■ 江杰 宋志峰
●酸压现场
●酸压作业
酸压工艺，通俗地说，好比在地下为原油修一条高速道路，酸化是修路，压裂是铺沥青，让道路更平坦、顺畅。目前，西北油田70%的油井是通过酸压建产，酸压产油率达80%，平均年产油200万吨
上世纪九十年代，新兴的酸化压裂技术大大拓展了石油开发的储层界限，也走进西北油田工程技术人员的视线。1998年5月，地质人员复查发现沙23井奥陶系有油气显示、有储集空间，12月，在该井段裸眼井段实施酸压试验，5毫米油嘴自喷，日产原油90立方米。第一次酸压就成功见效连，由此，酸压作为技术手段，被西北油田信任了这么多年。
张雄是该油田工程院储改所所长，是塔河油田酸压技术的引进者之一。他介绍说，前期以学习合作为主，后期以自主研发为主。起步时，所里技术是零积累，而世界同行对超深井酸压工艺也少有涉猎。平均6000米深的酸压，这两年他们遇到和解决的问题，可以说都是世界难题。
挑战前所未有 考验无所不在
整个塔里木盆地探明储量19亿吨，其中西北油田就占13.2亿吨。与浅层均质油藏不同，缝洞型油藏多以缝洞为主，随机离散分布，非均质性极强，实施酸压工艺，面临特殊的技术挑战。
挑战一：复杂缝洞型油藏裂缝扩展沟通理论基本处于空白。当前成熟的裂缝扩展理论主要针对于均质油藏，对于强非均质性的缝洞型油藏适应性不强。地应力决定了所有裂缝的走向和规律，就像地面上我们扔个石子，必须呈抛物状下落，而酸压如同劈柴，在根据地应力的方向，按照木头的纹理，或者已经存在的裂缝下刀，才能如庖丁解牛，事半功倍。只有了解和掌握了具体井段地质的地应力场和裂缝扩展的规律，才能采用有针对性的酸液浓度和工艺方式。
挑战二：井靶位置关系类型多样、沟通工艺需求差异大。缝洞储集体结构复杂、空间上随机分布，造成井靶位置关系类型多样，不同靶点的沟通难题及工艺需求差异大。在主应力方向远端靶点，反应快，距离短(120m)需求深部高导流沟通。在主应力方向侧翼靶点，沿主应力单向沟通难，需求多向沟通动用侧翼。油水界面顶部靶点，难题是缝高失控底水突破，需求控缝控水酸压。而长裸眼井是多靶点，用工具高效分段困难，需无工具分段改造。
挑战三：超深超高温超高压，配套材料研发属世界级难题。首先超深高破压储层，液体摩阻大，井口超压，地层难以压开。其次，超高温储层酸岩反应快，有效距离短。最后，超高温强酸环境，稠化剂缓蚀剂分子链易断裂，160℃以上是缓速酸研发禁区。原有的压裂液，在超深井下，不是因距离远，没达到位置就改变性能，就是因高温降低粘度而失效。
上述技术上的挑战，无时不考验技术人员的胆识、韧性和创新精神。现场提出需求，就是研究方向，他们最终趟出了一条属于自己的道路，也丈量着世界超深井酸压技术的高峰。
深化地层认识 强化理论研究让奥秘呈现
老子说，形而上者为之道，形而下者为之器。因为道法自然，也因为道生万物，所以理论的重要性是不言而喻的。张雄说，当真正意义上的酸压研究一开始，我们就很重视理论研究，首先希望通过对缝洞油藏裂缝扩展沟通新理论的研究，从更本质的角度上把握，从而让所有的地质奥秘得以呈现。令我们没想到的是，这一理论的突破，比我们想的要快得多。
针对均质油藏裂缝扩展沟通理论难以适应缝洞油藏的问题，他们建立了缝洞靶点量化表征技术、创新了三维应力场计算模型、构建了三维裂缝扩展模拟方法，填补了行业空白，指导了235井次设计，有效率高达90%。
缝洞靶点量化表征技术，就是创立分频能量、深度偏移、波阻抗反演三种缝洞靶点刻画理论，如同给地下储油的缝洞照相，与此相比，以前的刻画技术是黑白照片，像素低模糊，现在不但是高清，直接接近视频。实现了靶体数量、中心、顶界三定量化表征，精度从50mh上升到10m，为酸压定量设计提供依据。
而复杂缝洞体油藏三维应力场模拟技术，则是建立了实况地质建模技术，在原有的基质-裂缝流固耦合应力模型基础上，新建溶洞函数积分项，创新构建基质-裂缝-溶洞(断裂)流固耦合应力计算模型，准确揭示断裂和溶洞对区域和局部的应力影响。这是一项用数模对地应力进行量化刻画的技术，就像医师抓药，以前凭感觉估摸，现在有了精密天平秤，可以做到精准量化。
最后，首创了复杂缝洞体油藏三维裂缝扩展模拟平台(TOUGH-FEMM)， 缝洞型油藏裂缝扩展存在诸多难题，业内最先进的ABQUES均无法解决，他们创新地形成一键式地质缝洞导入、有限无网格算法、自适应积分域法、缝尖应力点插值法，形成TOUGH-FEMM模拟平台，首次实现三维复杂裂缝沟通溶洞快速精确模拟。
远端多酸复合 侧翼多向沟通突显针对性
张雄通俗地说：所谓酸压不过是在地下为原油修一条高速道路，酸化是修路，压裂是铺沥青，让道路更平坦，顺畅。但所有道路都要遵循应力场的规律，围绕应力场沟通靶点。针对主应力远端靶点沟通难，创新多酸复合非均匀刻蚀深度酸压技术，针对主应力侧翼靶点沟通难，循缝找洞多向酸压技术。
针对主应力远端靶点沟通难题，他们首先发明了160℃深穿透高粘缓速酸。发明前因为酸液反应快、交联快、缓蚀低，经过立项攻关，设计耐高温稠化剂、交联延迟剂、高温缓蚀剂，形成高粘缓速酸，三项指标均达行业领先。仅此就获得授权专利5项。构建了大型酸蚀裂缝模拟系统，实验证实了多酸复合能实现非均匀刻蚀。又针对常规酸岩反应模型无法考虑天然裂缝的问题，基于地质统计规律，通过概率密度函数，将天然裂缝嵌入储层模型，建立了裂缝型储层酸液流动反应数学模型，并构建了模拟软件。最后，建立了多酸复合注入反应计算模型、形成了多酸复合参数优化方法，有效缝长由120m上升160m，产能是常规酸压的2倍。
围绕主应力侧翼靶点沟通难题，他们创新形成循缝找洞多向酸压技术。同样也是先研发低界面张力复合渗透酸，通过3项关键单剂创新，研发了首套超深、超高温储层循缝找洞多向酸压专用的复合渗透酸，具备强渗透、深穿透、低摩阻3大优势。然后根据实际的天然裂缝和缝洞数据，首次构建大型循缝找洞物模实验，颠覆了国内外形成多向沟通的应力差需<6MPa的认识，明确了多向沟通的条件标准，为深部岩层循缝找洞多向酸压方案的制定指明了方向。同时，建立了酸蚀蚓孔演化数学模型、制建立基质-天然裂缝-溶洞中酸液流动反应模型，明确了酸蚀蚓孔演化规律，井周径向循缝20m，远井裂缝单侧循缝15m，为“循缝找洞”提供理论支撑。最后，基于物模和数模实验，形成了近井循缝→中远井裂缝扩展→远井循缝工艺设计方法，应用110井次，沟通率由50%上升78%，平均日产油19.9上升42.6t/d，累增油121.3万吨。
上达油水界面顶 下及裸眼多靶点特事亦特办
面对复杂的地质情况和钻完井工艺，沟通的建立也需要特殊的技术方法。经过几年努力，他们围绕油水界面顶部靶点的高效沟通，创建了控水酸压选井选层决策方法。该方法，针对杂缝洞型油藏控水酸压影响因素多、选井准度差的问题，依托权重分析理论，建立了深度自主学习BP神经网络选井决策方法并形成软件，确定了总权重11的临界标准，选井符合率由50%上升80%。然后，又研发了超深井定点定向喷射工具。该工具耐温180℃，引导裂缝顶部起裂，人为提升避水高度，实现裂缝定向沟通靶点，下缝高降低30%。又构建覆膜砂多级停泵沉砂控缝酸压技术，可实现垂向应力差2-3MPa，避水高度30m控缝阻水。
针对工具分段难以适应超深缝洞型储层难题，他们研发了高强度自降解纤维暂堵材料。相比其它堵剂，具备耐强酸、耐高温、全降解、高承压优势。其后，创建了暂堵分段实验测试方法，通过研制暂堵分段大型物模实验装置和实验方法及数学模型，预置天然裂缝和弱面层理，实验结果证实暂堵能形成分段改造裂缝。然后，形成了暂堵参数优化方法，建立动态缝宽预测模型并形成模拟软件，在此基础上形成基于架桥理论的三层暂堵方法和基于相似准则的暂堵剂用量优化方法。实现了甜点自选择分段，成功率90%，较工具分段节省53万元/段。
张雄说，在新技术时代，因为专业化的深入，任何技术团队都离不开整个技术体系。“西北油田工程技术的突破，不是因为我们是什么三头六臂的超人，而是我们通过认真捕捉信息，到处求能问贤，博采众长而让自己具有了挑战难题的能力和勇气。目前已与国内20多个兄弟油田、30多个院校和研究单位，保持着业务往来和协作关系。可以说西北油田世界性酸压难题的破解，是中国石油人合作的结晶。”
