地層自生酸解堵降壓增注技術(shù)研究

彭建文,張喜玲,張婷

田蕾,孫武,韓博宇 (中石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院,河南鄭州450017)

地層自生酸解堵降壓增注技術(shù)研究

彭建文,張喜玲,張婷

田蕾,孫武,韓博宇 (中石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院,河南鄭州450017)

針對寶浪油田注水井注水壓力高、效果差的問題,在對自生酸的篩選基礎上,進行巖屑溶蝕率試驗,得到的自生酸體系具有腐蝕低、反應速度慢、深部解堵能力強的特點。巖心模擬試驗評價表明,該自生酸體系可以使低滲透巖心的滲透率提高215.7%,并在寶浪油田3口井上進行實踐應用,取得良好的應用效果。

寶浪油田;自生酸;溶蝕率;解堵

寶浪油田為低孔、低滲油氣藏,主要依靠注水開發(fā),由于物性差、注入水水質(zhì)及注入水與地層水配伍性等方面的原因,注水井欠注現(xiàn)象突出。酸化措施是實現(xiàn)注水井增注的重要技術(shù)手段,常規(guī)酸液體系(鹽酸、氫氟酸和土酸)由于反應速度快導致作用距離短、產(chǎn)生沉淀物 (氟鋁配價物、硅酸、偏硅酸、氟化鈣、氟化鎂、氟硅酸鹽等)導致二次傷害,對低滲透儲層解堵效果差,鑒于此,筆者研制了一種自生酸并在寶浪油田3口井進行現(xiàn)場使用,措施后增注效果明顯。

1 自生酸體系的選擇及配比確定

油田酸化用所謂自生酸是指在地面無明顯的強酸特征,但在地層混合后在溫度或誘導劑的催化作用下緩慢反應形成鹽酸或土酸的體系。其緩速酸化原理是利用其慢反應的特點,實現(xiàn)活性H+的緩慢釋放,在較長時間內(nèi)保持酸液的低p H值,從而確保體系中活性酸分子與巖石具有較長的反應時間,穿透距離大,實現(xiàn)深部解堵[1,2]。

1.1 自生酸體系的選擇

對于自生酸體系的選擇需要考慮以下因素:①在水或鹽水中溶解性好;②釋酸速度緩慢使之安全進入目的層;③母體具有高濃度的釋酸能力;④酸母體具有盡可能低的分子量,以便單位產(chǎn)酸濃度高。

1)鹵化銨-自生酸 銨鹽在加入醛、羧酸鹽的情況下,醛同銨鹽緩慢反應生成活性酸,如甲醛、氟化銨、有機羧酸鹽的組成體系,該體系中的甲醛與氟化銨在一定條件下經(jīng)多級反應形成氫氟酸和六次甲基四胺。氫氟酸在地層中消耗后促使該多級反應正方向進行,從而不斷提供氫氟酸以保持酸液的活性,達到深部酸化目的。

2)單一酸或鹽 在砂巖地層采用氟硼酸、氟磺酸及其鹽等,可與水發(fā)生水解反應產(chǎn)生氫氟酸:

HBF4+3H2O→4 HF+H3BO3

3)鹵代烴 主要是CCl4、氯仿、四氯乙烷等,它們在121～371℃的地層溫度下水解產(chǎn)生鹵酸。以滴定的方法優(yōu)選酸液,如果滴定過程中p H值緩慢上升,表明H+釋放是一個緩慢過程。通過試驗優(yōu)選出了由銨鹽(AM或FM)、醛類物質(zhì)(DH)組成的自生酸RAA體系及多元酸HP。比較HCl、自生酸RAA體系、多元酸HP的H+釋放過程,RAA體系反應速度慢而均勻,說明自生酸RAA可以比較穩(wěn)定地維持反應速度。反應組分接觸后反應產(chǎn)生的酸度較低,p H值接近2,另外含N的多元酸HP也有較好的緩速作用,其產(chǎn)酸釋放H+是一個逐漸消耗逐漸產(chǎn)生的過程。初步篩選自生酸RAA及多元酸HP為研究對象,下面主要通過溶蝕率試驗優(yōu)化RAA酸液組成[3,4]。

1.2 RAA體系配比的確定

1.2.1 自生鹽酸組分配比對溶蝕能力的影響

試驗溫度90℃,將AM與DH按照不同摩爾比混合溶解產(chǎn)生不同質(zhì)量分數(shù)的鹽酸,測試不同配比產(chǎn)生的酸在1～8h對巖屑的溶蝕率,試驗結(jié)果如表1所示。AM過量時,溶蝕率提高幅度最大,在8h時的溶蝕率最大。研究選取21%AM+15%DH(配方中的百分數(shù)為質(zhì)量分數(shù),下同)。

1.2.2 自生氫氟酸組分配比對溶蝕能力的影響

通過理論計算得到反應產(chǎn)生不同質(zhì)量氫氟酸的FM與DH的摩爾比,測試1、4、8h時的溶蝕率,試驗結(jié)果如表2所示。

自生質(zhì)量分數(shù)為2%和5%的氫氟酸對巖屑的最大溶蝕率分別為5.14%和6.5%,而實際配出的質(zhì)量分數(shù)為2%和5%的氫氟酸對巖屑的溶蝕率最大分別為5.21%和7.81%,說明部分物質(zhì)沒有完全反應生成氫氟酸;從反應物配比可知,DH過量可以最大限度提高溶蝕率并具有良好緩速性。

1.2.3 自生土酸組分配比對溶蝕能力的影響

將AM、DH和FM配成一定質(zhì)量分數(shù)的溶液,使之產(chǎn)生10%HCl+3%～5%氫氟酸,體系配方中考察了FM和DH配比對溶蝕能力的影響,溶蝕率測試結(jié)果如表3所示。

自生土酸具有很好的緩速能力,當FM過量時,1h與8h的溶蝕率相差16%以上, 8h溶蝕率達到29.65%。在體系中加入多元有機酸HP(帶有N的多元有機酸)后,1h的溶蝕率有所下降,且1h與8h的溶蝕率差值大,也就是說加有HP的配方體系,其緩速性能增強,越能注入地層深部,解除遠井地層的堵塞物。綜合以上分析,選擇自生土酸體系:9%FM+15%AM+24%DH(RAA-1),9%FM+15%AM+24% DH+3%HP(RAA-2)。

表1 產(chǎn)生不同質(zhì)量分數(shù)的鹽酸對巖屑的溶蝕率

表2 產(chǎn)生不同質(zhì)量分數(shù)氫氟酸對巖屑的溶蝕率

表3 產(chǎn)生不同質(zhì)量分數(shù)土酸對巖屑的溶蝕率

2 巖心酸化效果評價

2.1 試驗準備

1)酸液配制 前置液:21%AM+15%DH;自生酸:RAA-1,RAA-2;添加劑:0.5%ACI+2% TWA+2%FRA。

2)巖心準備 ①清洗,用乙醇-苯抽提1周;②烘干,測定空氣滲透率;③抽空飽和3%KCl的鹽水,放置24h以上,分別測定飽和了液體后樣品的質(zhì)量和樣品在液體中的質(zhì)量,計算樣品的孔隙度和孔隙體積。

2.2 試驗方法

首先用質(zhì)量分數(shù)為3%的NH4Cl正向測原始滲透率K1,流體注入量20PV以上,測得穩(wěn)定值;再正向注入前置液+添加劑體系2PV,反應4h;然后正向注入自生土酸RAA-1+添加劑體系或RAA-2+添加劑體系,關(guān)閉巖心夾持器兩端閥門,反應8h;最后正向用質(zhì)量分數(shù)為3%的NH4Cl測滲透率K2。

2.3 試驗結(jié)果

試驗結(jié)果見表4,可以看出NY1巖心經(jīng)前置液處理后滲透率從初始的3.8m D增加到4.5m D,滲透率提高18.4%;用主體土酸RAA-1處理反應8h后,滲透率增至7.3mD,滲透率提高了92%。對于NY2巖心,自生鹽酸酸化后滲透率提高58%,經(jīng)過主體土酸RAA-2酸化后測得液相滲透率為0.922m D,滲透率提高了215.7%。因此選擇RAA-2自生酸體系更有利于低滲透地層深部解堵。

表4 自生酸酸化效果

3 礦場實施與效果

采用自生酸對寶浪油田的3口注水井(B2312井、B1410井、B2410井)進行現(xiàn)場應用,實施參數(shù)及措施后增注效果如表5所示。措施后增注效果明顯,累計增注3912m3。

表5 3口井酸化前后注水效果對比

4 結(jié)論

1)以滴定的方法來測定混合溶液的p H值與堿量的關(guān)系,選取了以醛和銨類構(gòu)成的自生酸混合物RAA,同時選取了能產(chǎn)生多個H+的有機酸HP。

2)巖心酸化效果評價試驗表明,自生土酸RAA-1處理反應8h后,滲透率提高了92%,自生土酸RAA-2酸化后滲透率提高了215.7%。RAA-2自生酸體系更有利于低滲透地層深部解堵。

3)對寶浪油田的3口注水井進行現(xiàn)場應用,措施后增注效果明顯,累計增注3912m3。

[1]陳冠良,劉恒錄,程艷會,等.層內(nèi)自生弱酸降壓增注技術(shù)在文南油田的應用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2006,16(5):158～159.

[2]賈躍立,張玲霞,許惠林,等.雙河油田上傾尖滅區(qū)酸化增注技術(shù)研究及應用[J].石油天然氣學報(江漢石油學院學報),2005, 27(4):493～495.

[3]葉宏儒,彭森,吳保,等.TC復合酸化解堵技術(shù)的研究與應用[J].西安石油學院學報(自然科學版),2002,17(3):19～22.

[4]譚俊領(lǐng),解立春,呂億明,等.地層自生弱酸解堵技術(shù)在安塞低滲透油田的應用[J].油田化學,2008,25(4):328～330.

[編輯] 帥群

TE357.2

A

1000-9752(2014)12-0227-03

2013-12-17

彭建文(1982-),男,2005年西安石油大學畢業(yè),工程師,現(xiàn)主要從事油田注水開發(fā)技術(shù)研究及推廣應用工作。