引言酸化壓裂是油氣井投產(chǎn)、增產(chǎn)、注水井增注和完井的重要技術(shù)措施，其一方面靠水力作用形成裂縫，另一方面靠酸液溶蝕作用把裂縫壁面溶蝕成凹凸不平的溝槽，之后裂縫不閉合，而使其有效長(zhǎng)度具有較高的導(dǎo)流能力，改善和提高了儲(chǔ)層的滲透性能，達(dá)到提高油藏產(chǎn)量的目的。酸化壓裂的效果體現(xiàn)在產(chǎn)生裂縫的有效長(zhǎng)度和導(dǎo)流能力，一般有效的裂縫長(zhǎng)度是受酸液的濾失、酸巖反應(yīng)速度及裂縫內(nèi)的流體的速度控制的，導(dǎo)流能力取決于酸液對(duì)地層礦物的溶解量以及不均勻刻蝕程度。由于儲(chǔ)層礦物的非均質(zhì)性和裂縫內(nèi)酸液濃度的變化，致使酸液對(duì)裂縫壁面的溶解也是非均質(zhì)的，由此酸壓后裂縫能保持較高的導(dǎo)流能力。1.1酸化壓裂的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1.1.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀油層水力壓裂工藝自1955年在我國(guó)玉門油田首次開展工業(yè)性試驗(yàn)以來(lái)至今已有59年的歷史。經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，我國(guó)的壓裂技術(shù)在工藝上有了很大的發(fā)展。從50年代后期到70年代初為小規(guī)模的試驗(yàn)性和摸索性階段。到現(xiàn)在壓裂工藝已進(jìn)入完善階段。在此階段，壓裂液的性能更加完善，壓裂設(shè)計(jì)普遍采用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，壓裂數(shù)字模型基本上采用二維、擬三維、全三維、以擬三維的模型，壓裂管柱配套系統(tǒng)化，壓裂設(shè)備更新?lián)Q代，壓裂井的選擇更加科學(xué)化。而且通過以上工藝技術(shù)的完善與配套，成功完成了高含水油層的壓裂、重復(fù)壓裂、稠油地層壓裂、軟地層壓裂和整體區(qū)塊壓裂的高難度施工項(xiàng)目。酸化工藝也由當(dāng)初的低濃度小量酸化應(yīng)用階段提高到現(xiàn)在的高濃度大量酸與乳化酸應(yīng)用階段。特別是90年代以來(lái)，隨著勘探開發(fā)的需要，酸化研究更加深入，研究領(lǐng)域不斷拓寬，酸化技術(shù)取得了多項(xiàng)成果，主要有：適應(yīng)油層的防膨，放遷移的酸化技術(shù)。適應(yīng)深部酸化的緩速酸酸化技術(shù)，磁處理酸化技術(shù)。適應(yīng)解除有機(jī)質(zhì)堵塞和乳化堵塞的土酸酸化技術(shù)，逆土酸酸化技術(shù)。適應(yīng)泥質(zhì)砂巖的低傷害酸酸化技術(shù)。適應(yīng)解除無(wú)機(jī)質(zhì)堵塞的酸化用添加劑。適應(yīng)低溫油層、稠油油層的熱酸酸化技術(shù)。適應(yīng)低滲、強(qiáng)水敏地層和高凝、高稠嚴(yán)重堵塞油層的集成酸酸化技術(shù)。～圖1-1圖1-2.我國(guó)壓裂酸化增產(chǎn)量在低滲油藏總產(chǎn)量中的地位1.1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)壓裂后人工裂縫對(duì)油藏動(dòng)態(tài)影響的研究比較早。方法主要是實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬。從研究方法上可以很明顯的分為兩個(gè)階段和兩種類型。20世紀(jì)60年代以前主要用電解模型實(shí)驗(yàn)方法，通過測(cè)定電位值，確定滲流場(chǎng)的變化，再計(jì)算掃油效率。60年代后隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多采用數(shù)值模擬的方法。國(guó)外壓裂技術(shù)的發(fā)展分三個(gè)階段：第一階段：解堵消除傷害第二階段：致密氣藏的大型壓裂技術(shù)第三階段：中、高滲透層的端部脫砂壓裂技術(shù)在壓裂酸化作業(yè)中，國(guó)外也是普遍遵循HSE管理體系來(lái)進(jìn)行管理的。國(guó)外石油企業(yè)首先注重職工的安全意識(shí)。他們把安全意識(shí)作為事故預(yù)防中最為有效的因素。鼓勵(lì)工人們學(xué)安全，講安全，在安全方面維護(hù)自己權(quán)利。讓員工都有“我要安全”的意識(shí)。而且國(guó)外公司在員工的勞動(dòng)保護(hù)方面也作的比較到位。這些都是國(guó)內(nèi)企業(yè)所不足或要學(xué)習(xí)的地方。圖1-3.美國(guó)每月進(jìn)行酸壓處理的趨勢(shì)（K.G.Nolte和M.B.simth1985-1986）1.2本文的主要研究?jī)?nèi)容本文研究的目標(biāo)就是分析影響酸化壓裂的因素，其主要內(nèi)容如下：（1）酸化效果的影響因素；（2）壓裂效果的影響因素。2酸化壓裂機(jī)理HYPERLINK2.1酸化增產(chǎn)原理 酸化是一種使油氣井增產(chǎn)或注水井增注的有效的方法.它是通過井眼向地層注入一種或幾種酸液或酸性混合液，利用酸與地層中部分礦物的化學(xué)反應(yīng)，溶蝕地層中的連通孔隙或天然（水力）裂縫壁面巖石，增加孔隙和裂縫的導(dǎo)流能力，從而使油氣井增產(chǎn)或注水井增注的一種工藝措施。在酸化工藝和技術(shù)發(fā)展的過程中，新型酸液及添加劑的應(yīng)用著重降低了金屬管線和設(shè)備的被腐蝕、控制酸巖的反應(yīng)速度、提高酸化效果、防止地層污染和降低施工成本。圖2-1壓降漏斗曲線示意圖油井要能產(chǎn)出工業(yè)性油流應(yīng)具備的三個(gè)基本條件，即油氣層的油氣飽和度大、壓力高、滲透性能好。為了進(jìn)一步理解酸化的增產(chǎn)原理，首先分析油氣流在井底的流動(dòng)特點(diǎn)。油氣從地層徑向流入井內(nèi)，越靠近井底，流通面積越小，流速越高，流體所受阻力越大，因此克服摩擦阻力所需要的壓力就越大。如果把近井附近的各個(gè)點(diǎn)的壓力值描繪成圖，則成一漏斗形狀（壓降漏斗），由圖2-1可以看出，在供油邊緣附近，壓力變化不大（B點(diǎn)），在O點(diǎn)變化最大。P地－PR為B點(diǎn)到C點(diǎn)的壓力降，表示油氣從R邊到R處克服摩擦阻力所損失的壓能。對(duì)于氣井，由于氣體隨著壓力降低而膨脹，所以越靠近井底其流速增加比油井更為顯著，摩阻更大，曲線更陡，壓力損耗也更大。一般距井軸10米以內(nèi)，油井的壓力消耗占全部壓力降的80％～90％。因此，提高井底附近圖2-1壓降漏斗曲線示意圖HYPERLINK2.2酸化工藝分類根據(jù)酸化施工的方式和目的，其工藝過程分為酸洗、基質(zhì)酸化（也稱孔隙酸化）和壓裂酸化。(1)酸洗酸洗就是利用少量的酸，在無(wú)外力攪拌作用下，對(duì)施工或采油采氣過程中可能造成的射孔孔眼的堵塞和井筒中的酸溶性結(jié)垢進(jìn)行溶解并及時(shí)返排酸液，以防止酸不溶物（如管線涂料、石蠟、瀝青、重晶石粉垢等）重新堵塞孔眼和井壁的一種油氣井增產(chǎn)措施。其目的就是清除井筒中酸性結(jié)垢或疏通孔眼。酸洗：—施工壓力：無(wú)外力或輕微攪動(dòng)?！⑷胨俣?不流動(dòng)或沿井筒的正、反循環(huán)?！崛芪g方式:溶蝕井壁及射孔孔眼?！m用范圍:砂巖、碳酸鹽巖儲(chǔ)層的表皮解堵或射孔孔眼的清洗、井筒結(jié)垢及絲扣油的清除圖2-2.清除井筒中的酸溶性結(jié)垢或疏通射孔孔眼的工藝簡(jiǎn)圖(2)基質(zhì)酸化圖2-2.清除井筒中的酸溶性結(jié)垢或疏通射孔孔眼的工藝簡(jiǎn)圖基質(zhì)酸化是在低于地層巖石破裂壓力的條件下，將酸液注入地層孔隙空間，利用酸液溶蝕近井地帶的堵塞物以恢復(fù)地層滲透率或用酸液溶解空隙中的細(xì)小顆粒、膠結(jié)物等以擴(kuò)大孔隙空間、提高地層滲透率的一種增產(chǎn)措施。圖2-3.基質(zhì)酸化工藝圖施工的酸液在活性酸耗盡之后稱為殘酸。施工之后要將殘酸返排至地面。酸化半徑通常在1m圖2-3.基質(zhì)酸化工藝圖成功的基質(zhì)酸化作業(yè)能在不增加出水量或出氣量（即保持天然的液流邊界）的情況下提高油氣產(chǎn)量。因此，確定地層破裂壓力的大小對(duì)酸化施工是很有必要的。地層巖石的破裂壓力隨油氣層壓力的降低而降低，這就需要做“破碎”實(shí)驗(yàn)來(lái)決定某地帶或油氣層的破裂壓力?；|(zhì)酸化的條件：=1\*GB3①施工壓力：Ps<Pi<PF =2\*GB3②注入速度:小于儲(chǔ)層極限吸液速度=3\*GB3③酸流動(dòng)、溶蝕方式:沿儲(chǔ)層孔隙作徑向流動(dòng)，溶蝕孔隙及其中堵塞物質(zhì)，溶蝕范圍有限。=4\*GB3④適用范圍:解除近井地帶的污染，恢復(fù)或提高儲(chǔ)層的滲透率，從而增加油井產(chǎn)量。在圖2-4中，先以低速向地層中注入水或清潔油并逐步增大注入速度，記錄壓力，直至注入速度曲線發(fā)生轉(zhuǎn)折，如圖2-4中A點(diǎn)（破裂點(diǎn)）。如果在破裂點(diǎn)以前就達(dá)到基質(zhì)酸化的壓力，那么就可用此壓力或第一點(diǎn)的壓力施工。凡由于下述一個(gè)或一個(gè)以上的原因，都可以用基質(zhì)酸化：=1\*GB3①清除原生的或誘發(fā)的地層堵塞；=2\*GB3②壓裂前降低地層的破裂壓力；=3\*GB3③均勻疏通所有的射孔孔眼；=4\*GB3④不破壞隔層；=5\*GB3⑤降低成本。圖2-5酸液溶蝕地層示意圖圖2-4注入酸液速度與地層壓力關(guān)系示意圖在理論上，基質(zhì)酸化的酸液流經(jīng)孔隙系統(tǒng)，溶解阻礙油氣流動(dòng)的孔隙吼道和孔隙空間的固體顆粒和微粒。對(duì)于砂巖的基質(zhì)酸化，酸液流過孔隙吼道時(shí)，酸主要與孔隙堵塞和孔隙襯墊固體和礦物反應(yīng)，優(yōu)先溶解存在于孔隙空間、孔隙吼道和沿孔隙壁面的小微粒。因此，砂巖地層的基質(zhì)酸化主要是解除地層傷害。一般來(lái)講，如果砂巖的酸溶性堵塞和污染存在，那么酸化成功的可能性大。除天然裂縫型油氣藏等外，未傷害的砂巖地層的基質(zhì)酸化并不能大幅度提高油氣產(chǎn)量。對(duì)于碳酸鹽巖的基質(zhì)酸化，酸鹽反應(yīng)將產(chǎn)生傳導(dǎo)性孔道，并穿過地層巖石，稱為“溶蝕孔”。酸液對(duì)碳酸鹽巖的這種穿透超過了進(jìn)井地帶或擴(kuò)展了射孔孔眼，如圖2-5所示圖2-5酸液溶蝕地層示意圖圖2-4注入酸液速度與地層壓力關(guān)系示意圖碳酸鹽巖經(jīng)基質(zhì)酸化后的流動(dòng)通道從射孔孔眼延伸出去，并帶有一些小分支。通常情況下，碳酸鹽巖經(jīng)強(qiáng)酸酸化后形成的溶蝕孔的分支較多。這不僅與酸液的酸性強(qiáng)弱有關(guān)，還與酸液的注入排量、地層溫度和地層反應(yīng)特性等有一定的聯(lián)系。因此，碳酸鹽巖的基質(zhì)酸化是一個(gè)穿透?jìng)У奶幚磉^程。如果碳酸鹽巖儲(chǔ)層未被傷害，進(jìn)行基質(zhì)酸化很難使油氣產(chǎn)量加倍。表1-1.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化時(shí)酸液應(yīng)用指南溫度條件酸液低溫常規(guī)鹽酸高溫鹽酸+緩速劑有機(jī)酸地下自生酸對(duì)于碳酸鹽裂縫性油氣層，酸處理前后井的油氣產(chǎn)量往往懸殊。造成碳酸鹽巖裂縫性油氣層地產(chǎn)的原因主要有兩種情況：一種情況：為近井油氣層的滲透率遭到鉆井液、水泥漿、完井液或其他污染而大幅降低，堵塞嚴(yán)重時(shí)甚至把油氣流堵死；圖2-6碳酸鹽巖裂縫基質(zhì)系統(tǒng)圖2-7人工裂縫另一種情況為圖2-6碳酸鹽巖裂縫基質(zhì)系統(tǒng)圖2-7人工裂縫經(jīng)酸化施工后解除了堵塞，恢復(fù)了地層天然生產(chǎn)能力，油氣產(chǎn)量就可以大幅度增加。所以，基質(zhì)酸化對(duì)于有嚴(yán)重污染的碳酸鹽巖和砂巖油氣層特別有益，但對(duì)無(wú)污染的井增產(chǎn)效果不顯著。HYPERLINK(3)壓裂酸化壓裂酸化叫酸壓，是在足以壓開地層形成裂縫，或張開地層原有裂縫的壓力條件下的一種擠酸工藝。因此，酸壓施工的泵注壓力應(yīng)大于地層破裂壓力。由于酸液沿著裂縫溝槽流動(dòng)，對(duì)兩壁進(jìn)行非均勻的溶蝕作用，因而酸化施工結(jié)束后，雖然壓力降低，但高導(dǎo)流的油氣通道再不能閉合或不能完全閉合，使油氣流從四面八方進(jìn)入截面積較大的裂縫通道中，起到了改造地層天然滲透能力的作用，從而提高油氣產(chǎn)量。酸壓工藝可分為普通酸壓和前置液酸壓。前者是直接用酸液壓開地層產(chǎn)生裂縫并溶蝕裂縫壁面；而后者是利用粘度較高的前置液壓開裂縫后注入酸液，酸液在高粘度前置液中指進(jìn)并溶蝕裂縫壁面。為了獲得更長(zhǎng)的酸液有效作用距離，還可以交替注入前置液和酸液或加砂酸壓。酸壓主要適用于低滲透性碳酸鹽巖地層，而不是用于砂巖地層。因?yàn)樗嵋喝芪g了砂巖中膠結(jié)物，沙礫均勻脫落并被酸液帶走，不會(huì)形成溶蝕溝槽，卸壓后裂縫會(huì)完全閉合。另一原因是容易破壞天然垂直滲透性較差的遮擋層，使之與鄰近不需要壓開的地層連通。圖圖2-8.壓裂酸化工藝圖酸化壓裂泵注壓力計(jì)算按式：壓裂酸化的條件：=1\*GB3①施工壓力：Pi>PF。=2\*GB3②注入速度:大于儲(chǔ)層極限吸液速度。=3\*GB3③酸流動(dòng)、溶蝕方式:形成人工裂縫，沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)，有效作用距可達(dá)幾十到上百米。=4\*GB3④適用范圍:在碳酸鹽巖儲(chǔ)層中形成人工裂縫，解除近井帶污染，改變儲(chǔ)層流型，溝通深部油氣區(qū)，可大幅度提高油氣井產(chǎn)量。圖.2-9酸化壓裂過程中地層裂縫動(dòng)態(tài)酸化壓裂施工能在井筒附近油氣層中形成裂縫，從而大大改善油氣向井內(nèi)的流動(dòng)狀況，并顯著降低油氣流動(dòng)阻力，其增產(chǎn)效果優(yōu)于基質(zhì)酸化。經(jīng)酸壓施工后，產(chǎn)液量的增產(chǎn)倍數(shù)可以根據(jù)施工參數(shù)進(jìn)行理論計(jì)算。對(duì)于無(wú)污染的均質(zhì)地層，酸壓的增產(chǎn)倍數(shù)一般為1至3圖.2-9酸化壓裂過程中地層裂縫動(dòng)態(tài)綜上所述，酸壓的增產(chǎn)作用有三個(gè)方面：=1\*GB3①撐開并擴(kuò)大天然裂縫，改造和提高油氣層內(nèi)部的滲透能力；=2\*GB3②解除堵塞；=3\*GB3③使井底與高滲透帶或新的裂縫系統(tǒng)溝通。以上三個(gè)方面常常是綜合作用，所以酸壓增產(chǎn)效果往往很好。為了充分發(fā)揮上述作用，需要盡量造成延伸遠(yuǎn)、寬大的裂縫，相應(yīng)地在工藝上采取加大排量、降低漏失、減緩酸的反應(yīng)速度等措施。2.3油層壓裂原理利用液體傳壓原理，在地面采用高壓泵組（壓裂車）及輔助設(shè)備，以大大高于地層吸收能力的注入速度，向油層注入具有一定粘度的液體（統(tǒng)稱壓裂液），使井筒內(nèi)壓力逐漸升高，當(dāng)壓力升高到大于油層破裂壓力時(shí)，油層就會(huì)形成對(duì)稱于井眼的裂縫。油層形成裂縫后，隨著液體的不斷注入，裂縫也會(huì)不斷地延伸和擴(kuò)展，直到液體的注入速度與油層的吸收速度相等時(shí)，裂縫才會(huì)停止擴(kuò)展與延伸，如果地面高壓泵組停止泵入液體，由于外來(lái)壓力的消失，又會(huì)使裂縫重新閉合。為了保持裂縫處于張開狀態(tài)和獲得較高的導(dǎo)流能力，隨后在注入壓裂液中攜帶一定數(shù)量和一定粒徑的高強(qiáng)度支撐材料（支撐劑），鋪墊在裂縫中，從而形成一條或幾條具有高導(dǎo)流能力的通道，進(jìn)而增大了地層的排油面積，使油井獲得較好的增產(chǎn)效果。3酸化效果的影響因素HYPERLINK3.1溫度的影響溫度變化對(duì)酸巖反應(yīng)速度影響很大，溫度越高，反應(yīng)速度越快。在低溫條件下，溫度變化對(duì)反應(yīng)速度變化的影響相對(duì)較小，高溫條件下，溫度變化對(duì)反應(yīng)速度的影響較大。圖圖3-1溫度對(duì)酸化的影響酸巖反應(yīng)速度隨溫度的升高而加快?？蓮幕瘜W(xué)動(dòng)力學(xué)的角度來(lái)解釋。溫度的升高，分子運(yùn)動(dòng)加快，有效碰撞次數(shù)的比例隨之增加，導(dǎo)致反應(yīng)速度加快；另一方面，溫度升高，使較多的普通分子獲得足夠多能量而變?yōu)榛罨肿?，因而增大了活化分子的百分?jǐn)?shù)，結(jié)果使單位時(shí)間內(nèi)分子的有效碰撞次數(shù)大大增加，導(dǎo)致反應(yīng)速度升高。HYPERLINK3.2面容比的影響對(duì)于寬W、高H、單翼縫長(zhǎng)L的雙翼垂直裂縫對(duì)于寬W，半徑為Rf的水平裂縫對(duì)于直徑為d，長(zhǎng)度為L(zhǎng)的孔隙表1-SEQ圖表\*ARABIC1各種條件下的面容比數(shù)據(jù)條件面容比()孔隙性巖石滲透率,(孔隙度10%)1050100705031602240裂縫寬度,mm5.020040204圓形孔道直徑,mm0.050.10.580040080裸眼井筒直徑,in5?7?0.2740.205HYPERLINK3.3酸液濃度的影響不同濃度鮮酸的反應(yīng)速度：濃度在20％以前時(shí)，反應(yīng)速度隨濃度的增加而加快；當(dāng)鹽酸的濃度超過20％，這種趨勢(shì)變慢。當(dāng)鹽酸的濃度達(dá)22～24％時(shí)，反應(yīng)速度達(dá)到最大值；當(dāng)濃度超過這個(gè)數(shù)值，隨濃度增加，反應(yīng)速度反而下降。正在反應(yīng)的酸液（余酸）由初始反應(yīng)速度下降到某一濃度時(shí)反應(yīng)速度的變化規(guī)律：新鮮酸液的反應(yīng)速度最高，余酸的反應(yīng)速度較低。濃酸的初始反應(yīng)速度雖快，但當(dāng)其變?yōu)橛嗨釙r(shí)，其反應(yīng)速度比同濃度的鮮酸的反應(yīng)速度慢得多。HYPERLINK3.4酸液流速的影響酸巖反應(yīng)速度隨酸液流速增大而加快。如圖3-2。圖3-2流速對(duì)反應(yīng)速率的影響在酸壓中隨著酸液流速的增加，酸巖反應(yīng)速度增加的倍數(shù)小于酸液流速增加的倍數(shù)，酸液來(lái)不及完全反應(yīng)，已經(jīng)流入儲(chǔ)層深處，故提高注酸排量可以增加活性酸深入儲(chǔ)層的距離。酸壓施工時(shí)在井筒條件允許及不壓破鄰近的蓋層和底層的情況下，一般充分發(fā)揮設(shè)備的能量，以大排量注酸。圖3-2流速對(duì)反應(yīng)速率的影響HYPERLINK3.5酸液類型的影響圖3-3鹽酸對(duì)反應(yīng)速率的影響反應(yīng)速度與酸液內(nèi)部H＋濃度成正比。采用強(qiáng)酸時(shí)反應(yīng)速度快，采用弱酸時(shí)反應(yīng)速度慢。從貨源、價(jià)格及溶蝕能力方面來(lái)衡量，鹽酸仍是酸化中應(yīng)用最廣泛的酸。油氣井酸化用酸液主要有鹽酸、土酸、乙酸、甲酸、多組分酸、粉狀有機(jī)酸，以及近幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的各種緩速酸體系等。作為特殊酸化也使用硫酸、碳酸、磷酸等。各種類型的酸液，其離解度相差很大。如鹽酸在18℃、0.1當(dāng)量濃度時(shí)，離解度為29%，絕大部分HCl分子能離解成為H＋和Cl-；而醋酸在相同條件下的離解度僅為1.3%。因此，在溶液中的H＋數(shù)量多，即H＋的濃度大。圖3-3鹽酸對(duì)反應(yīng)速率的影響因此，采用強(qiáng)酸時(shí)反應(yīng)速度快，采用弱酸時(shí)反應(yīng)速度漫。雖然采用弱酸處理可延緩反應(yīng)速度，對(duì)擴(kuò)大酸處理范圍有利，但從貨源、價(jià)格、溶解巖石的能力各個(gè)方面來(lái)衡量，鹽酸仍是酸處理中最廣泛使用的酸類。(1)酸液的選擇酸化時(shí)必須對(duì)施工井層的具體情況選用適當(dāng)?shù)乃嵋?，選用酸液應(yīng)符合以下幾個(gè)要求：=1\*GB3①能與油氣層巖石反應(yīng)并生成易溶的產(chǎn)物；=2\*GB3②加入化學(xué)添加劑后，配制成酸液的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)能滿足施工要求（特別是能控制與地層的反應(yīng)速度和有效地防止酸對(duì)施工設(shè)備的腐蝕）；=3\*GB3③施工方便，安全，易返排；=4\*GB3④幾個(gè)便宜，來(lái)源廣。(2)鹽酸酸化用鹽酸一般都是工業(yè)鹽酸，其濃度為31%～34%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），使用時(shí)需檢查鹽酸濃度及和Fe2+含量。鹽酸可以溶蝕白云巖、石灰?guī)r以及其他碳酸鹽巖，能解除高鈣鉆井液的沉淀氫氧化鈣沉淀，硫化物及氫氧化鐵沉淀造成的近井地帶的污染，恢復(fù)地層滲透率。鹽酸還可以作為土酸酸化砂巖的前置液或碳酸鹽含量較的砂巖酸化。鹽酸還是某些酸敏性大分子凝膠的破乳劑，用于壓裂液或封堵凝膠的破膠。鹽酸作為酸化液具有低成本，生成物可溶的優(yōu)點(diǎn)。用于油氣井酸化的鹽酸濃度一般為5%～15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，也常用高濃度酸，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)（25%～35%）。使用高濃度鹽酸的優(yōu)點(diǎn)是：酸巖反應(yīng)速度相對(duì)慢，有效作用半徑大；單位鹽酸可產(chǎn)生較多的二氧化碳，利于殘酸的排出；單位鹽酸可產(chǎn)生較多的氯化鈣、氯化鎂，提高了殘酸的粘度，控制了酸鹽反應(yīng)速率。此外，高殘酸粘度還有利于懸浮、攜帶固體顆粒從地層排出；受地層水稀釋的影響較小。鹽酸處理的缺點(diǎn)是：與石灰?guī)r反應(yīng)速度快，特別是高溫深井。由于底層溫度高，鹽酸巖與地層作用太快，因而處理不到地層深部。此外，鹽酸對(duì)金屬管住有很強(qiáng)的腐蝕性，尤其，高于120℃時(shí)更為顯著。同時(shí)，鹽酸還會(huì)使金屬腐蝕成麻點(diǎn)斑痕，腐蝕嚴(yán)重。對(duì)于二氧化硫含量高的井，鹽酸處理易引起鋼材的脆性斷裂。(3)乙酸乙酸其名又為醋酸（CH3COOH）,為無(wú)色透明液體，極易溶于水，熔點(diǎn)為16.6℃，其為弱電解質(zhì)，乙酸對(duì)金屬的腐蝕速度遠(yuǎn)低于鹽酸和氫氟酸，腐蝕均勻，無(wú)嚴(yán)重坑蝕。它不腐蝕鋁合金材料，可用于與酸接觸時(shí)間長(zhǎng)的帶酸射孔作業(yè)。由于乙酸的酸鹽反應(yīng)速度低于鹽酸，因而活性酸穿透距離更長(zhǎng)，可用緩速算。另外，乙酸對(duì)鐵離子具有絡(luò)合作用，可防止氧化鐵沉淀生成。(4)甲酸甲酸又名蟻酸（HCOOH）,為無(wú)色透明液體，易溶于水，熔點(diǎn)8.4℃甲酸的酸性和對(duì)鋼鐵的腐蝕性均大于乙酸。甲酸同碳酸鈣或碳酸鎂反應(yīng)生成能溶于水的甲酸鈣或甲酸鎂，甲酸同乙酸一樣具有緩速緩腐的特點(diǎn)，可用于高溫深井酸化作業(yè)。(5)土酸及多組分酸土酸是鹽酸和氫氟酸的混合酸，用于砂巖地層的酸化。雖然氫氟酸可以溶蝕砂巖中的石英、長(zhǎng)石及蒙脫石等粘土礦物。因?yàn)槿魏紊皫r地層都含有一定的碳酸鈣（鎂）或其他堿性金屬，它們與堿性金屬反應(yīng)生成CaF2，MgF2和其他金屬，使底層滲透率降低，因而通常采用HCl-HF這一土酸系列對(duì)砂巖進(jìn)行。鹽酸在土酸中的另一作用是使土酸在一定時(shí)間內(nèi)保持一定的H＋濃度以充分發(fā)揮氫氟酸對(duì)砂巖的溶蝕作用。工業(yè)品氫氟酸中，HF的濃度為40%～70%。土酸中，氫氟酸有一定的高限，超出該限后，氫氟酸對(duì)沙粒和粘土溶蝕率下降，還可能使層產(chǎn)生新的沉淀或者由于膠結(jié)物的溶蝕以致基質(zhì)崩解、沙粒脫落，對(duì)地層造成新的傷害。由于地層巖石成分和性質(zhì)各不相同，因此應(yīng)根據(jù)巖石成分和性質(zhì)來(lái)配置土酸，經(jīng)驗(yàn)表明：由10%～15%的鹽酸與3%～8%的HF配制成的土酸足以溶解不同成分的砂巖油氣層，酸化效果好。(6)固體酸酸化用固體酸主要有氨基磺酸和氯乙酸以及固體硝酸粉末等。固體酸呈粉末、粒狀、球狀或棒狀，以懸浮液狀態(tài)注入注水井以解除鐵質(zhì)、鈣質(zhì)污染。與鹽酸比較，固體酸具有使用和運(yùn)輸方便、有效期長(zhǎng)、不破壞地層孔隙結(jié)構(gòu)、能酸化較深部地層等優(yōu)點(diǎn)。(7)其它無(wú)機(jī)酸硫酸：由于硫酸與灰?guī)r的反應(yīng)速率在很寬的濃度范圍內(nèi)都比鹽酸慢的多，所以硫酸常用于處理高溫灰?guī)r油氣層。硫酸與灰?guī)r反應(yīng)的產(chǎn)物硫酸鈣為微細(xì)顆粒，懸浮在酸液中，最后隨殘酸反排出來(lái)。并且，隨著硫酸鈣濃度的上升，酸液的有效粘度增加，從而使高滲透層的水利阻力增加，迫使后來(lái)的酸液依次進(jìn)入較低滲透段，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了多層酸化。碳酸：碳酸可以溶蝕碳酸鹽，產(chǎn)物易容于水，碳酸可以用于注水井酸化。磷酸：其是中等度強(qiáng)酸，反應(yīng)速度比鹽酸慢的多，酸液PH在一定時(shí)間內(nèi)保持較低值，失去其成為緩速酸，并且對(duì)二次沉淀有抑制作用。對(duì)于相同濃度的磷酸與鹽酸，磷酸的酸鹽反應(yīng)速率比鹽酸慢10～20倍。磷酸適用于鈣質(zhì)含量高的砂巖油水井酸化，也可以同氯化氫胺或氟化銨混合對(duì)砂巖油水井進(jìn)行深部酸化。(8)緩速酸所謂緩速酸是指酸巖反應(yīng)速度比鹽酸、土酸的酸巖反應(yīng)速度低得多的酸化液。HYPERLINK3.6同離子效應(yīng)的影響[1]兩種含有相同離子的鹽（或酸、堿）溶于水時(shí)，它們的溶解度（或酸度系數(shù)）都會(huì)降低，這種現(xiàn)象叫做同離子效應(yīng)。在油氣井壓裂酸化時(shí)，酸液沿裂縫流動(dòng)，巖石被溶蝕，酸液濃度逐步下降，酸巖反應(yīng)產(chǎn)物逐漸增多。這種情況使得酸巖反應(yīng)速度逐漸降低，氫離子有效傳質(zhì)系數(shù)(Ds}逐漸變小。其結(jié)果必然導(dǎo)致酸液有效作用距離增大因此，油氣井酸化中，研究酸液有效作用距離時(shí)，必須考慮同離子效應(yīng)的影響。HYPERLINK3.7巖石類型的影響巖石的化學(xué)組分、物化性質(zhì)、酸液粘度等都影響酸巖反應(yīng)速度。石灰?guī)r比白云巖反應(yīng)速度快，碳酸鹽巖中泥質(zhì)含量越多，反應(yīng)速度相對(duì)越慢。酸液粘度越高，由于限制了H＋的傳質(zhì)速度，反應(yīng)速度越慢。碳酸鹽巖油層巖面上粘有油膜，可使反應(yīng)速度減慢，灰?guī)r同鹽酸的反應(yīng)速度比白云巖同鹽酸的反應(yīng)速度快；在碳酸鹽巖中泥質(zhì)含量較高時(shí)，反應(yīng)速度相對(duì)變慢；Mg-O間的作用力大，破壞Mg-O鍵比破壞Ca-O鍵所需能量大。HYPERLINK3.8壓力的影響反應(yīng)速度隨壓力的增加而減緩。試驗(yàn)指出，總的來(lái)說(shuō)，壓力對(duì)反應(yīng)速度的影響不大，特別是壓力高于6.5MPa后，可以不考慮壓力對(duì)酸巖反應(yīng)速度的影響。酸化時(shí)，添加劑用于添加到酸液中抑制其對(duì)施工設(shè)備、管線的腐蝕，減輕酸化過程中產(chǎn)生新的傷害，提高酸化效率使之達(dá)到要求。理想的酸的添加劑應(yīng)滿足的要求是：=1\*GB3①效能高，處理效果好；=2\*GB3②對(duì)油氣層不產(chǎn)生有害的影響；=3\*GB3③用量少，價(jià)格便宜，貨源；=4\*GB3④安全，使用方便，不污染環(huán)境等；應(yīng)對(duì)措施：通過以上分析可知，影響酸巖反應(yīng)速度的因素是十分復(fù)雜的。為此，延緩酸巖反應(yīng)速度的途徑也就各式各樣。如：壓成寬裂縫以減小面容比、采用高濃度酸液、采用弱酸處理、稠化酸液、井底冷卻降溫、提高注酸排量等均是現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)采用的工藝措施。圖3-4壓力對(duì)酸巖反應(yīng)速率的影響4壓裂效果的影響因素圖3-4壓力對(duì)酸巖反應(yīng)速率的影響HYPERLINK4.1壓裂液的影響壓裂液作為壓裂技術(shù)的重要組成部分，也得到了迅速發(fā)展,已經(jīng)從原油和清水發(fā)展到低、中、高溫系列齊全的優(yōu)質(zhì)、低傷害,具有延遲交聯(lián)作用的壓裂液體系和清潔壓裂液體系，同時(shí)取得了許多關(guān)于壓裂液理論和實(shí)驗(yàn)研究成果。壓裂液性能的好壞直接影響到壓裂施工作業(yè)的成敗。但選擇合適的壓裂液體系,減少壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的傷害是提高單井產(chǎn)量的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，正確評(píng)價(jià)壓裂液性能，分析其對(duì)儲(chǔ)層的潛在損害，對(duì)于壓裂施工具有重要意義。壓裂液對(duì)巖心的損害率反映在黏土膨脹、微粒運(yùn)移、結(jié)垢、水鎖與殘?jiān)氯?，以及濾餅阻礙滲透等作用的綜合影響。可以通過對(duì)壓裂液流經(jīng)巖心前后滲透率變化來(lái)分析壓裂液對(duì)儲(chǔ)層損害的程度。（1）壓裂液的基本作用：=1\*GB3①使用水力尖劈作用形成裂縫并使之延伸；=2\*GB3②沿裂縫輸送并平鋪置壓裂支撐劑；=3\*GB3③壓裂后液體能最大限度地破膠與返排，減少液體對(duì)裂縫層的傷害，使其在儲(chǔ)層中形成一定長(zhǎng)度高導(dǎo)流的支撐劑裂縫。（2）壓裂液對(duì)儲(chǔ)層的損害因素壓裂液殘?jiān)侵笁毫岩浩颇z水化后液體中殘存的水不溶物,其主要來(lái)源是稠化劑及壓裂液未破膠物質(zhì)、防濾失劑、黏土防膨劑等添加劑中的水不溶物如金屬腐蝕產(chǎn)物、壓裂液與地層流體不共容而相互發(fā)生沉淀或形成粘稠的乳狀液。壓裂液殘?jiān)骄?74.77,中值:74.62。因此,壓裂液殘?jiān)饕嬖谟诹芽p中。目前應(yīng)用的壓裂液體系殘?jiān)吭?00-400mg/L,殘?jiān)枯^低,對(duì)裂縫導(dǎo)流能力的影響小。所以,壓裂液殘?jiān)m對(duì)儲(chǔ)層造成了一定傷害,但并不是儲(chǔ)層傷害的主要因素。圖4-1.無(wú)聚合物壓裂液無(wú)殘?jiān)鼫舳氯筒卮藴y(cè)試結(jié)果是在20/40美國(guó)北部白沙上38度和1000psi下獲得的.圖4-2.常規(guī)聚合物壓裂液滯留殘?jiān)鼘⑵茐挠筒睾投氯蝿┐藴y(cè)試結(jié)果是用30-lbm硼酸鹽作交聯(lián)劑，用酶作破膠劑在20/40北部白沙上38度和1000psi下獲得的(瓜膠用甲基藍(lán)染色).但是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，發(fā)現(xiàn)很多人為因素的影響，比如配胍膠時(shí)未清洗大罐；配膠聯(lián)劑時(shí)亦未清洗配膠池；砂粒不干凈等等，這些因素都將導(dǎo)致壓裂液殘?jiān)戎卦黾樱罅５膲毫岩弘s質(zhì)會(huì)堵塞巖石孔隙和裂縫,降低填砂裂縫支撐帶的導(dǎo)流能力和油氣層的滲透率,因而必須在整個(gè)液體的配置使用全過程對(duì)壓裂液的殘?jiān)煞旨昂窟M(jìn)行控制。=2\*GB3②破膠性對(duì)儲(chǔ)層的損害壓裂液破膠性能的好壞將直接影響壓裂液返排特性,而壓裂液的返排程度直接影響支撐裂縫導(dǎo)流能力及壓后增產(chǎn)效果。若壓裂液破膠時(shí)間比較長(zhǎng),破膠程度低,則壓裂施工后返排不徹底,造成滯留,這樣部分液體將滲透到油氣層中阻止油氣的運(yùn)移，甚至形成水鎖對(duì)地層造成損害,降低了油層的滲透性。=3\*GB3③相溶性對(duì)儲(chǔ)層的損害相溶性是指壓裂液體進(jìn)入地層后與地層水或者地層礦物發(fā)生反應(yīng)生成不溶物體而堵塞油氣層通道。沉淀物主要成分為CaCO3,還有微量的鐵離子沉淀和BaSO4沉淀。壓裂液與油層、地層水接觸后會(huì)產(chǎn)生沉淀物質(zhì),堵塞巖石孔隙,降低油層滲透率,這將影響壓裂效果。4.2壓裂施工操作對(duì)壓裂效果的影響施工員對(duì)整個(gè)施工負(fù)主要責(zé)任，施工員的技術(shù)水平將直接影響施工效果，進(jìn)而影響壓裂效果，施工員在施工前要對(duì)整個(gè)施工準(zhǔn)備做到心中有數(shù)，確保施工液體的質(zhì)量、數(shù)量。整個(gè)施工過程中影響壓裂施工效果的人為因素：（1）施工前對(duì)液體的檢查、做交聯(lián)比是否可靠。不能明知液體不夠或質(zhì)量不可靠還要堅(jiān)持施工；（2）低替時(shí)，要確保不座封的情況下，盡量將油管容積中的活性水驅(qū)替干凈(活性水的摩阻要比胍膠大），以防將活性水壓入地層。低替過量與不足都會(huì)影響壓裂施工，過量會(huì)浪費(fèi)胍膠為后面的施工造成壓力，低替不足會(huì)將活性水壓入地層；（3）坐封過程中施工員要時(shí)刻注意油壓，坐封之后要注意套壓，以防將套管壓裂而影響施工，壓裂過程中施工員要按照設(shè)計(jì)要求將液氮保質(zhì)保量注入地層。確保壓裂施工結(jié)束后能夠順利的將壓入地層的液體反排出來(lái)；（4）施工過程中施工員要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求在施工液體中添加破膠物質(zhì)，提高交聯(lián)胍膠的破膠能力，這樣做有利于施工液體的返排。4.3壓裂設(shè)備對(duì)壓裂效果的影響由于設(shè)備問題，造成壓裂施工中途停泵，使得施工過程不連續(xù)。這是影響壓裂施工的主要設(shè)備因素。如果設(shè)備問題在加砂之前，壓裂施工中途停泵造成地層裂縫閉合，已壓入地層的液體滲入地層，對(duì)地層造成傷害，而且不易排返。4.4地層因素對(duì)壓裂效果的影響外圍葡萄花油層地應(yīng)力差值小，裂縫容易進(jìn)人遮擋層，裂縫垂向高度無(wú)效延伸過大，減少了裂縫長(zhǎng)度；高應(yīng)力區(qū)，閉合壓力高，在限壓范圍內(nèi)無(wú)法壓開裂縫，兩個(gè)水平主應(yīng)力相等或接近，形成多裂縫且縫較窄；孔滲性高，濾失嚴(yán)重，造縫效率低；井眼附近遇封閉性斷層，致使裂縫轉(zhuǎn)向；地層非均質(zhì)性強(qiáng)，裂縫不規(guī)則，裂縫阻力加大；地層壓力高，壓裂效果好。4.5壓后作業(yè)對(duì)壓裂效果的影響[7]壓后作業(yè)對(duì)壓裂效果的影響很大，壓裂后要及時(shí)排液，及時(shí)投產(chǎn)，減少壓裂液對(duì)地層的傷害，之后壓裂效果會(huì)較好。4.6設(shè)計(jì)因素及其他因素對(duì)壓裂效果的影響前置液量少，造成端部脫砂；砂量過大、砂比過高；壓裂液選擇不當(dāng)；泵注程序不合理；管串結(jié)構(gòu)不合理，過多的節(jié)流口；選擇的支撐劑粒徑過大；封隔器選擇不當(dāng)。壓裂施工是一個(gè)多方配合，整合各方面知識(shí)的結(jié)果，所以影響壓裂施工的因素形形色色，例如：由于井口刺漏、流體性質(zhì)、地面放噴管線堵住、井下油套管斷裂、刺漏等原因都是造成壓裂失敗，致使改造效果不佳。5現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用5.1酸化應(yīng)用實(shí)例[11]（1）酸液及壓裂液配方性能采用的凝膠酸體系配方組成：（10%-15%）HCl+(0.3-0.5)%凝膠劑+其他添加劑。表面活性酸體系配方組成為：（10%-15%）HCl+2%WT-60活性劑+各種添加劑。酸液體系粘度10-25mPa·s(常溫，170s-1),緩速率》，70%（90℃，靜態(tài)，10min）。采用的耐酸清潔壓裂液體系組成為：0.3%RX+2%粘土穩(wěn)定劑+1.5%WT-60表面活性劑+20%wt-60交聯(lián)劑，交聯(lián)比10:1。其中WT-60為粘彈性表面活性劑，ORX為高分子表面活性劑，該體系PH值4-5，具有耐酸性好、摩阻低、破膠可控、攜砂性能優(yōu)良的特點(diǎn)。該體系屬表面活性劑粘彈體系，攜砂能力主要是依靠粘彈性，在較低粘度下也可有效攜帶支撐劑。表5-1耐酸清潔壓裂液主要性能指標(biāo)粘度粘度殘?jiān)績(jī)?chǔ)能模量耗能模量20-40目陶粒沉降速率20-40目陶粒沉降速率≥50（常溫、170s-1）≥30（70、170s-1／60min）無(wú)殘?jiān)?.6391.460.660.36（2）設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化的原則以確保現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)安全的同時(shí)，加大儲(chǔ)層改造力度。綜合參考儲(chǔ)層物性、生產(chǎn)情況、改造目的、射孔長(zhǎng)度優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，5口井優(yōu)化結(jié)果見下表5-2：表5-2施工設(shè)計(jì)優(yōu)化井號(hào)井段、射孔厚度（m）酸液m3壓裂液m3支撐劑排量支撐縫長(zhǎng)度T2103K9211SH1132吉23MB2025561-619／21596-628／20.54348-4391／222309-2321／123947-3961／12.580908018050197147253368.615830172450154-4.54-4.52.7-3.53.0-3.52.3-3.094.191.1117.9122.479（3）現(xiàn)場(chǎng)施工及效果圖5-1吉23施工曲線SH1132、吉23井由于地層溫度高、裂縫發(fā)育膠好，施工采用了凝膠酸體系；T2103、K9211MB2025（注水井）為降低酸液二次傷害，采用了表面活性酸體系。吉23井、施工曲線見圖5圖5-1吉23施工曲線根據(jù)施工情況分析，注酸階段排量穩(wěn)定的情況下，5口井油壓或套壓均有明顯降落，顯示由于酸液解除了地層污染，近井滲流能力增加，酸液達(dá)到預(yù)期作用?，F(xiàn)場(chǎng)5口井加砂均順利完成。T2103、K9211井轉(zhuǎn)抽后效果不明顯；SH1132井后油壓6.1MPa，套壓26.7MPa，日產(chǎn)液量14.6t油4t，取得明顯效果，吉23勘探井壓后累計(jì)排液量358m3，累計(jì)產(chǎn)油量10.37m3，屬于高凝原油（凝固點(diǎn)44度），未進(jìn)行開采；配注量50m3/d，壓前日注水25m3，油壓18.1MPa，壓后日注水51m3，油壓15.5MPa，效果較好，有效期已達(dá)10個(gè)月。圖5-2MB2025施工曲線5.2圖5-2MB2025施工曲線表5-3.水壓裂在吉林油田地應(yīng)用試驗(yàn)地點(diǎn)吉林油田試驗(yàn)井?dāng)?shù)2口井（5井次）施工參數(shù)低砂比、低排量裂縫長(zhǎng)度50m左右表5-4.注水井壓裂施工參數(shù)井號(hào)井段排量m3/min前置液m3攜砂液m3后置液m3總液量m3支撐劑m3平均砂比%破裂壓力Mpa停泵壓力Mpa8-81258.4-1254.02128.65.335.9210.721.38.11248.8-1246.22795.031210.518.28.31236.8-1233.430213.515.98.68-41248.8-1240.84541234.0-1232.82圖5-3.注水井壓裂效果圖效果分析：由圖5-3可以看出，壓裂施工后8-8油井、8-4油井產(chǎn)量開始上升，說(shuō)明注水壓裂起到了效果，隨時(shí)間的推移油井日增加產(chǎn)量逐漸遞減，其原因是隨油氣的產(chǎn)出，油層滲透性變差，致使日增加產(chǎn)量降低。由此可以看出，注水壓裂在一定時(shí)間內(nèi)可以取得可佳的效果。6結(jié)論與建議6.1結(jié)論通過本文的研究，得出以下結(jié)論：酸化壓裂效果涉及的影響因素較多，在油田酸化壓裂增產(chǎn)開發(fā)過程中要做到預(yù)防為主，防治結(jié)合，科學(xué)、合理作業(yè)。（1）根據(jù)不同的地層狀況，在酸化時(shí)適應(yīng)地控制合適、合理的溫度，優(yōu)化地層巖石面容比參數(shù)，調(diào)整酸液濃度及流速，優(yōu)選效果最佳且經(jīng)濟(jì)的酸液來(lái)處理地層，以防止沉淀、膠結(jié)物的生成。（2）工藝方面，施工過程中加強(qiáng)實(shí)時(shí)監(jiān)督，做到合理施工、準(zhǔn)確建模、優(yōu)化施工參數(shù)（地層裂縫參數(shù)等），注重事先防