海 洋 石 油 第26卷第2期 0FFSHORE OIL ・53・ 文章编号:1008—2336(2006)02—0053—05 轮南潜山裂缝性油藏酸压工艺评价 李年银,赵立强,刘平礼,张 倩 (西南石油大学石油工程学院,四川成都610500) 摘 要:酸压改造是轮南油田增储上产的主要技术手段。轮南潜山奥陶系储层埋藏深、地层温度高、孔腺裂缝发育等特 征给酸压施工和酸压材料带来诸多困难。在分析了轮南潜山碳酸盐岩储层酸压改造技术难点的基础上,对该油田所采 用的深度酸压工艺、泵注程序、施工参数、排液方式等作了详尽讨论,并提出了一些建设性的认识,对类似的储层改造具 有一定的指导作用。 关键词:轮南油田;碳酸盐岩;酸压;储层伤害;评价 中图分类号:TE357.2 文献标识码:A 轮南奥陶系古潜山自1986年钻探以来,很多 1.2.2轻质油区 井在潜山上发现了油气显示或工业油流,但由于 轻质油区分布在轮南断垒带东段,轮南4、 碳酸盐储层非均质性强,底水沿裂缝上升快。没 10、30井等区域,油轻质或为凝析油,相对密度小 有酸压试油而获得高产工业油气流的各井,投入 于0.82,粘度低于3 mPa・s(50℃),胶质沥青质 试采后均不能收回钻井成本,近2年通过酸压,增 小于2%,含硫量低于0.5%。 加了井底泄油面积,降低了生产压差,近三年来累 1.2.3正常油区 计完成近40口井45层次的酸压施工,到目前为 轮南断垒带以南地区为正常油区,原油相对 止,已有4口井累计采油超过了7×10 t,2002年 密度0.85~0.87,粘度为7~16 mPa・s(50℃),胶 轮南古潜山生产原油19×10 t,2003年29×10 质沥青质小于1O%,含硫量小于O.6%,含蜡5 t,增产效果明显。 %~12%。 1.3储层物性分析 1储层特征 原始地层压力为53~58 MPa,压力系数1.1 ~1.15;地层有自喷能力,属正常压力油气藏;地 1.1储层地质构造… 温梯度约为2.4℃/100 m,地层温度120~135 轮南潜山位于塔里木盆地塔北隆起轮南低凸 ℃。据34口井1 448块岩心分析,基质孔隙度平 起的中部,构造整体表现为一大型背斜,发育有两 均值1.29%,渗透率平均值为0.3×10 p.m 。 排断垒带(轮南断垒带和桑塔木断垒带)及北部斜 I.4储层酸压潜在伤害因素分析【2 坡带、西部斜坡带、中部斜坡带和桑南潜山带(图 根据轮南油田碳酸盐岩储层特性,酸化压裂 1)。轮南潜山是一个古生界残余古隆起,经历了 工艺的实施过程中可能存在的潜在伤害因素分析 包括:(1)酸液与地层流体不配伍导致的储集层伤 多期构造运动。 害;(2)酸液与地层岩石中粘土矿物作用后,易发 1.2储层流体性质 生水敏膨胀、脱落、运移及产生铁盐沉淀;(3)酸溶 1.2.1重质油区 作用后产生的固相颗粒残渣,进入孔道和裂缝形 重质油区分布在轮南断垒带西断,沙9井、轮 南1井、轮南8井、轮古9井和轮古15井地带,原 收稿日期:2005—08—31;改回日期 ̄2005—10—24 油相对密度在0.95以上,粘度472~99 000 mPa。 作者简介:李年银(1979一),男,2003年毕业于江汉石油学院石 s(60℃),胶质沥青质含量高,为23.6%~39.2 油工程专业,现西南石油大学硕士研究生,研究方向为油气藏增 %,含硫量1.74%。 产与提高采收率。 维普资讯 http://www.cqvip.com
・54・ 海 洱 石 油 2006年6月 Fig.1 The s ̄uctural umt ̄visi6n of Tarim Basin area and geograp ̄c location of Lu咖n buried llill 成堵塞使储集层渗流能力下降;(4)注人的酸液与 酸岩反应速度,形成较长酸蚀裂缝; 地层流体形成多相流动,往往会发生水锁和贾敏 (3)存在天然裂缝、孔洞较发育,工作液滤失 效应;(5)对裂缝、张开缝以及酸化产生的酸蚀裂 严重,要实现酸液的深穿透,需使用高粘前置液造 缝,在压力降低后,会产生压力敏感性,使裂缝闭 缝以降低后续注人的酸液滤失,同时采用降滤失 合造成裂缝导流能力的丧失;(6)某些添加剂使用 性能好的酸液体系: 不当与地层中某些物质作用产生沉淀或改变岩石 (4)部分井存在底水,完井方式多为裸眼完 的表面性质造成流动状态的改变。 井,隔层条件差,为实现酸液的深穿透,在“大酸 量、大排量、高泵压”的原则下,缝高控制困难; 2已实施酸压工艺评价 (5)闭合压力高大于50 MPa,不利于保持高 导流能力,需采用闭合酸化技术提高近井地带裂 2.1轮南油田深度酸压技术难点 缝导流能力; 轮南油田奥陶系碳酸盐岩油藏储层埋深 (6)地层压力系数低,残酸返排困难,要采用 5 400--5 600 m,地层温度120~130℃,为巨厚 液氮助排和高效助排剂; 碳酸盐岩储层。储层非均质性强,储集空间主要 (7)部分井处于稠油油藏,遇酸易形成酸渣, 以溶洞、溶孔和裂隙为主,连通性差,岩性致密,基 酸液中需加人适量的抗酸渣剂。 质渗透率低,油气渗流通道主要为裂缝。裂缝分 因此,轮南油田。要实现深度酸压必须实现酸 布多变,不同裂缝并存,实现深度酸压的技术要求 液和酸压工艺的有效结合。 较高。分析认为主要存在以下技术难点: 2.2不同酸压工艺技术的特点及其适应性分析 (1)由于施工井段埋藏深5 100~6 000 m左 2.2.1前置液酸压工艺 右,施工摩阻高,酸化排液受限,井口装置及施工 该项技术是指施工初期先用高粘非反应性前 设备要求高,必须使用降阻性能好的酸液体系,并 置液压开地层形成裂缝,接着高压注入酸液的技 在条件允许的情况下尽量采用3 1/2”,以利 术。该技术以前置液粘性指进酸压为主,为实现 于提高排量,降低泵压; 指进酸压,多采用宽间距、稀孔密射孔技术,且要 (2)储层温度较高,高于120℃,且岩性为灰 求前置液和酸液有合适的粘度比。 岩。酸岩反应速度较快,酸液的穿透深度有限,必 这种工艺其主观愿望是能造大缝、长缝、降滤 须采用具有一定粘度的胶凝酸或其它缓速酸降低 失、非均匀刻蚀,但实际效果不理想,正如Nierode 维普资讯 http://www.cqvip.com
第26卷第2期 李年银,等:轮南潜山裂缝性油藏酸压工艺评价 ・55・ 和Coulter的研究所阐明的[ ,前置液形成的滤饼 2.2.6表活酸酸压工艺 会很快被酸岩反应形成的溶蚀孔洞所穿透。故前 置液控制滤失的实际能力尚有异议。 2.2.2多级交替注入酸压工艺 在酸中加入一种表面活性剂,该表面活性剂 与裂缝缝面接触时会被吸附在壁面上,从而抑制 酸液对缝壁的溶蚀,达到延缓反应速度的目的。 该工艺是利用前置液与酸液交替注入地层进 行酸压施工的工艺技术,根据地层的特性和施工 需要,可以将前置液与胶凝酸、乳化酸、变粘酸等 还有一种是在酸中加入可使酸岩反应生成C0' 形成稳定泡沫的表面活性剂,泡沫在裂缝壁面上 产生隔离层,延缓壁面碳酸盐岩与酸的反应。对 于碳酸盐岩地层,大都采用各种阴离子型或非离 不同特性的酸液相组合,构成不同目的、不同类 型、不同规模的多级注入酸压技术。该技术主要 应用于高温、低渗、特低渗的碳酸盐岩储层,更适 用于重复酸压井。轮南油田目前绝大多数井的酸 压改造都采用该工艺技术,且均获得较好效果。 2.2.3闭合酸压工艺 闭合酸压是针对较软储层(如白垩岩)以及均 质程度较高的储层采用的一种技术。其特点是: 在低排量下注入酸液。酸液在低于储层破裂压力 的条件下流过储层内“闭合”裂缝,溶蚀裂缝壁面, 产生不均匀溶蚀并形成沟槽,在施工压力消除及 裂缝闭合后,酸蚀通道保持较好的导流能力。该 工艺一般可与多级交替注入相结合,利用交替注 入实现深部酸压,利用闭合酸化改善裂缝特别是 近井地带裂缝的导流能力。轮南油田由于地层闭 合应力较大,采用该技术极为有效。 2.2.4高浓度胶凝酸酸压工艺 与常规酸压相同,高浓度胶凝酸也是依靠酸 液对裂缝(包括天然裂缝)、不整合的裂缝表面酸 蚀提高导流能力。由于其浓度高,与常规酸相比, 有效作用时间长。有效作用距离长,沟通能力强, 大大提高了酸压后获得高产的可能性。该工艺一 般适用于高温中渗储层的酸压,目前轮南油田大 部分油井酸压都采用胶凝酸体系及其配套的酸压 工艺,效果也很好,但该油田由于岩性较致密,因 此在采用该技术时给酸后返排带来了一定的难 度。 2.2.5乳化酸酸压工艺 乳化酸进入地层后,被油膜所包围的酸滴不 立即与岩石接触反应。随着施工的进行,乳化酸 吸收地层热量,温度升高而逐渐破乳与岩石反应, 生成的氯化钙促进乳化酸破乳。利用乳化酸的缓 速性及其粘度,降低酸压过程中酸岩反应速率和 酸液滤失,使酸液进入地层深部,形成裂缝壁面的 不均匀刻蚀,从而扩大了酸压处理半径,达到对地 层深度改造的目的。 子型表面活性剂,特别对于地层温度较低的井,缓 速效果会更好一些。但由于该酸液体系粘度较 小,控制滤失的能力弱,因而该技术要与多级注入 酸压工艺技术配套应用。 2.2.7变粘酸酸压工艺[4] 变粘酸主要由酸液、酸液增稠剂、降滤剂、铁 离子稳定剂、缓蚀剂和助排剂等组成。该酸液体 系含有一类特殊的交联体系,随着交联反应的进 行,pH值的升高,交联体系发挥作用,使酸液瞬间 的粘度增加3~5倍,从而减少酸液滤失,延长裂 缝长度。随着酸岩反应的进行,酸液不断被消耗, 产生CO,和水,酸液体系的pH值不断增加。当 pH高于4.0时,这种酸液体系开始破胶,变粘酸 的粘度就会降到原始稠化基液的粘度,残酸粘度 可以降到10 mPa.S左右,这使进入地层的液体很 容易被排出。 变粘酸的最大特点是它的酸液粘度随着体系 的pH值的变化而发生变化(图2),而普通酸确没 有这些性能。变粘酸的粘度对pH值很敏感,如 图所示当酸液体系在低pH值(0~2.0)和高pH 值(6.0~7.0)的条件下,变粘酸的粘度均比较低, 而当pH值为2.0~6.0时,它的粘度急剧增大, 这就满足了在施工、排液时液体粘度低,而在酸岩 反应过程中的高粘度要求。这样可以减少滤失、 利于施工作业和液体返排,达到增产的目的。由 于该改造措施力度大,对于孔渗性较差的Ⅲ类储 层,变粘酸酸化增产效果明显,而对于孔渗性较好 的I类储层采用变粘酸酸化效果不明显。 2 3酸压泵注程序及施工参数评价 (1)针对轮南油田的储层特征,酸压所采用的 泵注程序一般为 J: 循环洗井一试压一低替线性前置液一高挤交 联前置液一高挤处理液一高挤交联前置液一高挤 处理液一高挤闭合酸一低挤顶替液一停泵测压降 一开井放喷。 维普资讯 http://www.cqvip.com
・56・ ∞∞加∞印∞ 加0 海 洋 石 油 2006年6月 (1)轮南油田奥陶系碳酸盐岩油藏储层埋深, 地层温度高,储层非均质性强,天然裂缝、孔洞较 E 一 发育,连通性差,岩性致密,基质渗透率低,实现深 度酸压难度系数大,技术要求较高。 (2)理论和实践表明,前置液酸压、多级交替 注入闭合酸压等高温深井酸压工艺技术适应轮南 \ 篥 留 0 l 2 3 4 5 6 7 油田奥陶系碳酸盐岩储集层改造,是轮南油田高 pH值 产稳产的有效措施。 图2变粘酸(170/s)酸液粘度随pH值变化 Fig.2 The relation diagram of in-situ crOSS linked viscc ̄ity to pH value (3)进一步改进现有胶凝酸体系,提高酸液粘 度,减缓酸岩反应速度,另一方面需要解决乳化酸 的降阻问题,有必要加大前置液用量来提高水力 (2)注酸排量 动态裂缝长度。研究新型酸液体系,如粘弹性表 面活性剂缓速酸、固体酸等,通过优化高温深井酸 液体系,结合有效的酸压工艺从而实现酸液的深 穿透,提高酸压效果。 通过应用高温深井酸化压裂模拟设计软件模 拟计算,最佳注酸排量一般为3.0~4.5 m0/min。 欲取得较大的酸液有效穿透深度,在设备和井身 质量允许的条件下,坚持“大酸量、大排量、高泵 压”的原则。轮南油田目前酸压施工排量均在3 m /min以上。 (4)酸压出水与酸压缝高控制。轮南油田奥 陶系储层非均质性强,裂缝较为发育,酸压裂缝势 必受到储层裂缝发育特征与走向的影响,在提高 酸压裂缝水平延伸的同时,控制垂直方向缝高的 发展,避免与水层沟通。出水直接影响到原油开 采,影响到酸压效果的评价和进一步措施的制定 与实施。因此,在加强理论研究的同时,应采取工 程技术手段,对裸眼井吸酸层位、裂缝高度等进行 测定,进而提高对轮南油田奥陶系储层酸压机理 的认识,指导酸压方案的制定与施工。 参考文献 1杨宁,吕修祥,潘文庆.轮南潜山奥冉系碳酸盐岩储层裂缝发 育特征[J].西安石油大学学报自然科学报,2004,19(4):4O~ 42 (3)注酸强度 针对轮南潜山碳酸盐岩储层实际,一般注酸 强度范围为3±0.5 m0/m。 (4)酸后返排及关井反应时间 酸化后酸岩反应产物及残酸必须及时、有效 的排出储层,以利于油气的渗流。若其在储层中 停留时间过长,将会发生某些反应,生成二次沉 淀,同时悬浮在残酸中的一些不溶性物质将会沉 淀下来堵塞孔道,最终影响酸化效果。目前轮南 油田所采用的返排方式主要包括:①自喷排液;② 增注液氮助排;③抽汲排液;④连续排液;⑤ 气举排液法。同时为保证酸液充分发挥其溶蚀作 用,保证酸与储层充分反应,应选择适宜的关井反 2张绍槐,罗平亚.保护储集层技术[M].北京:石油工业出版 社,1993.102~107 应时间。依据轮南油田储层情况及酸岩反应特 性,最佳关井时间一般为30 min。 3埃克诺・米德斯.油藏增产措施(第三版)[M].张保平,刘立 云,张汝生,等译.北京:石油工业出版社,2002.227 232 4张明禄,金贵孝,等.低渗透油气田研究与实践(卷五)[M】. 3讨论与建议 北京:石油工业出版社,2002.67~73 5蔡大庆,周吴.塔河油田碳酸盐岩储层酸压技术应用[J].钻 采工艺,2004,27(3):38~40,56 Evaluation of acid.fracturing technology in fracture oil reservoir of Lunnan buried hill Li Nianyin,Zhao Liqiang,Liu Pingli,Zhang Qian (pef oIe雒m En昏i珏。 r ngCollege ofSouthwestPetroleum University,Chengdu 610500,China) 维普资讯 http://www.cqvip.com
第26卷第2期 李年银,等:轮南潜山裂缝性油藏酸压工艺评价 .57. The 0rdovician Abstract:Acid—fracturing is an important technique tO stimulate in Lunnan oil field..carbonate reservoir of Lunnan buried hill is deeply buried undergroundThe reservoir temperature is high. and fractures develop.These reservoir characteristics bring difficulty tO acidfractUring treatment and —materia1.This paper analyses these difficulties in acid—fracturing in carbonate reservoir of Lunnan buried hill・On the basis,the paper particularly analyzes types of deep acid fracturing technology,pump process, .parameters during the job,types of drainage and SO on.At last,the paper gives SOme suggestionsThe paper can give the guidance for the stimulation of homologous reservoir. Key words:Lunnan oil field;carbonate;acid—fracturing;reservoir damage;evaluate 《南黄海前第三系油气前景研究》项目阶段性成果简介 这是由国家财政出资,由国土资源部组织实施,由相关12家单位负责实施的全国油气资源战略选 区项目之一。该项目根据钻井资料分析、地震资料重新处理和解释、海陆对比分析和研究取得了如下的 阶段性成果: 1.新的构造区划:晚中生代时期盆地为断陷盆地,构造格局与古近纪有相似性,与新近纪时期则明 显有别,由北往南划分为烟台坳陷、崂山隆起、青岛坳陷。坳陷内由多个范围和分布与新近纪时期有显 著区别的三级构造单元(凹陷和凸起)组成。 2.地层分布南北有别:白垩系在北部的烟台坳陷分布广、厚度大,在南部的青岛坳陷分布局限、厚 度小;海相三叠系和二叠系主要分布于南部青岛坳陷和勿南沙隆起区。 3.四个构造层:区内发育震旦系~下古生界、上古生界~下三叠统、中生界~古近系和新近系四个 构造层,不同的构造层具有不同的构造样式。 4.北西向的构造带的发现:重力和磁力资料表明,苏北与南黄海前第三系基本上为一整体,但海区 存在多条北西向的构造带,尤其存在于苏北和南黄海的接合部位,这些北西向的构造带值得今后用地震 资料来证实。 5.复向斜和复背斜为主的挤压构造样式:青岛坳陷和勿南沙隆起上的挤压构造主要由复向斜和复 背斜组成,其次有经过后期改造形成的高凸起和低凸起。勿南沙隆起西部和青岛坳陷东部为复向斜分 布区,勿南沙隆起东部和青岛坳陷西部为复背斜、高凸起和低凸起分布区。与陆上苏北和下扬子相比, 海域区变形相对较弱。 6.烃源岩评价:(1)南黄海海域钻井和地震资料仅揭示了石炭系以上的海相中古生界,区内二叠系 生烃条件良好,尤其是上二叠统地层属于高成熟~过成熟好烃源岩,有利于生气。(2)陆相中生界的烃 源岩评价表明,区内烟台坳陷泰州组上段烃源岩是已经证实的有效的成熟好烃源岩。 7.储层分析:(1)海相中古生界地台型碳酸盐岩地层普遍致密,部分层段发育了物性较好的储层, 包括白云岩孔隙储层、风化壳储层和裂隙储层3种类型。(2)陆相中生界泰州组物性相对较好,属于中 孔中、低渗储层,局部可能发育高孔高渗储层。 8.初步选区建议:地层分布、构造分析和油气地质条件分析后对南黄海前第三系的油气资源战略 选区初步建议如下:(1)烟台坳陷是陆相中新生界的有利地区;(2)崂山隆起是可能的下古生界有利区; (3)青岛坳陷和勿南沙隆起是海相中古生界的有利区。 李晓兰摘编自《中国国土资源报)2006年4月18日
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