一种适用于缝洞型碳酸盐岩储层的高效酸压方法

摘要

本发明公开了一种适用于缝洞型碳酸盐岩储层的高效酸压方法，依次包括以下步骤：(1)计算酸液用量Vsum；(2)设计酸压用液；(3)设计泵注程序；(4)设计残酸返排。缝洞型碳酸盐岩储层可分为三种类型：裂缝型储层、溶洞型储层、裂缝-溶洞型储层，本发明针对不同类型的缝洞型碳酸盐岩储层，来计算其酸液用量，在保证酸压效果的前提下，首先泵注高浓度酸液，然后泵注非反应液体，为提高酸液利用效率，采用等时段四阶梯降排量的泵注方法，同时考虑储层中的残酸尽量返排回地面。本发明原理可靠，设计简单，能有效减少酸液用量、提高裂缝远端的导流能力，从而有效降低缝洞型碳酸盐岩储层的酸压成本，提升酸压的增产效果，具有良好的市场前景。

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于缝洞型碳酸盐岩储层的高效酸压方法，属于油气田开 发领域。

技术背景

对于常规油藏的酸压来说，一般都比较重视人工裂缝缝口处的导流能力，因 为常规油藏的整条酸压裂缝均有流体进入，缝口处的流量最大。如果缝口处的导 流能力过低会直接限制酸压井的产能，所以常规油藏一般都会尽量提高缝口处的 导流能力。而缝洞型油藏酸压井的实际情况则大相径庭，以塔河油田为例，塔河 油田的基质致密，供油能力基本上可以忽略不计，单井的产能主要由溶洞通过裂 缝系统供给，所以酸压裂缝中的总流量变化不大。但是，由于缝口处的酸液浓度 高、反应速度快、沿缝长方向的浓度梯度大，因此导流能力沿缝长方向的衰减相 当快。

现场数据和理论分析均表明缝洞型储层酸压后的裂缝远端导流能力决定了 酸压增产效果。可惜目前尚未有基于提高裂缝远端导流能力的缝洞型碳酸盐岩储 层的高效酸压设计方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于缝洞型碳酸盐岩储层的高效酸压方法，该 方法原理可靠，设计简单，能有效减少酸液用量、提高酸液的利用效率、提高裂 缝远端的导流能力，从而有效降低缝洞型碳酸盐岩储层的酸压成本，提升酸压的 增产效果，具有良好的市场前景。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

一种适用于缝洞型碳酸盐岩储层的高效酸压方法，依次包括以下步骤：

(1)计算酸液用量V_sum；

(2)设计酸压用液；

(3)设计泵注程序；

(4)设计残酸返排。

所述步骤(1)计算酸液用量V_sum，具体方法如下：

根据储层中裂缝和溶洞所占比例大小，缝洞型碳酸盐岩储层可分为三种类 型：裂缝型储层、溶洞型储层、裂缝-溶洞型储层。在实际油气藏开发过程中， 可根据该区块地震及前期钻采资料来分析判断其储层的类型，针对不同类型的缝 洞型碳酸盐岩储层，来计算其酸液用量。

裂缝型储层：

对于裂缝型储层影响酸液用量的主要因素有：酸压人工裂缝的长L、宽W、 高H，相交的天然裂缝条数n，每一条天然裂缝与井筒的距离S₁₁，S₁₂，···，S_1n， 每一条天然裂缝的长、宽、高L₁、W₁、H₁，L₂、W₂、H₂，···，L_n、W_n、H_n，每 一条天然裂缝的倾角θ₁，θ₂，···，θ_n，酸压人工裂缝与每一条天然裂缝的夹角···，裂缝型储层的酸液用量计算公式为:

式中：L、W、H—酸压人工裂缝的长、宽、高，

L_i、W_i、H_i—第i条天然裂缝的长、宽、高，

n—天然裂缝条数，

k—酸压人工裂缝的影响系数，

k_1i—第i条天然裂缝的影响系数；

S_1i—第i条天然裂缝与井筒的距离，

—酸压人工裂缝与第i条天然裂缝的夹角，

θ_i—第i条天然裂缝的倾角，

EFF1—裂缝型储层中的液体效率(裂缝体积与酸液注入量之比)，由该区块 的统计结果来确定，通常取值20％～60％，

—裂缝型储层中不可抗因素预留酸液体积，取值30m³。

溶洞型储层：

对于溶洞型储层影响酸液用量的主要因素有：酸压人工裂缝的长L、宽W、 高H，溶洞的个数m，每个溶洞距离井筒的距离S₂₁，S₂₂，···，S_2m，每个溶洞的 半径R₁，R₂，···，R_m，每个溶洞被填充的程度分别为D₁，D₂，···，D_m(百分比)。 溶洞型储层的酸液用量计算公式为：

$V_{sum}=\frac{kLWH+\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{k}_{2j}\frac{D_j{R}_j^3}{S_{2j}}}{EFF2}+V_{p_2}---\left(2\right)$

式中：m—溶洞的个数，

S_2j—第j个溶洞距离井筒的距离，

R_j—第j个溶洞的半径，

D_j—第j个溶洞被填充的程度，

k_2j—第j个溶洞的影响系数，

EFF2—溶洞型储层中的液体效率，由该区块的统计结果来确定，通常取值 20％～60％，

—溶洞型储层中不可抗因素预留酸液体积，取值50m³。

裂缝—溶洞型储层：

裂缝—溶洞型储层中同时含有大量的裂缝和溶洞，影响酸液用量的主要因素 有：酸压人工裂缝的长L、宽W、高H，相交的天然裂缝条数n，每一条天然裂 缝与井筒的距离S₁₁，S₁₂，···，S_1n，每一条天然裂缝的长、宽、高L₁、W₁、H₁， L₂、W₂、H₂，···，L_n、W_n、H_n，每一条天然裂缝的倾角θ₁，θ₂，···，θ_n，酸压人工 裂缝与每一条天然裂缝的夹角···，溶洞的个数m，每个溶洞距离井 筒的距离S₂₁，S₂₂，···，S_2m，每个溶洞的半径R₁，R₂，···，R_m，每个溶洞被填充 的程度分别为D₁，D₂，···，D_m(百分比)。裂缝—溶洞型储层的酸液用量计算公 式为：

式中：EFF3—裂缝—溶洞型储层中的液体效率，根据该区块的统计结果来确定， 通常取值20％～60％，

—裂缝—溶洞型储层中不可抗因素预留酸液体积，取值70m³。

所述步骤(2)设计酸压用液包括：在保证酸压效果的前提下，为减少酸液 用量，降低酸压成本，采用酸液和非反应液体的组合，具体酸压施工设计为：采 用前置高浓度酸液段塞，后追注入非反应液体段塞的方法，即：首先泵注高浓度 酸液，然后泵注非反应液体。

其中高浓度酸液用量V_a与非反应液体用量V_n的总和等于步骤(1)所计算 出的酸液总量V_sum，即：

V_a+V_n＝V_sum(4)

其中高浓度酸用量V_a为V_sum的40％～80％；非反应液体用量V_n为V_sum的 20％～60％。

所述高浓度酸为能运用于酸压的高浓度酸，该高浓度酸为浓度不低于20质 量％的普通盐酸，盐酸含量不低于18质量％的胶凝酸，盐酸含量不低于15质量％ 的乳化酸，氢氟酸含量不低于5质量％的乳化酸，或土酸含量不低于15质量％ 的乳化酸。

所述非反应液体为不与地层发生酸盐反应的液体，包括常规水基压裂液、常 规油基压裂液或地层水。

所述步骤(3)设计泵注程序包括：为提高酸液利用效率，增大远端裂缝倒 流能力，采用等时段四阶梯降排量的泵注方法：

第一阶段：泵注排量为A，持续时间T；

第二阶段：泵注排量为75％A，持续时间T；

第三阶段：泵注排量为50％A，持续时间T；

第四阶段：泵注排量为25％A，持续时间T。

其中排量A通常取值为5～15m³/min,具体数值为现场施工能力的最大值。

4个阶段的泵注总量应等于实际酸液用量和非反应液体用量的总和，即：

A·T+0.75A·T+0.5A·T+0.25A·T＝V_a+V_n(5)

联合公式(4)、(5)可计算每个阶段泵注的持续时间T，T通过下式求取：

$T=0.4\frac{V_{sum}}{A}---\left(6\right)$

所述步骤(4)设计残酸返排，具体包括：酸压用液泵注完毕之后，为保证 较高的导流能力，同时考虑储层中的残酸能尽量返排回地面，防止残酸对储层 造成伤害而降低酸压的增产效果。对于裂缝型储层，采用泵注完毕后停泵立即 返排的方式。对于溶洞型储层和裂缝-溶洞型储层，根据溶洞与井筒距离D，分 为三种返排方式，具体为：

当D≤45m时，停泵后立即返排；

当45m＜D≤65m时，停泵关井5min～10min，随后返排；

当D＞65m时，泵注完步骤(2)所设计的酸压用液后，继续泵入10％～ 20％V_sum的步骤(2)所采用的高浓度酸液，停泵后关井5min～10min，随后返 排。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提出了一种针对缝洞型碳酸盐储层的，基于提高远端裂缝导流能力 的高效酸压方法，具有设计简单、施工方便、酸液用量低、增产效果显著的特 点，有利于缝洞型碳酸盐岩储层的低成本增产开发。

附图说明

图1是施工泵注方式对裂缝倒流能力的影响。

图2是不同酸压用液对裂缝倒流能力的影响。

具体实施方法

下面结合附图和实施例进一步说明本发明。

实施例1

塔河油田X井缝洞型储层开发，其施工方原本设计方案中，酸液施工总量 为254m³，酸液类型为盐酸浓度为12质量％的胶凝酸，采用3m³/min的定排量 设计。采用本方法进行计算，其酸液用量为200m³，实际采用前置150m³的盐 酸浓度为20质量％胶凝酸后追入50m³非反应水基压裂液；采用最大排量为 5m³/min降排量设计。图1为不同泵注方式对裂缝导流能力的影响。从图1可 见，相对3m³/min的定排量设计，采用降排量设计后，裂缝的远端导流能力得 到显著提升，裂缝有效长度从71m增加到83m。同时3m³/min的定排量设计， 其酸液利用效率为85.01％，而最大排量为5m³/min降排量设计，其酸液利用率 为88.86％。酸液利用效率也得到提升。图2为不同酸压用液对裂缝倒流能力的 影响。从图2可见，采用150m³的盐酸浓度为20质量％的胶凝酸和50m³非反 应水基压裂液的组合酸压用液与采用200m³盐酸浓度为20质量％的胶凝酸，两 者的裂缝远端倒流能力几乎相同，表明采用组合酸压用液的方法，能在显著降 低酸液用量的同时，保证良好的酸压效果。对X井缝洞型储层的实际酸压开发 中，溶洞与井筒距离为92.4m，泵注完150m³的盐酸浓度为20质量％的胶凝酸 和50m³非反应水基压裂液后，继续泵注了32m³的盐酸浓度为20质量％的胶凝 酸，随后关井10min返排。实际用酸总量为182m³，相比施工方原本设计，减 少酸液用量72m³。X井初始产量44.4t/d，施工后250内平均产量为42.5t/d。而 采用传统方法设计施工后的临近Y井，其初始产量为27.3t/d，施工后250内平 均产量为8.9t/d。可见本发明显著提升了酸压施工的效果，同时大大降低了施工 的酸液用量，减少了施工成本。