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水力喷射酸化压裂改造技术调研报告

1、技术概况

长期以来，由于碳酸盐岩地层的非均质性、井筒污染状况的不确定性，酸液流动状态在一定程度上的不可控性使得酸化技术对地层的改善作用受到制约。

我国大部分碳酸盐岩油气田非均质性强，产层与非产层交替出现；碳酸盐岩储层中天然裂缝、天然溶孔也分布较为普遍，导致钻完井过程中泥浆漏失，产层污染严重。目前看来，碳酸盐岩储层酸化改造有以下几个需要重点关注的方面：

1、对于地层压力高、孔隙度低、地层致密的碳酸盐岩储层，将导致地层吸酸压力偏高，酸液注入困难。

2、对于非均质性强，有天然裂缝发育的储层，将导致酸液流动不均匀，甚至流入隔层或非目标产层。

3、酸液分布不均，难以实现均匀解堵。

4、对于水平井储层，由于在纵横向上非均质性强，纵向和横向渗透率差异很大，将导致酸液波及范围大大降低，实现储层均匀改善难度大。

5、对于储层和非储层交替出现的井，在不加封隔器条件下难以达到重点部酸、分段改造的目的。

6、对于泥浆大量漏失的高含气带，酸液难以穿透污染区域，沟通储层。

对于以上酸化技术的难点，传统酸化技术难以从根本上解决。这就对酸化工艺提出了新要求。

高压射流技术是七十年代初迅速发展起来的一种用于切割、破岩和清洗的新技术，其技术的本质是通过对喷射工具施以高压，将势能转化为动能，形成高速喷射流体破碎套管和地层。此方法现场应用始于七十年代初，之后得到迅速发展并形成用于切割、破岩和清洗的新技术，通过将流体以高速喷射的方式冲击(或切割)套管或岩石形成一定直径和深度的射孔孔眼。

根据这一原理，喷射压裂技术应运而生。发展到目前，国外许多油田已经较为广泛采用水力喷射技术进行辅助压裂和辅助酸化。哈利伯顿及国外其它一些技术服务公司在施工过程中将连续油管配合水力喷射技术，利用水力喷射对目的层进行预处理，将产层压开，继而利用喷嘴进行压裂和酸化。这一技术使得国外一些井的产能增产效果明显改善。这一方法在国外的成功应用使得连续油管结合喷射工具在增产作业中的应用进入了一个新的台阶。

就技术原理而言，喷射酸化技术和喷射压裂技术一脉相承。都是通过喷嘴的节流，将流体的势能转化为动能，以破碎目标靶件。但就作用机理而言却有所不同，不同的是喷射压裂主要靠磨料冲蚀作用对套管和地层进行破碎；而喷射酸化技术直接利用高速喷射的酸液破碎地层，酸液在高速喷射过程中不仅对地层产生物理破碎作用，也同时产生高速紊流条件下的酸液腐蚀作用。这一现象涉及了射流冲击动力学理论、射流冲蚀理论、紊流流场理论、紊流酸岩反应动力学理论等多门学科。因此，研究喷射酸化的作用机理更加复杂。酸液喷射技术用于油气井改造的研究和发展也较晚，2005年以后国外才出现相关研究报道。

表1是喷射酸化工艺技术与其他类型的酸化工艺技术的对比。

表SEQ表格\*ARABIC1喷射酸化技术与传统酸化工艺对比

工艺类型

酸液进入地层条件

进入通道

酸液流动状况

酸液，岩石反应特征

基质酸化

低于破裂

应力挤酸

通过射孔孔眼进入或裸眼井段渗流酸洗

层流

酸蚀

（蚓孔）

酸压裂

高于破裂

应力挤酸

压开地层后酸渗

层流

压裂+酸蚀

（酸压裂缝+蚓孔）

喷射酸化

高速喷酸

通过喷射

孔眼进入

井筒周围：高速层流+紊流

远离井筒：层流

高速冲蚀破碎+酸蚀

（喷射孔道+冲蚀裂缝+蚓孔）

2007年到2008年，沙特阿拉伯南部碳酸盐岩油田在管串底部连接喷射酸化工具，通过喷射酸液方式解除完井液体滤饼伤害并提高井眼附近渗透率的方法已经开始应用。为了使得这一方法效率高，必须清除足够的滤饼，并显著的消除滤饼带的压差。如果在地层更深处造成了污染，可以通过较长时间持续喷射的方法引导酸液沿着喷射方向流动，并且加速酸液的穿透，以沟通储层。这一技术在沙特阿拉伯南部碳酸盐岩油田使用后增产效果显著。

针对裸眼井的喷射酸化，通过喷嘴向地层进行高速射流，可以达到“定点”、“定向”酸液流动状态；而且喷射形成较深的清洁渗流孔道在裂缝的扩展过程中可以起到酸液流动导向孔的作用，同时利用射流抽吸现象，可以保持环空酸液能够进入目标产层。这样不仅有利于产生单条主酸蚀裂缝，也使得酸液流动距离和波及范围在目标层位相对较大。因而这一技术用于具有显著的效果和特色。目前已经研究完成的连续油管喷射酸化工艺技术见表2。

表2喷射酸化工艺技术的类型和特点

工艺类型

特点

CT拖动喷射酸化

适用于储层段整体改造，喷射作用效果显著，高效清除滤饼。

CT定点喷射酸化

适用于储层段和非储层段交替出现，保证酸液在目标层段的优化分布。

CT定点+拖动喷射酸化

适用于即需整体改造，也需重点布酸的情况。

旋转喷射酸化

适用于整个裸眼（筛管）井段滤饼清除和酸化。

CT定点喷射酸化预处理+大型笼统酸化（酸压）

适用于即需要大规模改造，又需要分段重点布酸的情况。

总之，国内外增产技术的新