目前国内海相深层碳酸盐岩储层主要分布在塔里木盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地和四川盆地等,具有埋藏深、储层类型多样、油水分布复杂等特点。酸压是碳酸盐岩储层主要的改造手段,经过多年的发展,酸压技术已较为成熟,但仍面临诸多技术难题。以塔河油田为例,由于碳酸盐岩储层厚度大,储层上下没有明显的应力遮挡层,酸压施工时人工裂缝易于在高度上延伸,从而影响人工裂缝长度,达不到预期的施工效果;同时缝高失控后会沟通储层底部水体,造成油井水淹,导致施工失败。因此有必要开展针对性的控缝高理论和工艺研究,加强小/无应力遮挡储层酸压改造技术的针对性,提高改造效果。目前碳酸盐岩储层控缝高技术主要借鉴砂岩储层控缝高相关理论、模型及工艺方法,通过优化施工参数、建立人工隔层等手段实现控缝高目的。深层碳酸盐岩储层天然裂缝(溶洞)发育、垂向应力差小,常规粉砂或粉陶建立的人工隔层具有较好的渗透性,形成的垂向阻力较小,且稳定性欠佳,不能满足深层裂缝型碳酸盐岩储层控缝高的需要。本文从深层碳酸盐岩储层特征入手,分析了岩石力学、地应力分布特征,研究了天然裂缝及溶洞对水力裂缝扩展的影响,考虑了酸液对裂缝高度延伸的影响,并研发了适合深层低应力差储层的覆膜转向剂。本文取得的主要成果如下:(1)建立了考虑天然裂缝及溶洞影响的地应力有限元数值模型,分析了不同缝洞组合及产状对地应力分布的影响,为缝高扩展研究提供了依据。模拟结果表明天然裂缝与最大主应力方向夹角、溶洞大小、水平应力差等均会影响局部应力场分布,裂缝尖端应力场变化最大,距离裂缝及溶洞越近,应力变化越明显。(2)开展了考虑天然缝洞影响的三维水力裂缝扩展物理模拟实验,评价了天然裂缝产状、裂缝长度对水力裂缝扩展的影响;在存在溶洞的情况下,模拟了不同排量、不同粘度及不同水平应力差条件下水力裂缝扩展规律及缝洞沟通情况。(3)考虑了酸液对裂缝垂向扩展的影响,在此基础上研发了适合控缝高需要的新型粘弹性表面活性酸,该酸液变粘时的pH值明显低于常规VES酸液,具有更低的反应速度常数和更好的转向性能。(4)建立了人工隔层在水力裂缝中的沉降模型,基于碳酸盐岩储层缝高延伸特征及控缝高需求,研发了一种新型的控缝高转向剂。该转向剂在地层温度下可形成不渗透的人工隔层,从而改变人工裂缝中垂向上的应力分布。(5)开展了沉砂控缝高酸压工艺优化,研究了人工隔层厚度、强度等因素对缝高的影响,优化了控缝高工艺参数。通过以上研究,形成了针对深层低应力差碳酸盐岩储层的人工隔层控缝高技术,模拟研究表明,对纵向上地应力差异在2MPa以内的碳酸盐岩储层具有良好的控缝高作用,为该类油藏提高酸压改造效果提供了技术支撑。