靶向酸压：“360度扫射”井周剩余油

  [中国石化新闻网2021-08-02]
  西北油田依托国家科技重大专项“缝洞型油藏堵调及靶向酸压工艺技术”，研究井周区域不同方位、不同距离的剩余油储集体，建立了从复杂缝酸压、暂堵转向以酸压、脉冲波压裂为主的靶向酸压技术体系，近5年来已应用62井次，溶洞沟通有效率由常规酸压的49%提高至87.5%，累计增油36万吨
  7月9日，西北油田对TH121147H井进行酸压施工，初期暂堵井筒非有利起裂点后，采用压裂液+酸性滑溜水+胶凝酸的循缝找洞工艺，沟通井筒侧翼有利储集体，7月15日开井产油36.7吨。这口井能够建产，要归功于西北油田自主研发的靶向酸压技术。
  靶向酸压技术是西北油田承担的“十三五”国家科技重大专项“缝洞型油藏堵调及靶向酸压工艺技术”中的一项重点技术，该项目6月中旬通过专家组验收。近5年来，西北油田应用靶向酸压技术62井次，溶洞沟通有效率由常规酸压的49%提高至87.5%，累计增油超36万吨。
  变“步枪直线射击”为“冲锋枪扇形扫射”
  酸压，即用酸压裂，通常是向地层注入压裂液以形成裂缝，然后注入胶凝酸、交联酸等液体刻蚀裂缝，最终形成具有一定长度和导流能力的裂缝体，为原油运移到井筒提供通道。
  开发碳酸盐岩缝洞型油藏，酸压是增加单井产能和提高油藏采收率必不可少的技术手段。碳酸盐岩缝洞型油藏的储集体空间以溶洞、溶孔和裂隙为主，裂缝作为油气渗流的主要通道，分布多变，连通性差，七成油井在完井后没有自然产能，需要经过酸压作业沟通油气渗流通道和储油空间。据统计，近10年来，西北油田实施常规酸压作业1320余井次，增油量达到2586万吨。
  “常规酸压就像用步枪射击，一条直线，虽然影响的距离可达到140米以上，但由于酸液注入方向受地层作用力影响无法改变，导致其他方向的剩余油储集体即使距离井筒只有几米、十几米，也无法有效沟通。”集团公司高级专家、西北油田石油工程技术研究院院长赵海洋说，“我们研发的靶向酸压技术就像用冲锋枪，可以形成扇形甚至360度扫射，井筒周边一定距离内的储集体都能有效沟通，全方位提高了剩余油的动用程度。”
  自2016年开始，西北油田着手研究井周区域不同方位、不同距离的剩余油储集体，建立了从复杂缝酸压、暂堵转向以酸压、脉冲波压裂为主的靶向酸压技术体系。
  “科研团队先后解决了缝洞低应力区裂缝延伸规律研究、复杂缝酸压技术方法等多项难题，将常规酸压中遵循的纯天然裂缝沟通模式转化为‘天然裂缝+人工主裂缝’混合沟通模式，以‘激活天然缝—造主缝—再激活天然缝’为主要手段，形成复杂酸压新技术，实现井周30米、360度储集体的有效沟通。近5年，这一技术应用54井次，增油29.8万吨。”西北油田专家耿宇迪说。
  2020年，塔河油田TH121143井完钻后测试无产能，分析判断天然裂缝延伸方向偏离储集体，采用常规酸压难以收到预期效果。他们运用靶向酸压技术，以“滑溜水+复合渗透酸+压裂液+地面交联酸”结合改造裂缝，形成有效通道。作业后，该井日产油达33吨，与采用常规酸压的邻井相比，日产量增加10.7吨。
  此外，西北油田在暂堵转向酸压和脉冲波压裂技术攻关中也取得重要进展，可实现井周30~80米范围内小角度剩余油、井周30~60米范围内大角度剩余油的有效动用。
  让酸液“溶蚀更宽”“走得更远”
  靶向酸压技术取得突破，很大程度上得益于西北油田在复合渗透酸、多氢交联酸等高性能材料研发上取得的积极进展。
  在酸压作业中，随着渗透酸沿着地层裂缝流动，裂缝壁面会发生溶蚀，形成技术人员期望的不同尺寸的裂缝。
  “如果注入的渗透酸在裂缝中的渗透能力不好，或者还没有到达目标地点就失去溶蚀作用，势必影响靶向酸压效果。”西北油田石油工程技术研究院副主任师方裕燕说。
  针对常规酸液不能有效进入井周微裂缝等难题，技术人员查阅大量资料，不仅考虑渗透液的高效渗透能力，而且考虑其与酸液中稠化剂及体系的配伍性能。经过3年多攻关、上千组实验，他们成功研发出性能成熟的复合渗透酸体系。2020年9月，新型复合渗透酸在TH121143井试验应用获得成功。
  与传统的胶凝酸相比，复合渗透酸在高缓速、强渗透方面优势明显：反应时间由20分钟延长至40分钟，反应速率下降62%，在天然裂缝中的渗透能力提高51%。
  复合渗透酸让酸液“溶蚀更宽”，而多氢交联酸则让酸液“走得更远”。
  2020年10月，西北油田研发出多氢交联酸。它弥补了常规地面交联酸存在的高温下酸岩反应速度快、穿透距离短等不足，性能指标大幅提升，酸岩反应速率下降一个数量级，在160摄氏度条件下，高温黏度是地面交联酸的两倍。
  “围绕靶向酸压技术，我们还配套研发了绒囊暂堵剂、膨胀颗粒暂堵剂等多种新型高性能配套材料，现场应用21井次，在高效激活井周天然裂缝、提升复杂裂缝导流能力方面效果显著。”方裕燕说。
  开展机理研究，搞清楚裂缝是如何扩展延伸的
  近几年，西北油田围绕靶向酸压，开展了缝洞低应力区吸引转向沟通机理、酸液溶蚀天然裂缝循缝沟通机理等4项基础机理的研究，并取得重要突破：首次构建了非均质碳酸岩储层缝—洞沟通计算模型，明确了缝洞储集体对人工裂缝具有“吸引”作用，使井周30米范围内多向多洞沟通变得可行；首次建立压裂—酸化模型，准确描述力—酸共同作用下的裂缝扩展、延伸过程，解决了酸压主控因素不明等难题。
  西北油田石油工程技术研究院副总工程师刘志远介绍，在“缝洞低应力区吸引转向沟通”机理研究中，研究人员需要解决地质模型与实际不符、缝洞属性参数表征不真实、力学本构模型缺失、反演计算难收敛4项主要技术难题，而解决缝洞低应力区裂缝延伸规律问题最为关键。
  研究团队从现有应力场模拟计算方法入手，研究断裂带周边应力场分布规律、溶洞周边应力场分布规律。在此基础上，他们建立了缝洞型碳酸盐岩储层酸压裂缝扩展物理模型和数值模型，对裂缝扩展及缝洞沟通进行了数百次模拟分析，终于明确了缝洞低应力区裂缝延伸轨迹及控制规律。
  多项基础研究的突破，不仅为靶向酸压技术研发应用提供了重要支撑，而且获得了学术界肯定。研究人员在SCI、国内核心期刊发表论文21篇，申请国家发明专利9件。
  经过5年攻关，目前西北油田初步开发出靶向酸压改造一体化计算模块，正在为地质工程一体化设计提供支撑，靶向酸压技术将挖出更多的井周剩余油。