苏 奇，毛振宇，张 娟，李永滨

（1.长庆油田第六采油厂，陕西 西安 710200；2.长庆科技工程有限公司，陕西 西安 710014；3.长庆油田第六采油厂工艺研究所，陕西 西安 710014）

酸化压裂是，以大于地层破裂压力下，压开地层，注入酸液，酸液可与岩石表面形成不均匀裂缝，沟通天然缝隙，使的裂缝闭合和具有良好导流能力，提高单井产量[1]。酸压增产效果主要受裂缝长度和裂缝导流能力影响，由于常规酸压技术酸液与岩石反应速度过快，体系滤失严重，残余酸液在地层深部以难实现有效改造，致使酸蚀裂缝长度短，储层改造效果不佳。为此，业界学者提出了固体酸酸压技术。固体酸是通过酸化压裂对储层进行改造，将缓释型以固体颗粒形式分散于压裂液内，前置液压开裂缝后将固体酸注入裂缝中，固体酸在地层内缓慢降解释放出酸液，刻蚀地层，提高裂缝导流能力，降低酸液在近井地带的消耗，实现储层深穿透改造[2]。固体酸酸压技术可有效克服这些缺点，既可以实现深度酸压，又能达到很好的降滤失效果，减缓设备腐蚀，因此固体酸酸压技术具有非常广阔的应用前景[3]。

1 固体酸酸化压裂机理

固体酸是将酸也固化成固体后，根据使用要求粉碎成不同粒径颗粒，在颗粒表面覆盖惰性可溶或可渗透薄膜。酸压施工中，前置液压开裂缝后，将交联的固体酸颗粒携带液注入地层裂缝。泵注结束后，固体酸颗粒沉降或悬浮于裂缝中，在地层条件下固体酸颗粒降缓慢溶解并释放酸液，或裂缝闭合后颗粒破碎释放酸液。释放出的酸液溶解并电离出大量的H+，溶蚀裂缝壁面的岩石，造成裂缝壁面的非均匀刻蚀，形成良好的导流能力，沟通地层深部空隙和裂缝，增加单井产量。由于固体酸在裂缝中的运移与压裂支撑剂相似，因此可以大幅提高酸蚀裂缝的有效距离，降低酸液在储层中的滤失，获得较好的储层改造效果。较目前常规的酸压技术相比，固体酸酸压技术的主要优势如下：

1.1 增加穿透改造距离

常规酸压工艺由于酸液浓度较高、酸性强、反应快，近井地带反应消耗严重，对于高温油气藏更为明显，致使油藏深部残存酸液低，无法有效改造，因此有效作用距离较小。固体酸可随交联液注入更深的裂缝中再释放，大幅减少近井酸液消耗，增加储层穿透改造距离，长度更长裂缝，沟通地层天然孔缝，形成树状结构的蚯蚓状酸蚀裂缝。

1.2 降低液体滤失

常规酸往往酸液存在一定滤失，在存在天然裂缝的油藏更为严重，固体酸在体系中可有效暂堵天然裂缝，降低体系滤失量。

1.3 降低管线腐蚀

常规酸压工艺酸液浓度高，对管线设备腐蚀严重，往往需要大量添加缓蚀剂来降低腐蚀速率。固体酸在地面管线和井下管柱中以微胶囊或聚合物形式存在，释放或降解速率低，基本无酸性，因此腐蚀性低，减少了酸液对管线和设备的腐蚀，同时也减少了缓蚀剂的用量。

1.4 易于储存运输

常规酸压工艺酸液多为现场配置，高浓度酸液运输储存均有一定风险，由于油田作业现场偏远地区，更增加了运输储存的安全隐患。固体酸以固体形式存储，运输方便，安全性较高，易于现场施工。

1.5 酸敏性低

固体酸不易造成地层胶结物集中大量溶解，岩石胶结物较为稳定，不会堵塞空隙。此外，该技术可采用有机酸体系，有机酸体系通常对地层酸敏性较低，pH值变化幅度较小，通常不会形成沉淀造Fe(OH)3、Fe(OH)2、Al(OH)3、CaF2等成二次伤害。

2 固体酸材料

2.1 无机酸

无机酸固体酸材料主要包括固体盐酸和固体硝酸等，这类酸酸性强，通常用于酸敏性较低油藏和碳酸盐岩油藏的酸化压裂。酸液与岩石反应的刻蚀程度主要受到温度、酸浓度影响，而固体酸的酸浓主要通过酸含量和释放速率来控制。

2.2 有机酸

有机酸固体酸材料主要包括氨基磺酸、氯乙酸和聚交酯类化合物等。这类酸酸相对较弱，通常用于碳酸盐岩油藏的酸化压裂。氨基磺酸和氯乙酸自身可电离出氢离子，低温下具有良好的溶解性，但温度较高时，自身容易分解，所以通常用于温度低于80℃的油藏。聚交酯类化合物高温下可分解产生羟基乙酸，可用于温度较高的油藏。羟基乙酸是一种中强酸性有机酸，酸性强于甲酸和乙酸，与氯乙酸相近，可与石灰岩和白云岩等碳酸盐岩储层反应，刻蚀地层，形成导流能力；以及与钙质，铁质沉淀反应，解除地层堵塞。

3 固体酸制备工艺

该公司所用固体酸可制备成粉末状和微球状。粉末状通常用于注水井井筒清洗及地层解堵，将酸和黏结剂固化干燥后，将其粉碎成粉末，在施工现场将粉末配置成酸液后注入地层。

微球状可采用微胶囊包裹技术，该技术与美国专利提出的包胶酸类似，通过在表面覆盖溶解性或渗透性涂层覆盖，来控制释放速率和温度。根据费克扩散定律，微胶囊包膜越厚，十扩散越慢，释放时间延后越多温度升高则扩散速率增大，延迟释放时间变短。因此可以根据实际地层温度和所需施工时间确定微胶囊包膜的厚度，实现固体酸在井筒中不释放而当酸液进人地层后才释放的目的。同时，微胶囊受到岩石大应力作用时会发生膜破裂，也可将固体酸在地层中迅速释放出来。因此可以根据实际地层温度和所需施工时间确定微胶囊包膜的材料和厚度，实现固体酸在井筒中不释放而当酸液进人地层后才释放的目的。

4 应用进展

国内近年在固体酸酸化压裂技术的应用取得了一定进展，多次施工试验中均取得了良好的效果。西北油田TH10115CH采用全新的固体酸深穿透酸压工艺改造。该体系在80～90℃下开始释放，30～40min内完全释放，最终浓度达13.6%，有效作用距离高达150m，较目前常用胶凝酸体系作用距离提升80%，能有效实现储层深部改造。该井固体酸用量达15t，固体酸施工阶段排量达5.2m3/min，施工压力由62MPa降至42MPa，下降幅度达20MPa，沟通效果明显，日产原油15t，相比改造前日油（0.6t）能力提高了24倍，增油效果显著。塔河油田T805（K）井采用温控固态延迟酸酸化施工，累计泵入液体1000m3，温控固态延迟酸75t，最高排量7.1m3/min，最高泵压92.0MPa，施工历时4h3min。本次施工采用的温控固态延迟酸属于塔河油田储层改造的首次应用，最高温控固态延迟酸浓度达到40%，刷新国内酸压施工中温控固态延迟酸添加比例最高记录。从现场试验结果来看，固体酸固体酸酸压压裂技术成功解决了现有酸化压裂技术有效距离短、改造效果差的缺点，因此具有良好的发展前景。

5 结论

1）固体酸酸压压裂技术具有增加穿透改造距离、降低液体滤失、降低管线腐蚀、易于储存运输和酸敏性低等优点，可大幅增加酸蚀裂缝的有效距离，提高储层改造效果。2）固体酸材料包括无机酸和有机酸，可根据地层条件选择使用。3）固体酸材料制备微胶囊包裹技术，通过芯材和壁材来控制溶解释放速率。4）近年在国内固体酸酸化压裂技术多次施工试验中均取得了良好的效果，该技术具有良好的发展前景。