综述：超深碳酸盐岩水库开发关键技术综述：酸压技术及其面临的挑战

《Geoenergy Science and Engineering》：Review of Key Technologies for Ultra-deep Carbonate Reservoir Development: Acid Fracturing and Challenges

酸压裂技术在超高温高压碳酸盐岩储层中的应用研究综述。本文系统总结了UHTHP条件下酸岩反应动力学、酸蚀诱导岩石力学弱化机制及多级交替酸压裂技术，指出传统反应模型与导流能力预测方法难以适应高温高压环境，需重点突破非线性酸液流变特性建模、高温下岩石复合侵蚀机理及高压应力场协同优化技术

　　在当前全球能源转型的背景下，传统化石资源仍然在保障能源安全方面发挥着重要作用。随着油气勘探逐步向深层和超深层地层推进，特别是在中国塔里木盆地和四川盆地、中东、北美以及南美等地区，碳酸盐岩储层的开发成为重要的研究方向。这些储层不仅储量丰富，而且因其独特的地质构造和储层特性，为油气开发提供了广阔的空间。然而，随着勘探深度的增加，储层所处的环境也变得更加复杂，尤其是超高温高压（UHTHP）条件对酸压裂技术提出了严峻的挑战。

酸压裂技术是碳酸盐岩储层开发的关键手段之一，其基本原理是通过注入酸液，与储层中的碳酸盐矿物发生化学反应，从而在岩石中形成具有一定渗透性的裂缝网络。这一过程通常包括三个主要阶段：水力裂缝扩展、非均匀酸蚀和地层压实以形成导流通道。其中，酸液的有效渗透距离和裂缝导流能力是衡量酸压裂效果的核心指标。然而，在超深层碳酸盐岩储层中，由于地层温度可超过200摄氏度，压力可达到230兆帕以上，且储层内部的非均质性显著增强，这些因素共同影响了酸压裂的效率和效果。

首先，超高温高压条件下的酸岩反应机制是当前研究中的一个重要课题。在常规的温度和压力条件下，酸液与碳酸盐矿物的反应速率和反应产物的分布较为规律，但在UHTHP环境下，酸液的流变特性会发生显著变化，这将直接影响其在地层中的流动和反应效率。此外，高温和高压还会改变酸液与岩石之间的相互作用方式，使得反应动力学模型难以准确描述实际的反应过程。目前，多数研究仍集中在中等温度和压力条件下，缺乏对UHTHP条件下酸岩反应机制的系统性研究，这成为制约酸压裂技术进一步发展的关键瓶颈之一。

其次，酸蚀引起的岩石机械弱化是影响裂缝导流能力的重要因素。在酸液的作用下，碳酸盐岩会发生溶解，形成类似虫洞或沟槽的蚀刻结构，这些结构不仅能够提高储层的渗透性，还能增强裂缝的导流能力。然而，在超高温高压条件下，酸液对岩石的弱化作用会更加显著，这可能会导致裂缝在闭合过程中迅速失去导流能力。因此，如何准确预测酸蚀对岩石机械性能的影响，以及如何在这些极端条件下维持裂缝的长期导流能力，是当前研究需要解决的问题。现有的岩石力学模型和导流能力预测方法在UHTHP条件下表现出一定的局限性，难以全面反映酸蚀对岩石结构和强度的破坏过程。

第三，构建和维护高导流裂缝是超深层碳酸盐岩储层开发中的另一大技术难题。在超深层地层中，由于地层压力极高，裂缝在形成后容易迅速闭合，从而影响酸液的渗透效果和裂缝的导流能力。为了解决这一问题，研究者们提出了多级交替酸压裂技术，该技术通过在不同阶段注入不同类型的酸液，实现对裂缝的非均匀蚀刻，从而提高裂缝的导流能力。然而，目前对多级交替酸压裂技术的研究仍处于初步阶段，尤其是在如何优化酸液注入参数和如何提高裂缝导流能力方面，仍有许多未知数需要进一步探索。

此外，现有的一些研究已经对碳酸盐岩酸压裂技术进行了综述，但这些综述大多集中在常规条件下的技术应用，缺乏对超高温高压条件下酸压裂技术的系统性分析。例如，Aljawad等人（2019）对酸液性质及其对压裂效果的影响进行了回顾，Liu等人（2024a）和Gou等人（2025）总结了创建高导流裂缝的方法，Liu等人（2025c）则回顾了酸处理对破裂压力的影响。然而，这些研究未能充分考虑UHTHP条件下的特殊性，因此在实际应用中可能面临一定的局限性。为了弥补这一不足，本文对UHTHP条件下酸压裂技术进行了全面回顾，涵盖了酸岩反应机制、酸蚀引起的机械弱化以及高导流裂缝的构建方法。

在酸岩反应机制方面，本文重点分析了酸液在UHTHP条件下的流变特性及其对反应速率的影响。此外，还探讨了不同酸系统在高温高压条件下的反应迟滞机制，以期为酸压裂设计提供更准确的理论依据。在机械弱化方面，本文深入研究了酸蚀对碳酸盐岩机械性能的影响，特别是酸液对岩石强度的破坏过程以及其对裂缝演化的影响。同时，本文还评估了现有导流能力预测方法的适用性，并指出了其在UHTHP条件下的不足之处。在高导流裂缝的构建方面，本文重点探讨了多级交替酸压裂技术的应用，分析了其在提高裂缝导流能力和延长酸液有效渗透距离方面的潜力。

综上所述，本文旨在为超深层碳酸盐岩储层的酸压裂技术提供理论支持和实践指导。通过对酸岩反应机制、酸蚀引起的机械弱化以及高导流裂缝构建方法的系统性回顾，本文揭示了当前研究中存在的主要问题，并提出了未来研究的方向。这些研究不仅有助于优化酸压裂工艺，还为深层和超深层油气资源的高效开发提供了科学依据和技术支持。