老井高效作業(yè)工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

宋連銀，趙志平，魏江偉，馬紅星，王忍峰

（1.中國石油長慶油田分公司第五采油廠，陜西西安 710200；2.川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院，陜西西安 710018）

本項目以姬塬油田老井高效作業(yè)為目標(biāo)，結(jié)合姬塬油田三疊系、侏羅系兩大主力油藏的地質(zhì)特征，提出了重復(fù)壓裂改造工藝的基本思路和方法。重點研究了稠化水酸性清潔壓裂液壓裂和酸蝕多縫體積改造壓裂、水井微弱酸酸化工藝和負(fù)壓返排工藝，取得了較好的應(yīng)用效果，對姬塬油田提高穩(wěn)產(chǎn)水平和開發(fā)效益具有重要意義。

2013 年，長慶油田明確了連續(xù)四年油井措施增油40 萬噸的目標(biāo)，這就對老井壓裂酸化等修井作業(yè)提出了更高的要求。面對措施增油任務(wù)重、措施工作量大等挑戰(zhàn)，采油五廠以提高采收率、提高單井產(chǎn)量，降低成本的“兩提一降”為目標(biāo)，深入貫徹“體積壓裂”理念，開展“重復(fù)壓裂年”活動。在實施過程中，采油五廠通過稠化水酸性清潔壓裂液、酸蝕多縫體積改造等多種工藝技術(shù)，提高措施作業(yè)效率，努力提升措施增產(chǎn)水平，實現(xiàn)了姬塬油田經(jīng)濟(jì)有效的開發(fā)。

1 高效作業(yè)工藝技術(shù)研究

姬塬油田是典型的低滲透油田，壓裂是低滲油田開發(fā)必不可少的一個作業(yè)環(huán)節(jié)，姬塬油田在壓裂技術(shù)方面已積累豐富的經(jīng)驗和成績，并一直在探索適合姬塬地層特點的壓裂技術(shù)。多年來，為了提高單井產(chǎn)量，提高采收率，在姬塬油田先后開展了縫內(nèi)轉(zhuǎn)向壓裂、前置酸壓裂等一系列老井重復(fù)改造壓裂技術(shù)，這些技術(shù)目前在低滲油田的重復(fù)改造中仍扮演著重要的地位[1]。

但隨著技術(shù)進(jìn)步，材料科學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種技術(shù)組合與集成，這些技術(shù)在油井的增產(chǎn)和增注措施方面發(fā)揮巨大的作用。壓裂酸化向提高油藏采收率方向發(fā)展，在所有措施完井過程中，低－無傷害是所有工作液的發(fā)展方向和要求。提高壓裂酸化施工作業(yè)效率和降低作業(yè)成本，是今后老井措施新的目標(biāo)和方向。

1.1 稠化水酸性清潔壓裂液高效作業(yè)工藝

采用稠化水酸性清潔壓裂液無論進(jìn)行重復(fù)壓裂，還是進(jìn)行新井投產(chǎn)壓裂，都取得了一定的改造效果，證明該技術(shù)具有較強(qiáng)的實用性[2]。另外，其具有無需現(xiàn)場配液，壓后不用抽汲的技術(shù)特色，能夠節(jié)省大量的時間，縮短試油周期，這對如何提高單井或井組試油作業(yè)效率提供了一個新思路。

圖1 稠化水酸性清潔壓裂液現(xiàn)場施工流程示意圖

稠化水酸性清潔壓裂液體系具有現(xiàn)場連續(xù)混配、壓后不抽汲等技術(shù)特色，能夠簡化目前施工工序，無需提前配液，可減少現(xiàn)場備罐量，壓后不清罐；在施工時，主要依靠清水和稠化劑混合產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng)從而攜砂進(jìn)行壓裂施工，只要準(zhǔn)備好足夠的稠化劑、清水和石英砂，就可連續(xù)實現(xiàn)加砂壓裂；壓后無需抽汲直接投產(chǎn)，可以提高施工效率，縮短作業(yè)周期。

表1 作業(yè)周期對比表

圖2 采用稠化水酸性清潔壓裂液現(xiàn)場壓裂過程

1.2 酸蝕多縫體積改造壓裂

通過酸改造來實現(xiàn)天然微裂縫的開啟，降低滲流阻力，提高儲層基質(zhì)向裂縫壁面的供油能力，通過造多縫而不是造長縫，擴(kuò)大泄流面積，已成為超低滲儲層改造新的技術(shù)方向[3]。

圖3 酸蝕多縫體積改造示意圖

該技術(shù)通過使用較大的前置酸量，使用大排量擠酸，并在擠酸后關(guān)井反應(yīng)，酸液可實現(xiàn)對近井地層、裂縫壁面、遠(yuǎn)端裂縫周圍地層進(jìn)行深部解堵處理，并且在大排量擠酸的過程中通過溶蝕作用可以開啟地層微裂縫，形成新的產(chǎn)油通道。擠酸關(guān)井反應(yīng)后對儲層壓裂改造，在擴(kuò)大裂縫規(guī)模的同時，將酸溶蝕開啟的微裂縫填砂延伸，實現(xiàn)對儲層的體積改造目標(biāo)。該工藝施工參數(shù)特點如下：

（1）大前置酸量，30～50 m3前置酸，擴(kuò)大酸處理范圍，溝通近井地帶微裂縫。

（2）大排量擠酸，1.4～1.6 m3/min 排量擠酸，高于地層破裂壓力開啟微裂縫。

（3）擠酸后關(guān)井反應(yīng)，擠酸后關(guān)井1～2 h，保證酸巖反應(yīng)時間。

酸蝕多縫體積改造不僅實現(xiàn)了近井地帶酸處理，而且對裂縫深部及與主裂縫溝通的微裂縫進(jìn)行深部處理改造，將裂縫井的線性流改造后實現(xiàn)了井筒周圍大范圍的徑向流，實現(xiàn)提高改造效果的目的。前置酸壓裂施工前，往往需要在酸罐中配制，配酸的過程中難免造成酸液外濺或漏失，由于原酸不同于殘液，對環(huán)境及人體傷害較大。目前酸改造井逐漸增多，酸量逐漸增大，而且使用酸罐車配酸會增加很大的成本，因此有必要探索應(yīng)用連續(xù)混配酸改造施工工藝。由于酸量大，施工時上水可分別接原酸和水，通過閥門控制比例，實現(xiàn)連續(xù)混配，安全環(huán)保。這樣只需要將原酸拉運至井場，直接連接混砂車，同時上水和原酸，并在攪拌罐或管線中混合，這樣避免了原酸泄漏造成的污染和傷害。而且混配后可根據(jù)工藝在攪拌罐中加入化學(xué)藥劑，適用于復(fù)雜工藝的施工。

2013 年酸蝕多縫體積改造47 口井，酸量均在40～50 m3，在初期仍使用原始配酸方式，工序復(fù)雜，后期40口采用連續(xù)混配施工，平均施工時間減少1 h 以上，并且原酸無泄漏，實現(xiàn)了環(huán)保要求。

1.3 水井微弱酸酸化

微弱酸酸化液是一種酸性分子成膜溶液，稀釋后通過撬裝式柱塞泵每天隨著注入水定量注入，不影響水井的正常注水，達(dá)到快捷酸化的目的[4]。酸液主要有以下作用：（1）酸液將注水井中的碳酸鹽垢和硫酸鹽垢緩慢溶解，疏通水流通道；（2）酸液進(jìn)入儲層降低儲層pH 值環(huán)境，增大巖石表面的Zeta 電位和巖石表面接觸角，降低巖石表面親水性，從而提高儲層滲透率；（3）微弱酸酸化液中表面活性劑利用陰陽離子靜電吸附的反應(yīng)特性，在油藏礦物表面沉積形成的單層分子膜，由于砂巖顯電負(fù)性，成膜劑進(jìn)入儲層后會在砂巖表面發(fā)生吸附，憎水基向外排列，除剝落水膜外還具有改變巖心潤濕性和粘土防膨的作用，達(dá)到降壓增注目的。液體由儲液罐進(jìn)入隔膜泵，在隔膜泵作用下，通過出口接頭、不銹鋼高壓截止閥，進(jìn)入高壓耐酸管線，通過井口單流閥接頭進(jìn)入單流閥，在隔膜泵壓力作用下，酸液進(jìn)入進(jìn)口注水主管線，隨主水管線進(jìn)入地層，酸解底層。

圖4 工作流程圖

1.4 負(fù)壓返排工藝

油水井在生產(chǎn)過程中，近井周圍常常發(fā)生因蠟（膠）質(zhì)、垢、無機(jī)顆粒等沉積造成的堵塞，嚴(yán)重影響油水井的產(chǎn)量和注水量。為了解除近井地帶的堵塞，提高油水井的產(chǎn)量和注水量，目前全國各油田多采用物理或化學(xué)的方法，如水力脈沖、壓裂、酸化、爆壓等工藝措施，取得了不同程度的效果。但上述工藝措施有可能增加地層滲流面積，而對于剝落的機(jī)雜顆粒和二次沉淀物無法徹底排除（目前采用返洗或泡排），導(dǎo)致措施效果低，有效期短。為了有效地提高低滲油層的措施效果和延長其有效期，適時引進(jìn)負(fù)壓返排工藝技術(shù)，提高了措施有效率及措施效果[5]。

2 現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

2.1 稠化水酸性清潔壓裂應(yīng)用效果

2013 年，稠化水酸性清潔壓裂液在油井重復(fù)改造中應(yīng)用18 口井，累計增油量超過5 000 t，平均單井日增油1.05 t，平均單井日增油238.9 t，取得了較好的應(yīng)用效果（見表2）。

表2 姬塬油田2013 年稠化水酸性清潔壓裂液效果表

從整體效果看，延安組應(yīng)用效果好于延長組應(yīng)用效果。主要表現(xiàn)在延安組儲層物性明顯優(yōu)于延長組，壓裂裂縫內(nèi)部和裂縫附近巖石孔隙中的垢物堵塞得到有效解除后，壓裂裂縫及其附近導(dǎo)流能力明顯提高，使得油井產(chǎn)液量明顯增加；而延長組儲層地層結(jié)垢程度明顯弱于延安組儲層，由于儲層物性差，油層平面注采矛盾突出，除近井及裂縫內(nèi)存在堵塞外，注水見效程度低是延長組儲層油井低產(chǎn)的主要原因。

2.2 酸蝕多縫體積改造壓裂應(yīng)用效果

2013 年，酸蝕多縫體積改造壓裂在油井重復(fù)改造中應(yīng)用47 口井，累計增油量超過5 000 t，平均單井日增油1.05 t，平均單井日增油238.9 t，取得了較好的應(yīng)用效果（見表3）。

表3 姬塬油田2013 年酸蝕多縫體積改造效果表

從整體效果看，酸蝕多縫體積改造壓裂在長4+5儲層應(yīng)用效果好于長2 和長8。主要是由于長2 儲層在酸蝕多縫體積改造壓裂措施解堵后，含水明顯上升，嚴(yán)重影響了措施效果。長8 儲層僅應(yīng)用1 口井，并不能說明工藝的適用性。而長4+5 儲層酸蝕多縫體積改造壓裂后，地層堵塞得到有效解除，油井產(chǎn)能得到恢復(fù)，措施效果良好。

2.3 負(fù)壓返排應(yīng)用效果

2013 年，負(fù)壓返排工藝在油井重復(fù)改造中應(yīng)用36口井，累計增油量超過3 000 t，平均單井日增油0.61 t，平均單井日增油89.8 t（見表4）。

表4 姬塬油田2013 年負(fù)壓返排改造效果表

3 結(jié)論和認(rèn)識

（1）姬塬油田老井措施工作量大，措施增油任務(wù)重，這就對老井措施工藝的選擇有更高的要求。高效作業(yè)工藝技術(shù)有良好的適用性，可顯著提高老井措施的施工效率和措施效果。

（2）稠化水酸性清潔壓裂液是一種具有廣泛應(yīng)用前景的壓裂液體系，其清潔無殘渣、高攜砂性能、傷害低和易返排等優(yōu)良性能對低滲和特低滲油藏改造具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。施工無需提前配液，連續(xù)混配施工，節(jié)約水資源，措施后可采用不抽汲排液直接投產(chǎn)，縮短整個油井大修周期，實現(xiàn)快速恢復(fù)生產(chǎn)。

（3）酸蝕多縫體積改造工藝技術(shù)，實現(xiàn)對近井地層、裂縫壁面、遠(yuǎn)端裂縫周圍地層進(jìn)行深部解堵處理，并通過酸液溶蝕開啟地層微裂縫，實現(xiàn)對儲層的體積改造目標(biāo)，并在酸蝕多縫體積改造中探索并應(yīng)用了連續(xù)混配酸改造施工，實現(xiàn)了酸液無殘留的綠色施工工藝。

（4）注水井微弱酸酸化工藝施工簡單快捷，可直接注酸進(jìn)入注水流程，不影響正常注水。設(shè)備中單流閥、高壓管線、接頭、截止閥承壓均可以達(dá)到25 MPa，輸出設(shè)備最大承壓24 MPa，該設(shè)備適合于注水壓力在20 MPa 以下注水加藥，設(shè)備安全系數(shù)為1.2，滿足微弱酸技術(shù)施工安全要求。

（5）負(fù)壓返排工藝的裝置管柱結(jié)構(gòu)簡單，入井液返排率均在80 %以上, 可以使入井液量最大限度的返排, 從而降低人井液體對儲層的傷害，尤其是對地層能量較低，普通酸化排液不及時效果欠佳的井更有優(yōu)勢。

［1］ 王鴻勛.水力壓裂原理［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1987.

［2］ 任雁鵬，等.酸性清潔壓裂液技術(shù)應(yīng)用研究［A］.國際壓裂酸化大會，陜西西安，2010.

［3］ 劉紅現(xiàn)，趙立強(qiáng)，劉平禮，等.前置酸改善水力壓裂效果機(jī)理分析［J］.石油天然氣學(xué)報，2008，30（1）：332-334.

［4］ 孟令浩，鄭艷芬，張娟，等.注水井微弱酸在線酸化增注技術(shù)研究［J］.石油化工應(yīng)用，2013，32（1）：37-39.

［5］ 張寧利，周學(xué)富，田育紅，等.油水井負(fù)壓返排工藝技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.石油化工應(yīng)用，2010，29（12）：39-42.