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油田酸化压裂工艺技术摘要：石油能源是现阶段最重要的能源之一，且随着社会的发展，各方面对石油能源的需求在逐年增加，这就给石油开采带来了更大的压力。
在这种情形下，很多石油企业开始对当前的各种石油开采技术进行全方面的分析与研究，目的是进一步提升石油开采技术的利用效率，而其中酸化压裂技术是当前利用较为广泛的石油开采技术之一，对其进行探索与优化是提升石油开采量，保证社会石油供需平衡的有力措施。
文章就酸化压裂技术在石油开采中的优势、发展状况、工艺分析、前景展望展开论述与分析。
关键词：油田开采；酸化压裂技术；前景展望引言：在石油开发中应用酸化压裂技术，其意义在于能够在一定程度上实现石油开采的增注增产，特别是应用在一些属于碳酸盐岩类型的油田开采中，能够取得较为显著的效果，为全面，全面增产改造储层结构，开采人员是工作中通常会有机结合基质酸化相关措施与压裂酸化技术，以此来实现增产效果。
值得注意的是，酸化压裂技术在应用时，应把握好裂缝表层特征、岩体类型、液体注入强度与酸液侵蚀速度等相关要素，以此来稳步推进使用油田酸化压裂工艺技术。
一、酸化压裂技术在石油开采中的优势与传统形式的支撑剂压裂技术在石油开采中的应用相比，虽然原理大致相同，但是优势却十分明显，尤其是在那些油气藏均性差、孔隙度低、渗透性弱的石油层进行开采时效果更为显著。
其根本原因在于，虽然支撑剂压裂与酸化压裂两者有着相同的目的，都是加宽油田开采时的裂缝，使其有更强的流通性，以便在一定程度上提升其排液能力，但是具体来说，开采工人在采用支撑剂压裂进行开采时，通常会将石英砂与陶粒填充到裂缝，以此来避免因开采过程中的压力降低而导致裂缝逐渐闭合，通过这种方式来保证裂缝始终具备一定的流通性，然而在通过酸化压裂进行石油开采时，根本不需要支撑剂来保持流通性，而是巧妙利用裂缝不均匀的表层效应。
基于两种开采技术的差异性，开采工人开采石灰岩油田或者白云岩的油层时，能够明确分辨出酸化压裂有着更强的适用性，且操作更为简单，省去很多的开采时间，但是由于酸化压裂技术在使用过程中用到的酸液有着较高的成本，所以要普及还需很长的过程。
㊀㊀收稿日期:20220615;改回日期:20230320㊀㊀基金项目:四川省青年自然基金 耐高温自生泡沫压裂液生成规律及其携砂机理研究 (22NSFSC3408)㊀㊀作者简介:杨兆中(1969 ),男,教授,博士生导师,1990年毕业于西南石油学院石油工程专业,1996年毕业于该校油气田开发工程专业,获博士学位,现从事非常规油气增产理论与技术㊁采油气理论与技术的研究与教学工作㊂㊀㊀通讯作者:彭擎东(1994 ),男,2017年毕业于西南石油大学安全工程专业,现为该校油气田开发工程专业在读硕士研究生,主要从事非常规油气增产理论与技术方面的研究工作㊂DOI :10.3969/j.issn.1006-6535.2023.03.001微胶囊固体酸酸化压裂技术应用及展望杨兆中1,彭擎东1,王振普2,李小刚1,朱静怡3,秦㊀杨4(1.西南石油大学油气藏地质与开发国家重点实验室,四川㊀成都㊀610500;2.中国石油集团渤海钻探工程有限公司,河北㊀廊坊㊀605007;3.西南石油大学,四川㊀成都㊀610500;4.中国石油长庆油田分公司,陕西㊀西安㊀710018)摘要:常规酸化压裂工作液体系存在酸岩反应过快㊁有效作用距离短等问题,微胶囊固体酸是解决该问题的有效手段之一,其常用于对非常规油气藏进行深度酸化压裂㊂此次研究阐述了微胶囊固体酸的作用机理㊁结构和性能特点,总结了微胶囊固体酸酸化压裂技术的研究进展,指明了微胶囊固体酸酸化压裂技术未来的主要研究方向㊂该研究可为超高温碳酸盐岩油藏的增产改造提供技术支持,并为微胶囊固体酸酸化压裂技术的研究与应用推广提供理论指导㊂关键词:微胶囊固体酸;酸化压裂;胶囊外壳;酸芯;乳液法中图分类号:TE357.2㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀文章编号:1006-6535(2023)03-0001-08Application and Prospect of Acid Fracturing Technology with Microencapsulated Solid AcidYang Zhaozhong 1,Peng Qingdong 1,Wang Zhenpu 2,Li Xiaogang 1,Zhu Jingyi 3,Qin Yang 4(1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation ,Southwest Petroleum University ,Chengdu ,Sichuan 610500,China ;2.PetroChina Bohai Drilling Engineering Co.,Ltd.,Langfang ,Hebei 605007,China ;3.Southwest Petroleum University ,Chengdu ,Sichuan 610500,China ;4.PetroChina Changqing Oilfield Company ,Xiᶄan ,Shaanxi 710018,China )Abstract :The conventional acid fracturing working fluid system has problems such as too fast acid -rock reactionand short effective distance ,the microencapsulated solid acid is one of the effective means to solve this problem ,and it is commonly used for deep acid fracturing of unconventional oil and gas reservoirs.This study describes the mechanism of action ,structure and performance characteristics of microencapsulated solid acids ,summarizes theresearch progress of acid fracturing technology with microencapsulated solid acid ,and indicates the main researchdirections of acid fracturing technology with microencapsulated solid acid in the future.This study can provide tech-nical support for the stimulation of ultra -high temperature carbonate reservoirs ,and provide theoretical guidance for the research and application promotion of acid fracturing technology with microencapsulated solid acid.Key words :microencapsulated solid acid ;acid fracturing ;capsule shell ;acid core ;emulsion method0㊀引㊀言近年来,中国发现了储量巨大的超高温碳酸盐岩油气藏,储层温度最高可达160ħ以上㊂常规的酸液体系在高温环境下具有酸岩反应速率过快的问题,导致酸液有效作用距离严重不足,难以满足该类储层增产改造的需要[1-2]㊂微胶囊固体酸是一种通过使用惰性外壳材料包裹酸液,从而形成胶囊结构的新型固体酸㊂相较于常规的酸液体系,微胶囊固体酸具有有效作用距离长㊁缓速性能好㊁耐高温的特点㊂微胶囊固体酸可以通过不断改进惰性外壳材料性能和合成工艺,提升胶囊外壳的耐温㊀2㊀特种油气藏第30卷㊀性能,以适应开发难度越来越大的超高温非常规储层,具有广阔的应用前景[3-7]㊂此次研究对微胶囊固体酸的作用机理㊁研发进展㊁下步研究方向进行了综合分析,以期为高温碳酸盐岩油藏的增产改造提供技术支持㊂1㊀微胶囊固体酸作用原理常规固体酸的概念最早出现于20世纪80年代,最初被用于防结垢和基质酸化,经改进后亦可用于深度酸化压裂㊂常规固体酸主要分为2种:一种是在液体酸(通常为无机酸)中添加填充物使酸液固化形成固体粉末,另一种则是直接使用固态的有机酸粉末㊂其特点均是在水中可缓慢溶解并释放酸液㊂常规固体酸在使用时,可根据现场实际需求,将固体药剂粉碎为不同粒径的小颗粒,采用非反应液体(低温水㊁原油等)携带至储层深部,缓慢释放出H +㊂常规固体酸是一种优秀的非常规储层改造工作液体系,但也具有酸液有效成分含量较低㊁耐温性不足㊁易出现二次反应产生沉淀副产物的缺点㊂针对常规固体酸的缺陷,学者开始研究微胶囊结构的新型固体酸㊂微胶囊固体酸分为酸芯与胶囊外壳2个部分㊂其工作原理为:前置液完成造缝后,再泵注工作液携带微胶囊固体酸进入裂缝深部,在裂缝深部外壳破坏(通常为地层高温下外壳受热破坏),完成酸液的释放㊂在胶囊外壳破坏之前的运移过程中(井筒中和近井地带)没有酸液的释放和消耗,因此,相较于常规固体酸,微胶囊固体酸具备生酸可控㊁对井下设备腐蚀性极低的优点㊂现今国内外研究的几种微胶囊固体酸外壳破坏所需温度普遍达到了120ħ以上,同时由于其在地层裂缝深处生酸,酸液有效作用距离大幅提升,微胶囊固体酸已成为高温碳酸盐岩储层增产改造施工的一种有效技术㊂2㊀微胶囊固体酸的研究进展固体酸从20世纪末开始就有广泛应用,但早期主要是使用耐温的常规固体酸性粉末进行基质酸化㊂1998年,李峰等[8]将复合固体酸用于解除稠油井堵塞,这是早期固体酸在中国被应用于基质酸化的典型案例,酸化后油井迅速恢复产能㊂20世纪初,乌克兰天然气所研制了固体硝酸粉末,利用非反应流体压开裂缝并将固体硝酸粉末携带至裂缝中的预定位置,再激活硝酸粉末使其与岩石反应[9]㊂进入21世纪后,学者开始尝试使用石蜡㊁植物油等涂层封装有机酸粉末,这是微胶囊固体酸的理论原型,随后在此基础上逐渐发展出微胶囊固体酸体系㊂2.1㊀凝固涂层外壳包裹固态粉末酸21世纪初,为了降低酸液对井下管柱的腐蚀,提高管柱寿命,采用凝固涂层的方法在固体硝酸粉末上覆膜一层植物油,以达到隔离酸性粉末和工作液的目的,最终制作出粒径为0.3~1.0mm 的微胶囊固体酸[10]㊂这也是微胶囊固体酸发展的第1个阶段 凝固涂层外壳包裹固态粉末酸㊂凝固涂层是指将低熔点有机物如石蜡等加热液化,通过喷雾方式喷涂在固体酸芯颗粒表面,之后再降温冷却使喷涂层凝固,最终形成胶囊结构的固体酸㊂凝固涂层法要求酸芯为固体粉末酸,或是在液体酸中加入固化剂或填充物后制作成固体小颗粒㊂2.1.1㊀涂层外壳最初所使用的外壳材料为植物油脂,硬脂酸类植物油脂具有良好的疏水隔离性能,且降解后对储层无污染㊂Burgos 等[10]在固体酸性粉末上涂抹一层植物油制备了微胶囊固体酸,植物油涂层可在60ħ下开始熔解并释放出酸性粉末㊂植物油脂的熔化温度普遍较低,且机械强度较低,易出现外壳破损和提前释放酸性粉末的问题㊂面对储层改造的需要,提升外壳的耐温性能成为涂层外壳研发的重点㊂纤维素是一种机械强度好㊁难以被破坏的材料,可通过修饰纤维素表面让其获得亲水性能,从而可以在高温下被水溶胀破坏㊂张大年㊁曾斌㊁蒋廷学等[11-13]采用改性的乙基纤维素对微胶囊固体酸进行包裹,即将喷涂在固体酸颗粒表面的纤维素溶液进行固化处理,使纤维素从溶液析出并凝结于固体颗粒外层㊂改性纤维素外壳坚固,化学性质稳定,包裹完善无泄漏,但其耐温难以突破85ħ㊂为了提高涂层外壳的耐温性,杨洲等[14]采用环氧树脂对固体酸酸芯进行包裹,将环氧树脂材料喷雾涂层在固体酸芯表面后,加入固化剂使其固化交联,形成热固性保护外壳㊂环氧树脂外壳具备优良的化学惰性,难以与大多数物质反应,且耐热能㊀第3期杨兆中等:微胶囊固体酸酸化压裂技术应用及展望3㊀㊀力相对良好,热塑性流变转换温度较高,外壳破坏温度可达到100ħ㊂但环氧树脂外壳存在脆性高㊁抗冲击差的问题㊂为解决环氧树脂外壳机械强度不足的问题,朱永杰等[15]采用溶剂蒸发法得到含醚基团改性多糖材料,并用其包裹盐酸㊂而薛世杰等[16]则采用复合聚乙烯醇包裹硝酸粉末㊂两者都有效提高了涂层外壳的机械强度,使得固体酸能够满足酸化压裂施工的需要㊂2.1.2㊀固态粉末酸芯涂层外壳包裹的酸芯一般为固态有机酸或经过固化填充的硝酸,以便于进行流化喷雾涂层操作㊂曾斌㊁蒋廷学㊁杨洲等[13-14]将硝酸和填充材料混合后捏制为固态小颗粒粉末酸芯,用于制作微胶囊固体酸㊂硝酸能在有机化合物中引入-NO 2而生成硝基化合物,通过硝酸的氧化作用和硝化作用使得非水溶性有机化合物碳链断裂,水溶性变好或完全溶于水,从而达到解除有机物大颗粒堵塞的目的㊂硝酸具有很强的氧化作用,对地层有机物堵塞也具有很强的解除作用,但对碳酸盐岩的刻蚀作用相对较差[17],因此,用于基质解堵增产效果较优㊂采用硝酸酸化压裂还会具有施工风险大和对设备腐蚀大的问题,因此,在油气藏增产施工中使用硝酸需要谨慎处理㊂为了降低无机强酸的剧烈酸岩反应,酸芯可选择固体有机酸,最初常用的是乳酸和柠檬酸㊂Blauch 等[18-19]尝试采用封装于α-羟基羧酸中的柠檬酸进行深度酸化㊂封装柠檬酸的酸岩反应速率极低,酸液穿透距离大幅提高,但由于储层普遍含有一定方解石,柠檬酸与方解石反应会产生柠檬酸钙沉淀,可导致新的堵塞㊂在柠檬酸酸芯被否定之后,Nasr -EL -Din 等[20]开始考虑使用乳酸(CH 3CHOHCOOH)作为固体酸芯㊂乳酸也是一种α-羟基羧酸,但乳酸钙(乳酸与方解石的反应产物)在高温下不会引发堵塞,从而成功替代了柠檬酸㊂然而Nasr -EL -Din 等[21]用乳酸体系处理碳酸盐岩储层后,发现采用乳酸酸化压裂会使储层非均质性程度加剧㊂此外,柠檬酸酸芯和乳酸酸芯在温度超过70ħ后会出现复杂的副反应,难以满足超深层碳酸盐岩储层的酸化压裂需要㊂在α-羟基羧酸无法满足酸化压裂施工需要后,固体磺酸酸芯开始应用㊂最初的氨基磺酸在温度为60ħ以上时不稳定,部分水解后可能导致石膏沉淀,应用受到限制㊂但经过Silin 等[22]的改进,氨基磺酸已成功应用于温度为110ħ的储层㊂氨基磺酸在酸化过程中的活性取决于其在水溶液中形成两性离子的能力㊂与盐酸相比,氨基磺酸与碳酸盐矿物的反应速度较慢,且对油田设备的腐蚀性较低㊂此外,氨基磺酸能够防止二次沉淀发生,并去除沥青质㊁树脂和石蜡等沉积物㊂凝固涂层法制作的微胶囊固体酸相对稳定,保存时间长久㊂该技术需先将外壳加热熔解再喷涂,而外壳往往耐温性不佳(难以突破90ħ),且机械强度较差㊂另外,由于喷涂时酸芯需要为固体,无论是采用固化剂填充液体酸制成酸性固体颗粒,还是使用固态的有机酸做酸芯,其供酸能力(溶于水后电离出的H +浓度)均不足,酸蚀裂缝效果差㊂2.2㊀高聚物外壳包裹液体酸碳酸盐岩储层需要压裂工作液在高温下具备更好的缓释能力,而涂层外壳类微胶囊固体酸难以满足耐温要求,被逐步淘汰㊂在此背景下,学者们通过在W /O 型乳液的油水界面引发聚合反应,从而在乳液的油水界面生成一张高分子聚合物膜,完整地对内部酸液进行包裹㊂这种内部酸芯为液体酸液的新型微胶囊固体酸,以其高聚合物外壳耐温性强和外壳的灵活选择性成为主要研究方向㊂2.2.1㊀高分子聚合物外壳为了满足高温碳酸盐岩储层酸化压裂施工的需要,微胶囊固体酸的外壳材料应当具备以下特性:极其优秀的耐温性,以应对高温储层;优异的耐酸性,以保证酸液的包裹;酸芯为液体时,微胶囊外壳材料应具有较高的交联密度,可以在承受一定的温度和压力时,良好地包裹液体芯材;因涉及酸化压裂施工,外壳材料应具备足够的抗压强度,包括流体中抗滚动㊁施工中抗冲击㊁裂缝中抗闭合等性能,以保证其能被工作液携带进入地层㊂学者们开始研究制作各类满足以上条件的高分子聚合物作为微胶囊固体酸的胶囊外壳,并逐步形成了多种释放类型的微胶囊固体酸㊂2015年开始,随着超深层超高温碳酸盐岩油藏的开发,高温熔解型外壳成为一种新的固体酸制备思路㊂高温熔解型外壳,即外壳在常温下保持化学稳定性,但在地层高温作用下,高分子聚合物外壳开始玻璃化转变,外壳由固体变为黏弹性流体,㊀4㊀特种油气藏第30卷㊀从而无法维持封闭外形,导致胶囊破坏释放出内部的酸液㊂左明明[23]成功使用甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸在乳液液滴表面聚合出高强度外壳,该外壳耐温可达120ħ㊂Johnson 等[24]采用W /O /W 双乳液法,利用丙烯酸酯聚合物外壳包裹实现对HCl的封装,该外壳在80ħ以上可完全熔解㊂刘高峰[25]研制了一种受温度控制的水溶性盐酸微胶囊,该胶囊可在超过120ħ的高温环境中遇水缓慢溶胀破坏,并释放出内部盐酸㊂高温熔解外壳型微胶囊固体酸,即温敏型微胶囊固体酸,也因其良好的耐高温能力,以及可控的酸液释放过程,逐步成为当前微胶囊固体酸体系的主流研究方向㊂H +浓度控制型外壳是另一种新型的高分子外壳材料(丙烯酰胺类聚合物),是一种由H +浓度控制的单向渗透膜㊂在较高的酸浓度下,该外壳材料保持完整,没有固体酸的释放㊂H +浓度控制型微胶囊固体酸与其他酸液一起注入地层,随着地层中酸液的消耗,酸浓度降低,H +浓度控制型外壳被破坏,内部固体酸释放㊂Alireza 等[26]研制了一种受pH 响应控制释放的胶囊㊂Luo 等[27-28]研制了一种固体酸封装/涂层材料,该材料由丙烯酰胺等聚合物组成,属于高聚合物基团,不溶于高浓度酸(盐酸质量分数大于16%时),在外界盐酸的质量分数低于14%时开始缓慢破坏㊂H +浓度控制型外壳可以大幅延长酸岩反应时间,但其缺陷也非常明显,即不能使用中性和碱性液体携带进入地层,必须使用酸性工作液携带,失去了其他微胶囊固体酸不腐蚀井筒设备的优势㊂在参考了微胶囊破胶剂压力释放工艺后,近年来提出了一种新型的应力破坏外壳型微胶囊酸[29-30]㊂利用化学惰性的刚性外壳包裹酸液,在压裂液的携带下注入地层,在压裂结束后,通过裂缝闭合挤压作用使得胶囊破裂,内部酸液释放,从而使地层中长期保持酸性环境,阻碍钙盐类沉积物的形成和产生,保障油气通道顺畅㊂高压破裂型外壳结构稳定,不与各类工作液体或地层水发生反应,具备极高的抗压强度㊂但由高分子聚合物外壳包裹液体酸液形成的球状微胶囊,往往难以具备支撑裂缝㊁防止裂缝闭合的抗压强度;而采用超高温烧结形成的无机硅化合物空心载物球,虽具备极佳的抗压支撑能力,却无法包覆携带液体酸液㊂因此,应用于防止油气通道结垢的应力破坏外壳型微胶囊酸,受外壳材料限制,目前处于理论设计阶段㊂引发剂破坏外壳型固体酸,是参考了压裂施工中的暂堵球工艺后,新近提出的另一种新概念微胶囊固体酸[31]㊂即惰性的胶囊外壳可与特定释放液接触后发生溶解/降解,从而达到控制固体酸释放酸液过程的目的㊂在引发剂破坏外壳型固体酸被泵注入地层中后,泵注引发剂进入地层,最终破坏外壳并释放酸液㊂该类型固体酸的优点是生酸过程可控,但加注引发剂可能会引起复杂的副反应,同时增加工序㊂2.2.2㊀液体酸芯由于在乳液油水界面引发聚合反应,生成聚合物外壳,因此,要求内部酸液必须为液体㊂目前国内外学者普遍采用盐酸作为新型微胶囊固体酸的酸芯[25,32]㊂盐酸体系多样,在不影响聚合反应的条件下,可在盐酸中加入添加剂,也可采用稠化酸㊁VES 酸等各种缓速盐酸体系㊂在面对砂岩储层的施工要求时,亦可将盐酸酸芯替换为土酸㊂2.3㊀小结微胶囊固体酸的研究重点是外壳,外壳决定了微胶囊固体酸的应用环境与缓释能力㊂胶囊包裹的结构可以有效避免在近井地带酸液被提前消耗以及腐蚀井筒设备,使用高分子聚合物外壳可使释放温度提高到120ħ以上,具有更强的缓速能力,在高温碳酸盐岩酸化压裂施工中具备广阔前景㊂从最初的遇水自动降解的塑料封隔球,到90ħ下熔解的树脂外壳,再到能耐受135ħ的高分子聚合物热塑性外壳,微胶囊固体酸的研究过程就是对外壳的改进过程,也是一个克服与适应非常规油气储层高温工作环境的过程㊂如何继续提高微胶囊固体酸的耐温能力,延长微胶囊固体酸的有效作用距离,是未来研究改进的主要方向㊂3㊀微胶囊固体酸下步研究方向微胶囊固体酸的未来发展趋势必将以采用高聚合物包裹液体盐酸的形式为主㊂采用双乳液法和单乳液法制备高分子材料外壳包裹酸芯制成微胶囊固体酸,将成为未来微胶囊固体酸的研究方向和重点㊂3.1㊀W /O /W 双乳液法双乳液法是一种通过形成W /O /W 型乳液完㊀第3期杨兆中等:微胶囊固体酸酸化压裂技术应用及展望5㊀㊀成胶囊外壳包裹结构的方法,其原理见图1㊂将酸芯制成W 1液体,连续缓慢加入至胶囊外壳溶液中形成W /O 乳液,再将整体W /O 乳液缓慢滴入W 2溶液中并形成W /O /W 乳液㊂在形成W /O /W 型乳液后,中间的聚合物单体分散液可通过聚合的方式形成固体外壳材料[33],也可以采用固化或相分离等方式形成固体结构外壳材料[34]㊂采用双乳液法时,胶囊外壳是在单独的油相中图1㊀W /O /W 双乳液法制作微胶囊固体酸Fig.1㊀The production of microencapsulated solid acids by W /O /W double emulsion method通过聚合反应合成的,合成过程不会受到内部强酸液体的干扰㊂因此,双乳液法制作固体酸时,外壳材料的可选种类多㊂但由于在固化形成胶囊外壳的过程中,乳液体系的热运动会导致包裹乳液结构的不稳定和不规则[35-36]㊂因此,采用双乳液法难以使聚合物达成对内部酸液的全覆盖包裹,微胶囊固体酸的产率会相对较低,制成的微胶囊固体酸往往伴随有缓慢泄露的缺点㊂如何解决双乳液法微胶囊固体酸保存时间短㊁酸液缓慢泄露的缺点,是未来的研究重点㊂3.2㊀W /O 单乳液法国内外研究人员通常使用单乳液法制作包裹过硫酸铵破胶剂的胶囊[37-38],将胶囊与压裂液一起注入,随后胶囊外壳在进入地层30s 后破坏,释放过硫酸铵完成破胶㊂该方法同样可用于包裹盐酸液体,在单乳液界面中通过自由基聚合反应,完成高分子聚合物对盐酸的包裹,形成稳定可靠的胶囊结构㊂单乳液法即将亲水性聚合物单体A 溶于盐酸中制成水相液体,将其连续加入不溶的有机溶剂中形成W /O 乳液,再向体系中加入连续相的疏水性单体B 和表面活性剂㊂在表面活性剂作用下,亲水性单体A 和疏水性单体B 在油水界面聚集,之后加入引发剂,使单体A 和单体B 在油水界面发生界面聚合[39],最终在油水界面形成连续完整的固相高聚合物,完成对酸液的包裹(图2)㊂单乳液法制作的微胶囊固体酸,具有包裹完整和可长期保存的特点[40]㊂但聚合反应是在酸液和有机溶剂的油水界面发生的,该固体酸的聚合物外壳需由亲水和疏水2种单体聚合组成㊂同时还要求聚合物单体和聚合物皆不溶于有机溶剂,且反应能在强酸环境下进行,因此,外壳材料种类的选择受到极大限制,可选材料较少㊂此外,由于单乳液聚合难以控制各个乳液液滴表面聚合单元之间互不影响㊂因此,单乳液法制备的微胶囊往往难以控制形状以及分选度㊂寻找新的耐温性更为良好的聚合物外壳材料,改进单乳液制备的微球形状,成为使用单乳液法制作微胶囊固体酸的攻关重点㊂4㊀问题与展望非常规油气资源的储层改造技术是目前石油天然气工业的研究热点㊂但在面对超高温储层酸化压裂施工时,目前常用的胶凝酸/交联酸体系和自生酸体系存在缓速效果被削弱㊁有效作用距离不足的缺点㊂而微胶囊固体酸作为一种新型的酸化㊀6㊀特种油气藏第30卷㊀压裂工作液体系,在降低酸岩反应速率㊁提高酸液有效作用距离㊁降低酸液对井筒设备的腐蚀性等方面有独特的优势,但也具有酸液有效成分不足而导致刻蚀能力较弱的缺点,难以取代常规酸液体系作为酸化压裂施工的主体工作液㊂在对微胶囊固体酸体系研究进展调研的基础上,认为目前微胶囊固体酸在以下方面还可继续攻关,以拓展微胶囊固体酸的应用㊂(1)明确微胶囊固体酸的优势区间㊂由微胶囊固体酸的性能优势可知,微胶囊固体酸主要用于增图2 W /O 乳液法制作微胶囊固体酸Fig.2㊀The production of microencapsulated solid acids by W /O emulsion method长酸化有效作用距离㊂然而因胶囊结构的组成,导致其酸液有效成分含量相对较低,本身的生酸能力相对较弱,且必须由工作液携带进入地层㊂同时微胶囊型固体酸往往成本高昂,难以作为酸化压裂的主体酸,需与常规工作液体系协同作用㊂即采用常规酸化压裂工作液成功造缝后,再应用微胶囊固体酸在裂缝深部继续进行酸蚀,增强酸液有效作用距离,以提高酸蚀裂缝的导流能力㊂微胶囊固体酸的未来发展应以更缓慢地释放,延长酸液有效作用距离以增强穿透能力和增强裂缝刻蚀能力为主㊂(2)着重研究温敏型聚合物胶囊外壳㊂早期微胶囊固体酸研究中,由于胶囊外壳理论体系不成熟,对微胶囊固体酸的应用方向不明确㊂未来研究中胶囊外壳应与酸芯分离,各自进行独立研究㊂在胶囊外壳方面,应当着重研究温敏型聚合物胶囊外壳,通过提高胶囊外壳的热塑性转变温度,来提高微胶囊固体酸的释放温度,以达到适应在超高温超深层碳酸盐岩中应用的目的㊂在酸芯研究方面,应在保证与外壳配伍性良好的同时,具有可替换性,如在对砂岩储层进行酸化压裂时,可将微胶囊固体酸的酸芯更换为土酸㊂(3)着重研究双乳液法制备微胶囊固体酸㊂采用双乳液法制作微胶囊固体酸时,酸芯部分与胶囊外壳相对独立,可利用不同的酸芯与不同的胶囊外壳进行组合,灵活针对地层条件制作对应的固体酸㊂因此,未来主要制作胶囊固体酸的方法应为双乳液法㊂然而双乳液法制作的固体酸,存在着保存能力差的问题㊂解决双乳液法制成的微胶囊固体酸保存能力差的问题,扩展双乳液法微胶囊固体酸的种类,增强微胶囊固体酸的耐温性能,是未来微胶囊固体酸酸化压裂研究的主要方向㊂参考文献:[1]叶登胜,任勇,管彬,等.塔里木盆地异常高温高压井储层改造难点及对策[J].天然气工业,2009,29(3):77-79.YE Dengsheng,REN Yong,GUAN Bin,et al.Difficulties andcountermeasures for reservoir reconstruction of abnormal high tem-perature and pressure wells in Tarim Basin[J].Natural Gas In-dustry,2009,29(3):77-79.[2]蒋廷学,周珺,贾文峰,等.顺北油气田超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术[J].石油钻探技术,2019,47(3):140-147.JIANG Tingxue,ZHOU Jun,JIA Wenfeng,et al.Deep penetration acid fracturing technology for ultra deep carbonate reservoirs inShunbei oil and gas field [J].Petroleum Drilling Techniques,。
新时期油气田酸化压裂技术应用及展望发布时间：2022-01-05T02:55:46.633Z 来源：《中国科技人才》2021年第21期作者：王江涛明丽婷钟鸣[导读] 目前在国内外油田碳酸盐油藏开发中，酸化压裂是被广泛采用的一项强化增产措施的重要完井手段。
长江大学石油工程学院湖北武汉 430100摘要：当前随着油气田开发进度的不断推进,对开采技术的要求也越来越高。
只有选择科学有效的增产增注技术,才能够满足现今的油气田开发需要。
在国内外目前的油气田开发中,常应用到酸化压裂技术,该技术是以酸液为压裂液进行压裂,无须其他任何支撑剂。
而通过对酸化压裂技术进行进一步改造,使其形成长度合宜且具有较强导流能力的酸蚀裂缝,再沟通储油空间和渗流通道,就能实现油气田开发稳产高产。
酸化压裂作为油田增产增注的一项重要技术，对碳酸盐岩油气田的增储上产有着十分关键的作用。
笔者通过大量的文献调研与实地实践，对新时期油气田酸化压裂技术应用及展望进行了分析，希望能够为未来生产工作提供帮助。
关键词：油气田开发；酸化压裂；工艺技术；发展1 酸化压裂技术简介目前在国内外油田碳酸盐油藏开发中，酸化压裂是被广泛采用的一项强化增产措施的重要完井手段。
现阶段，我国石油行业的酸化压裂技术取得了非常重要的进展，已形成了一套比较成熟的技术体系，并取得了较好的应用效果。
由于低渗透油气藏的非均质性强、孔隙度和渗透率低，必须实施煤层气酸化压裂技术的增产措施，才能有效增加产能、提高采收率。
“酸化压裂”指以压裂液采用酸液作为原料，不添加有其它支撑剂进行压裂作业。
在酸化压裂过程中，裂缝主要借助酸液的溶蚀作用和水力作用。
依靠着两个方面的作用，致使裂缝表面溶蚀成凹凸不平的表面，待停泵卸压后，裂缝壁面因难以完全封闭形成强导流能力，进一步增强地层渗透性，进而实现油气开发增产增注的效果。
酸化压裂的主要目的是使产生裂缝的有效长度和导流能力[1]-[2]。
2 具体技术在油气田中的应用从技术流程的角度来讲，对于油田开展的酸化压裂应当包括基质酸化、酸洗与酸压几个步骤。
