德阳新场气田855井

2007-07-12 00:11:00

    收获,这一路的点点滴滴都是收获。

    20051月,作为国家重点实验室——西南石油学院酸化压裂实验室的研究生,笔者参与了德阳新场气田855井酸化项目的全过程,从最初的岩石取心、室内实验,到施工工艺的选择、汇报材料的准备到最后油公司、施工、设计单位三方的技术可行性论证会,导师都有意让我们亲临参加,学习观摩。因此笔者感到有必要把学习收获和体会记录下来,也算是对这个项目的一个的总结吧。

    新场气田概况:

    新场气田位于德阳市郊,距石油学院新都校区只有半个小时的车程。新场气田的所有制结构比较特殊,精简的组织机构和高效的办事效率使得管理和专业技术人员能做到各有所能、各司其职,最大限度地避免了人浮于事。另一方面,减员增效加上气田本身的地质储藏条件好(轰动全国的超高产井——新851井,曾创日产气上百万方的纪录,后来因产能过高而被迫关井),使得他们凭借雄厚的资金实力,可以找到最好的“外脑”:请国内最强的专家设计方案,邀请最好的施工队伍参与竞标。不知道“新场模式”会不会成为将来石油工业专业化、商业化以后一种可以仿效的模式。

    我们这次施工设计的新855井储层属于虚家河组低渗、致密砂岩地层,但碳酸盐含量较高,根据现场取心的岩样作溶蚀实验,溶蚀率一般在2030%左右,最高的一块甚至达到了70%;几种酸液体系的刻蚀试验结果也令人满意,能够看到比较明显的凹槽和蚓孔。

    施工方案选择:

    结合实验结果和理论计算,我们准备了两套施工方案:固体酸(硝酸)闭合平衡酸压和胶凝酸闭合平衡酸压。这两套工艺方案都有很高的技术含量:首先,对于砂岩地层选择酸压,本身就是理论的突破。因为几乎每本教科书上对砂岩地层都推荐基质酸化,而我们遇到的这套储层明显带有碳酸盐储层的特性,再加上我们曾经在江苏油田有过砂岩酸压的经验,因此做了很多工作说服油公司选择酸压工艺;其次,闭合平衡酸压工艺是最近几年才发展起来的酸压新工艺,用两种表面上看似矛盾的工艺同时进行施工,使泵入的酸液和滤失的酸液量相等,保持缝内流体的动态平衡,一方面最大限度延长酸反应时间,另一方面控制裂缝的形状;第三,如果采用第一套方案——硝酸固体酸酸液体系,那更是一次有益的创新和尝试:虽然固体酸在理论上提出已有近十年时间,但是国内还很少有现场应用的报道,至少在四川,我们敢说是第一个吃螃蟹的人。因此,作为施工设计方,我们推荐的是技术含量更高、施工工艺更复杂、施工难度更大,当然效果也更好的第一套方案。然而,遗憾的是,我们的室内实验数据不能较好的支持我们的论点:虽然固体硝酸和盐酸都能溶解岩样,但是其溶蚀率并不和酸浓度成正比,而且最不可思议和违背常理的是硝酸和盐酸混合物的溶蚀率竟然还低于氢离子当量更小的盐酸体系,要知道前者以一定比例(1:3)混合后会能产生地球上最强的酸——王水,它甚至能溶解聚四氟氯乙烯!对于这个结果,作为实验的主要参与者之一,我是感到很自责的。后来分析原因,除了我们操作上的失误以外,客观上也存在实验样品质量不高(主要是固体硝酸),温度降低后重新固化,使反应后岩粉增重以及实验条件不完全相等因素。这次教训对我们是深刻的,首先:应该完全尊重实验数据,即便是实验失败了也决不能篡改数据,这是科学研究和做人做事的基本原则;其次,实验工作看上去简单枯燥,但是取得第一手资料的几乎唯一手段,工艺的选择、方案的备制都是基于实验数据的基础上,数据的不准确将给以后的工作造成很大的被动。因此在实验过程中要做到认真严谨,精益求精,事实证明我们后来的几套实验再没有犯过类似的错误。

    在听完我们如实地汇报后,新场气田公司和施工单位领导都肯定了我们的工作量,但是在方案的选择上出现了分歧。作为甲方单位,新场公司是希望应用新技术、新工艺的,尤其是我们的报告中比较了两种工艺的效果:第一套方案要比第二套增加十几米的缝长,而较高的缝长意味着更长、更稳定的增产期,这是他们非常愿意看到的结果。但是乙方出于自己的考虑,倾向于第二套方案。值得一提的是:此次的施工单位中石油四川管理局井下作业处拥有相当强的实力,价值千万元的2000型压裂车他们就有十几台。那么,他们是出于什么样的原因不愿意尝试新工艺呢?

    

    第一, 可能是比较顾忌固体硝酸对设备的腐蚀。作为粉末状的固体硝酸,本身是没有腐蚀性的,但是一旦遇水溶解就会产生浓度相当高的硝酸溶液,这和施工方以前的防腐工作(主要是盐酸和土酸)是完全不同的。我们曾建议先擦干设备中的水,再用油清洗,但是在实际操作中这样是不是能够完全隔离水还是很难说。

    

    第二,泵注程序上第一套方案较第二套方案复杂。在我们的设计方案中,在前置液之后,是先打一段几方的柴油段塞,再用十来方的柴油作为“携砂液”把固体硝酸带入地层,然后再打几方的柴油段塞。对于油田公司来说,这十几方的柴油会增加5万元左右的施工成本,这固然是其中的一个考虑的因素,但更关键的是这样会大大增加关开泵的次数。此外,为了保持固体硝酸不会在储液罐中沉降,需要一个高度合适的搅拌器,或者是一个体积适合的搅拌罐。但是因为施工时间紧迫,施工方表示很难准备这样的设备。

    

    第三,关于液体返排后的环保问题。由于目前油田公司实行SHE的安全、健康、环保的管理体制,返排后的残酸必须和碱性物质中和反应,达到一定的PH值。现场的安全监督担心残酸中的柴油和硝酸形成油包水的混合物,达不到国家制定的环保标准。当然,这也是我们不得不考虑的问题。

    

    心得体会:

    

    后来我们得知,油田公司最终放弃了工艺上更先进的硝酸体系,选择了较保守、成熟的第二套方案,即胶凝酸闭合平衡酸压工艺,并于近日进行现场施工,取得了比较满意的效果。

    理论上先进的东西距离实际的应用还会有相当的距离。事实上,除了考虑工艺的先进性、适用性以外,还有许多现场条件限制着工艺的应用,比如这次施工单位就没有装备大小合适的搅拌罐。正如导师所言:新的工艺推动着工具的发展,而工具的创新也促进了工艺的进步。

    此外,我们去油田作项目汇报,不光是领导重视,而且许多专业技术人员都到场仔细聍听,悉心询问,学习氛围非常浓厚。对于我们这些 “科班”出身的同学来说,就更应该好好把握在校时光,充分利用学校完善的科研实验条件,不断提高自己的理论和实际应用能力,为将来的事业打下坚实的基础,让酸化压裂增产技术在油田得到更广泛的应用。□


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