堿酸復(fù)合解堵技術(shù)的研究與應(yīng)用

張 振 順

（中原油田公司采油三廠，山東莘縣 252429）

堿酸復(fù)合解堵技術(shù)的研究與應(yīng)用

張 振 順

（中原油田公司采油三廠，山東莘縣 252429）

針對(duì)衛(wèi)城油田淺層區(qū)塊低溫、低壓、低含水率、高黏度井采用常規(guī)土酸酸化效果不佳的情況，提出了堿酸復(fù)合解堵技術(shù)。該技術(shù)借鑒綜合了三元復(fù)合驅(qū)和CO2驅(qū)的優(yōu)點(diǎn)，采用前置驅(qū)油體系和后置酸液體系，前置驅(qū)油體系主要組分為瓜膠、交聯(lián)劑、烷基苯磺酸鈉、Na2CO3和NaHCO3，利用三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油原理，剝離驅(qū)替黏附于巖石孔隙表面的原油，避免生成酸渣；后置酸液體系為常規(guī)土酸酸液，主要作用是除污擴(kuò)孔，以及與前置驅(qū)油體系反應(yīng)放出熱量、CO2氣體降黏、促排。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，堿酸復(fù)合解堵技術(shù)前置驅(qū)油體系能為后置酸液體系解除地層污染創(chuàng)造良好條件，酸堿反應(yīng)生成大量的CO2氣體及放出的熱量與酸液有效結(jié)合能很好解決低溫、低能和低含水井的有機(jī)污染和無機(jī)污染問題。

堿酸復(fù)合解堵；三元復(fù)合驅(qū)；CO2驅(qū)；衛(wèi)城油田

中原油田采油三廠衛(wèi)城油田部分淺層區(qū)塊（＜ 1 600 m）具有低溫（＜ 60 ℃）、低壓、原油高黏（＞1 500 mPa·s）的特點(diǎn)。在日常維護(hù)洗井和作業(yè)中，部分低含水井極易受到入井液侵入造成無機(jī)污染；生產(chǎn)過程中，原油中少量蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)析出造成近井地帶有機(jī)堵塞污染，該類雙重污染井采用常規(guī)土酸工藝解堵效果甚微。分析原因，一是油層巖石孔隙長(zhǎng)期被地層原油浸泡，酸液與黏附于巖石孔隙表面原油中的瀝青質(zhì)混合產(chǎn)生酸渣，此物質(zhì)不但難以清除，且阻礙酸液和污染物及巖石反應(yīng)，難以清除污染和擴(kuò)孔；二是地層能量低，酸渣和反應(yīng)產(chǎn)物無法有效從地層排出，產(chǎn)生二次污染。針對(duì)常規(guī)土酸解堵效果差的實(shí)際狀況，開展了堿酸復(fù)合解堵技術(shù)的研究與應(yīng)用。

1 堿酸復(fù)合解堵機(jī)理

堿酸復(fù)合解堵技術(shù)借鑒綜合了三元復(fù)合驅(qū)和CO2驅(qū)的優(yōu)點(diǎn)，前置驅(qū)油體系主要成分為羥丙基瓜膠、交聯(lián)劑、烷基苯磺酸鈉、Na2CO3和NaHCO3，后置酸液體系為常規(guī)土酸體系［1-4］。

1.1 前置驅(qū)油體系的主要作用

前置驅(qū)油體系采用羥丙基瓜膠體系，其在堿性條件下交聯(lián)，發(fā)揮自身效能后，后置酸液體系及化學(xué)反應(yīng)放出的熱量可促使交聯(lián)后的羥丙基瓜膠降解，避免造成油層傷害。

1.1.1 驅(qū)替作用 前置驅(qū)油體系和地層原油流度比接近，可將地層孔隙中的原油驅(qū)替至地層深部，避免原油和后置酸液體系接觸產(chǎn)生酸渣，加劇地層污染堵塞。

1.1.2 剝離作用 前置驅(qū)油體系具有超低界面張力，可有效剝離黏附于巖石孔隙和污染物表面的原油，使其表面裸露出來，為后置酸液體系充分發(fā)揮其效能創(chuàng)造良好的條件，便于酸液與巖石孔隙及污染物表面充分接觸反應(yīng)，擴(kuò)孔和清除污染。

1.1.3 轉(zhuǎn)向作用 前置驅(qū)油體系具有較高黏度，可提高后置酸液體系的泵注壓力，迫使后置酸液轉(zhuǎn)向進(jìn)入中、低滲透層，防止酸液沿高滲透層竄走，可以更加有效清除中、低滲透層傷害，提高酸液波及范圍和利用率，改善產(chǎn)液剖面。

1.2 后置酸液體系的作用

1.2.1 解除地層污染和擴(kuò)孔 酸液可與地層巖石和污染物反應(yīng)，解除污染及擴(kuò)大地層巖石孔隙和連通性，恢復(fù)或提高地層滲透率，降低滲流阻力。

1.2.2 降黏作用 首先，羥丙基瓜膠是在堿性條件下交聯(lián)的，酸液可顯著降低其黏度，便于返排；其次，酸液在地層與前置驅(qū)油體系中的Na2CO3和NaHCO3接觸反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱量和CO2氣體，熱量使局部溫度迅速升高，降低前置驅(qū)油體系和地層原油黏度，從而增加流動(dòng)性，起到熱解堵的作用；CO2氣體與原油有很好的互溶性，能顯著降低原油黏度，原油初始黏度越高，降低后的黏度差越大，黏度降低后原油流動(dòng)能力增大，提升原油產(chǎn)量。

1.2.3 膨脹作用 生成的CO2氣體溶解于原油中，可使原油體積膨脹10%～33%，原油體積增加，其結(jié)果不僅增加了原油的內(nèi)動(dòng)能，而且大大減少了原油流動(dòng)過程中毛管阻力和流動(dòng)阻力，大幅提升了原油的流動(dòng)能力［5-7］。

1.2.4 改善油水流度比、降低油水界面張力 生成的CO2氣體溶于水后，可使水黏度和流度有所增加，同時(shí)隨著原油流度的降低，油水流度比和油水界面張力將進(jìn)一步減小，更利于水驅(qū)油。

1.2.5 溶解氣驅(qū)作用 當(dāng)油井開井生產(chǎn)，油層壓力降低，大量的CO2氣體從原油中游離、膨脹而脫出，將原油驅(qū)入井筒。

1.2.6 沖刷、攜帶作用 在一定的壓差下，一部分CO2游離氣在向井筒運(yùn)移過程中，對(duì)油層的堵塞物具有較強(qiáng)的沖刷和攜帶作用，可以有效地將酸化副產(chǎn)物驅(qū)替返吐出來，疏通因二次污染造成的地層堵塞，恢復(fù)單井產(chǎn)能。

2 室內(nèi)研究

通過巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)和界面張力實(shí)驗(yàn)研究確定前置驅(qū)油體系，通過降黏實(shí)驗(yàn)分析研究CO2氣體對(duì)原油的降黏效果。

2.1 驅(qū)替實(shí)驗(yàn)

2.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器 旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀（TEXAS-500），布氏黏度計(jì)（BROOK-Ⅱ），巖心驅(qū)替裝置（DY-Ⅰ）等。2.1.2 巖心模型 選用三維縱向均質(zhì)人造巖心（和單一油層物性參數(shù)接近），模型尺寸45 cm×45 cm× 1.35 cm，滲透率200 mD，孔隙半徑3.21 μm，孔隙度20.27%。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)用水、油及化學(xué)劑 實(shí)驗(yàn)用水是實(shí)驗(yàn)室配制的礦化度為6 778 mg/L的模擬地層水，用于模型飽和水。

實(shí)驗(yàn)用油根據(jù)地下原油的黏度，由礦場(chǎng)脫水原油與航空煤油按一定比例配制而成，黏度為80～100 mPa·s。

實(shí)驗(yàn)用劑：濮陽宏大化工總廠生產(chǎn)的烷基苯磺酸鈉，響水縣宏潤植物膠有限公司生產(chǎn)的羥丙基瓜膠，NaOH、NaCl、Na2CO3、NaHCO3等均為固體試劑（分析純）。

2.1.4 實(shí)驗(yàn)方法 見表 1。

具體步驟：（1）巖心抽空飽和實(shí)驗(yàn)用水，計(jì)算孔隙體積和孔隙度；（2）巖心飽和模擬油，計(jì)算含油飽和度；（3）水驅(qū)油至出口含水率達(dá)90%以上，求水驅(qū)采收率；（4）前置體系驅(qū)油至出口見前置體系，計(jì)算前置體系驅(qū)油采收率。上述實(shí)驗(yàn)步驟的驅(qū)替速度均為0.4 mL/min。

配置3組前置驅(qū)替劑樣品，具體組成見表2。實(shí)驗(yàn)一：進(jìn)行前置軀替體系與配制模擬油間界面張力對(duì)比實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)二：在飽和油的情況下，分別進(jìn)行水驅(qū)實(shí)驗(yàn)、A、B、C樣品驅(qū)替洗油實(shí)驗(yàn)，根據(jù)采收率的大小確定最佳配方。

表1 物理模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)方法及要求

表2 復(fù)合驅(qū)替劑的配方

2.1.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3，可以看出，模擬油與前置驅(qū)油體系樣品間的界面張力可以達(dá)到10–3mN/m數(shù)量級(jí)；樣品相比地層水具有較好的洗油驅(qū)替效果，樣品A界面張力和采收率最佳，但從黏度（地下原油黏度82 mPa·s左右）和成本角度考慮，樣品B相對(duì)滿足要求。

表3 物理模擬驅(qū)油實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 降黏實(shí)驗(yàn)

2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及原油樣品 采用RUSKA落球式黏度計(jì)與RUSKA高壓PVT實(shí)驗(yàn)裝置。原油樣品為衛(wèi)城油田衛(wèi)58區(qū)塊原油，油藏埋深為1 565～1 586 m，原始地層壓力約15.5 MPa，目前地層壓力為9.62 MPa，地層溫度為56 ℃，氣油比為87.2 m3/m3，泡點(diǎn)壓力為10.4 MPa，地下原油黏度為82 mPa·s。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)步驟嚴(yán)格按照相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行［8］：（1）將油氣樣按照氣油比配制油藏流體；（2）根據(jù)設(shè)計(jì)的CO2摩爾分?jǐn)?shù)，向配制油藏流體中充入CO2；（3）將落球式黏度儀用石油醚洗3次后，抽真空30 min；（4）將含CO2的油藏流體壓入落球式黏度儀，加壓直至黏度儀中油為單相；（5）設(shè)定溫度為油藏溫度，恒溫4 h；（6）將含CO2的油藏流體加壓至15 MPa，恒定1 h；（7）分別在黏度儀23°、45°、70°的傾斜角度下測(cè)定黏度，計(jì)算黏度時(shí)以3個(gè)傾斜角度所得黏度的平均值為準(zhǔn)；（8）降壓1 MPa，恒定1 h；（9）以1 MPa為間隔，重復(fù)步驟（7）～（8）直至常壓，注意測(cè)定低于泡點(diǎn)壓力下的黏度，打開黏度儀放氣閥排氣降壓，且穩(wěn)定時(shí)間應(yīng)延長(zhǎng)4～5 h；（10）重復(fù)步驟（2）～（9），測(cè)定不同CO2摩爾分?jǐn)?shù)下的原油黏度。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 CO2的注入一般可使原油黏度降到原來的10%～70%，有利于解除瀝青質(zhì)、蠟質(zhì)析出堵塞污染。從圖1測(cè)定結(jié)果可以看出，CO2的注入可使實(shí)驗(yàn)油樣黏度降為原來的60%，具有很好的降黏解堵作用。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，在泡點(diǎn)壓力以上，原油黏度隨壓力的減小而減?。辉谂蔹c(diǎn)壓力以下，由于CO2從原油中析出，而且還會(huì)抽提出一部分輕質(zhì)原油組分，使原油黏度隨壓力的減小而迅速增大。另外，隨著CO2注入摩爾分?jǐn)?shù)的增大，原油黏度隨壓力的變化幅度減小。

圖1 不同CO2注入摩爾分?jǐn)?shù)下原油黏度曲線

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

衛(wèi)58塊地層礦物黏土含量較高，易水敏；地面原油黏度為1 619.64～1 944.4 mPa·s，凝固點(diǎn)26 ℃，含蠟量19.8%。2013年以來，在衛(wèi)城油田58塊應(yīng)用堿酸復(fù)合解堵技術(shù)施工8井次，累積增油1 744 t，單井日均增油2.3 t，投入產(chǎn)出比1∶6.52。

衛(wèi)58-24井，生產(chǎn)層段1 585.6～1 595.6 m，正常情況下日產(chǎn)液6.8 m3，日產(chǎn)油4.5 t，含水33.8%，因蠟卡停井洗井污染，洗井后日產(chǎn)液2.8 m3，日產(chǎn)油1.5 t，含水46.4%。應(yīng)用堿酸復(fù)合解堵技術(shù)施工，分5部分注入：（1）12 m3前置驅(qū)油體系，成分主要為0.2%羥丙基瓜膠+0.14%交聯(lián)劑+2.0% （Na2CO3+NaHCO3）+0.5%表面活性劑，驅(qū)替剝離相對(duì)高滲層巖石孔隙及其表面的原油；（2）2 m3隔離液，活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的水，隔離酸堿，避免在井筒反應(yīng)；（3）12 m3前置酸，成分主要為10%HCl及相關(guān)添加劑，溶蝕部分碳酸鹽類膠結(jié)物與無機(jī)污染物，以及與前置體系反應(yīng)釋放出CO2氣體及熱量，降黏、驅(qū)油和解除有機(jī)污染；（4）12 m3主體酸，8%HCl+2%HF及其他相關(guān)酸液添加劑，溶蝕部分黏土類膠結(jié)物和硅酸鹽，擴(kuò)充地層孔隙，提高近井地帶孔隙度與滲透率；（5）6 m3質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的活性液，將管柱中酸液頂擠至地層。措施后該井日增液6.5 m3，日增油3.6 t效果顯著。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）堿酸復(fù)合解堵技術(shù)機(jī)理主要是酸液溶蝕擴(kuò)孔，酸堿反應(yīng)放熱降黏和生成CO2氣體增能促排，可有效解決低溫、低能、低含水井的有機(jī)和無機(jī)雙重污染問題，可在一定程度上改善油井產(chǎn)液剖面，挖掘中、低滲透層的潛力，強(qiáng)化差層動(dòng)用。

（2）堿酸復(fù)合解堵技術(shù)的成功實(shí)施，為解決低溫、低壓油藏油井的作業(yè)或洗井污染問題提供一條有效的工藝途徑，建議在類似的油藏推廣應(yīng)用。

［1］楊清彥，宮文超.大慶油田三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)油機(jī)理研究［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，1999，18（3）：24-26.

［2］劉春林，楊清彥，李斌會(huì)，等.三元復(fù)合驅(qū)波及系數(shù)和驅(qū)油效率的實(shí)驗(yàn)研究［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2007，26（2）：108-111.

［3］盧祥國，王鳳蘭.三元復(fù)合驅(qū)采出液及其復(fù)配體系驅(qū)油效果實(shí)驗(yàn)研究［J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，1999，18（3）：27-29.

［4］姜舟，方波，李進(jìn)升，等.低聚香豆膠交聯(lián)凝膠體系［J］.華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，31（5）：553-556.

［5］黃瑞婕.自生CO2解堵增注技術(shù)在張店油田的應(yīng)用［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2009，31（5）：390-392.

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［7］楊勝來，杭達(dá)震，孫蓉，等.CO2對(duì)原油的抽提及其對(duì)原油黏度的影響［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，33（4）：85-88.

［8］SY/T 5542—2000，地層原油物性分析方法［S］.

（修改稿收到日期 2014-05-25）

〔編輯 朱 偉〕

Research and application of alkali-acid composite plug removal technology

ZHANG Zhenshun
（No.3Oil Production Plant of SINOPEC Zhongyuan Oilfield Company,Shenxian252429,China）

In view of the fact that conventional mud acid acidizing effect is not satisfactory for wells with low temperature,low pressure,low watercut and high viscosity in shallow blocks of Weicheng Oilfield,this paper presents this alkali-acid composite plug removal technology,which integrates the advantages of ASP flooding and CO2flooding,and uses the previa flooding system and post acid system.The previa flooding system is mainly composed of guar,crosslinking agent,sodium alkyl benzene sulfonate,Na2CO3and NaHCO3,which adopts the principle of ASP flooding,stripping and displacing the crude oil attached to the surface of rocks pore to avoid residues.The post acid system is conventional mud acid liquid,the function of which is to remove dirt,enlarge pores and also react with the previa flooding system to give off heat and CO2to reduce viscosity and enhance emission.Its plug removal effect was studied by micro-model and physical model.The experiment and field application showed that,in the alkali-acid composite plug removal technology,the previa flooding system created favorable conditions for post acid system to remove formation pollution;the reaction between alkali and acid produced large amount of CO2and heat,which combined with acid and effectively solved the problem of organic pollution and inorganic pollution in wells of low temperature,low pressure and low watercut.

alkali-acid composite plug removal;ASP flooding;CO2flooding;Weicheng Oilfield

張振順.堿酸復(fù)合解堵技術(shù)的研究與應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2014，36（4）：97-100.

TE357.3

：B

1000–7393（2014）04–0097–04

10.13639/j.odpt.2014.04.024

張振順，1964年生。1987年畢業(yè)于武漢地質(zhì)學(xué)院石油地質(zhì)專業(yè)，現(xiàn)從事油田開發(fā)工作，高級(jí)工程師。電話：0393-4831673。E-mail：yunzhanghe@126.com。