酸压

原理：形成预期尺寸的裂缝后，在低于裂缝延伸压力而高于裂缝闭合压力
目的：增强刻蚀程度，提高裂缝导流能力，控制裂缝尺寸 适用：有气顶、底水、低温白云岩、致密储层 设计要点： （1）选择施工参数，造成预期裂缝尺寸 （2）平衡设计：保持注入量与滤失量间平衡，或保持井底压裂在裂缝延伸 压力之下、闭合压力之上
酸压工艺

Workflow
Rock Embedment Strength (RES) Test
(Before Acid)
Acid Etching
Etching Pattern Analysis
Rock Embedment Strength (RES) Test
(After Acid)
Fracture Conductivity Measurement


裂扩展

流体力学：液体性质、滤失和施工参数决定酸液与压力
分布

酸岩反应：酸岩反应、滤失和流动决定酸液浓度分布和
酸溶岩石分布

滤失：酸岩反应影响滤失，滤失影响流动 导流能力：裂缝腐蚀表面形状和闭合应力决定导流能力
酸液作用距离
3个缝长概念 动态缝长：水力裂缝作用距离 活酸作用距离：活性酸液到达距离 有效裂缝距离：导流能力超过一定值得距离
驱替压差（MPa）
降滤失技术
多级交替注入
降滤失技术
前置注入大量滑溜水 油藏
酸液体系
一般15~28%HCl+添加剂 普通稠化酸 交联酸 变粘酸（温控，pH值控 制，VES变粘酸） 泡沫酸 乳化酸 就地自生酸
酸液体系
酸液体系
稠化酸
酸液体系
稠化酸
酸液体系
交联酸
BZJ-1(BJZJ) ƒ = f (t) T = f (t)
酸压与水力压裂选择

选择基于

预期的增产效果 成本 NPVs of optimal treatments 可行性


酸压 裂缝较短 &导流能力较高 – 中高渗地层较好 天然裂缝性地层，水力压裂难于实现，易砂堵 软地层，酸压导流能力低 均质地层，导流能力低 水力压裂 裂缝可以很长 – 低渗透地层较好 软地层、均质地层，增加导流能力

超大规模酸压
前置液+酸液+过顶替液，用量大，特别前置液量， 冷却地层，降低酸液滤失；酸液量大，增加酸蚀 缝长；过量顶替，增加酸蚀缝长。

复合酸压
各种工艺混合使用，旨在降低酸液滤失和酸岩反应 速度，增加有效酸蚀缝长 用于低渗油气藏，需要造长缝，微裂缝发育，酸液 滤失严重，需要降滤失
酸压工艺

体积改造
500 450 400 350
/ m P a s
120 100 80 60 40 20 0 70
/ °C T
300 250 200 150 100 0 14 28 t / min 42 56
HAAKE RheoWin 4.20.0002
ƒ
酸压导流能力

因为酸蚀过程随机，裂缝表面粗糙，导流能力很难准确 预测 酸压导流能力需要非均匀刻蚀 通常用经验方法预测:
酸压
酸压

酸压原理 酸液滤失 酸液体系 酸蚀裂缝导流能力 酸压设计
Acid Fracturing
Fracture fluid
Acid Fracturing
H+
Acid Fracturing
酸压
– 高于地层破裂压力下注入，酸溶作用产生高导流通道
Opening
Differential etching
复杂缝网 水平井+分段压裂 裂缝转向
酸压工艺
复杂裂缝可行性
水平主应力差8 MPa
5MPa
天然裂缝角度15o，水平主应力差8MPa能开启
酸压工艺
3MPa
4MPa
5MPa
6MPa
天然裂缝角度30o，水平主应力差小于3MPa天裂缝开启， 高于5MPa很难开启
酸压模拟
动量方程
u u p [ 2 u ]
k f w C1 exp
C1 1.47 10 w
7 2.47 i
( C2 c )
kfw: conductivity (md-ft) wi: ideal width (in) σc: closure stress (psi) Srock: rock embedment strength (psi)


缝长 导流能力 酸液量 排量 泵注程序
三、施工参数优化

四、管柱设计 五、现场实施 六、返排 七、化
酸压设计
裂缝参数优化
酸压设计
施工参数优化： 排量 液量 泵注程序 前置液（可选）
酸液
顶替液
酸压设计
施工参数优化：排量、液量、泵注程序
动态缝长>活酸作用距离>有效酸蚀缝长
活酸到达的地方，如溶蚀量少，或裂缝面不粗 糙，裂缝抗变形能力差，裂缝在闭合应力下闭 合，无导流能力，为无效裂缝
酸液滤失机理

酸岩反应使裂缝表面不能形成有效降 低滤失的滤饼

酸岩反应增加孔隙度，形成蚓孔 裂缝性地层，酸液选择性的流经天然 裂缝，滤失能进入油气藏较深部位
降滤失技术
无降滤失剂
0.4 0.35 1#(0g) 2#(0g)
驱替压差（MPa）
0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 5 10 15 时间（min） 20
25
30
降滤失技术
加降滤失剂
4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 时间（min）
Example


Dolomite (Young’s Modulus: 106 psi) Closure stress: 3,000 psi
Average width: 0.023 in.
Average width: 0.0030 in.
酸压设计
一、酸液体系、添加剂 二、裂缝参数优化（产量预测）
10
1
0.1
0 20 40 60 闭合压力（ MPa） 80 100
导流能力经验公式


Empirical correlation developed by Nierode and Kruk (1973) based on experimental work Relate conductivity to ideal width, closure stress and rock embedment strength
40 39
缝高（m）
38 37 36 0 50 100 压裂液粘度（mpa.s） 150 200
排量：摩阻，净压力（逢高），酸液作用距离
酸压设计
180 160
酸蚀缝长（米）
140 120 100 80 60 0 2 4 6 8 排量（方/分） 10 12
酸压设计
180
有效裂缝长度（m）
160 140 120 100 80 0 300 600 900 1200 1500 酸液量（方）

闭合酸化
适用条件：软地层（如白垩层），均质地层，或为在近 井地带获得很高导流能力 工艺：先进行酸压处理，裂缝表面已有一定溶蚀，再在 低于裂缝开启压力下注入酸液，形成非均匀刻蚀，提 高导流能力。 缺点：注入排量低，酸液作用距离有限。
酸压工艺

平衡酸压技术
条件下注入酸液，即保持酸液注入量与酸液滤失和反应量平衡，使得裂 缝既不闭合又不延伸，延长酸液与裂缝面接触时间，保证裂缝面上足够 岩溶量
C2 x103 13.9 1.3 ln Srock
C2 x103 3.8 0.28 ln( Srock )
for : 0 Srock 20,000 psi
for : 20,000 Srock 500,000
VX wi 2(1 )h f x f
实验测得的导流能力
酸压工艺

多级交替注入
前置液+酸液+前置液+酸液…+顶替液 利用前置液与酸液粘性差异、前置液对蚓孔的填 充作用，降低酸液滤失，增加活酸作用距离
酸压工艺

多级交替注入+闭合酸化
多级交替注入完毕，在裂缝闭合状态下注入酸液， 利用前面形成的非均匀孔道分布，加剧裂缝表面 非均匀刻蚀，增加近井裂缝导流能力
酸压
酸压
酸压工艺


前置液酸压 多级交替注入 多级交替注入+闭合酸化 闭合酸化 平衡酸压技术 超大规模酸压 复合酸压工艺：多种手段降低滤 失和酸岩反应速度 体积改造工艺
酸压工艺

前置液酸压
前置液+酸液+顶替液 前置液：造缝，降温，降低酸液滤失 粘度差异大时形成粘性指进



通过酸液分布确定岩溶量
基于岩溶量用经验公式计算 用平均方法获得整条裂缝的平均导流能力

通过与试井方法得到的导流能力比较，可将计算的导流 能力校正到油田实际情况
Hk f w p q L
qL k fw Hp
1000
导流能力（ D·cm ）
100
接触时间20min 接触时间40min 接触时间60min 接触时间80min
Access port to measure pressure in the middle of fracture Flow insert
裂缝尺寸对闭合的影响
H=0.1ft H=100ft
σCL
σCL
• With large scale, fracture is likely closed after injection under closure stress • If the channels are of smaller scale, they may not close after injection
1
2
3
4
5
Modified API Conductivity Cell
Flow insert
Direction of the flow
Access ports to allow leak off fluid
Access ports to measure Pressure drop along the fracture
Contacts
1 2 w 2 0 H E


If the fracture cannot stay open, the narrowest points come into contact.
3D导流能力
3D导流能力
Conductivity: 16740 md-ft
Conductivity: 2319 md-ft
酸液滤失机理
0.03 0.025 总滤失 天然裂缝 基质
滤失 m3 /m2
0.02 0.015 0.01 0.005 0 0
裂缝性碳酸盐岩油藏酸压滤失 示意图，俯视图。
20
40
60 80 时间 （分）
100
120
降滤失技术



降滤失剂（粉陶，油溶性树脂，可降解纤维， 可降解颗粒，气相泡沫）：桥堵，暂堵 酸液粘度：增加渗流阻力 降滤失工艺（多级交替注入） 提高油藏压力：前期注入活性水，增加裂缝 附近地层压力，降低酸液滤失压差，从而降 低酸液滤失
Measured experimental values of fracture conductivity used in development of correlation
导流能力经验公式局限性



实验室岩芯尺寸较小，不能代表大尺度和就地条 件下的非均质性 经验公式假设均匀的腐蚀宽度 Nierode and Kruk (1973) state that 其经验公式预测的 导流能力趋于保守，应用其他测试手段校正 Aud et al. (1992) & Elbel (1993) 分析了油田生产数据 后建议增加Nierode and Kruk 经验公式1个数量级
酸压导流能力研究新进展
Laboratory tests at realistic field conditions (rate, temperature, and fluids) Acid transport and dissolution in heterogeneous media Conductivity of small channels in fractures
Closing
– 替代支撑剂通过非均匀酸蚀产生导流能力 – 适用条件（1）碳酸盐岩地层；（2）刻蚀面不均匀；（3） 地层强度较高，闭合应力下裂缝不完全闭合；（4）低渗 – 增产机理：
• 穿越近井带污染 • 改变流态：径向流变为双线性流 • 增加人工裂缝附件渗透率
典型酸压裂缝表面腐蚀形状
酸压

固体力学：压力分布与岩石物性决定宽度分布，裂缝起