强脉冲-酸化压裂(同步)复合技术研究与应用

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压裂工艺基础知识介绍

压裂工艺基础知识介绍目录一、压裂工艺概述 (2)1. 压裂工艺定义及重要性 (3)2. 压裂工艺发展历程 (3)3. 压裂工艺应用领域 (4)二、压裂原理与基本流程 (5)1. 压裂原理简介 (6)（1）岩石破裂理论 (7)（2）水力压裂基本原理 (8)2. 压裂基本流程 (9)（1）前期准备 (10)（2）压裂施工 (11)（3）后期评估 (13)三、压裂设备与技术参数 (14)1. 压裂设备组成 (15)（1）压裂泵 (15)（2）高压管汇 (17)（3）地面设备 (18)（4）井下工具 (19)2. 技术参数介绍 (20)（1）压力参数 (22)（2）流量参数 (23)（3）化学药剂参数 (24)四、压裂液与支撑剂 (25)1. 压裂液介绍 (27)（1）压裂液种类与特性 (28)（2）压裂液性能要求 (30)2. 支撑剂介绍 (31)（1）支撑剂种类与特性 (32)（2）支撑剂作用及选择要求 (33)五、压裂工艺优化与新技术发展 (34)一、压裂工艺概述压裂工艺是一种用于开采石油和天然气资源的地质工程技术，它通过在地层中注入高压水，使岩石发生裂缝和破碎，从而释放出地下的石油和天然气资源。

压裂工艺在全球范围内得到了广泛的应用，尤其是在美国、加拿大、中国等国家的油气田开发中发挥了重要作用。

压裂工艺的主要目的是提高油气井的产量，延长油气井的使用寿命，降低生产成本。

随着科技的发展，压裂工艺也在不断地改进和完善，以适应不同类型的油气藏和地层条件。

压裂工艺主要包括水力压裂、化学压裂和生物压裂等多种类型。

水力压裂是最早的一种压裂方法，主要利用高压水流产生的压力差来破碎岩石。

随着技术的进步，化学压裂逐渐成为主流技术，它通过向地层中注入特殊的化学剂，使岩石发生化学反应，从而产生裂缝和破碎。

生物压裂则是近年来发展起来的一种新型压裂技术，它利用微生物降解有机物的过程来产生裂缝和破碎。

压裂工艺作为一种重要的地质工程技术，为石油和天然气资源的开发提供了有效的手段。

爆燃压裂(高能气体压裂技术)

直于最小主应力的油层天然裂缝相沟通，就大大改善了油层的渗流能力，因此增产
作用是明显的，而水力压裂产生的一条裂
缝却与天然裂缝走向一致、不会沟通。
第三节增产机理及理论研究
（2）由于高能气体压裂形成的多条径向裂缝(2~5条)的方向是随机的，基本上都不垂直于最小主应力方向。根据岩石的力学规律，
岩石破裂时，裂缝的方向总是垂直于最小主
用安全，可用于耐高温(小于250℃)的射孔弹或其他爆破器材中。
③411号耐热炸药：可在2l0~220℃条件下工作2h，爆轰性能好，破甲深度深，撞击感度和摩擦感度低，有较好的安全性能，成型性能好，机械
强度高，是一种综合性能较好的耐热炸药。
第二节国外发展概况
一、美国 1858年，美国德凯瑞首创性地提出了改造油层从而使油井增产的概念。
作用于油层可疏通油流通道，降低毛细孔道的表面张力，使原油降粘、除垢并解堵、清蜡防蜡，抑制地层细菌的生长和聚集，从而提高油层的泄油能力。
(4)高能气体压裂处理后2h，井底还维持有足够高的温度异常。高温场可以溶解沉
积在处理层段井筒及地层渗滤面上的蜡质、胶质和沥青质沉积物，疏通渗流通道，降低渗流阻力。温度升高后，原油粘度降低，流度也相应提高了。
二、火工材料
（1）火药
是在无外界供氧条件下，可由火花、火焰等外界能源正常引燃，迅速进行有规律的燃烧，同时生成大量热和气体产物的混合物，通常由
氧化剂、粘结剂、可燃剂及附加剂等组成。
（2）炸药是在一定的外界能量作用下，能发生高速的化学反应、放出大量的
热，生成气体产物并对外界做功的化合物或混合物。广义的炸药包含起
生。形成高温、高压、高频的冲击气流波，它能够将油层原生孔隙中产生堵
塞作用的机械杂质或各种盐类微粒、油层岩石剥落的微粒、胶结物中因膨胀而堵塞孔道的松散物质绝大部分冲刷、清扫干净，基本恢复孔隙结构的增产机理及理论研究

油气田开发中酸化压裂技术的应用分析

235随着经济和社会的快速发展，油气开采量已经不能满足日益增长的社会需要，如何提高油气田的开发效率已经成为众多工业企业重点研究的课题。

近年来，在工业企业对油气田不断地探索中，酸化压裂技术逐渐斩露头角，因其操作性强且能够提高油气开发的质量，酸化压裂成为油气田开发不可忽视的重要技术。

随着工业企业技术的不断发展，我国油田开发技术水平有了显著的提升，酸化压裂技术受到了广泛地关注和研究。

1 酸化压裂技术概述酸化压裂技术是将压裂技术和酸化技术有机地结合起来，既能充分发挥两者的优点，又能更好地适应于油藏的改造，从而达到缓解钻井、完井工程对地层的破坏，从而到达提升油气产量的目的。

根据不同的使用技术，可以将其分为酸压、酸化、酸洗三类。

按溶液的不同可分为普通酸化、普通酸化、混合酸酸化。

具体来说，酸化压裂技术是在土体破碎时，注入适量的预酸，以溶解坚硬的岩层或块状物，提高土壤的渗透性。

待反应完成后，地表的物质会迅速溶解，形成气体，并在化学反应的作用下，不断地扩散范围，土层的缝隙、孔壁也会不断膨胀，酸液的流动会变得更加明显，这样就能增加油气田的产量，增加经济收入。

在微观上，采用酸化压裂技术可以减少由于复杂的地质条件而造成的油田生产过程中出现的油气流动困难，减少了油田开发中的风险，增加了企业经济效益；在宏观上，可以保证开发单位利用油气资源的效率，从而在行业范围内获得巨大的竞争优势，产生重大的经济效益。

2 酸化压裂技术在油气田开发中的应用2.1 前置液酸化压裂预处理液酸化压裂，是将预处理液预先注入到裂隙中，这种预处理液一般都是黏性的，不会与酸性液体产生反应，这样就可以保证酸液进入到裂隙中，从而有效的溶解裂隙。

在采用前置液酸化压裂时，必须充分考虑储层的温度，若储层温度过高，则会加速酸液与矿物的反应，最终影响到裂缝的长度，使裂缝的长度与预期不符。

所以，要将酸性液体注入到一定温度的储油层里面，就必须要提前往里面添加对应的催化剂，这样会减缓酸性溶液和矿物之间的反应，最后造成符合要求的裂缝。

压裂酸化改造技术的最新发展与应用

裂缝高度增长（Simonson1978,Harrison 等）与支撑剂输送（Novotny1977）
非稳态流时的油藏响应。Agarwal1979，CincoLey与Samaniego-V1981
第二阶段：大型压裂
（Massive Hydraulic Fracturing）
该阶段的技术发展现状在 SPE专著《水力压裂新
●技术特点：低渗油藏整体压裂技术是水力压裂工艺技术近期发展的重要特点，它是以整个低渗油藏为研究对象，以油藏长期增产、稳产、最大限度地提高水驱油藏效率与最终采收率和最大限度的获得经济效益为目标函数； ●技术体系：其技术体系包括压前地层评估与工程论证；地应力场与井网研究；压裂材料的研究、评价与优选；施工参数的优化、分层压裂方式与方法；整体压裂方案的优化设计、水力裂缝的监控与诊断；质量控制与压后评估等九项配套技术。 ●应用效果：该技术分别在辽河、吉林、吐哈等十几个油田12个油藏（区块）应用，取得了显著的经济效益。
“油藏整体压裂技术”对低渗层经济开发的结果

鄯善油田特低渗J2S油层整体压裂取得了经济开发
有控制压裂半缝长Lf75m，1/4井距中强陶粒，砂液比10～55% kfwf45d· cm FCD=3 对已形成开发井网系统下，在不利方位时，水力裂缝保持了不降低扫油效率的开发结果
1992.12 2.05 2.0 0.75 1993.12 2.66 4.41 12.78 1994.12 1995.12 1.93 6.31 20.88 1.56 8.12 14.44
专著中有系统的总结。
技术特点：选井技术、经济优化设计、裂缝形状认
识、地应力状况、裂缝宽度方程模型、增产倍数的预测、裂缝导流能力。
特点：压裂规模是小型的，目的是解除近井地带的

多脉冲加载压裂技术在重质超稠油油藏新井上的应用

特别表现在：井一轮注汽压力，均为１．Ｐ，新平５３Ｍａ
合匹配，使其燃烧产生的大量高温高压气体，通过特
种控制技术合理控制压裂用药的燃烧速度，形成多
个高压脉冲波（多个缝值压力）图１通过射孔层如，
段的孔眼通道进入地层，对地层实施多次连续高压
ｐ —推进剂药柱的密度，ｇｍ。 — ｋ／；
根据酸化解堵剂的需要关井，井相应时间，焖化学药剂与地层进行充分的反应，到预期的效果。达２５气举反排（个步骤视具体情况可采用，可．这也
省略）
脉冲波冲击加载压裂，快速压开地层，并促使地层裂缝陕速拓展和延伸，使地层形成较长的径向多裂缝
体系，并选择能产生较高热量的多种复合药剂，地对
最高达１．Ｐ。注汽压力高导致注汽干度低，６５Ｍａ油井吸汽能力差，油层不能得到充分动用。实践证明：该项油层预处理技术实施效果明显，有效地改善了新井注汽条件，降低了注汽压力、提高了注汽干度，使新井实现顺利投产。该项技术方兴未艾，具有良的现场应用前景。好
１技术内容
层产生较强的热化学作用，以达到进一步提高和改
善地层渗透性的目的。
６Ｏ
矗
薹３Ｏ
多脉冲加载压裂技术的研制成功有效地解决上
述问题，避免了盲目增加药量伤害套管、重复进行单
级脉冲气体压裂所带来的增加成本，压裂效果差的现场实际。通过系列的延时控制方式，达到对不同

非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨

第 51 卷第 4 期石油钻探技术Vol. 51 No.4 2023 年 7 月PETROLEUM　DRILLING　TECHNIQUES Jul., 2023doi:10.11911/syztjs.2023023引用格式：蒋廷学. 非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨[J]. 石油钻探技术，2023, 51（4）：184-191.JIANG Tingxue. Discussion on several key issues of the new-generation network fracturing technologies for unconventional reservoirs [J].Petroleum Drilling Techniques，2023, 51(4)：184-191.非常规油气藏新一代体积压裂技术的几个关键问题探讨蒋廷学1,2,3（1. 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室, 北京 102206；2. 中国石化页岩油气钻完井及压裂重点实验室, 北京 102206；3. 中石化石油工程技术研究院有限公司, 北京 102206）摘　要: 体积压裂技术是实现非常规油气藏高效开发的关键，围绕有效改造体积及单井控制EUR最大化的目标，密切割程度、加砂强度、暂堵级数及工艺参数不断强化，导致压裂作业综合成本越来越高。

为此，开展了新一代体积压裂技术（立体缝网压裂技术）的研究与试验，压裂工艺逐渐发展到“适度密切割、多尺度裂缝强加砂、多级双暂堵和全程穿层”模式。

为促进立体缝网压裂技术的发展与推广应用，对立体缝网的表征、压裂模式及参数界限的确定、“压裂–渗吸–增能–驱油”协同提高采收率的机制、一体化变黏度多功能压裂液的研制、石英砂替代陶粒的经济性分析及“设计–实施–后评估”循环迭代升级的闭环体系构建等关键问题进行了探讨，厘清了立体缝网压裂技术的概念、关键技术及提高采收率机理，对于非常规油气藏新一代压裂技术的快速发展、更好地满足非常规油气藏高效勘探开发需求，具有重要的借鉴和指导意义。

压裂新技术

中科院的实验研究结果表明：
• 炸药浓度低于30%和45%的乳胶状炸药在强点火燃烧条件下
不能引燃。
• 炸药与足够多的油、水混合后，炸药的燃烧热不能使混合
物达到并维持炸药的点火温度，也不能引燃。
• 在炸药浓度低于或明显低于1.0%时，它已根本不会发生燃
烧爆炸，只可能在温度上升时发生缓慢热分解。
SINOPECSLOF
已得到广泛推广应用，目前常用油管传输和电缆传输两种方式。
• 应用范围涉及试油评价、解堵增产、降压增注、
煤层气及地热开采等方面。
SINOPECSLOF
国内发展的几项技术
• 液体药压裂技术，1992年在吉林油田首次实验成功。 • 射孔-HEGF复合技术，在延长油矿首次实验成功，
效果好于单一高能气体压裂。源自恒稳推进速度（m/s）频率因子 106 s-1 频率因子 109 s-1 频率因子 1012 s-1
0.1 0.01 0.001
6.1 1.1 0.5
100 50 10.8
780.4 452.4 150
0.1 0.01 0.001
3105 3105 3109
3105 3105 3113
3105 3105 3118
SINOPECSLOF
建立一维可压缩流体力学方程
u u 0 t x x
u u p 2 t u x x
T q k x
u RC T , t x
T T cV u Qm RC T , t x q 2 u T T0 p x x
SINOPECSLOF
高能气体压裂工艺设计
• 高能气体压裂技术的关键是对压力—时间

深层煤层气压裂技术的研究与应用

深层煤层气压裂技术的研究与应用张军涛;郭庆;汶锋刚【摘要】水力压裂是煤层气开采最有效的方式，延长矿区深层煤层气井的煤层深度达2000 m左右，由于煤层埋藏深和施工压力高等特点，压裂技术难度大，没有成熟的经验可以借鉴。

介绍了延长矿区深层煤层气压裂技术，该压裂技术采用了活性水压裂液、大排量低砂比、脉冲加砂和复合支撑的思路，目前该技术已成功在延长的深层煤层气井上进行了2口井的现场压裂试验。

%Hydraulic fracturing is the most effective way of coal bed methone( CBM)exploitation,the depth of deep CBM well of the Yanchang Petroleum mining area is about 2000 m,by coal bed buried deep and construction pres-sure is high,fracturing technology is difficult,not mature experiences can be used. This paper introduces deep CBM fracturing technology of the Yanchang Petroleum mining area,the fracturing technology used water activity of fractu-ring fluid,large displacement sand ratio low pulse with sand and composite support ideas. At present,the technology has been successfully tested in 2 deep CBM wells of the Yanchang Petroleum mining area.【期刊名称】《延安大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P78-80)【关键词】深层煤层气;压裂;应用;排量【作者】张军涛;郭庆;汶锋刚【作者单位】陕西延长石油集团有限责任公司研究院，陕西西安 710075;陕西延长石油集团有限责任公司研究院，陕西西安 710075;陕西延长石油集团有限责任公司研究院，陕西西安 710075【正文语种】中文【中图分类】TE358延长石油所处的鄂尔多斯盆地发育石炭—二叠纪和侏罗纪两套含煤岩系，煤层发育，厚度大。

深层煤层气压裂技术的研究与应用

深层煤层气压裂技术的研究与应用霍志星(中联煤层气有限责任公司，山西晋城 048000)摘要：近年来，随着能源产业的发展及人们对能源需求量的不断提升，我国的煤层气勘探开发工作也取得了很大的进展。

在煤层气的开采中，水力压裂是一种十分有效的方式。

某煤层气储层的煤层深度约2000米，属于深层煤层气，对其的压裂开采难度较大，且缺乏成熟的、可供借鉴的技术经验。

本文以该深层煤层气储层为例，介绍了深层煤层气压裂技术及其应用。

关键词：深层煤层气；压裂技术；研究；应用煤层气是一种自生自储式的天然气，它赋存于煤层当中。

相较于一般的天然气储层而言，煤层气储层既是煤层气的储集层和气源岩，也是其产出层。

我国有着丰富的煤层气资源，目前对于煤层气的开发也已取得了很多成果，例如对鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地等煤层气的开发。

某深层煤层气储层位处鄂尔多斯盆地发育石炭一二叠纪含煤岩系和侏罗纪含煤岩系中，不但煤层十分发育，且深度较大。

目前，测得该煤层气储层的煤层深度约2000米，所以在其的开采中，对压力技术的应用难度也较大。

1 深层煤层气压裂液技术在应用水力压裂对煤层进行改造的过程中，压裂液虽然能够发挥出其造缝和携砂的主要作用，同时还会在一定程度上给储层带来伤害，因为压裂液是侵入到压裂储层当中的，尤其是对于一些表面较大的煤层的伤害更加严重。

所以，在压裂液的应用中，不仅仅要保证其满足压裂工艺要求，即发挥出本身应有的作用，还要确保其与储层具有良好的配伍性，以减轻因压裂液侵入而对地层产生的伤害。

可见，对深层煤层气压裂液技术的研究重点在于通过深入分析煤储层的特征，并根据压裂工艺的实际要求，形成能够兼顾压裂效果和对煤层伤害小的压裂技术。

(1)常用的几种煤层气压裂液目前在我国的煤层气压裂施工中，常用的几种煤层气压裂液有：①活性水压裂液：其主要是由水、活性剂、助排剂以及防膨剂等构成的，具有粘度低、伤害低、污染轻、易返排、不易破胶等优点，缺点则在于携砂能力较差、滤失较大；②瓜胶压裂液：其具有较强的携砂能力，且相对造缝长、滤失低，整体优点较多，但同时也具有返排困难、残渣吸附伤害、易破胶不彻底等缺点；③清洁压裂液：其主要优点是易破胶、破胶后无固相残渣、防膨效果好、抗剪切力强、携砂能力强以及摩阻低等，但其在煤层中的吸附却容对煤层造成一定的影响；④泡沫压裂液：其是一种低伤害的优质压裂液，具有粘度高、损害小、滤失低以及清洁裂缝等优点，目前在国外的应用历史比较久，我国近年来也逐渐开始应用，主要缺点在于返排控制难度较大、易造成堵塞以及成本较高。

压裂技术理论及应用ppt课件

理想的压裂储层特性
• 10 > k > 0.001 md (Gas) • 100 > k > 0.1 md (Oil) • 储层厚，含油性好 • 隔层遮挡性好 • 泄油面积大
复杂的压裂储层特性
• k ≥ 100mD或 k ≤ 0.1 mD (Oil) • k ≤0.001 mD (Gas) • 储层薄，含油性差 • 隔层遮挡性差 • 透镜体油气藏 • 敏感性储层
Frac width
1 2
4 - Proppant advances further into the fracture as pumping continues
5 – Proppant advances further in the fracture and may reach the tip of the hydraulic fracture as fluid continues to leak into the permeable formation
45商548井最小水平主应力剖面图3245032500325503260032650327003275032800328503290032950330003305033100331503320033250333003335033400334503350033550336003365033700400045005000550060006500700075008000最小水平主应力mpa深度msinopecslof525450分层压裂改造工艺是指分层压裂改造工艺是指针对层间跨度较大的储针对层间跨度较大的储层在不动管柱的情况层在不动管柱的情况下利用井下工具机械下利用井下工具机械分层的方式分别实施针分层的方式分别实施针措施层措施层措施层措施层措施层措施层措施层措施层分层压裂技术分层压裂技术该技术是近年来发展最为迅速取得成效最大应该技术是近年来发展最为迅速取得成效最大应用范围最广的一项压裂改造技术在基山砂岩体用范围最广的一项压裂改造技术在基山砂岩体正理庄高正理庄高8989区块纯梁梁区块纯梁梁112112等区块均取得了显著等区块均取得了显著的增产效果有效地攻克了以往针对大井段薄互的增产效果有效地攻克了以往针对大井段薄互层的压裂改造难题单井最大加砂量达到层的压裂改造难题单井最大加砂量达到70m70m33高砂比8080加砂强度达到加砂强度达到4m4m33该技术需要包括综合降滤降摩阻高砂比强制该技术需要包括综合降滤降摩阻高砂比强制闭合等多种压裂工艺技术的综合运用设计难度大闭合等多种压裂工艺技术的综合运用设计难度大施工复杂程度高是体现压裂设计和施工水平的重施工复杂程度高是体现压裂设计和施工水平的重要标志

油气田开发中酸化压裂技术的应用分析_1

油气田开发中酸化压裂技术的应用分析发布时间：2021-12-13T06:20:11.955Z 来源：《科学与技术》2021年9月26期作者：屈楠[导读] 酸化压裂技术是基于人工裂缝制造下，提升油气向井筒的导流能力，具备提高油气开采效率的作用,在油气田开发中具有较好的现实应用价值。

屈楠（大庆油田有限责任公司井下作业分公司黑龙江省大庆市 163001）摘要：酸化压裂技术是基于人工裂缝制造下，提升油气向井筒的导流能力，具备提高油气开采效率的作用,在油气田开发中具有较好的现实应用价值。

本文主要对酸化压裂技术在应用过程中面对的难点和注意事项进行阐述，同时对酸化压裂技术的应用进行了深入探讨。

关键词：油气田开发酸化压裂技术应用油气资源是当前经济社会发展以及工业行业等发展的重要资源，是为各种设备设施正常运行提供重要保证的能源资源。

目前对于油气资源的需求量不断提高，在一定程度上对油气田的开采质量和效率提出了更高的要求。

将酸化压裂技术在油气田开发过程中合理应用对保证施工的顺利性极为有利，同时为开发过程的安全性提供了重要保障。

但在实际中还需要做好对酸化压裂技术的研究工作，不断提升这一技术应用水准，强化应用效果，完成油气田开发的目标和要求。

1 酸化压裂技术应用时面临的困难以及相关注意事项1.1 酸化压裂技术应用时面临的困难酸化压裂技术在有油气田开发过程中应用时仍存在相应地问题，且主要受到环境的影响。

例如若是油气田开发施工所处环境下周围温度较高，并且处于深层，若是超高温问题明显，则会导致酸液和压裂无法达到理想效果和实际要求，不仅会对酸液的流动产生阻碍作用，并且会和减少与碳酸物质的反应时间在一定程度上增加了酸液的浪费，影响整体效果。

若是开采的油气田具有复杂岩性的特点，尽管其具备较高的油质，具有极为丰富的油气储量，但就实际情况而言其成为较为复杂的地层组成，且由矿物质组成，因此在酸化压裂技术的应用会降低整体效果[1]。

若是油气田具有较高的硫化比重，同样会对酸化压裂技术的应用效果产生不利影响。

采油工程-压裂酸化

成本低、能量相对较高；地面操作安全可靠；
对套管无损坏。
2021/7/13
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增产（注）措施——压裂
二、高能气体压裂(High Energy Gas Fracturing)
2.高能气体压裂技术发展趋势
4）袖套式射孔压裂复合技术
该技术是在射孔枪身外套一个推进剂袖套。射孔弹在井下目的层射孔时，引燃推进剂袖套，推进剂袖套在目的层套管内燃烧形成的高压，对地层实施压裂并形成多条径向裂缝，达到射孔压裂同时完成的目的。其特点包括：
泡沫压裂液
2021/7/13
乳状压裂液
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增产（注）措施——压裂
一、水力压裂（Hydraulic Fracturing）
6.支撑剂1）支撑剂的来自型压裂后能否在地层中造出一条高裂缝导流能力、足够长度的填砂裂缝，直接关系到压裂后的增产效果合压裂施工的成败。
脆性支撑剂（石英砂、玻璃珠、陶粒）
韧性支撑剂（核桃壳、铝球）
其过程为：地层破裂→裂缝→延伸→支撑剂→填
砂裂缝（具有很高的导流能力）
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2
第六章——水力压裂
（Hydraulic Fracturing）
2.压裂工艺发展简况 3.裂缝形态
垂直裂缝：裂缝面垂直于水平面水平裂缝：裂缝面平行于水平面
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3
第六章——水力压裂
（Hydraulic Fracturing）
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增产（注）措施——压裂
二、高能气体压裂(High Energy Gas Fracturing)
2.高能气体压裂技术发展趋势
2）高能气体压裂与水力压裂及酸化复合技术
油气井在开发生产的后期要进行水力压裂或酸化处理，现在有几个油田已成功地把高能气体压裂与水力压裂，高能气体压裂与酸化处理结合在一起，并取得了良好的效果。

酸化压裂相关工艺技术

酸化压裂技术的智能化与自动化
总结词
随着科技的不断进步，智能化和自动化已成为酸化压裂技术的重要发展方向。通过引入智能控制和自动化技术，可以提高酸化压裂过程的效率和安全性。
详细描述
智能化与自动化技术在酸化压裂中的应用包括实时监测、智能决策、自动控制等方面。通过引入传感器、远程控制等技术手段，实现对酸化压裂过程的实时监测和远程控制，
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提高作业效率和安全性。
酸化压裂技术的环保与安全问题
要点一
总结词
要点二
详细描述
随着环保意识的不断提高，酸化压裂技术的环保与安全问题越来越受到关注。如何降低酸化压裂过程对环境的影响，提高作业安全性是当前的重要研究方向。
针对环保与安全问题，应从多个方面入手，包括优化酸化剂配方、减少废液排放、加强作业监管等。同时，应积极探索新型的环保型酸化剂和无水压裂技术等，以降低酸化压裂过程对环境的影响。
酸化压裂技术包括常规酸化压裂技术和非常规酸化压裂技术，其中非常规酸化压裂技术包括水力喷射酸化压裂、泡沫酸化压裂、固体颗粒酸化压裂等。
酸化压裂技术的原理
酸化压裂技术的原理是利用酸液或碱液的化学溶蚀作用，将地层岩石中的矿物成分溶解，形成微小的溶蚀裂缝或孔洞。这些裂缝或孔洞在压力的作用下会扩大，从而形成较大的通道，提高地层的渗透性。
裂缝。
酸化
将酸液注入裂缝中，对裂缝进行酸化处理，提高地层渗透性
。
返排
通过返排设备将残余的酸液和压裂液排出地层，恢复地层正
常状态。
03 酸化压裂技术的主要类型Biblioteka 常规酸化压裂技术总结词
通过酸液对储层岩石的溶蚀作用，扩大裂缝的长度和直径，提高储层渗透性。

国外非常规储层压裂新技术及未来技术发展

2. 新型微乳液：应用于致密气、低渗透油、页岩气、煤层气
五、压裂酸化材料
第15页/共31页
3.新型化学材料组合转向剂
应用实例（北科威特U井）层系：侏罗系埋深：4267-4572 m温度：135 ℃压力：76MPa孔隙度： 0-22%, 平均 1.8-3%渗透率： 0-119mD, 平均1-2mD断层发育，纵、横向非均质性强
与砂岩和煤岩相比，页岩有注容比大、分量体积差异率小，复杂指数β高的特征
页岩：2.9煤岩：2.2砂岩：1.3
压裂酸化中心自主建立了新的表征参数，发展了测斜仪微形变技术对压裂复杂裂缝的解释方法
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国外近年又研发了新型分布式光纤温度测试技术（DTS），利用光纤感应器对全井段温度变化进行监测，实现对分段改造有效性和缝高延伸的认识。并可进行流体流动监测、流体分布评价。
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射孔方式：电缆传输，逐层上返射孔，投球憋压点火激发压裂方式：投球封堵，逐层压裂，一般5层以后桥塞封堵工艺参数：一般进行5层连续施工，最多可以连续施工12层
JITP(just-in-time perforating)实时射孔投球分层压裂技术实现单井分压40层
应用区域：美国西部的皮申斯盆地Rulison气田储层特征：深度3657.6-4572m，厚度1524m渗透率0.001mD；地层温度：130-160 ℃ 施工参数：单井施工层数≥40层，单日施工层数≥20层液体类型：交联压裂液、滑溜水压裂平均排量4.7m3/min ；最高施工压力65.5MPa 支撑剂浓度：交联冻胶600-720kg/m3，滑溜水240-360kg/m3压后气井累积产量通常是传统压裂的3倍
裸眼完井，耐温218ºC，耐压150MPa
快速可钻式桥塞分段压裂

海上油田脉冲水力冲击解堵工具设计

2021年第50卷石油矿场机械第3期第23页OIL FIELD EQUIPMENT2021,50(3):23-27文章编号：1001-3482(2021)03-0023-05海上油田脉冲水力冲击解堵工具设计张磊，孙林，李旭光，张凤辉(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300450)摘要：研究了海上油田脉冲水力冲击解堵工具的结构和工作原理。

计算了该工具产生的最大压力，分析了冲击室的抗挤毁能力及冲击片的结构和爆破压力的影响因素。

结果表明，冲击室挤毁主要受弹性屈曲控制，冲击片的材料和厚度选择直接影响冲击片的爆破压力，计算得到30MPa破裂压力的冲击片厚度为1.0mm。

设计的冲击室和冲击片满足水力冲击工艺要求。

在1500m深的试验井中进行试验，水力冲击工具产生的瞬时最高压力可以达到地层破裂压力的1.2倍，具有良好的冲击解堵效果。

关键词：海上油气田；水力冲击；脉冲解堵；工具中图分类号:TE935文献标识码:A doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2021.03.004Design of Offshore Oilfield Pressure Pulse Plug Removal ToolZHANG Lei,SUN Lin,LI Xu g uan g,ZHANG Fenghui(CNOOC EnerTech Drilling&Production Co.,Tianjin300450?China)Abstract:The structure and principle of offshore oilfield pressure pulse plug removal tool were introduced.The maximum hydraulic pressure produced by the tool and the collapse pressure of the impact chamber,as we ll as the influence factors of the plate were calculated.The results show that the collapse of the impact chamber is mainly controlled by elastic buckling,and the choice of the material and thickness of the impact disc directly affects the burst pressure of the impact disc.The thickness of the impact disc with a rupture pressure of30MPa was calculated to be1.0mm.The impact chamber and plate designed meet the requirements of hydraulic impact technology.The tool was applied in a1500m deep oil we ll to conduct test.The results show that the instantaneous maximum pressure generated by the hydraulic impact tool can reach1.2times the formation fracture pressure,which has a good impact plugging removal effect.Keywords：offshore oilfield；water hammer effect；pressure pulse plug removal；tool海上油田在注水、注聚和采油过程中，由于温度、合物等形成的混合物在注采井近井地带造成严重堵压力及油气水组分的复杂变化，水合物、无机垢以及聚塞，导致注入压力上升或注不进等现象,严重影响注采收稿日期：2020-11-25基金项目：国家科技重大专项子课题“海上高效注采系统关键技术研究"(2016ZX05025-002-005)；中海油能源发展股份有限公司科技项目“海上油田脉冲水力冲击压裂酸化联作技术研究与应用”(HFKJ-GJ201904)作者简介：张磊(1988-),男，山东德州人，工程师，2014年毕业于中国石油大学(华东)，主要研究方向为油田注入工艺技术,E-mail:zhanglei114@。

微胶囊固体酸酸化压裂技术应用及展望

㊀㊀收稿日期:20220615;改回日期:20230320㊀㊀基金项目:四川省青年自然基金耐高温自生泡沫压裂液生成规律及其携砂机理研究 (22NSFSC3408)㊀㊀作者简介:杨兆中(1969 ),男,教授,博士生导师,1990年毕业于西南石油学院石油工程专业,1996年毕业于该校油气田开发工程专业,获博士学位,现从事非常规油气增产理论与技术㊁采油气理论与技术的研究与教学工作㊂㊀㊀通讯作者:彭擎东(1994 ),男,2017年毕业于西南石油大学安全工程专业,现为该校油气田开发工程专业在读硕士研究生,主要从事非常规油气增产理论与技术方面的研究工作㊂DOI :10.3969/j.issn.1006-6535.2023.03.001微胶囊固体酸酸化压裂技术应用及展望杨兆中1,彭擎东1,王振普2,李小刚1,朱静怡3,秦㊀杨4(1.西南石油大学油气藏地质与开发国家重点实验室,四川㊀成都㊀610500;2.中国石油集团渤海钻探工程有限公司,河北㊀廊坊㊀605007;3.西南石油大学,四川㊀成都㊀610500;4.中国石油长庆油田分公司,陕西㊀西安㊀710018)摘要:常规酸化压裂工作液体系存在酸岩反应过快㊁有效作用距离短等问题,微胶囊固体酸是解决该问题的有效手段之一,其常用于对非常规油气藏进行深度酸化压裂㊂此次研究阐述了微胶囊固体酸的作用机理㊁结构和性能特点,总结了微胶囊固体酸酸化压裂技术的研究进展,指明了微胶囊固体酸酸化压裂技术未来的主要研究方向㊂该研究可为超高温碳酸盐岩油藏的增产改造提供技术支持,并为微胶囊固体酸酸化压裂技术的研究与应用推广提供理论指导㊂关键词:微胶囊固体酸;酸化压裂;胶囊外壳;酸芯;乳液法中图分类号:TE357.2㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀文章编号:1006-6535(2023)03-0001-08Application and Prospect of Acid Fracturing Technology with Microencapsulated Solid AcidYang Zhaozhong 1,Peng Qingdong 1,Wang Zhenpu 2,Li Xiaogang 1,Zhu Jingyi 3,Qin Yang 4(1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation ,Southwest Petroleum University ,Chengdu ,Sichuan 610500,China ;2.PetroChina Bohai Drilling Engineering Co.,Ltd.,Langfang ,Hebei 605007,China ;3.Southwest Petroleum University ,Chengdu ,Sichuan 610500,China ;4.PetroChina Changqing Oilfield Company ,Xiᶄan ,Shaanxi 710018,China )Abstract :The conventional acid fracturing working fluid system has problems such as too fast acid -rock reactionand short effective distance ,the microencapsulated solid acid is one of the effective means to solve this problem ,and it is commonly used for deep acid fracturing of unconventional oil and gas reservoirs.This study describes the mechanism of action ,structure and performance characteristics of microencapsulated solid acids ,summarizes theresearch progress of acid fracturing technology with microencapsulated solid acid ,and indicates the main researchdirections of acid fracturing technology with microencapsulated solid acid in the future.This study can provide tech-nical support for the stimulation of ultra -high temperature carbonate reservoirs ,and provide theoretical guidance for the research and application promotion of acid fracturing technology with microencapsulated solid acid.Key words :microencapsulated solid acid ;acid fracturing ;capsule shell ;acid core ;emulsion method0㊀引㊀言近年来,中国发现了储量巨大的超高温碳酸盐岩油气藏,储层温度最高可达160ħ以上㊂常规的酸液体系在高温环境下具有酸岩反应速率过快的问题,导致酸液有效作用距离严重不足,难以满足该类储层增产改造的需要[1-2]㊂微胶囊固体酸是一种通过使用惰性外壳材料包裹酸液,从而形成胶囊结构的新型固体酸㊂相较于常规的酸液体系,微胶囊固体酸具有有效作用距离长㊁缓速性能好㊁耐高温的特点㊂微胶囊固体酸可以通过不断改进惰性外壳材料性能和合成工艺,提升胶囊外壳的耐温㊀2㊀特种油气藏第30卷㊀性能,以适应开发难度越来越大的超高温非常规储层,具有广阔的应用前景[3-7]㊂此次研究对微胶囊固体酸的作用机理㊁研发进展㊁下步研究方向进行了综合分析,以期为高温碳酸盐岩油藏的增产改造提供技术支持㊂1㊀微胶囊固体酸作用原理常规固体酸的概念最早出现于20世纪80年代,最初被用于防结垢和基质酸化,经改进后亦可用于深度酸化压裂㊂常规固体酸主要分为2种:一种是在液体酸(通常为无机酸)中添加填充物使酸液固化形成固体粉末,另一种则是直接使用固态的有机酸粉末㊂其特点均是在水中可缓慢溶解并释放酸液㊂常规固体酸在使用时,可根据现场实际需求,将固体药剂粉碎为不同粒径的小颗粒,采用非反应液体(低温水㊁原油等)携带至储层深部,缓慢释放出H +㊂常规固体酸是一种优秀的非常规储层改造工作液体系,但也具有酸液有效成分含量较低㊁耐温性不足㊁易出现二次反应产生沉淀副产物的缺点㊂针对常规固体酸的缺陷,学者开始研究微胶囊结构的新型固体酸㊂微胶囊固体酸分为酸芯与胶囊外壳2个部分㊂其工作原理为:前置液完成造缝后,再泵注工作液携带微胶囊固体酸进入裂缝深部,在裂缝深部外壳破坏(通常为地层高温下外壳受热破坏),完成酸液的释放㊂在胶囊外壳破坏之前的运移过程中(井筒中和近井地带)没有酸液的释放和消耗,因此,相较于常规固体酸,微胶囊固体酸具备生酸可控㊁对井下设备腐蚀性极低的优点㊂现今国内外研究的几种微胶囊固体酸外壳破坏所需温度普遍达到了120ħ以上,同时由于其在地层裂缝深处生酸,酸液有效作用距离大幅提升,微胶囊固体酸已成为高温碳酸盐岩储层增产改造施工的一种有效技术㊂2㊀微胶囊固体酸的研究进展固体酸从20世纪末开始就有广泛应用,但早期主要是使用耐温的常规固体酸性粉末进行基质酸化㊂1998年,李峰等[8]将复合固体酸用于解除稠油井堵塞,这是早期固体酸在中国被应用于基质酸化的典型案例,酸化后油井迅速恢复产能㊂20世纪初,乌克兰天然气所研制了固体硝酸粉末,利用非反应流体压开裂缝并将固体硝酸粉末携带至裂缝中的预定位置,再激活硝酸粉末使其与岩石反应[9]㊂进入21世纪后,学者开始尝试使用石蜡㊁植物油等涂层封装有机酸粉末,这是微胶囊固体酸的理论原型,随后在此基础上逐渐发展出微胶囊固体酸体系㊂2.1㊀凝固涂层外壳包裹固态粉末酸21世纪初,为了降低酸液对井下管柱的腐蚀,提高管柱寿命,采用凝固涂层的方法在固体硝酸粉末上覆膜一层植物油,以达到隔离酸性粉末和工作液的目的,最终制作出粒径为0.3~1.0mm 的微胶囊固体酸[10]㊂这也是微胶囊固体酸发展的第1个阶段凝固涂层外壳包裹固态粉末酸㊂凝固涂层是指将低熔点有机物如石蜡等加热液化,通过喷雾方式喷涂在固体酸芯颗粒表面,之后再降温冷却使喷涂层凝固,最终形成胶囊结构的固体酸㊂凝固涂层法要求酸芯为固体粉末酸,或是在液体酸中加入固化剂或填充物后制作成固体小颗粒㊂2.1.1㊀涂层外壳最初所使用的外壳材料为植物油脂,硬脂酸类植物油脂具有良好的疏水隔离性能,且降解后对储层无污染㊂Burgos 等[10]在固体酸性粉末上涂抹一层植物油制备了微胶囊固体酸,植物油涂层可在60ħ下开始熔解并释放出酸性粉末㊂植物油脂的熔化温度普遍较低,且机械强度较低,易出现外壳破损和提前释放酸性粉末的问题㊂面对储层改造的需要,提升外壳的耐温性能成为涂层外壳研发的重点㊂纤维素是一种机械强度好㊁难以被破坏的材料,可通过修饰纤维素表面让其获得亲水性能,从而可以在高温下被水溶胀破坏㊂张大年㊁曾斌㊁蒋廷学等[11-13]采用改性的乙基纤维素对微胶囊固体酸进行包裹,即将喷涂在固体酸颗粒表面的纤维素溶液进行固化处理,使纤维素从溶液析出并凝结于固体颗粒外层㊂改性纤维素外壳坚固,化学性质稳定,包裹完善无泄漏,但其耐温难以突破85ħ㊂为了提高涂层外壳的耐温性,杨洲等[14]采用环氧树脂对固体酸酸芯进行包裹,将环氧树脂材料喷雾涂层在固体酸芯表面后,加入固化剂使其固化交联,形成热固性保护外壳㊂环氧树脂外壳具备优良的化学惰性,难以与大多数物质反应,且耐热能㊀第3期杨兆中等:微胶囊固体酸酸化压裂技术应用及展望3㊀㊀力相对良好,热塑性流变转换温度较高,外壳破坏温度可达到100ħ㊂但环氧树脂外壳存在脆性高㊁抗冲击差的问题㊂为解决环氧树脂外壳机械强度不足的问题,朱永杰等[15]采用溶剂蒸发法得到含醚基团改性多糖材料,并用其包裹盐酸㊂而薛世杰等[16]则采用复合聚乙烯醇包裹硝酸粉末㊂两者都有效提高了涂层外壳的机械强度,使得固体酸能够满足酸化压裂施工的需要㊂2.1.2㊀固态粉末酸芯涂层外壳包裹的酸芯一般为固态有机酸或经过固化填充的硝酸,以便于进行流化喷雾涂层操作㊂曾斌㊁蒋廷学㊁杨洲等[13-14]将硝酸和填充材料混合后捏制为固态小颗粒粉末酸芯,用于制作微胶囊固体酸㊂硝酸能在有机化合物中引入-NO 2而生成硝基化合物,通过硝酸的氧化作用和硝化作用使得非水溶性有机化合物碳链断裂,水溶性变好或完全溶于水,从而达到解除有机物大颗粒堵塞的目的㊂硝酸具有很强的氧化作用,对地层有机物堵塞也具有很强的解除作用,但对碳酸盐岩的刻蚀作用相对较差[17],因此,用于基质解堵增产效果较优㊂采用硝酸酸化压裂还会具有施工风险大和对设备腐蚀大的问题,因此,在油气藏增产施工中使用硝酸需要谨慎处理㊂为了降低无机强酸的剧烈酸岩反应,酸芯可选择固体有机酸,最初常用的是乳酸和柠檬酸㊂Blauch 等[18-19]尝试采用封装于α-羟基羧酸中的柠檬酸进行深度酸化㊂封装柠檬酸的酸岩反应速率极低,酸液穿透距离大幅提高,但由于储层普遍含有一定方解石,柠檬酸与方解石反应会产生柠檬酸钙沉淀,可导致新的堵塞㊂在柠檬酸酸芯被否定之后,Nasr -EL -Din 等[20]开始考虑使用乳酸(CH 3CHOHCOOH)作为固体酸芯㊂乳酸也是一种α-羟基羧酸,但乳酸钙(乳酸与方解石的反应产物)在高温下不会引发堵塞,从而成功替代了柠檬酸㊂然而Nasr -EL -Din 等[21]用乳酸体系处理碳酸盐岩储层后,发现采用乳酸酸化压裂会使储层非均质性程度加剧㊂此外,柠檬酸酸芯和乳酸酸芯在温度超过70ħ后会出现复杂的副反应,难以满足超深层碳酸盐岩储层的酸化压裂需要㊂在α-羟基羧酸无法满足酸化压裂施工需要后,固体磺酸酸芯开始应用㊂最初的氨基磺酸在温度为60ħ以上时不稳定,部分水解后可能导致石膏沉淀,应用受到限制㊂但经过Silin 等[22]的改进,氨基磺酸已成功应用于温度为110ħ的储层㊂氨基磺酸在酸化过程中的活性取决于其在水溶液中形成两性离子的能力㊂与盐酸相比,氨基磺酸与碳酸盐矿物的反应速度较慢,且对油田设备的腐蚀性较低㊂此外,氨基磺酸能够防止二次沉淀发生,并去除沥青质㊁树脂和石蜡等沉积物㊂凝固涂层法制作的微胶囊固体酸相对稳定,保存时间长久㊂该技术需先将外壳加热熔解再喷涂,而外壳往往耐温性不佳(难以突破90ħ),且机械强度较差㊂另外,由于喷涂时酸芯需要为固体,无论是采用固化剂填充液体酸制成酸性固体颗粒,还是使用固态的有机酸做酸芯,其供酸能力(溶于水后电离出的H +浓度)均不足,酸蚀裂缝效果差㊂2.2㊀高聚物外壳包裹液体酸碳酸盐岩储层需要压裂工作液在高温下具备更好的缓释能力,而涂层外壳类微胶囊固体酸难以满足耐温要求,被逐步淘汰㊂在此背景下,学者们通过在W /O 型乳液的油水界面引发聚合反应,从而在乳液的油水界面生成一张高分子聚合物膜,完整地对内部酸液进行包裹㊂这种内部酸芯为液体酸液的新型微胶囊固体酸,以其高聚合物外壳耐温性强和外壳的灵活选择性成为主要研究方向㊂2.2.1㊀高分子聚合物外壳为了满足高温碳酸盐岩储层酸化压裂施工的需要,微胶囊固体酸的外壳材料应当具备以下特性:极其优秀的耐温性,以应对高温储层;优异的耐酸性,以保证酸液的包裹;酸芯为液体时,微胶囊外壳材料应具有较高的交联密度,可以在承受一定的温度和压力时,良好地包裹液体芯材;因涉及酸化压裂施工,外壳材料应具备足够的抗压强度,包括流体中抗滚动㊁施工中抗冲击㊁裂缝中抗闭合等性能,以保证其能被工作液携带进入地层㊂学者们开始研究制作各类满足以上条件的高分子聚合物作为微胶囊固体酸的胶囊外壳,并逐步形成了多种释放类型的微胶囊固体酸㊂2015年开始,随着超深层超高温碳酸盐岩油藏的开发,高温熔解型外壳成为一种新的固体酸制备思路㊂高温熔解型外壳,即外壳在常温下保持化学稳定性,但在地层高温作用下,高分子聚合物外壳开始玻璃化转变,外壳由固体变为黏弹性流体,㊀4㊀特种油气藏第30卷㊀从而无法维持封闭外形,导致胶囊破坏释放出内部的酸液㊂左明明[23]成功使用甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸在乳液液滴表面聚合出高强度外壳,该外壳耐温可达120ħ㊂Johnson 等[24]采用W /O /W 双乳液法,利用丙烯酸酯聚合物外壳包裹实现对HCl的封装,该外壳在80ħ以上可完全熔解㊂刘高峰[25]研制了一种受温度控制的水溶性盐酸微胶囊,该胶囊可在超过120ħ的高温环境中遇水缓慢溶胀破坏,并释放出内部盐酸㊂高温熔解外壳型微胶囊固体酸,即温敏型微胶囊固体酸,也因其良好的耐高温能力,以及可控的酸液释放过程,逐步成为当前微胶囊固体酸体系的主流研究方向㊂H +浓度控制型外壳是另一种新型的高分子外壳材料(丙烯酰胺类聚合物),是一种由H +浓度控制的单向渗透膜㊂在较高的酸浓度下,该外壳材料保持完整,没有固体酸的释放㊂H +浓度控制型微胶囊固体酸与其他酸液一起注入地层,随着地层中酸液的消耗,酸浓度降低,H +浓度控制型外壳被破坏,内部固体酸释放㊂Alireza 等[26]研制了一种受pH 响应控制释放的胶囊㊂Luo 等[27-28]研制了一种固体酸封装/涂层材料,该材料由丙烯酰胺等聚合物组成,属于高聚合物基团,不溶于高浓度酸(盐酸质量分数大于16%时),在外界盐酸的质量分数低于14%时开始缓慢破坏㊂H +浓度控制型外壳可以大幅延长酸岩反应时间,但其缺陷也非常明显,即不能使用中性和碱性液体携带进入地层,必须使用酸性工作液携带,失去了其他微胶囊固体酸不腐蚀井筒设备的优势㊂在参考了微胶囊破胶剂压力释放工艺后,近年来提出了一种新型的应力破坏外壳型微胶囊酸[29-30]㊂利用化学惰性的刚性外壳包裹酸液,在压裂液的携带下注入地层,在压裂结束后,通过裂缝闭合挤压作用使得胶囊破裂,内部酸液释放,从而使地层中长期保持酸性环境,阻碍钙盐类沉积物的形成和产生,保障油气通道顺畅㊂高压破裂型外壳结构稳定,不与各类工作液体或地层水发生反应,具备极高的抗压强度㊂但由高分子聚合物外壳包裹液体酸液形成的球状微胶囊,往往难以具备支撑裂缝㊁防止裂缝闭合的抗压强度;而采用超高温烧结形成的无机硅化合物空心载物球,虽具备极佳的抗压支撑能力,却无法包覆携带液体酸液㊂因此,应用于防止油气通道结垢的应力破坏外壳型微胶囊酸,受外壳材料限制,目前处于理论设计阶段㊂引发剂破坏外壳型固体酸,是参考了压裂施工中的暂堵球工艺后,新近提出的另一种新概念微胶囊固体酸[31]㊂即惰性的胶囊外壳可与特定释放液接触后发生溶解/降解,从而达到控制固体酸释放酸液过程的目的㊂在引发剂破坏外壳型固体酸被泵注入地层中后,泵注引发剂进入地层,最终破坏外壳并释放酸液㊂该类型固体酸的优点是生酸过程可控,但加注引发剂可能会引起复杂的副反应,同时增加工序㊂2.2.2㊀液体酸芯由于在乳液油水界面引发聚合反应,生成聚合物外壳,因此,要求内部酸液必须为液体㊂目前国内外学者普遍采用盐酸作为新型微胶囊固体酸的酸芯[25,32]㊂盐酸体系多样,在不影响聚合反应的条件下,可在盐酸中加入添加剂,也可采用稠化酸㊁VES 酸等各种缓速盐酸体系㊂在面对砂岩储层的施工要求时,亦可将盐酸酸芯替换为土酸㊂2.3㊀小结微胶囊固体酸的研究重点是外壳,外壳决定了微胶囊固体酸的应用环境与缓释能力㊂胶囊包裹的结构可以有效避免在近井地带酸液被提前消耗以及腐蚀井筒设备,使用高分子聚合物外壳可使释放温度提高到120ħ以上,具有更强的缓速能力,在高温碳酸盐岩酸化压裂施工中具备广阔前景㊂从最初的遇水自动降解的塑料封隔球,到90ħ下熔解的树脂外壳,再到能耐受135ħ的高分子聚合物热塑性外壳,微胶囊固体酸的研究过程就是对外壳的改进过程,也是一个克服与适应非常规油气储层高温工作环境的过程㊂如何继续提高微胶囊固体酸的耐温能力,延长微胶囊固体酸的有效作用距离,是未来研究改进的主要方向㊂3㊀微胶囊固体酸下步研究方向微胶囊固体酸的未来发展趋势必将以采用高聚合物包裹液体盐酸的形式为主㊂采用双乳液法和单乳液法制备高分子材料外壳包裹酸芯制成微胶囊固体酸,将成为未来微胶囊固体酸的研究方向和重点㊂3.1㊀W /O /W 双乳液法双乳液法是一种通过形成W /O /W 型乳液完㊀第3期杨兆中等:微胶囊固体酸酸化压裂技术应用及展望5㊀㊀成胶囊外壳包裹结构的方法,其原理见图1㊂将酸芯制成W 1液体,连续缓慢加入至胶囊外壳溶液中形成W /O 乳液,再将整体W /O 乳液缓慢滴入W 2溶液中并形成W /O /W 乳液㊂在形成W /O /W 型乳液后,中间的聚合物单体分散液可通过聚合的方式形成固体外壳材料[33],也可以采用固化或相分离等方式形成固体结构外壳材料[34]㊂采用双乳液法时,胶囊外壳是在单独的油相中图1㊀W /O /W 双乳液法制作微胶囊固体酸Fig.1㊀The production of microencapsulated solid acids by W /O /W double emulsion method通过聚合反应合成的,合成过程不会受到内部强酸液体的干扰㊂因此,双乳液法制作固体酸时,外壳材料的可选种类多㊂但由于在固化形成胶囊外壳的过程中,乳液体系的热运动会导致包裹乳液结构的不稳定和不规则[35-36]㊂因此,采用双乳液法难以使聚合物达成对内部酸液的全覆盖包裹,微胶囊固体酸的产率会相对较低,制成的微胶囊固体酸往往伴随有缓慢泄露的缺点㊂如何解决双乳液法微胶囊固体酸保存时间短㊁酸液缓慢泄露的缺点,是未来的研究重点㊂3.2㊀W /O 单乳液法国内外研究人员通常使用单乳液法制作包裹过硫酸铵破胶剂的胶囊[37-38],将胶囊与压裂液一起注入,随后胶囊外壳在进入地层30s 后破坏,释放过硫酸铵完成破胶㊂该方法同样可用于包裹盐酸液体,在单乳液界面中通过自由基聚合反应,完成高分子聚合物对盐酸的包裹,形成稳定可靠的胶囊结构㊂单乳液法即将亲水性聚合物单体A 溶于盐酸中制成水相液体,将其连续加入不溶的有机溶剂中形成W /O 乳液,再向体系中加入连续相的疏水性单体B 和表面活性剂㊂在表面活性剂作用下,亲水性单体A 和疏水性单体B 在油水界面聚集,之后加入引发剂,使单体A 和单体B 在油水界面发生界面聚合[39],最终在油水界面形成连续完整的固相高聚合物,完成对酸液的包裹(图2)㊂单乳液法制作的微胶囊固体酸,具有包裹完整和可长期保存的特点[40]㊂但聚合反应是在酸液和有机溶剂的油水界面发生的,该固体酸的聚合物外壳需由亲水和疏水2种单体聚合组成㊂同时还要求聚合物单体和聚合物皆不溶于有机溶剂,且反应能在强酸环境下进行,因此,外壳材料种类的选择受到极大限制,可选材料较少㊂此外,由于单乳液聚合难以控制各个乳液液滴表面聚合单元之间互不影响㊂因此,单乳液法制备的微胶囊往往难以控制形状以及分选度㊂寻找新的耐温性更为良好的聚合物外壳材料,改进单乳液制备的微球形状,成为使用单乳液法制作微胶囊固体酸的攻关重点㊂4㊀问题与展望非常规油气资源的储层改造技术是目前石油天然气工业的研究热点㊂但在面对超高温储层酸化压裂施工时,目前常用的胶凝酸/交联酸体系和自生酸体系存在缓速效果被削弱㊁有效作用距离不足的缺点㊂而微胶囊固体酸作为一种新型的酸化㊀6㊀特种油气藏第30卷㊀压裂工作液体系,在降低酸岩反应速率㊁提高酸液有效作用距离㊁降低酸液对井筒设备的腐蚀性等方面有独特的优势,但也具有酸液有效成分不足而导致刻蚀能力较弱的缺点,难以取代常规酸液体系作为酸化压裂施工的主体工作液㊂在对微胶囊固体酸体系研究进展调研的基础上,认为目前微胶囊固体酸在以下方面还可继续攻关,以拓展微胶囊固体酸的应用㊂(1)明确微胶囊固体酸的优势区间㊂由微胶囊固体酸的性能优势可知,微胶囊固体酸主要用于增图2　W /O 乳液法制作微胶囊固体酸Fig.2㊀The production of microencapsulated solid acids by W /O emulsion method长酸化有效作用距离㊂然而因胶囊结构的组成,导致其酸液有效成分含量相对较低,本身的生酸能力相对较弱,且必须由工作液携带进入地层㊂同时微胶囊型固体酸往往成本高昂,难以作为酸化压裂的主体酸,需与常规工作液体系协同作用㊂即采用常规酸化压裂工作液成功造缝后,再应用微胶囊固体酸在裂缝深部继续进行酸蚀,增强酸液有效作用距离,以提高酸蚀裂缝的导流能力㊂微胶囊固体酸的未来发展应以更缓慢地释放,延长酸液有效作用距离以增强穿透能力和增强裂缝刻蚀能力为主㊂(2)着重研究温敏型聚合物胶囊外壳㊂早期微胶囊固体酸研究中,由于胶囊外壳理论体系不成熟,对微胶囊固体酸的应用方向不明确㊂未来研究中胶囊外壳应与酸芯分离,各自进行独立研究㊂在胶囊外壳方面,应当着重研究温敏型聚合物胶囊外壳,通过提高胶囊外壳的热塑性转变温度,来提高微胶囊固体酸的释放温度,以达到适应在超高温超深层碳酸盐岩中应用的目的㊂在酸芯研究方面,应在保证与外壳配伍性良好的同时,具有可替换性,如在对砂岩储层进行酸化压裂时,可将微胶囊固体酸的酸芯更换为土酸㊂(3)着重研究双乳液法制备微胶囊固体酸㊂采用双乳液法制作微胶囊固体酸时,酸芯部分与胶囊外壳相对独立,可利用不同的酸芯与不同的胶囊外壳进行组合,灵活针对地层条件制作对应的固体酸㊂因此,未来主要制作胶囊固体酸的方法应为双乳液法㊂然而双乳液法制作的固体酸,存在着保存能力差的问题㊂解决双乳液法制成的微胶囊固体酸保存能力差的问题,扩展双乳液法微胶囊固体酸的种类,增强微胶囊固体酸的耐温性能,是未来微胶囊固体酸酸化压裂研究的主要方向㊂参考文献:[1]叶登胜,任勇,管彬,等.塔里木盆地异常高温高压井储层改造难点及对策[J].天然气工业,2009,29(3):77-79.YE Dengsheng,REN Yong,GUAN Bin,et al.Difficulties andcountermeasures for reservoir reconstruction of abnormal high tem-perature and pressure wells in Tarim Basin[J].Natural Gas In-dustry,2009,29(3):77-79.[2]蒋廷学,周珺,贾文峰,等.顺北油气田超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术[J].石油钻探技术,2019,47(3):140-147.JIANG Tingxue,ZHOU Jun,JIA Wenfeng,et al.Deep penetration acid fracturing technology for ultra deep carbonate reservoirs inShunbei oil and gas field [J].Petroleum Drilling Techniques,。