酸处理降低碳酸盐岩储层破裂压力的影响因素分析

后 ， 问水 的化学沉 淀产 物 ． 存在 的前提 是必须 有 粒 它
粒 间孔 隙 。如果在 沉积 过程 中 ， 动力条 件较 强 ， 水 泥 被 冲洗走 ， 积颗粒 之 间的孔 隙基本 上空着 ， 沉 胶结 物 才 有可 能生 成 ； 否则 。 间空 隙基本上 为泥 所充 填 。 粒
酸处理 降低 破裂 压力 的原理 是从本 质上 弱化 岩
截 至２ ０ 年 ， 国 已探 明 的低渗 透 油藏 原 油储 ０４ 我
量５ ．￣ Ｏｔ已发 现低 渗透 气藏储 量 １ ～ ． １ １ ． ３２ ｌ Ｓ ， ． １ ￣ ０２ ２ ５ ｍ３ 压裂、 酸化 是这 类 储层 投产 的关 键技 术 。在 这类 储
孑 隙增 加 ， 矿岩 变得松 散脆 弱 ， Ｌ 使 使其 强度 降低 。
影 响 因素 ， 为水 是最 活跃 的一 个 因素 。 认 岩土体 受化 学 溶 液侵 蚀 作用 后 ，由于 水一 作 用 削弱 了矿 物颗 岩
定性 最高 ， 其次是 钙质 和铁 质胶 结物 ， 最低 的是 泥质
胶 结 物 ． 胶 结 物 的 碳 酸 盐 岩 的 胶 结 物 是 泥 质 和 钙 含 质 。 胶 结 联 结 的 形 式 有 基 底 胶 结 、 隙 胶 结 和 接 触 孔
层 的改 造 过程 中 ， 某些 井 层 由于 破裂 压 力 异常 高 而
导致 了施工 失败 。塔里 木 油 田及 澳 大利 亚 、 国等 美
油 田均有 这种情 况 出现 。异常高 破裂 压力 出现 的原
因很 多 。随着最 小 水平 主 应 力 的增加 ， 地层 破裂 压
力会 显著 增加 。数值模 拟 表 明软 地层 的破裂压 力 高
５ 作用都 与 岩石 中结合 水有 关 ， 种 而岩 石 中结 合水 的
多 少 主 要 和 矿 物 的 亲 水 性 有 关 。 岩 石 亲 水 性 最 大 的
粘 土矿物 ， 含粘土 矿物多 的岩石受 水的影响 最大 。如
粘土岩在 浸湿后 其强度 降低可达９ ％， ０ 含亲水 矿物 少 （ 或者 不 含 ） 的岩 石 如花 岗岩 、 石英 岩等 ， 浸水后 强度 变化 则小 得多 Ｓ ｈｏｄ ｒ 人从 实验 角 度证实 了水 ｅ ｒｅ ｅ等
胶 结 。碳 酸 盐岩 属 于孑 隙胶 结 ． 结 物 充填 于颗 粒 Ｌ 胶 问 的孔 隙 中 ， 其强 度与 颗粒 和胶结 物 的成分 有关 ． 如 果 胶 结物 为 泥质 ， 与水 作 用 容 易软 化 而 降低 岩 石 的
强 度和稳 定性Ｉ ４ ］ ２３ 岩 石 构 造 对 岩 石 力 学 性 质 的 影 响 ． 岩 石 的 构 造 对 其 物 理 力 学 性 质 的 影 响 ， 要 是 主 由 岩 石 各 组 成 部 分 的 空 间 分 布 及 其 相 互 间 的 排 列 关 系所 决定 的 。如当岩 石具有 片状 构造 、 状 构造 、 板 片 麻 构 造 以 及 流 纹 构 造 时 ， 矿 物 成 分 在 岩 石 中 分 布 其
石强 度 ． 对岩 石强度 的影 响 ， 酸 目前 已有 许 多学 者进
对 于有胶 结物 的碳 酸盐岩 。其岩 石力 学强度 主
要 取决 于颗 粒强度 和胶结 强 度 ，对 于没有 胶结 物 的
行 了 比较 详细 的研究 。 ｅ ｍ ｎＧ Ｕ Ｎ ｗ ａ 研究 了化 学反应
对碳 酸盐 岩力 学参 数 的影 响【认 为化 学 反应往 往 发 ２ Ｊ ，
岩石 被水 饱 和后会 使岩 石 的强度 降低 ，已为大 量 实验 资料证 实 。 当岩 石与 水接触 时 ， 水沿 着岩 石 中 的孔 隙 、 隙浸入 ， 裂 浸湿 岩石 全部 自由表面 上的 矿物 颗粒． 并继 续 沿着矿 物颗 粒 间 的接 触 面 向深 部浸 人 ， 削 弱矿 物颗粒 间 的联结 ， 岩石 的强度 受 到影 响 。 使 岩 石 中 的水 通 常 以两 种方 式赋 存 ．一种 称之 为结 合水 或束 缚水 ， 一种 为重 力水或 称 为 自由水 。 另 它们对 岩 石 力学性 质 的影响 ，主要体 现为连 接 作用 、润滑 作 用 、 楔作 用 、 水 孔隙 压力 作用 、 溶蚀及 潜 蚀作用 。 以上
第ｌ ３卷 第 ２期
重庆科 技学 院学报 （ 自然科 学版 ）
２ １ 年 ４月 ０１

酸处 理 降低 碳 酸盐岩 储 层 破 裂压 力 的影 响 因素分 析
悄 枷
（ 中国石 油西 南油气 田分公 司勘 探 事业部 ． 成都 ６ ｏ ｏ） １ｏ０
摘 要： 以碳 酸盐 岩 储 层 为 研 究 对 象 ， 过 碳 酸 盐 岩 岩 石 力 学 强 度 本 质 分 析 ， 究 岩 石 的 矿 物 组 成 、 构 特 征 构 造 、 通 研 结
层压 不 开 ， 液体 注不 进 。 工压 力 高 ， 得后 续增 产 施 使 工作 无法进 一步 开展 。 目前 现场 应用 的降低施 工压 力措 施 主要 有 喷砂 射孔 、 能 气体 压 裂 、 高 优化 射 孔 、
和 胶结 物 （ 结物 和泥 同时存 在 ） 成 ； 胶 组 另一 种 是 颗
碳 酸盐 岩其 岩石力 学强 度主要 取决 于颗粒 强度 。
生在 钙 质 颗粒 之 间 ， 使 钙 质颗 粒之 间 胶接 物 发 生 且
溶 解 ， 应 力 作 用 下 ， 以 引起 钙 质 颗 粒 间应 力 集 在 可 中。陈 四利［ ３ １ 的研究 表 明 ： 矿岩 与溶浸 液发 生 了溶 解
度越 高 。 块 含硬 度小 的片状 矿物 （ 云母 、 泥 石 、 岩 如 绿
平 行层 面的透 水性 大 于垂直 层 面的透 水性 。若上 述 两 种情况 同 时存在 ，则岩石 的强 度和 稳定性 会 明显 降低。
２４ 水 或 者 化 学 溶 液 对 岩 石 力 学 性 质 的 影 响 ．
、
水 或 者 化 学 溶 液作 用 以及 缺 陷对 碳 酸 盐 岩 岩 石 力学 性 质 的 影 响 。 关键词 ： 化 ； 渗透 ； 裂酸化 ； 裂压 力 酸 低 压 破
中图 分 类 号 ： Ｅ ５ Ｔ ２４ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ３ １ ８ （ ０ １ ０ — ０ ０ ０ １７ — ９ ０ ２ １ ）２ ０ ３— ４
于 刚性 大 的地层 破 裂压 力 ， 着储 层 泥质 含 量 的增 随
（ 云 石 ） 的 理 论 化 学 成 分 为 Ｃ Ｏ （０４ 、／Ｏ 自 ａ ３ ．％）／ｇ ￣
（１ ％）Ｃ ， ７９ 。但是 ， 际上 自然 界 的碳酸盐 ２ ． 、 Ｏ （ ．％） ７ ４ 实 岩 总是或 多或 少含有 其他 的化学 成分 。
２ 碳 酸 盐 岩 岩 石 力 学 性质 影 响 因 素
２ １ 矿 物 组成对 岩石 力学性质 的影 响 ．
作用 、 水解 作用 和酸化 作 用等化 学作用 后 ， 中易 溶 其
矿 物随 水流失 ， 而难 溶矿 物则残 留原地 ； 同时矿岩 中
收 稿 日期 ：０ ０ １ — ９ ２ １ — ２ １
１ 碳 酸 盐 岩 岩 石 力 学 强 度 的本 质
碳 酸盐 岩 主要 由方 解 石 和 白 云石 两 种 矿 物 组 成， 以方 解石 为主 的碳酸 盐岩称 为石 灰石 ， 白云石 以 为主 的碳酸 盐岩称 为 白云岩 。纯石灰 岩 （ 纯方解 石 ） 的理论 化学 成分 为Ｃ ０５ ％１ Ｏ （４ ， 白云岩 ａ （６ 和Ｃ ，４ ％） 纯
岩石 由矿物组 成 ，岩石 的矿物 成分对 岩石 的物 理力 学性质 产生 直接影 响 。一般岩 块 中含硬度 大 的
作 者 简 介 ： 柳 （９ ４ ， ， 何 １８ 一）男 四川 南充 人 ， 助理 工 程 师 ， 主要 从 事 油气 藏工 程 管 理 工 作 。
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３ ・ ０
何柳 ： 处理 降低 碳 酸盐 岩储层破 裂压 力的影 响 因素分析 酸 粒柱 状矿 物 （ 石英 、 石 、 闪石 等 ） 多 ， 块 强 如 长 角 越 岩
碳 酸盐岩 基本结 构组 分 主要 由颗 粒 、泥 、胶结 物、 晶粒 、 生物 格架 等五类结 构类 型组 成 。碳 酸盐 岩 的结构 主要有 两种 ： 一种 是 由颗 粒 （ 晶粒 、 物格架 ） 生
强 ， 裂压 力也 会 显著增 加 。此 外 ， 某 些高 压 、 破 在 低 渗透 、 微裂缝 发育 的储 层 中 ， 钻完井 时使 用 的加 重钻 井液 ， 会在井 壁 附近形 成一个 超 压致密带 ， 这也 直接 导致 异常高 破裂 压力 的形成 。这类 储层 在改造 时地
介质 的存 在 著降低 了岩石 的强 度闭 。
冯 夏 庭 、 梧 秀 １ 究 岩 石 工 程 安 全 性 的 诸 多 丁 ６ １ 研
石 强度逐渐 提 高 ， 高可达 ２ ５ Ｐ 。 最 ５ Ｍ ａ
胶 结 联 结 的 矿 物 强 度 和 稳 定 性 主 要 取 决 于 胶 结 物 的 成 分 和 胶 结 形 式 。 时 受 碎 屑 成 分 的 影 响 ， 化 同 变 很 大 。 就 胶 结 物 成 分 而 言 ， 质 胶 结 物 的 强 度 和 稳 硅
高岭 石等 ） 多 时 ， 越 岩块 强度 就 越低 ， 着硅 质 含 量 随
增加 ． 石 强度增 加 。 岩
岩石 类型 对 岩石 强 度 的影 响 表 现 为 ， 随着 碎 屑
颗 粒 粒 度 由 粗 到 细 ， 由砂 岩 到 泥 岩 变 化 ， 石 的 强 即 岩 度随之 减弱 。 ２２ 岩 石 结 构 特 征 对 岩 石 力 学 性 质 的 影 响 ．
粒（ 晶粒 、 物 格 架 ） 泥 组 成 。 结 物 是 颗 粒 沉 积 以 生 和 胶
加重 压 裂液 、 化 预处 理技 术 。 由于 其 现场 操作 方 酸 便 ， 需要 增加 额外 的施 工设备 ， 不 酸化 预处理 降低 破