酸化压裂方法在碳酸盐岩热储中的应用.doc

酸化压裂方法在碳酸盐岩热储中的应用 2010-11-10 13:42:50??阅读数：283??网友评论:0?条 王连成 天津地热勘查开发设计院?天津市河东区卫国道189号geothermal01@163.com ? [摘要]???本文对酸化压裂方法在碳酸盐岩热储中的应用进行了详细说明，并结合工程实例从技术原理、适用前提、增产及回灌效果等几个方面进行介绍。提出针对适合的裂隙热储层，选用合理的工艺进行酸化处理可以有效增加地热井产能和回灌能力。 ? [关键词]?基岩热储，酸化压裂，孔隙度，渗透率 1.?引言 酸化压裂是靠酸液的化学溶蚀作用以及向地层挤酸时的水力作用来提高热层渗透性能的工艺措施，注酸压力高于热储层破裂压力，酸液同时发挥化学作用和水力作用来扩大、延伸、压裂和沟通裂缝，形成延伸远、流通能力高的渗流通道。该方法近年来应用于碳酸盐岩热储地热井的增产和地热回灌井的处理中。 天津市碳酸盐岩热储层地热井的主要目的层为古生界奥陶系（O）和中元古界蓟县系雾迷山组（Jxw）热储层，传统的地热井在钻探揭露该类型岩层时，往往因地层岩溶裂隙发育，泥浆只进不出，岩屑连同泥浆全部漏失进入地层，堵塞了含水裂隙，影响成井质量。尤其是对地热回灌井，回灌过程中由于回灌流体进入热储层的压力使岩屑对裂隙越压越密，导致流体需克服的阻力也越来越大，回灌量逐渐衰减。在热储层裂隙发育程度满足的情况下，利用酸化压裂的方法可以有效提高地热井的产能，尤其在回灌井的施工和处理中，对提高回灌效果极为重要。对于提高地热井的使用寿命和维持地热资源的可持续发展效果显著。 2.?酸化压裂技术增产原理 碳酸盐岩热储层的主要矿物成分是方解石和白云石，进行酸压处理，就是要清除孔隙、裂隙中的堵塞物质，扩大沟通地层裂隙通道，提高热储层的渗透性能。 ? 2.1?酸岩化学反应 ????酸压处理中，主要工作介质是盐酸，其进入热储层缝隙后，将与岩石壁面发生化学反应。以其主要成分—方解石（CaCO3）、白玉石(CaMg(CO3)2)为例说明酸液注入后的主要化学反应，其化学反应方程式为： CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O?CaMg(CO3)2+4HCl=MgCl2+CaCl2+2CO2↑+2H2O 计算可得，1m3体积28%浓度的盐酸可溶解438kg碳酸钙，生成486kg氯化钙、79kg水和193kg二氧化碳，而被溶解的碳酸钙，体积相当于0.162m3，由此可见，与1m3?28%的盐酸反应后的热储层能增加0.162m3空间，这是很可观的。 由此可知，酸压处理后，热储层中大量的碳酸盐岩被溶解，增加了裂缝的空间体积；反应后的残酸水是溶有少量CO2的水溶液，同时留有部分CO2呈小气泡状分布于其中。 2.2?反应物生成状态 地层的渗透性能否得到改善，不仅取决于所溶解的酸酸盐岩，还受反应生成物的态度影响：如果生成物沉淀在裂缝里或粘度过大导致排不出来，仍无法改善地层的渗透性。反应后生成的氯化钙全部溶解于残酸中，其密度和粘度都比水高。这种粘度较高的溶液，对渗流有两方面的影响：一方面携带固体微粒能力较强，能把酸处理时从热储层中脱落的微粒带走防止堵塞；另一方面由于流动阻力增大，对地层渗流非常不利。 2.3?酸岩反应速度 酸溶解酸酸盐岩的过程，就是盐酸被中和或被消耗的过程。酸岩反应速度与处理效果有密切关系：如果反应速度过快，那么酸只能对井壁附近的地层起溶蚀作用，效果不理想。影响酸岩反应速度的因素主要有：面容比，酸液的流速，酸液的类型、酸浓度及温度等其他因素。在其他条件不变时，裂缝越窄，面容比越大，反应速度越快；酸液流速越快，酸液反应速度越快；采用强酸比弱酸的反应速度快；浓酸的反应时间比稀酸的反应时间长。 3.?酸化压裂施工工艺及技术要点 3.1?酸压施工工艺 酸压项目的流程一般是：选择需酸压热储段—下入油管及封隔器—加平衡压力—前置液增压形成裂缝（克服热储层地应力和岩石张力）—破裂形成裂缝—高压泵入酸液使裂缝酸蚀成沟槽（填塞压酸）—排酸（汽化水排酸） 进行酸化压裂洗井时，先下入封隔器，从油管向井内注入清水（前置液），较高的注入速度使井筒内压力增高，达到克服热储层地应力和岩石张力的强度，使酸化段出现破裂形成裂缝，然后再高压泵入酸液使裂缝酸蚀成沟槽，酸化压裂后这些沟槽仍保持张开，具有足够的导流能力，减小了热储层流体释放阻力，使地热流体运移的通路通畅（见图1）。 3.2?酸压施工技术要点 酸化压裂效果与许多因素有关，诸如选择处理层段，选用的酸液、前置液等工艺参数及施工质量等。下面主要介绍选择井层的一般原则、酸液选用以及酸化后的排液。 3.2.1选择酸化压裂热储段 根据以往经验和研究成果，为取得较好的处理效果，酸压中应优先选择物探测井显示储层含水量好，而试水效果差的层段。酸压对于热储层中原