前置酸改善水力压裂效果机理研究

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1、前置酸改善水力压裂效果机理研究摘要：常规加砂压裂过程中往往会给储层和支撑裂缝带来损害，导致压裂效果有限甚至压裂无效。为了改善压裂增产效果，提出和发展了前置酸液加砂压裂工艺技术，压裂效果显著改善。现场应用表明釆用该技术可降低压裂过程中的损害，从而提高压裂成功率和有效率，大大改善压裂效果。关键词：水力压裂前置酸损害增产措施下面以长庆油田某区块为例来说明前置酸改善水力压裂效果机理分析：长庆油田某区块长4+5储层以灰色、灰绿色、灰褐色长石砂岩为主，储层粘土矿物以绿泥石、高岭石和伊利石为主。油藏埋深2300m左右，油层平均厚度9

2、.0m,平均孔隙度11.4%,平均渗透率0.69X10-311m2,地层压力16.6MPa,地面原油密度0.866g/cm3,粘度10.7mPa・s。水力加砂压裂是该区块重要的储层改造措施，但以往采用措施效果有效率不高。经过多次探索和现场试验，找到了能够提高常规加砂压裂效果的新型压裂技术，即前置酸加砂压裂增产技术。该技术通过在常规加砂压裂前注入合适的配方酸液压开储层，再注入压裂液。该技术的应用有效提高了压裂效果。为了深入认识其改善压裂增产效果机理，指导和优化设计，进一步增强针对性和提升效果，我们就前置酸加砂压裂改善增产

3、效果机理进行深入分析研究。1、加砂压裂过程中损害研究1.1压裂液残渣损害压裂液彻底破胶以后，还会有一部分水不溶物质即残渣残留在储层中给储层造成一定的损害。残渣可能以两种方式存在：一种是残渣颗粒进入基质孔喉产生堵塞，对储层造成损害；另一种是残渣残留在支撑裂缝中，使裂缝的导流能力降低。1.2压裂液滤失的损害在压裂液滤失的过程中，存在于压裂液里的一些固体颗粒、聚合物分子及添加剂随着压裂液滤失到裂缝壁面附近，逐渐沉积下来形成滤饼，同时一部分滤液进入油藏使得裂缝壁面附近的油藏流体的渗流物性发生改变。(1)滤饼对裂缝壁面的影响介于

4、支撑裂缝与地层岩石壁面之间的压裂液滤饼，对储层孔隙喉道起着封堵作用，因而阻碍了压裂施工后流体的径向流动。(2)压裂液滤液对油气层的损害：①水锁。毛管力的作用致使压裂后压裂液返排困难和流体流动阻力增加。如果储集层压力不能克服升高的毛细管力，则出现严重和持久的水锁。②流体乳化影响。外来流体中的表面活性剂及其他物质如选择不当，可形成水包油乳化液。乳化液粘度比地下原油粘度高3.2〜3.5倍，使渗滤阻力大大增加。③粘土矿物膨胀和颗粒运移。当水基压裂液滤液进入含粘土矿物的水敏性地层，使油层岩石结构及表面性质发生变化，引起粘土膨胀和

5、颗粒运移，降低了储层孔隙度和渗透率。1.3机械杂质引起的损害机械杂质进入地层会堵塞孔隙喉道，降低地层的渗流能力。2、前置酸改善水力压裂效果的机理2.1前置酸对粘土膨胀和微粒运移的防止地层粘土因其化学组成及特点的复杂性，在遇到外来流体时，可发生多种有害的反应。酸液溶解大量的碳酸盐岩和粘土矿物。在水力压裂前若采用含氢氟酸或其他通过反应生成氢氟酸的酸液体系作为前置酸可以与粘土矿物反应，减少储层中粘土矿物含量，减少易膨胀和易造成微粒运移矿物的含量，前置酸液中的粘土稳定剂可以很好地防止粘土膨胀。2.2前置酸中表面活性剂的作用在压

6、裂改造过程中，外来流体对地层孔隙喉道造成的水锁、贾敏效应使得排液阻力增加，对地层造成损害。前置酸中的助排剂，可以降低气、液表面张力和油、水界面张力，从而减小地层毛细管阻力使液体顺利返排。前置酸中的破乳剂能使胶质、沥青质等物质分散，并从界面上除去；在油水界面上不形成牢固的界面膜；能将固体粒子为油或水所润湿，易于脱离界面进入另一相中，彻底破坏乳状液的保护层。2.3酸液对压裂液滤饼的溶解压裂过程中，随着压裂液注入形成裂缝，裂缝中压裂液不断滤失，当裂缝闭合后，裂缝中的压裂液进一步浓缩，造成滤饼中的拓丙基肌胶浓度很高，而破胶剂含

7、量相对较低，破胶剂未能充分起作用，使滤饼不能破胶或破胶不彻底,由此造成对基质渗透率的损害。2.4酸液返排可以促进压裂液破胶普通瓜尔胶分子量一般在200万以上，含有4000多个半乳甘露糖重复单元。硼酸根离子与瓜尔胶分子中的顺式轻基可形成相对稳定的氢键，通过分子间交联生成具有优良流变性的高粘冻胶。瓜尔胶的衍生物如務丙基瓜尔胶，只要高分子链中含有相当比例的顺式释基，都可以用硼交联。压裂液中硼酸根含量决定交联程度。无论是有机硼还是无机硼，都要离解为硼酸根才能起交联作用。硼酸根浓度在数值上等于体系中总硼量与硼酸根分布分数的乘积，

8、最终取决于硼酸和硼酸根的化学平衡，其平衡常数受温度影响。化学平衡式为：B(OH)3+0H-=B(0H)-4根据化学平衡移动原理，调节压裂液的pH值，就可以控制交联程度。施工结束后，酸液开始返排时，使压裂液pH值降低到适当的值，由此降低压裂液中硼酸根的浓度，实现压裂液的非降解性破胶。2.5酸液支撑裂缝的清洗作用酸液可以大量溶解压裂液