分層解堵工藝在西區(qū)采油廠注水井中的應(yīng)用

郝毅 馬裕武 閆小瑛 魏瑋

(陜西省延安市志丹縣西區(qū)采油廠,陜西志丹 717500)

分層解堵工藝在西區(qū)采油廠注水井中的應(yīng)用

郝毅 馬裕武 閆小瑛 魏瑋

(陜西省延安市志丹縣西區(qū)采油廠,陜西志丹 717500)

西區(qū)采油廠是個(gè)多層系同時(shí)注水開發(fā)的油田,由于注水井各單井層數(shù)多、間隔遠(yuǎn)、物性差別大,易造成高滲層吸水指數(shù)高,受益油井層見水快,而低滲層甚至不吸水,受益油井見不到注水效果,為改善剖面動(dòng)用狀況,提高油層動(dòng)用程度,實(shí)現(xiàn)油田穩(wěn)產(chǎn),開展分層解堵試驗(yàn),探索出一條解決問題的有效途徑。

分層解堵 注水井 試驗(yàn)

1 開展注水井分層酸工藝的必要性

西區(qū)采油廠目前已有注水井1400余口，籠統(tǒng)注水井占80%以上，兩層之間跨度大，從30到300米不等，在轉(zhuǎn)投注不久后，因注水壓力升高無法完成配注的欠注井逐年增加，目前仍有日漸嚴(yán)重的趨勢(shì)。

酸化解堵是目前滲透油田解決中高含水時(shí)期堵塞井的重要措施之一，目前在西區(qū)采油廠注水井解堵主要以常規(guī)土酸酸化為主。對(duì)于含水、非均質(zhì)性嚴(yán)重的油藏，常規(guī)酸化往往無法達(dá)到預(yù)期的增注效果。低滲透層和傷害最嚴(yán)重的層，酸液無法正常進(jìn)入，近兩年平均每年常規(guī)解堵井次70井次以上，針對(duì)跨度大注水井實(shí)施效果差，難以達(dá)到90天的有效期。為此，我們通過封隔器將油層分開，實(shí)現(xiàn)在跨度較大的層間酸液分布不均的現(xiàn)象，改善吸水剖面。為此開展分層解堵試驗(yàn)。

2 油層堵塞成因及解堵機(jī)理

2.1 成因

西區(qū)采油廠屬于“三低”油田，油井需壓裂后投產(chǎn)，大部分注水井是油井轉(zhuǎn)注，在生產(chǎn)過程中，地層中已經(jīng)存在有機(jī)和無機(jī)物的堵塞，轉(zhuǎn)注后注入水進(jìn)入油層，由于流體配伍性、管線防腐不到位、水質(zhì)處理不達(dá)標(biāo)、無定期洗井制度等綜合原因造成儲(chǔ)層的進(jìn)一步傷害，從而引起注入壓力上升，直至因壓力高停注?；\統(tǒng)注水井堵塞成因，一是在作業(yè)前已停注許久，作業(yè)前不洗井，酸液泵入與井筒中流體發(fā)生反應(yīng)，影響作業(yè)效果；二是層之間跨度大，酸液在泵入地層過程中，與油管等接觸時(shí)易發(fā)生反應(yīng)；三是由于每個(gè)層吸水情況不同，因而酸對(duì)每個(gè)層的效果不同，也無法知道每個(gè)層的耗酸量；四是常規(guī)作業(yè)后不測(cè)試各層吸水指數(shù)來評(píng)定吸水能力，只通過作業(yè)時(shí)記錄的壓力數(shù)據(jù)預(yù)判最終效果，未及時(shí)采取其他增注措施。

2.2 機(jī)理

注水井解堵就是通過封隔器將油套環(huán)空分開，用水泥車將酸液分別擠入需要處理的油層中去，讓酸液和油層孔隙中物質(zhì)發(fā)生接觸化學(xué)反應(yīng)，溶解孔隙中的堵塞物，解除井底污染，擴(kuò)大地層孔隙，提高滲透率，達(dá)到降壓增注的目的。

(1)土酸與地層中礦物反應(yīng)。例如：鹽酸與碳酸鹽巖礦物及鐵質(zhì)礦物反應(yīng)，生成可溶性鹽類，可以隨洗井液排出，從而提高井底附近的滲透率，其簡(jiǎn)單反應(yīng)式如下：

CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑CaMg(CO3)2+4HCl→CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑

FeCO3+2HCl→FeCl2+H2O+CO2↑Fe2O3+6Hcl→2FeCl3+3H2O↑

FeS+2HCl→FeCl2+H2S↑

氫氟酸與石英、粘土礦物中硅酸鹽類反應(yīng)化學(xué)方程式如下：SiO2+4 HF→SiF4+2H2O Na2SiO3+6 HF→SiF4+2NaF+3H2O

2NaF+SiF4→Na2SiF6SiF4+2HF→H2SiF6

CaMg(CO3)2+4HF→CaF2↓+MgF2↓+2H2O+CO2↑

為了防止CaF2和MgF2沉淀的發(fā)生，造成二次污染，一般在施工時(shí)首先泵入一定量鹽酸作預(yù)處理液。

(2)反應(yīng)過程中酸液及添加劑的使用。酸液作為一種通過井筒注入地層并能改善儲(chǔ)集層滲透能力的工作體，必須根據(jù)儲(chǔ)集層條件和工藝要求加入各種化學(xué)添加劑，以完善和提高酸液體系性能，保證施工效果。酸液和添加劑的選擇應(yīng)符合以下四個(gè)要求：一是能與油氣層巖石反應(yīng)并生成易溶的產(chǎn)物；二是加入化學(xué)添加劑后，配制的酸液的化學(xué)和物理性質(zhì)能夠滿足施工要求；三是同地層礦物、流體配伍；四是施工安全、方便。為實(shí)現(xiàn)酸化增產(chǎn)目的，常常需要改變酸液的某些物理、化學(xué)性質(zhì)以滿足酸化工藝的要求，因此本次試驗(yàn)中將增加如下添加劑。

①蝕劑。主要用于減少酸液對(duì)金屬管件的腐蝕、降低對(duì)地層的污染。

②防膨劑。即粘土穩(wěn)定劑，在酸化作業(yè)時(shí)，水敏性強(qiáng)的粘土礦物(本區(qū)主要是綠泥石)與酸液接觸就會(huì)膨脹，進(jìn)而分散、運(yùn)移，降低地層的滲透率，并堵塞井眼通道。酸液中加入防膨劑，可防止粘土膨脹和微粒運(yùn)移。

③鐵離子穩(wěn)定劑。鐵離子穩(wěn)定劑是為了防止鐵及其他金屬直形成絡(luò)合離子而沉淀的一種化學(xué)劑。鋼鐵腐蝕產(chǎn)物(如氧化鐵等)和含鐵礦物在酸中的溶解。

④助排劑。酸化后的返排直接關(guān)系到酸化效果，尤其對(duì)低滲透或低能量氣井，加入助排劑可降低酸液的表面張力，同時(shí)增大接觸角，使地層毛細(xì)管壓力降低，保證酸液的順利返排。

⑤緩速劑。在酸液中加入緩速劑，可以改變巖石表面的潤(rùn)濕性，降低酸巖的反應(yīng)速度，增加酸液的作用距離。緩速劑能在巖石表面形成一層油膜，使巖石變?yōu)橛蜐?rùn)濕，從而降低了酸與巖石的反應(yīng)速度。

3 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)流程

(1)接到設(shè)計(jì)后，由作業(yè)隊(duì)聯(lián)系管區(qū)，落實(shí)作業(yè)前水量、壓力，并憋壓落實(shí)管柱密封情況。符合施工條件后，起出原井管柱，下入酸化管柱，將Y221-114封隔器卡在兩油層中間適當(dāng)位置，接好地面正擠管線，試壓20.0MPa，不刺、不漏為合格；

(2)作業(yè)前洗井。備40～60m3清水，使用8068洗井液，配制為0.5%的洗井液后洗井，觀察進(jìn)出口水質(zhì)相同時(shí)為合格。

(3)解封封隔器。

(4)擠酸。以上措施完成后，實(shí)施擠酸。第一步正循環(huán)至環(huán)空返水后，替入鹽酸，關(guān)套管閘門，正擠活性水，關(guān)井反應(yīng)后大排量反循環(huán)洗井。第二步酸化上層，反替土酸后坐封封隔器，反擠頂替液，施工壓力≤20MPa，第三步酸化下層，正擠土酸頂替液施工壓力≤20MPa，排量盡可能大。酸化過程中需要確保以下規(guī)定得以完成：一是酸量，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)用量進(jìn)行施工，保證達(dá)到足夠的作業(yè)半徑，二是實(shí)時(shí)記錄施工過程中壓力變化數(shù)據(jù)。

(5)按設(shè)計(jì)要求關(guān)井反應(yīng)。

(6)返排。將從地層中反應(yīng)后的雜質(zhì)排出井筒，以防二次污染。大排量反循環(huán)洗井至徹底返出反應(yīng)殘酸。反洗后進(jìn)行試擠，確定啟動(dòng)壓力。

4 效果評(píng)價(jià)

在西區(qū)共實(shí)施3口井，2口有效期達(dá)到90天，1口作業(yè)后有效期60天，作業(yè)成功率67%。針對(duì)2口效果較好的井分析，作業(yè)的兩層之間跨度小，物性相近，配制相同濃度的土酸效果較好，而酸化效果較差的井由于2層間跨度大，物性差距較大，且上層是油井轉(zhuǎn)注前生產(chǎn)層段，下層射孔后未采取其他方式投產(chǎn)投產(chǎn)，物性相比上次較差，酸液配比相同，對(duì)兩層的作業(yè)效果相差較大，未達(dá)到預(yù)期效果。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)籠統(tǒng)注水井吸水剖面測(cè)試后，2層或2層以上跨度較大的井，針對(duì)各層吸水能力差距大的，采取分層酸化以提高各層吸水能力，提高動(dòng)用程度。目前受作業(yè)費(fèi)用的影響(每井次7萬元)，尚未大面積開展實(shí)施，從目前效果看，有一定推廣的價(jià)值。

[1]趙亞杰.《低滲透油田水井降壓增注技術(shù)研究與應(yīng)用》.化學(xué)工程與裝備,2010.