开裂缝的条数进行合理设计，并对 裂缝的长度进行优选。最新的完井思想完全颠覆了传统的观点， 它认为水平井只有在做完增产措施之后才能有效发挥其产能。 所以，考虑到压裂酸化设计，在完井的方式上应该首先考虑这一 技术是否有利于裂缝的形成。 ２．３压裂酸化新观点 一般来说，传统的观点认为，为了避免矿物脱落对裂缝和空 隙的堵塞，在选取增产措施时。应该选择酸压与基质酸化，不过 这个观点现在已经被实践结论所推翻。压裂酸化的新观点认为 要想取得较好的增产效果。可以采用酸基压裂液、砂岩储层酸压 以及冻胶酸的碳酸盐岩水力压裂等。 ２．４低渗低压油田 这种方法的目标就是要减少水锁和水相圈闭．要达到这一 目标，有以下途径可以选择：首先，减少进入气层的液量；其次， 减少滤液的表面张力；最后，减少毛管的阻力。目前。在采用低渗 低压油田技术的过程中。有三个比较可行的措施。也即提高返排 速度；压裂二氧化碳泡沫；压裂表面活性剂。 结语：压裂酸化作为一种比较主要的增产措施，在油气田的 开采中应用得比较多。特别是近年来，随着各个油田井次的增 多，这种技术更是显示出了其无与伦比的优越性。不过在具体的 实践中，这种技术还是存在着不少的问题。本文主要从压裂酸化 诊断技术以及压裂酸化设计两个方面进行了阐释，希望可以为 以后的研究和实践提供参考。在论述的过程中，肯定存在不少的 错误和漏洞．需要在以后的实践和研究中加以规避。 参考文献： 【ｌ１欧阳传湘，谭蓓．压裂酸化效果分析与决策系统断块［Ｊ】．油 气田，２０１０。２５（４）：４８７－４９０． 【２１李年银，赵立强，张倩，刘萍，杨欢，张力木．油气藏压裂酸 化效果评价技术研究进展［Ｊ］．油气井测试，２００８，１７（６）：６７—７１． ｆ３１李黎．压裂酸化工艺发展概况ｆＪ］．石油知识，２００６，２８（３）： １８—１８． 『４】任勇，管彬，刘刚，钱斌．新型压裂酸化实时监测系统及应 用『Ｊ】．天然气工业，２００７，２７（８）：９４—９６．
编号 设备名称 数量 技术参数 尺寸大小
1 混砂车模拟操作平台控制系统 1套 功能：可模拟压裂酸化作业现场混砂系统的作业功能。控制混砂车运行参数及各种压裂工艺，混砂车控制台上的控制与显示与混砂实际车保持一致
主要由各参数控制单元、监控系统及通讯系统、控制机柜、各种表头、控制开关、电器元件等组成。
技术指标：沙比控制10%-60%,混砂车正常工作油压、工作温度、正常速度调整、混砂车排量0-50立方米方。
系统包括软件：
（1）.混砂车模拟操作平台控制软件；
混砂车与其他设备信号的采集处理、监测及控制。
（3）.施工动画实训、演示软件
包括：准备模拟混砂作业工艺实训；
（4）.混砂系统的操作技能操作考核评价软件。
附件：配备使用说明书、实训指导手册及其它相关资料。 系统组成：
1、混砂车模拟装置（1）：
5000×1500×1500（mm）
2、液罐模拟装置（3）：
Φ700×2000（mm）
3、模拟液体输送管道（DN30）
4、系统布局区域占地约30m2。
2 酸化压裂作业仿真数据图像系统 1套 功能：酸化压裂设备的操作动作和动画投影交互的控制，如：混砂车及压裂车的控制动作与某种压裂工艺的演示动画的交互操作，正常模拟显示操作某井压裂工艺操作参数，并能非正常工作告警；模拟演示现场压裂油管、封隔器、喷砂器及压裂管柱的原理；不同压裂工艺的3D动画互动操作动态显示；动画模拟演示酸化压裂施工作业中压裂车组的组成、投影显示采用投影仪并配套计算机。
投影仪：EIKI LCD 4000流明
投影幕：三通道环幕投影幕
计算机：戴尔 四核i5-2320 4G内存 500G硬盘 1G独显GT530 DVD刻 键鼠
Win7 20英寸液晶显示器。
系统软件模拟演示以下工艺：
（1）.滑套式管柱分层压裂工艺；
（2）.投球法压裂工艺；
（3）.限流法压裂工艺
附件：配备使用说明书、实训指导手册及其它相关资料。 系统组成：
压裂酸化工艺技术
一、泡沫酸酸化
1.泡沫酸的基本组成
泡沫酸是一种由气相、液相和起泡剂组成的混合物，其中气相的含量为52～90%，其余部分是液相，起泡剂的浓度约为总液量的1%。
泡沫酸的类型主要有以下三种：
增能型：泡沫质量在52%以下；
泡沫型：泡沫质量在52～90%；
雾化酸：泡沫质量在96%以上。
2.泡沫酸的性能
(1)泡沫质量 指在一定的压力和温度下，泡沫中气体体积与总体积之比。
式中：Γ—泡沫质量，%； VS—气体体积；
Vf—泡沫总体积； Vl—液体体积。
实践证明：75～80%质量的泡沫酸效果最好，质量大于80%的泡沫酸，没有足够的酸液来充分溶解岩石。泡沫质量要受温度和压力的影响。
(2) 粘度
在65～95%质量范围内的泡沫粘度取决于泡沫的质量和剪切速度。泡沫粘度的变化范围一般在10～100厘泊之间。
3.泡沫酸性能参数
项目 性能参数
泡沫质量 > 70%
泡沫常压半衰期 > 8min
腐蚀速度 < 10g/m2·h
残酸表面张力 < 4×10-2N/m
流变参数 n=0.6－0.9 k=0.2―0.6PaSn，
视170sec-1 100―200mPaS
二、抗石膏酸酸化
抗石膏酸的主要作用对石膏含量高的碳酸岩盐储层，在常规酸液中加入一定比例的抗石膏剂，抑制石膏在活酸中的溶解，以及90%抑制其在废酸中的二次沉淀。该酸液具有缓蚀、缓速、残酸比表面张力低等优点。抗石膏酸酸液成分为：CL+SD1-3+SD2-9+SD1-11+SD1-12+GY（GY为抗石膏剂）。
抗石膏酸性能参数
项目 性能参数
活酸石膏溶解度降低 > 90% %100lSSfSVVVVV活酸变废时石膏二次沉淀量降低 > 90%
93℃腐蚀速度 < 22g/cm2·h
93℃缓速率 > 40%
废酸比表面张力 0.50
三、胶凝酸酸化
胶凝酸又被称为稠化酸，具有较好的缓速性能，与常规酸相比，胶凝酸具有粘度高、滤失低、摩阻小、作用距离和刻蚀能力较强的特点。该工艺主要用于中、低渗储层的改造，它既可采用单一的胶凝酸注入法，又可采用注前置液加胶凝酸的施工方法。
压裂和酸化的作用
压裂和酸化是石油、天然气开采中常用的两种工艺，它们都是通过改变储层岩石的物理性质来提高油气的产出效率。下面将详细介绍这两种工艺的作用。
压裂技术是一种通过施加高压液体将岩石打裂的方法，使储层中的油气能够更容易地流向井口，并提高油气的开采比例。压裂技术常用于低渗透率的储层，因为高渗透率的储层本身不需要进行压裂。下面是压裂技术的作用及过程：
1. 增加储层渗透率：压裂技术可以通过打裂储层石块来创造一个大面积的裂缝网络，从而增加孔隙的连通性，使油气更容易流动，提高储层的渗透率。
2. 增加储层的有效面积：裂缝网络可以扩大储层的有效面积，增加与井眼接触的储层面积，从而提高储层的采收率。
3. 扩大油气的流动路径：通过压裂技术，可以将裂缝网络延伸到远离井眼的区域，形成较大的流动路径，使油气流动的距离更长，提高采收率。
4. 提高井眼周围的产能：通过压裂技术，可以在井眼周围打裂石块，增加与井眼接触的储层面积，提高周围储层的产能。
酸化技术是一种通过注入酸性溶液来腐蚀岩石并且改变储层的性质的方法。酸化技术常用于含有碳酸盐岩或砂岩的储层，因为这些岩石容易受到酸性溶液的侵蚀。下面是酸化技术的作用及过程：
1. 去除岩石堵塞物：酸溶液可以溶解掉阻塞孔隙的颗粒物质，如沉积物、油泥等，使原本堵塞的孔隙重新打开，提高渗透率。
2. 溶解岩石构造：酸溶液可以腐蚀岩石中的碳酸盐矿物，如方解石、白云石等，形成孔隙，增加渗透率，从而使油气更容易流动。
3. 扩大孔隙结构：酸溶液可以通过溶解岩石中的一些更脆性的矿物质，如黏土矿物、石英等，扩大孔隙结构，提高流体的渗透性。
4. 咬合岩石表面：酸性溶液中的阳离子可以与岩石表面的负离子形成化学键，从而咬合住岩石表面的颗粒，防止颗粒脱落，提高储层的稳定性。
通过压裂和酸化技术，可以有效提高油气田的开采效率。这两种工艺可以根据不同的储层类型和地质特征进行优化设计，并与其他增产技术相结合，以实现更高的产出效果。同时，压裂和酸化过程需要严格的监测和控制，以避免对地下水资源和环境造成损害。因此，对于压裂和酸化技术的研究和应用，需充分考虑工艺的科学性、可操作性和环保性。
