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1、采气工程1 气井的完井和试气1.1气井的完井和井身结构1.1.1气井的完井方法1）裸眼完井：钻到气层顶部后停钻，下油层套管固井，再用小钻头钻开油气层，这样气层完全是裸露的。2）衬管完井：这是改进了的裸眼完井，有裸眼完井的优点，又防止了岩石垮塌的缺点。衬管用悬挂器挂在上层套管的底部，或直接座在井底。3）射孔完井：钻完气层后下气层套管固井，然后用射孔枪在气层射孔，射孔弹穿过套管和水泥环射入气层，形成若干条人工通道，让气进入井筒。长庆气田目前采用的是射孔完井方法。4）尾管完井：钻完气层后下尾管固井。尾管用悬挂器挂在上层套管的底部,射孔枪射开气层。尾管完井具有射孔完井的优点，又节省了大量套管。尾管顶部
2、还装有回接接头，必要时，还可回接套管一直到井口。尾管完井特别适用于探井，因为探井对气层有无工业价值情况不明，下套管有时会造成浪费。1.1.2井身结构井身结构包括下入套管的层次，各层套管的尺寸及下入深度，各层套管外水泥浆返深、水泥环厚度以及每次固井对应的井眼尺寸。井身结构通常用井身结构图表示，它是气井地下部分结构的示意图。 经论证，适合长庆气田开发的最小生产套管尺寸为139.7mm，套管程序为244.5mm+139.7mm。考虑到下古气层H2S含量较高，套管腐蚀后的修复、气田开发后期侧钻和上、下古气层的分层开采，下古气层开发井采用273mm+177.8mm(7)套管程序。上古气层采用244.5m
3、m+139.7mm井身结构。1）长庆气井井身结构演变过程：（三个阶段）第一阶段：1986年以前，以找油为主，兼顾石盒子组底砂岩气层。套管程序:339.7mm表套（150200m）+177.8mm或139.7mm套管。井身结构见图2-1。图2-1 第一阶段井身结构 图2-2 第二阶段井身结构（1）第二阶段：1986年至1988年，油气并举阶段。 (1)区域探井及超探井：表层套管技术套管生产套管尾管。井身结构见图2-2。 优点：不熟悉地层的情况下，裸眼段长，能解决盐岩层等复杂问题。缺点：井眼大，套管层次多，钻速慢，建井周期长，成本高。（2）盆地东部中深井：表层套管技术套管尾管井身结构见图2-3。
4、优点：相对前一种井身结构，简化了套管程序，钻速快，建井周期短。缺点：表层套管下深浅，未封固延长水层。图2-3 第二阶段井身结构（2） 图2-4 第二阶段井身结构（3）（3）东部探井第三次简化：表层套管生产套管增加了表套下深，简化了套管成程序，提高了钻速，节约了成本。井身结构见图2-4。第三阶段：盆地中部地区，以找气为主。（1）边探井：以扩大储量和面积为目的，要求中途测试，目的层先期完井。井身结构见图2-5。图2-5第二阶段井身结构（3） （2）评价井、试采井及开发井图2-6 靖边气田井身结构图 图2-7 上古气层开发井井身结构示意图2）水平井井身结构根据长庆气田区域特点和现场钻井实际情况，分三
5、种井身结构：444.5mm钻头339.7mm套管215.9mm钻头177.8mm套管152.4mm钻头114.3mm套管（筛管） 造斜点311.2mm钻头244.5mm套管（进入石千峰80米）型：子洲气田上古气层、靖边气田中部和南部下古气层水平井井身结构，见图2-8；346mm550m273mm550m241.3mm2690m侧钻点：2690m215.9mm3170m领眼152.4mm4117m 114.3mm4112m悬挂器图2-9靖边气田北部水平井井身结构图2-8子洲气田、靖边气田中部和南部水平井井身结构型：靖边气田北部下古气层水平井井身结构，见图2-9；型：苏里格气田上古气层水平井井身结
6、构，见图2-10。后期根据钻井成功经验，还可进一步优化。444.5mm760m339.7mm760m311.2mm2900m311.2mm3707m244.5mm3703m侧钻点：2900m215.9mm3500m领眼215.9mm4707m 139.7mm4703m悬挂器图2-10 苏里格气田水平井井身结构1.2气井的完井试气气井完钻后要进行试气，目的是了解钻探目的层有无油气及其产量的多少，为评价气层和气层的开采提供依据。试气的工艺过程分六个工序，即通井、洗井、压井、射孔、诱喷和测试。1.2.1通井新井射孔前，为了保证射孔枪顺利下到目的层，先用通井规通井和探井底。通井规是一个空心圆柱体，外径
7、比套管最小内径小68毫米，长度0.5米。通井时，通井规装在油管或钻杆的最小端到井内，如果顺利下到井底就算合格。探到井底的深度两次相差在0.5米以内，取平均值作井底实际深度。1.2.2洗井洗井是为了冲掉并携带出套管壁上的泥饼和井底的沉砂等杂质，避免射孔后堵塞孔眼，污染油气层。1）清水洗井：用清水以大排量在井内循环至少两周以上，洗井结束时清水中的机械杂质含量要求低于0.20%。2）泥浆洗井：用优质泥浆大排量在井内循环至少两周以上，洗井结束时进出口泥浆密度一致。洗井有正循环和反循环两种方式，由油管注入，从套管返出的称为正循环，由套管注入，从油管返出的称为反循环，由于油管截面积比油套管间的环空截面小得
8、多，所以，正循环比反循环的液流速度大，冲刺能力强，而携带杂质的能力却比反循环弱。井底沉砂多的井，可以先用正循环，后用反循环方式洗井。1.2.3压井为了保证射孔中不发生井喷，射孔前要压井，压井液在洗井合格后替入井内。对压井液密度的要求是：压井液对气层形成的压力梯度是气层预计压力梯度的1.051.15倍。1.2.4射孔射孔是用射孔弹穿透油层套管和套管外的水泥环，使气层和井底沟通。工业化并且在打开气层大量使用的射孔方式有3种：电缆输送式套管射孔、油管传输射孔、电缆输送式过油管射孔。1)、电缆输送式套管射孔工艺电缆输送式套管射孔工艺，是采用射孔完井以来最早采用的一种射孔方法。它实在敞开井口的情况下，用
9、电缆把射孔器输送到目的层，进行定位射孔。该工艺一般用于气层压力较低的情况下，具有施工简单、成本低、穿透深的特点。为减少射孔液对储层的伤害，必须采用优质射孔液。2)、油管传输射孔工艺油管传输射孔解决了电缆传输射孔方法所存在的大部分问题。油管传输系统的基本原理是将一节或多节油管枪下入到合适的深度（通常位于可回收式封隔器下面）。射孔前装好井口装置使井口能保持最大压力。3)、电缆输送式过油管射孔工艺有枪身过油管射孔地面所需特殊设备该射孔现场施工方法主要应用于压力较高，自喷能力较强的气井。针对防喷问题需要在地面完善配套防喷装置。其中主要设备有：封井器、防落器、防喷管、注脂泵车、手压泵。施工过程首先在采气
10、井口上安装封井器和防落器，连接好注脂泵车。然后使电缆经过地滑轮和吊滑轮，再穿过防喷盒和防喷管与磁性定位器、加重杆和射孔器连接。联好后全部放入防喷管内，用由壬把防喷管固定在防落器上。打开防落器和采气井口的阀门，均匀的下放电缆至射孔井段进行定位射孔。无枪身过油管射孔无枪身过油管射孔工艺地面所需特殊装备和施工过程与有枪身过油管射孔相同。特点：过油管张开式射孔器，采用大药量、深穿透射孔弹，穿透性能与有枪身射孔弹具有同等的威力，使用安全可靠。由于无枪身射孔器在老井和注水井中，能不起油管进行射孔和补孔作业，避免了起下油管过程中储层带来二次伤害。在新井中，对那些需要丢枪进行生产测井的井，可大大减少口袋长度而
11、降低钻井成本，对于要开展“分层开采”等新工艺的气井也能发挥其独特的作用。2采气工程2.1采气工程的概念采气工程是在气藏开发地质和气藏工程研究的基础上，以气井生产系统分析为手段，着重研究不同类型气藏天然气在井筒中的流动规律，并在科学合理利用气藏天然气能量的原则下，采用最优化的采气工程方案与相应的配套系列工艺技术措施，把埋藏在地下的天然气资源最经济、安全、有效的开采出来，以实现气田长期高产、稳产、获得较高经济采收率。2.2采气常用术语 2.2.1压力(1)原始地层压力：气藏未开采前的气层压力称为原始地层压力。(2)目前地层压力：气层投入开发之后，在某一时间关井，待压力恢复平稳后，所求得的井底压力称
12、为该时期的目前地层压力。(3)井底压力：指气井产层井段气层中部(气层中深)的压力。(4)流动压力：气井生产时测得的井底压力称为流动压力。(5)井口压力：井口压力分为油压和套压。通常根据油、套压来分析气井的生产情况。油压：是指井口油管内流体的压力。套压：是指井口套管内流体的压力。2.2.2温度(1)地层温度：气层中部的温度称为地层温度。 (2)井口温度关井井口温度：气井关井后在井口测得的天然气温度。井口流动温度：气井采气时在井口测得的天然气温度。2.2.3流量 单位时间内从气井产出的气态或液态物质的数量称为流量。天然气流量常用104m3/d、地层水常用m3/d；凝析油、原油常用t/d、m3/d表
13、示。为了比较气井和气井之间或气井在不同阶段生产能力的大小，常用绝对无阻流量和无阻流量的概念。绝对无阻流量是在气井井底流动压力等于0.1MPa时的气井产量，它是气井的最大理论产量，实际上不可能按它生产。无阻流量是指气井井口压力等于0.1MPa时的气井产量。为了表示气井产气量和产水量(或产油量)的比例，引出水气比和油气比的概念：水气比产水量/产气量；油气比产油量/产油量。2.3井筒中的垂直管流2.3.1气液混合物在垂直管流中的流动形态油、气、水混合物在从井底流向井口的垂直上升过程中压力不断下降，流体的流动形态随之发生变化。1）纯气井：不产油或产油很少的气井，井筒中呈单相气流。由于气体密度小，流动摩
14、阻也很小，只需要井底压力大于井口油压，气井就能正常生产。2）气水同产井：对于存在气液两相流的气井，气液混合物在上升过程中，随着压力的逐渐降低，气体不断分离、膨胀，使得流动形态不断变化，一般要经历气泡流、段塞流、环雾流和雾流几种流态，如图3-1。气液气液图3-1 气液混合物在油管中流动形态气泡状段柱状环雾状雾状2.3.2垂直管流中的能量供应与消耗在垂直管流中，气体的膨胀能一方面是携带、顶推液体上升的动力，而另一方面又由于气液之间产生的滑脱现象而增加了滑脱损失。气井举升油、气、水出井口的能量来源是井底流压，能量消耗主要是气液柱的重力、流动的磨擦阻力、井口回压(油压)及滑脱损失。二者平衡，即：井底流
15、压+气体膨胀能=气液柱重力+摩阻损失+滑脱损失+井口回压流动摩阻随流速(产量)的增大而增大，油、气混合物在油管中的上升速度为：泡流段塞流环雾流雾流滑脱损失与下列因素有关：1）流动状态： 泡流段塞流环雾流雾流2) 油管直径： 油管内径越大，滑脱现象越严重，滑脱损失越大。3) 气液比： 举升一定量的液体，气量越大，滑脱损失越小。2.4采气生产参数之间的关系采气生产参数主要有地层压力、井底流动压力、油压、套压、输压、流量计静压、差压、油气比、水气比、日产气量、油量、水量、以及出砂量等。天然气从气层到计量站一般要经过气层渗流、井筒垂直管流、井口针阀的节流和地面管流四个过程。在这四个过程中，必须满足以下
16、两个基本规律，即流量平衡和能量平衡。也就是气层渗流入井筒的流量应等于井筒的举升量，同时等于井口的产量和集气管线的输送量；另一方面，系统总的能量供应应等于能量的总消耗。只有这样，气井生产才会协调，各种生产参数才会保持相对稳定，否则气井就会出问题，表现为某些参数的突变。根据经验气井生产时各种压力间的关系为：地层压力井底流压套压油压计量前分离器压力流量计静压输气压力。3 气田的增产工艺技术3.1常规酸化技术3.1.1气井酸化基本知识3.1.1.1、酸化增产原理在完井和生产过程中，由于地层污染，渗透率降低，使许多井虽然在钻井时有井喷或气显示，但在试气时或投产后产量却很低。因此，在低于岩石破裂压力下，将
17、酸液注入地层的孔隙和裂缝中，通过酸液与地层里的粘土、硅质和钙质等矿物间的化学作用溶解矿物，解除堵塞，扩大和增加气层岩石的孔隙和裂缝，恢复或增加井的产量。3.1.2、盐酸处理盐酸处理主要用于碳酸盐岩地层和胶结物以碳酸盐为主的砂岩地层。盐酸处理原理碳酸盐岩地层主要为石灰岩和白云岩。盐酸处理是利用大多数碳酸盐可与盐酸作用的特性，经过化学反应后，生成溶于水的氯化物和二氧化碳气体，这些生成物容易排出。所以，经盐酸与气层中的碳酸盐反应后，扩大了和增加气层岩石的孔隙和裂缝，提高了渗透率，改善了地下流体的流动状态，减小了流动阻力，达到了增产的目的。酸液的组成和用量酸液组成：不同浓度的盐酸+各种添加剂。目前气田
18、常用的两种浓度的酸液组成为：低浓度酸液浓度1520盐酸+0.5甲醛(重量百分数)+2醋酸(重量百分数)+24烷基磺酸钠(重量百分数)+清水。高浓度酸液浓度2831盐酸3%甲醛(重量百分数)+0.3%“770A”(重量百分数)+3烷基磺酸钠(重量百分数)+0.5聚氧乙烯烷基醇醚(R102)(重量百分数)+清水。高浓度酸液可以延长反应时间，使酸蚀裂缝加长，同时产生更多的二氧化碳，有利于排液，但对钢材腐蚀严重，也易生成不溶性微粒。添加剂：酸液中加入添加剂后，可以起到减缓酸液反应速度和防腐作用，便于残酸返排和防止三价铁离子沉淀。缓蚀剂：酸液和石灰岩反应很快(例如初始浓度为15的酸液与石灰岩反应，不到1
19、分钟浓度就降为1)，使得在井底附近酸液浓度已经很低，挤入地层内就不起作用了。为了消除地层深处堵塞，就要在酸液中加入缓蚀剂。使其反应速度降低，以提高酸液有效作用距离。常用的缓蚀剂有烷基磺酸钠(As)、聚氧乙烯烷基醇醚(R102)，醋酸和二氧化碳等。 防腐剂：盐酸和氢氟酸对油套管和施工设备有强裂的腐蚀作用，使管子和设备寿命降低，甚至造成事故。因此，酸液中要加入防腐剂以抑制腐蚀。常用的防腐剂有甲醛(福尔马林)、乌洛托品、烷基酚聚乙烯醚(OP)、丁炔二醇和碘化钠等。表面活性剂 ：酸液的表面张力较高，进入气层后，容易积存在地层孔隙和喉道中难于排出，使天然气流动困难。表面活性剂的作用是降低酸液的表面张力，
20、以利于反应完后酸液的排出。常用的表面活性剂有烷基磺酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚等。铁离子稳定剂(又称蛰合剂)：盐酸中常含有铁离子，酸液和金属接触也会产生铁离子。随着酸反应的进行，酸的浓度降低，当pH值升高到大于2.2时，三价铁离子(Fe3+)会以氢氧化铁形式开始沉淀，且沉淀随pH值的继续升高而增加。这种沉淀物会堵塞地层孔隙和喉道，使渗透率降低。铁离子稳定剂就是防止三价铁沉淀的一种附加剂。常用的稳定剂有醋酸、柠檬酸和乙二胺四乙酸(EDTA)等。助排剂 用作帮助残酸排出地层的一种附加剂，常用的助排剂有二氧化碳和氮气。施工中把助排剂混入酸液一起注入地层，排残液时，由于井底压力降低和助排剂在地层温度下气化，
21、可携带残酸排出。 用酸量的确定：对于碳酸盐岩地层，可靠的用酸量应根据岩心试验和现场实际酸化资料确定。如果没有实际资料，也可以先按射孔段长度计算。对于砂岩地层，则与设计酸化半径、钻头半径、油层有效厚度和有效孔隙度有关。施工程序洗井：目的是把积沉在井底的杂质清洗干净，防止杂质随酸液挤入地层。洗井用清水，洗井质量标准是以出口处水的机械杂质含量小于0.2为合格。起、下油管：洗井合格后起出油管，再按设计的管柱要求，下入油管到预计深度(如需下入封隔器等井下工具时，应先用通井规通井，以保证工具顺利下入)。若原井内油管能满足酸化要求，可不起下油管。低压替酸：下完油管、装好井口和施工管线并试压合格后，用压裂车把
22、酸液从油管替入，直到充满气层部位为止。高压挤酸：高压挤入全部酸液，最后用顶替液(清水)把油管内的酸液全部挤进地层后关井。 关井反应：让酸液和地层矿物在一定时间内进行反应，溶解矿物。一般反应时间控制在l小时以内。排液求产：打开油管闸门，控制一定回压排出反应后的残酸。如果地层能量不足，排液困难，应及时采取抽吸或气举等方法人工排液。待残酸排尽，进行测试求产，了解酸化效果。3.1.3、土酸处理土酸即盐酸与氢氟酸按一定比例配制成的混合酸液。土酸处理常用于碳酸盐含量少，泥质含量高的砂岩气层。 土酸处理原理 土酸中的盐酸能溶蚀地层中的碳酸盐类及铁铝等化合物，氢氟酸则能溶蚀地层中的粘土质和硅酸盐类。氢氟酸与石
23、英反应很慢，而与粘土反应很快。所以用氢氟酸解除泥浆粘土颗粒堵塞是很有效的。然而气层岩石是复杂的，在酸化生成可溶性物质的同时，也可能与某些矿物质发生沉淀反应，沉淀产物主要有钠盐、钾盐和钙盐等。如碳酸盐胶结物与氢氟酸反应生成氟化钙沉淀。因此，对于碳酸盐含量高的地层，在酸化前宜用盐酸预处理，这样效果会更好。 土酸处理的酸液组成典型酸液组成：早期多用35氢氟酸和1215盐酸及添加剂配制成土酸。这种酸盐不能有效地防止钠盐和钾盐的沉淀，故采用下面典型配方： 液体 组成 用量(m3/m地层) 预冲洗液 15盐酸 0.61.2 土酸 3氢氟酸+12盐酸 1.24 后冲洗液 15盐酸+互溶剂 1.22.4预冲洗
24、液的作用是清除近井地带的碳酸钙，并使土酸与地层盐水隔开；土酸的作用是溶解粘土、石英等矿物；后冲洗液的作用是排除氢氟酸的反应产物，防止硅沉淀造成堵塞损害。三种液体都加有各种添加剂，施工时按顺序挤入地层。 自生土酸酸液：氢氟酸与粘土反应很快，在井底附近即消耗完毕，不能深入地层深部反应。因此为解除地层深处的粘土堵塞，现在已采用自生氢氟酸的酸化方法。该方法是向地层注入化学剂，让化学剂在地层中互相反应生成氢氟酸。其中一种方法是： HCOOCH3+H20 HCOOH+CH30H (甲酸脂) (甲酸) (甲醇) HCOOH+NH4F NH4+HCOO-+HF甲酸甲脂水解生成甲酸的速度很慢，故能穿入地层深部和
25、粘土等矿物反应。自生氢氟酸酸化已在一些井中试验，取得一定成果，它具有能提高酸化效果、排液快、腐蚀性较低的优点。施工程序：与盐酸处理相同。3.2常规压裂技术 压裂是在高于岩石破裂压力下，将压裂液和支撑剂挤入地层被压开的裂缝中，形成具有良好导流能力的裂缝，达到增加气井产量的目的。3.2.1、加砂压裂压裂增产原理和酸化一样，压裂也是通过提高地层的渗透率增产的。不同的是酸化只能改善近井地带的渗透率，而压裂却能够在地层内造出一条或数条人工裂缝，并填入支撑剂保持造出的裂缝。由于裂缝的存在,可能出现以下两种情况使气井获得大幅度增产。 压裂形成的裂缝使天然气在地层内的流动由径向流变成直线流。压裂前天然气是以径
26、向流方式流到井里的；压裂后天然气先从地层孔隙流到裂缝，再沿裂缝以直线流方式流到井里。由于径向流的流动截面越接近井底越小，因而天然气流速越来越大，流动阻力也增大，井底剩余压力就越小。而直线流的流动截面基本不变，流速只受压力降低时的体积膨胀影响。所以对同一口气井来说，压裂后在相同产量下井底剩余压力要比压裂前高。或者说在相同的井底压力下，压裂后的产量比压裂前高。压裂产生的裂缝也可能穿过夹层沟通原有气层以外的新气层，或者穿过低渗透区沟通新气源。压裂增产倍数与裂缝的形式(水平裂缝或垂直裂缝)、穿入深度、地层渗透率、裂缝渗透率、地层有效厚度、供给半径和裂缝张开宽度等因素有关。为了提高增产倍数，主要是增加裂
27、缝的长度和裂缝的导流能力。所以目前世界上压裂都是向超大型发展，一次可以压出几百米，甚至上千米长的裂缝，使许多原来没有开采价值的超低渗透率的气田成为具有工业开采价值的气田。压裂可以解除地层堵塞，恢复气层原来的渗透率，从而使气井的产量得到恢复和提高。压裂液和支撑剂压裂液：压裂液是进行水力压裂时的工作介质。地面高压泵向井内压入的全部液体，称为压裂液。在进行气层压裂时，压裂液将地面高压泵的压力传递到地层，劈开裂缝，同时又将固体颗粒支撑剂携带送进地层中压开的裂缝里去，以支撑裂缝保持张开的状态，达到改善气层渗透率的目的。由于压裂过程中不同阶段压裂液所起的作用不同，可将压裂液分为前置液、破裂液、携砂液和顶替
28、液。一种理想压裂液的性能，应具备如下几点：a)滤失量低。b)携砂能力强。c)泵送摩阻小。d)返排性能好。e)性能稳定。f)对气层损害小。支撑剂：支撑剂的作用是支撑已压开的裂缝，防止压裂后在上覆岩层和侧向地层的重压下裂缝闭合。支撑剂有石英砂、核桃壳、玻璃珠、钢环和陶粒等。选择支撑剂，要根据具体井的岩石闭合压力的大小，经过试验确定。要求支撑剂在岩石闭合压力下不破碎，如果支撑剂被压碎，裂缝将部分闭合，降低导流能力。石英砂是最常用的，一般用于3000m以内的中深井中，支撑剂的粒径常用直径0.840.42mm和20.84mm两种。压裂施工程序替清水洗井：用干净水反替出井内压井液，充分洗井，使返出水质杂质
29、含量小于0.2%。注前置液 洗井后，替前置液以启动封隔器，随后增加排量向地层注入压裂液，并用平衡车向套管加压。注携砂液 当井底压力超过地层破裂压力时，地层被压开，这时泵压突然下降，排量上升。开始按设计砂比加砂。注顶替液 加砂完毕，注顶替液，把地面管线和油管中的携砂液全部顶替到地层裂缝中。关井 顶替液注完后，关井待压裂液破胶，降低粘度。排液求产。3.3长庆气田压裂酸化技术的运用3.3.1低粘酸压裂酸化工艺技术、工艺机理及适用条件 低粘酸压裂酸化技术是在普通酸压基础上发展完善起来的，主要是针对陕甘宁气田储层的特点提出的一项工艺措施。低粘酸压裂酸化技术主要是为了解决陕甘宁盆地中部气田特有的深度伤害问
30、题，适用于以解堵为目的I类气层(K510-3um2，=610)的改造。通过这项措施改造后，一般井的表皮系数由处理前的S1090降到-52，部分井通过试井和压降分析解释认为有一定的裂缝长度。、技术特点 低粘酸压裂酸化技术是用于较深伤害下的一项综合技术措施、总体上有以下几个技术特点：排量较大、施工压力高；通过降阻剂、缓速剂、变浓度酸减少酸液流动阻力，延缓酸岩反应速度，增大酸液处理范围；通过投球实现多层段改造；采用深穿透射孔弹加密射孔；注酸过程中伴注氮气；建立了严格的质量控制标准和质量监督体系，监督液体配制及施工全过程，保证了施工质量。、主要施工参数的优化裂缝高度 以储层的有效层的厚度作为裂缝高度，
31、虽然马五l层有四个段，中间的隔层较薄，封隔能力较差，但由于盐酸本身粘度低，射孔段又比较长(一般射开储层有效厚度的80%以上)，射孔密度13孔m，在隔层垂向渗透率小于0.0110-3um2的情况下，径向渗透率比垂向渗透率要高出近千倍，因此一般酸液只在有效层内延伸。酸蚀有效作用距离 由压力恢复资料和压降分析表明，酸蚀缝长一般为1020m，由于储层纵横向的非均质,有些井可达30m。用酸量 根据现场施工井统计资料和经济效益分析，用酸量优选结果为3.35.3m3m。排量泵注强度优选值为110240Lminm。投球实现全井各层有效改造 根据具体井况，投入适量尼龙球进行暂堵选压，投球量一般控制在欲堵孔眼数的
32、1.2倍左右。、低粘酸压裂酸化工艺酸液配方 根据室内试验评价结果，一胶选用20的盐酸，添加剂有： 缓蚀剂：IS1302或AP3041% 铁离子稳定剂：柠檬酸0.15(储层含黄铁矿时加0.3) 防膨剂：聚季胺0.25 助排剂：长庆Al0.5、低粘酸压裂酸化工艺现场实施 低粘酸压裂酸化工艺原理简单，使用的液体单一，因而现场施工简便，具有良好的可操作性。现场施工步骤大致为： 进行优化设计，确定现场施工方案； 依据施工方案，组织现场施工前的准备，包括通井、洗井、射孔、下酸化钻具等常规工序； 现场组织实施，低粘酸压裂酸化施工的泵注程序一般为： a预冲洗管线和井筒； b顶替及座封隔器； c根据施工规模注入
33、适量盐酸，中间根据情况进行投球； d注入适量后置液，加助排剂，在施工过程中可根据实际情况伴注氮气。 、作业后快速排液求产、施工效果分析 对于陕甘宁盆地中部气田低压低渗的碳酸盐岩储层，在钻井和完井过程中的伤害较严重，即使是物性较好的气井(高渗气井)，在完井射孔后自然产量也很低，但高渗气井一旦解除污染，可获得较高产量，因此采用低粘酸压裂酸化工艺施工后效果很好。3.3.2稠化酸酸压工艺技术、工艺机理及适用条件 酸岩反应的动、静态实验都表明，稠化酸与普通盐酸对比具有明显的缓速效果。而且，稠化酸具有粘度较高、滤失速度较慢等特点，因而，稠化酸酸压能有效地压开储层并延伸裂缝，由于延缓了酸岩反应速度，从而提高
34、酸液的穿入深度和有效作用距离。 稠化酸酸压工艺适用于渗透率为l510-3um2的储层改造，一般酸蚀裂缝长度为2040m。、施工参数的优化 稠化酸比普通盐酸摩阻低，有利于提高施工排量。根据模拟运算的缝中流速、雷诺数及有效作用距离对比，施工排量选用20002300L/min为宜，施工酸量应视井的情况而定。对于初次酸化井而言，优先选用4.5m3/m；对于重复酸化井(已采用常规酸压处理过)，用酸量要大于第一次施工用量，一般选用65m3/m。根据设计运算的液体穿入深度、现场排液情况及增产效果对比分析，稠化酸的地面表观粘度应在2030mPaS为宜。 稠化酸施工的裂缝高度，由于马五l层之间夹层形不成有效分隔
35、，且施工排量较高，一般认为裂缝穿透了整个马五l气层段，即裂缝高度为2025m，具体气井设计应根据电测曲线和固井质量情况划定。、稠化酸酸压工艺酸液配方经过室内评价、筛选及现场试验对比分析，目前在中部气田所确定的酸液稠化剂主要有两种：一是从四川引进的CTl-6，二是长庆研制的CJ-1。酸化工作液如下：20HCL+3.5CT1-6+0.2QP-10+0.15SP-169+1%AH-304+0.15%柠檬酸+0.5长庆A20HCL+1.5%CJ-1+0.15%柠檬酸+2.0%IS-130+0.5聚季胺+0.5%长庆A、稠化酸酸压的施工工艺 稠化酸酸压施工除了具备酸压的单项施工技术要求以外，根据所需要的
36、酸蚀裂缝长度、酸蚀裂缝导流能力和井底附近的导流能力，我们还采用了如下工艺组合方式进行施工，即： a、稠化酸+顶替液 b、稠化酸+后置液+顶替液 c、稠化酸+普通酸+顶替液 由于第一种施工工艺操作简单，所以大多数井是按这种方式进行施工的。但是，后两种工艺又各具特点，因此对于具体的气井而言，应根据具体的储层地质特征及经济评价来确定。、施工效果分析 通过试验，压力恢复资料分析及压降资料分析都表明，低粘酸压裂酸化缝长为1020m，超过20m的不多，而稠化酸酸压缝长可达到30m以上，也是在常规酸压基础上进一步增产的主要原因。3.3.3多级注入酸压闭合酸化工艺技术 多级注入酸压工艺又称为技术，它是在前置液
37、酸压工艺基础上发展起来的一项工艺措施，主要是针对碳酸盐岩储层的改造。自Cnulter等1976年提出以来，其有效性在室内实验和现场应用中得到了验证，目前在世界各油气田的施工改造中得到了广泛应用。、工艺机理、流程及适用条件多级注入酸压工艺机理a.靠前置液造缝并在缝面上形成滤膜，用以降低酸液滤失，同时降低了酸液的面容比，使酸岩反应速度降低，在酸液延伸至一定距离局部滤膜受到破坏后，再通过后一级的高粘液填充酸蚀溶洞，抑制溶洞的扩大，增加酸蚀作用距离；b.依靠前置液和酸液的粘度差，在缝内酸液中产生粘性指进，在裂缝壁面形成分布均匀的刻蚀沟槽，提高酸压后酸蚀裂缝的导流能力，进而提高增产效果；c.通过前置液预
38、先降低地层温度，延缓酸岩反应速度，可有效地增大酸蚀作用距离。闭和酸化工艺机理 在低于裂缝闭合压力条件下，低速注入适量酸液，进一步溶蚀井筒附近酸蚀裂缝沟槽，提高近井地带酸蚀裂缝导流能力。多级注入酸压闭合酸化工艺流程进行多级注入酸压闭合酸化施工时，一般分段交替注入高粘前置液和酸液，具体施工步骤如下： 第一级前置液：注入高粘压裂液； 第一级酸液：根据储层情况，选用适当类型和浓度的稠化酸； 根据施工规模的大小，依次交替注入多段前置液、酸液； 待裂缝闭合后，在低于裂缝张开压力条件下低速注入适量的普通盐酸，进一步溶蚀井筒附近酸蚀沟槽，提高井筒附近的裂缝导流能力。 在施工过程中，可根据地层情况和施工条件伴注
39、适量氮气。适用条件根据各种敏感参数和工艺技术类型对酸压效果影响进行了模拟分析，对于类储层，即低渗储层(渗透率为0.2110-3um2)，缝长1ef对增产效果起主导作用，选用多级注入酸压闭合酸化工艺能大幅度降低滤失、增大裂缝长度，提高裂缝的导流能力、是改造中部气田类储层的最佳工艺。、现场工艺实施 施工注入程序一般泵注程序为前置液1酸液1+前置液2酸液2+前置液3酸液3+后置液+替置液+关井(测压降)+注入液氮+闭合酸+替置液+开井排液。 隔离液技术 每一级酸液注完后，后一级前置液的前缘要受到管线内残余酸液的影响，使前置液产生降解，为了保证前置液的流变性能，采用两项办法解决：a.注前置液前先注入5
40、m3前隔离液(不交联的服胶液)，然后再正常注前置液，注前置液结束时，再连续注入12m3后隔离液。注隔离液后，可以尽力保证前置液的性能，减少掺合部分。b.改加PH调节剂代替隔离液，前2分钟加入10L15%的Na2CO3溶液，后2分钟加入5L15的Na2CO3溶液，第5分钟加入2L15Na2CO3溶液，使前置液PH保持在911，以减少降解。2）闭合放喷技术 对低渗、特低渗储层、多级注入酸压顶替结束后，压力下降缓慢，此时采取油管控制放喷排液的措施，促使裂缝闭合，不仅可以确保在裂缝闭合状态下注入闭合酸，有效地实现闭合酸化技术，同时及时排放出残酸液体及酸不溶物，使总排液速度加快，减少注闭合酸时井下高压带
41、造成残酸对储层的末端伤害。例如陕38井多级注入施工注入前置液量140.4m3，稠化酸90，8m3，顶替完后停泵压力38MPa，关井40分钟后降为34MPa，采取闭合放喷办法，放喷8小时30分钟，井口压力降至0，排出残酸液130m3，最后残液PH值56，说明大部份残酸已排完后，井口注入液氮4t后再注闭合酸37.85m3，同时伴注氮气，注完后放喷排液一次排通测试。3）井下工具和压裂装置(1)井下工具 陕甘宁盆地天然气井酸化作业中采用三种井下工具，以封隔油套环形空间。占作业井数80以上的井下工具是改进后的川-774型水力压缩式封隔器。主要技术性能为： 最大外径：146、148两种适用不同套管壁厚；
42、工具座封压差：1.0l.3MPa(3236mm节流咀)； 承受压差：50MPa； 最大工作压力：80MPa。 酸化作业结束后，投球打掉节流咀，达到2 12吋油管全通径，可通过压力计，实现井底测压。 94年引进SB3型永久型封隔器，通过改进座封工具后使这套工具得到完善，其主要技术参数为： 外径：148mm； 内径：212吋油管全通径； 承受压差：70MPa； 工作温度：150； 不锈钢9crlMo材料，粘性氟化橡胶耐H2S、CO2腐蚀。 该工具的主要特点是：压座封承托式结构，封隔环空可靠。滑套关闭后环空套管不承受高压，也不受酸侵蚀影响。酸化后快速排液过程中，环空液面不会下沉，有利于快速排出残酸。
43、212吋全通径摩阻小，有利于大排量施工。停泵时测压降及裂缝闭合过程中，封隔器不因压降收缩，造成油套压平衡，液体窜流，压降资料失真。 此外，现场还应用了Y221146可洗井机械压缩式封隔器，SAB-3分层酸化封隔器，也都取得了成功，但未大量推广。(2)施工装备 现场主要用1989年从美国西方石油公司引进的W-1400型压裂机组，主压车8台，仪表车、混砂车、管汇车各两台，配套的液氮车4台，连续油管车1台，整套机组最大组配功率l2800马力，能满足现场大、中、小型各类作业施工。混砂车三台比例泵在加入少量的添加剂时，能在小容器中循环，并能按排量成比例的加入到前置液或酸液中。这些装置的配套，为深度酸化作
44、业创造了良好条件。3）施工效果分析 多级注入酸压一闭合酸化工艺施工15口井，施工有效率为78.6，为对比多级注入酸压闭合酸化工艺技术效果，采用了K，G.Hoite，S.W.S.1ee等人的压裂压力降落分析理论编制了计算机解释软件，并利用了万庄分院的压力恢复解释软件(采用均质无限大油藏的有限导流能力模型)对多级注入酸压闭合酸化工艺及其它工艺技术实施结果进行了对比分析。得出多级注入酸压闭合酸化工艺能获得较深的穿透距离，是深度酸化的最佳选择，酸蚀裂缝最长，缝宽也较大；单级前置液酸压与单纯的稠化酸酸压工艺的穿透深度接近，低粘酸酸压工艺缝长最短，缝宽最小。由试井分析结果可知，多级注入酸压闭合酸化工艺、稠
45、化酸酸压工艺的酸蚀作用距离明显大于低粘酸酸压工艺，陕52井虽然缝长不突出，但裂缝导流能力很大，这可能是该井酸压后增产效果显著的主要原因；而陕42井导流能力较低，可能是该井增产幅度较小的原因。3.4技术拓展及新技术的应用3.4.1酸化技术拓展、降阻酸酸化工艺用降阻酸酸化和用普通酸酸化适用的储层基本一样，都是适用于物性较好的类储层（即t167s/m，Sg80，8），主要原理是利用普通酸（即盐酸）与岩石反应速度快，滤失量大，酸蚀有效距离短的特点，有效解除钻井完井过程中完井液对近井地带储层造成堵塞，但是由于普通酸在施工过程中摩阻大，导致井口注入压力较高，因此在普通酸酸液中加入一定量的降阻剂和活性剂，以降低施工压力，同时由于降阻酸具有一定的粘度，延缓了酸液与岩石的反应速度，使酸液溶蚀长度增加，从而起到增产的作用。降阻酸酸液体系的基本配方及各物质作用见表4，其用量在50-100m3之间，施工排量在2.0-2.5
