塔河油田深部碳酸盐岩基质致密且品位低,但小尺度天然裂缝和溶洞相对发育,具备“红、蓝、弱、小”地震反射特征,开发过程中需采用酸压增产措施以沟通发育甜点区。随着技术的发展和进步,水平井分段酸压工艺应用逐步增多,但以裸眼井段笼统酸压为主,易造成储层发育段过度改造,而差储层段酸压效果差,无法形成高导流酸蚀裂缝。为了改善酸压总体改造效果,本论文开展了水平井大规模分段酸压技术研究,利用室内实验、数值模拟和理论分析等手段,研究了塔河油田典型区块的地应力场分布,评价了影响酸蚀效果的主要因素并建立了酸蚀裂缝导流能力预测模型,研发了适合目标区块的高温酸液体系,优选了相应的降滤失和暂堵添加剂材料,对酸压工艺进行优化设计并将相关成果成功应用于油田现场。通过本文研究,获得的主要研究成果如下所示:(1)通过室内超声波各向异性实验、Kaiser声发射实验和古地磁实验,测定了塔河油田12区和托甫台地区的部分开发井的地应力大小和方向。利用Abaqus有限元数值模拟软件,建立了相应区块的地应力场反演数值模型,获得了地应力场分布特征,反演的相对误差值小于15%。利用地应力反演模型,研究了溶洞和天然裂缝对地应力场分布的影响,研究发现:溶洞周围的地应力场会发生重新分布,断层处的水平最大主应力为垂直方向,断层的交叉、分枝及拐点区域会产生应力集中。(2)通过碳酸盐岩浸泡酸化实验,获取了酸化对碳酸盐岩超声波速度和力学性能的影响,研究了不同酸液类型的酸化效果,测试了酸岩反应速率并获得两种酸液的反应动力学方程,研究发现增加注酸量只能扩展动态酸蚀裂缝宽度,并不能有效提高酸蚀有效作用距离。通过酸蚀岩板导流能力实验,分析了胶凝酸的导流能力,依据经典Nierode-Kruk的试验关系式建立了酸蚀裂缝导流能力预测模型为WKf=3.707Ctexp-0.0424。(3)以丙烯酰胺为聚合主体与含磺酸基的阴离子单体形成固体聚合物粉末,以氧化还原体系作为聚合物的引发剂,研发了可聚合交联酸的新型稠化剂,并对稠化剂和交联剂进行了优化,所形成的交联酸体系在温度150℃、剪切速率170 s-1条件下剪切1小时粘度保持50mPa.s以上,对研制的交联酸的延迟交联性能、耐温抗剪切性等综合性能进行了分析,显示交联酸具有较好的适用性能。(4)根据现场压裂的井底压力记录数据获得的施工摩阻与经典的水力学雷诺数摩阻比例系数修正模型,获得了最终施工摩阻计算模型?Pf=3.189×105D-4.8Q1.8L。(5)建立了井筒和近井筒地带的温度场计算模型,分析了酸压对地层温度变化的影响,研究认为压裂液对近井筒周围的降温作用有限,距离压裂施工0.4~0.5小时后地层温度恢复至正常温度。随着注入时间的增加,井筒内温度逐渐接近地表液体温度,同时施工排量高降温效果也越明显。(6)实验分析了不同降滤失和暂堵材料的降滤失效果,研究认为大颗粒球、小颗粒球和可降解纤维组合的降滤失材料的封堵效果最好,实现大颗粒球能填充大孔道、小颗粒球填充小孔道和纤维桥堵裂缝的降滤失和暂堵效果,酸压裂缝中能增加超过10MPa以上的驱替压差从而实现酸压裂缝的暂堵转向。(7)建立了天然裂缝、溶洞与酸压裂缝扩展耦合模型,研究了酸压裂缝转向规律,认为天然裂缝角度、溶洞大小和水平主应力差是影响酸压裂缝转向的主导因素。建立了井筒-油藏耦合模型,以产量与经济效益最大化为原则,确定了水平井的酸压段数为4段,同时对完井方式、完井工艺、管柱组合进行了优化设计。(8)根据数值模拟,对酸压缝长、裂缝导流能力、施工参数进行了优化设计,确定最优裂缝长度为120m,裂缝导流能力需要超过300mDm,单段酸压规模应控制在总液量600m~3左右,前置液比例应控制在50-60%左右,压裂液排量6.0m~3/min以内。