碳酸盐岩地层水井的酸压增水方法及设备技术

本发明专利技术公开了一种碳酸盐岩地层水井的酸压增水方法及设备，该酸压增水方法是通过向目的层内注入达到或超过岩石的压力梯度与自身应力的缓释酸液，压开起裂、酸蚀、延伸、打开地层流体流通通道、降低流体在汇入井筒过程中流体阻力，从而提高水井的产能，其增水效果好；该设备包括：地表设备，地表设备连接一井内压裂器具，井内压裂器具包括：与地表设备经管路与高压水龙头、钻杆相连接，在井内钻杆由上往下依次间隔套接且与该钻杆内腔连通的卸荷阀、一封隔器、水力锚、高压开启阀、返排底阀和返排滤管。本发明专利技术采用单封隔器座封、水力锚锚固、定压开启阀开启、底阀返排、单管路顶液的压裂工艺法，其结构简单、施工成本低、安全等优点。

Acidic Fracturing Water Enhancement Method and Equipment for Water Wells in Carbonate Formation

The invention discloses an acid fracturing water-increasing method and equipment for water wells in carbonate formations. The acid fracturing water-increasing method improves the productivity of water wells by injecting slow-release acid fluid that reaches or exceeds the pressure gradient and self-stress of rocks into the target formation, fracturing, acid etching, extending, opening the flow passage of formation fluid, and reducing the fluid resistance during the process of fluid entering the wellbore. The equipment includes surface equipment, surface equipment connecting a well fracturing apparatus, well fracturing apparatus including: connecting with surface equipment through pipeline with high-pressure faucet and drill pipe, the unloading valve, a packer, hydraulic anchor, high-pressure opening valve, back-to-back bottom valve and back-to-back drain filter pipe connected with the drill pipe from top to bottom and connected with the drill pipe cavity in turn. The invention adopts the fracturing technology of single packer seat seal, hydraulic anchoring, pressure opening valve opening, bottom valve backflow and single pipeline top fluid, and has the advantages of simple structure, low construction cost and safety.

【技术实现步骤摘要】
碳酸盐岩地层水井的酸压增水方法及设备
本专利技术涉及一种碳酸盐岩地层水井的酸压增水方法及设备。
技术介绍
在开采的基岩地下水中，对于碳酸盐岩地层因非地质条件差引起的出水量偏小的井，采取一定洗井增水方法，可以增大水井水量。传统的洗井法有：灌酸法和二氧化碳洗井法，这些方法在特定条件下，可以起到一定的增水效果，但增水不稳定。如灌酸法，是利用盐酸溶蚀碳酸盐岩地层的性质提高岩层的渗透性，但灌注工艺是直接将盐酸注入井内，酸液只能与孔壁附近的岩石发生快速接触反应，并伴随大量CO2气体产生，快速形成井喷，反应时间短，酸蚀地层半径小，洗井效果差；二氧化碳洗井法，是利用专用设备和机具人工将高压CO2气体注入井内，使其与井内的水体混合，并顶驱水柱产生井喷，局部形成负压区，使含水岩层中的水体快速流入井内，携带出裂隙中的淤塞物，疏通裂隙通道，到达洗井的目的，但是该方法仅适用于含水层裂隙中充填有泥浆、岩屑等堵塞物的井(孔)，起不到延伸和扩大含水层裂隙通道的作用，影响范围小。上述传统的洗井方法均不能实现扩展裂隙通道与主蓄水构造直接贯通的作用，因此增水效果不理想。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种增水效果好的碳酸盐岩地层水井的酸压增水方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种碳酸盐岩地层水井的酸压增水方法，该酸压增水方法是通过向目的层内注入达到或超过岩石的压力梯度与自身应力的缓释酸液，压开起裂、酸蚀、延伸、打开地层流体流通通道、降低流体在汇入井筒过程中流体阻力，从而提高水井的产能；一种碳酸盐岩地层水井的酸压增水方法，该酸压增水方法是通过向目的层内注入达到或超过岩石的压力梯度与自身应力的缓释酸液，压开起裂、酸蚀、延伸、打开地层流体流通通道、降低流体在汇入井筒过程中流体阻力，从而提高水井的产能；第一步：配置缓释酸液；首先在搅拌容器内加入清水，再加入黄原胶或田菁粉搅拌至溶解均匀，依次加入拟制剂、缓蚀剂搅拌不少于10min，以流量不大于200L/min的速度缓缓加入浓度不小于30％的工业用盐酸搅拌均匀，得到两种配方中的一种缓释酸液，其中，一种缓释酸液的组成及重量百分比是：10％—15％盐酸+1％拟制剂+0.5％黄原胶+0.4％缓蚀剂+余量水；另一种缓释酸液的组成及重量百分比是：10％—15％盐酸+2％拟制剂+0.5％田菁粉+0.4％缓蚀剂+余量水；第二步：将配置好的缓释酸液注入到地表设备的高压压裂泵池内，然后开启高压压裂泵，使所述缓释酸液流经高压管道，注入井内压裂器具，封隔器膨胀与井壁贴紧密封，水力锚猫爪伸出嵌入井壁克服井内系统向上产生的顶驱力，随着系统压力的升高，该井内压裂器具的高定压开启阀打开，缓释酸液进入封隔器下方的井段孔内，当系统压力达到或超过地层应力和岩石的抗张强度后，孔壁岩石启裂形成裂缝并延伸；第三步：不断泵入的缓释酸液使裂缝延伸，伴随着缓释酸液与碳酸盐岩地层的反应，溶蚀并扩展裂缝，直至生成的新裂缝与蓄水构造连通；第四步：在压裂的过程中，同时对所述缓释酸液与碳酸盐岩地层反应产生的气体进行处理，打开地表设备的第一旋塞排液阀，使井内的气体、水、残余酸液经返排底阀、井内压裂器具内腔、地表设备的管路、管汇排出地表，降低井内与系统压力；第五步：当系统压力降至安全状态后，卸开与高压水龙头相连接的高压胶管，再卸开与高压压裂泵联通的高压水龙头，在井内压裂器具的钻杆内腔投入钢球，再次连接高压水龙头与高压胶管，开泵送水，注意观察泵压力至1.5MPa后又迅速降低，证明卸荷阀滑套移开，泄流孔露出，钻杆内腔的液体就会泄到井内，此时封隔器与水力锚就会自行收缩，然后将井内的压裂器具与钻杆安全提出，压裂工作结束。所述拟制剂是NaCl，所述缓蚀剂为十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。所述缓释酸液的配比及组分为10％盐酸+1％食盐+0.5％黄原胶+0.2g十二烷基苯磺酸钠+余量水；或10％盐酸+2％拟制剂+0.5％田菁粉+0.2g十二烷基磺酸钠+余量水。一种碳酸盐岩地层水井的酸压增水设备，它包括地表设备，所述地表设备连接一井内压裂器具，所述井内压裂器具包括：与所述地表设备经管路与高压水龙头、钻杆相连接，在所述井内钻杆由上往下依次间隔套接且与该钻杆内腔连通的卸荷阀、一封隔器、水力锚、高压开启阀、返排底阀和返排滤管。所述返排底阀为单向球阀。本专利技术的有益效果：本专利技术采用单封隔器座封、水力锚锚固、定压开启阀开启、底阀返排、单管路顶液的压裂工艺法，通过缓释酸液酸化压裂，其增水效果好、施工成本低、安全等优点。附图说明图1为本专利技术碳酸盐岩地层水井的酸压增水设备的结构示意图图2为本专利技术碳酸盐岩地层水井的酸压增水设备的地表设备结构示意图。图3为本专利技术碳酸盐岩地层水井的酸压增水设备的井内压裂器具的结构示意图。图4至图6为在数份相同质量的碳酸钙样品中分别加入不同组分的酸液后其腐蚀速率曲线图。1--钻杆柱；2--压力表；3—第一旋塞阀；4--返排口；5--安全阀；6--T型接头；7--单向阀；8—高压压裂泵；9--高压管路；10—数据头；11—撬架；12—第二旋塞阀；13—由壬；14—控制箱；21—井内钻杆；22—投球卸荷阀；23—封隔器；24--水力锚；25—高定压开启阀；26—返排底阀；27：返排滤管。具体实施方式一种碳酸盐岩地层水井的酸压增水方法，该酸压增水方法是通过向目的层内注入达到或超过岩石的压力梯度与自身应力的缓释酸液，压开起裂、酸蚀、延伸、打开地层流体流通通道、降低流体在汇入井筒过程中流体阻力，从而提高水井的产能；第一步：配置缓释酸液；首先在搅拌容器内加入清水，再加入田菁粉或黄原胶搅拌溶解均匀，依次加入拟制剂、缓蚀剂搅拌不少于10min，以流量不大于200L/min的速度缓缓加入浓度不小于30％的工业用盐酸搅拌均匀，得到缓释酸液的两种配方，其中，缓释酸液一种配方是：10％—15％盐酸+1％拟制剂+0.5％黄原胶+0.4％缓蚀剂；另一配方是：10％—15％盐酸+2％拟制剂+0.5％田菁粉+0.4％缓蚀剂；黄原胶与田菁粉均为增粘剂，利用田青或黄原胶分子链上含有的聚糖类或羧酸类有机物官能团优先吸附在碳酸盐岩表面，降低盐酸与碳酸盐岩的接触面积，就能减缓酸液与碳酸盐岩地层反应的剧烈程度，也是多种材料的复配结果。压裂过程中有足够的时间将盐酸压入地层内的距离更远，盐酸与地层的反应会更充分，酸化压裂效果会更好。与纯盐酸和碳酸盐岩反应速度相比，缓释酸的反应速度慢，具有良好的缓释反应效果，这两种配方的组成及配比，能减缓酸液与碳酸盐地层反应的剧烈程度，压裂过程中有足够的时间将盐酸压入地层内的距离更远，盐酸与地层的反应会更充分，酸化压裂效果会更好。与纯盐酸和碳酸盐岩反应速度相比，缓释酸的反应速度慢，具有良好的缓释反应效果。第二步：将配置好的缓释酸液注入到地表设备的高压压裂泵8池内，然后开启高压压裂泵8，使所述缓释酸液流经高压管道，注入井内压裂器具，封隔器23膨胀与井壁贴紧密封，水力锚24锚爪伸出嵌入井壁(裸眼成井)克服井内系统向上产生的顶驱力，随着系统压力的升高，此压力是高压开启阀的设定压力，设计了最小压力1.5Mpa和最大压力6Mpa两种压力的开启阀，均能满足压裂使用要求，该井内压裂器具的高压开启阀25打开，该缓释酸液进入封隔器下方的井孔内，当系统压力达到或超过地层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳酸盐岩地层水井的酸压增水方法，其特征在于：该酸压增水方法是通过向目的层内注入达到或超过岩石的压力梯度与自身应力的缓释酸液，压开起裂、酸蚀、延伸、打开地层流体流通通道、降低流体在汇入井筒过程中流体阻力，从而提高水井的产能；第一步：配置缓释酸液；首先在搅拌容器内加入清水，再加入黄原胶或田菁粉搅拌至溶解均匀，依次加入拟制剂、缓蚀剂搅拌不少于10min，以流量不大于200L/min的速度缓缓加入浓度不小于30％的工业用盐酸搅拌均匀，得到两种配方中的一种缓释酸液，其中，一种缓释酸液的组成及重量百分比是：10％—15％盐酸+1％拟制剂+0.5％黄原胶+0.4％缓蚀剂+余量水；另一种缓释酸液的组成及重量百分比是：10％—15％盐酸+2％拟制剂+0.5％田菁粉+0.4％缓蚀剂+余量水；第二步：将配置好的缓释酸液注入到地表设备的高压压裂泵池内，然后开启高压压裂泵，使所述缓释酸液流经高压管道，注入井内压裂器具，封隔器膨胀与井壁贴紧密封，水力锚猫爪伸出嵌入井壁克服井内系统向上产生的顶驱力，随着系统压力的升高，该井内压裂器具的高定压开启阀打开，缓释酸液进入封隔器下方的井段孔内，当系统压力达到或超过地层应力和岩石的抗张强度后，孔壁岩石启裂形成裂缝并延伸；第三步：不断泵入的缓释酸液使裂缝延伸，伴随着缓释酸液与碳酸盐岩地层的反应，溶蚀并扩展裂缝，直至生成的新裂缝与蓄水构造连通；第四步：在压裂的过程中，同时对所述缓释酸液与碳酸盐岩地层反应产生的气体进行处理，打开地表设备的第一旋塞排液阀，使井内的气体、水、残余酸液经返排底阀、井内压裂器具内腔、地表设备的管路、管汇排出地表，降低井内与系统压力；第五步：当系统压力降至安全状态后，卸开与高压水龙头相连接的高压胶管，再卸开与高压压裂泵联通的高压水龙头，在井内压裂器具的钻杆内腔投入钢球，再次连接高压水龙头与高压胶管，开泵送水，注意观察泵压力至1.5MPa后又迅速降低，证明卸荷阀滑套移开，泄流孔露出，钻杆内腔的液体就会泄到井内，此时封隔器与水力锚就会自行收缩，然后将井内的压裂器具与钻杆安全提出，压裂工作结束。...

【技术特征摘要】
1.一种碳酸盐岩地层水井的酸压增水方法，其特征在于：该酸压增水方法是通过向目的层内注入达到或超过岩石的压力梯度与自身应力的缓释酸液，压开起裂、酸蚀、延伸、打开地层流体流通通道、降低流体在汇入井筒过程中流体阻力，从而提高水井的产能；第一步：配置缓释酸液；首先在搅拌容器内加入清水，再加入黄原胶或田菁粉搅拌至溶解均匀，依次加入拟制剂、缓蚀剂搅拌不少于10min，以流量不大于200L/min的速度缓缓加入浓度不小于30％的工业用盐酸搅拌均匀，得到两种配方中的一种缓释酸液，其中，一种缓释酸液的组成及重量百分比是：10％—15％盐酸+1％拟制剂+0.5％黄原胶+0.4％缓蚀剂+余量水；另一种缓释酸液的组成及重量百分比是：10％—15％盐酸+2％拟制剂+0.5％田菁粉+0.4％缓蚀剂+余量水；第二步：将配置好的缓释酸液注入到地表设备的高压压裂泵池内，然后开启高压压裂泵，使所述缓释酸液流经高压管道，注入井内压裂器具，封隔器膨胀与井壁贴紧密封，水力锚猫爪伸出嵌入井壁克服井内系统向上产生的顶驱力，随着系统压力的升高，该井内压裂器具的高定压开启阀打开，缓释酸液进入封隔器下方的井段孔内，当系统压力达到或超过地层应力和岩石的抗张强度后，孔壁岩石启裂形成裂缝并延伸；第三步：不断泵入的缓释酸液使裂缝延伸，伴随着缓释酸液与碳酸盐岩地层的反应，溶蚀并扩展裂缝，直至生成的新裂缝与蓄水构造连通；第四步：在压裂的过程中，同时对所述缓释酸液与碳酸盐岩地层反应产生的气体进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炳平，叶成明，解伟，李小杰，潘德元，何计彬，
申请(专利权)人：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，
类型：发明
国别省市：河北,13