多氫酸酸化技術(shù)在海上油田中的應(yīng)用與研究

楊 子，馮衛(wèi)華，施 洋，張興華，高科超，姜 文

（1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津塘沽 300452；2.中海石油（中國）有限公司天津分公司勘探部，天津塘沽 300452）

QHD29-A 井和PL9-B 井作為渤海油田低孔滲區(qū)塊中的代表性的探井，在應(yīng)用常規(guī)測試工藝射孔后，初開井井口顯示微弱，均無自然產(chǎn)能。經(jīng)過對這兩口探井的測試層段巖性分析、孔滲飽儲層物性參數(shù)綜合研究，決定對其相應(yīng)測試層段實施酸化儲層改造工藝。現(xiàn)場施工作業(yè)的酸液體系均是經(jīng)過室內(nèi)實驗綜合評價優(yōu)選的，現(xiàn)場實踐也證明了優(yōu)選的多氫酸酸液體系能滿足測試作業(yè)要求，取全取準(zhǔn)了測試資料的同時，有效的解決了渤海油田該區(qū)塊構(gòu)造的產(chǎn)能。

1 機理研究

為了實現(xiàn)深穿透、解除深部污染，就需要降低酸液與地層的反應(yīng)速率，因此需要采用緩速酸體系。目前幾乎所有用于砂巖酸化處理的酸液體系都是用含有HF或者在地層產(chǎn)生HF 的酸液體系。從氫氟酸與鋁硅酸鹽的一次反應(yīng)動力學(xué)可知：巖石與HF 的反應(yīng)速率取決于HF 的濃度，HF 濃度越大，一次反應(yīng)速率越大，HF濃度越小，一次反應(yīng)速率越小[1-2]。而多氫酸正是一種能在酸液中低速提供低濃度HF 的新型酸液體系，它是由一種特殊復(fù)合物代替HCl 與氟鹽發(fā)生氫化反應(yīng)。多氫酸為一種新型的砂巖儲層酸化酸液體系，它是由一種特殊復(fù)合物代替HCl 與氟鹽發(fā)生氫化反應(yīng)。多氫酸為一中強酸，本身存在電離平衡，該酸液體系可以在不同化學(xué)計量條件下通過多級電離分解釋放出多個氫離子。

多氫酸的酸化機理是在地層中有酸液釋放出H+與氟鹽生成可供反應(yīng)的HF，新生產(chǎn)的HF 再與巖石發(fā)生反應(yīng)而完成酸化作用。多氫酸本身是一種多級弱酸，H+是逐級緩慢釋放的，這樣就延緩了HF 的生存速度，從而降低了酸化速度，為酸液進入深部地層爭取了時間。多氫酸的電離過程如下列方程式（①→⑤）所示：

其中，H5R 表示多氫酸，R 代表膦酸根基團。多氫酸與氟鹽反應(yīng)的實質(zhì)就是電離出的氫離子與氟鹽發(fā)生氫化反應(yīng)，生產(chǎn)HF。反應(yīng)方程式如下示，其中，NH4RH4表示膦酸鹽[3]：

2 多氫酸酸化效果室內(nèi)評價

QHD29-A 井酸液體系優(yōu)選：用15 %鹽酸對測試層段（3 475.0～3 500.0 m）巖屑的溶蝕率為9.32 %～21.85 %，平均值為15 %，說明此段碳酸鹽巖含量不高，溶蝕率相對較低，使用多氫酸體系（配方1：5 %HCl+6 %MH+2 %MF；配方2：5 %HCl+6 %MH+4 %MF）做溶蝕實驗，平均溶蝕率分別為28 %和35 %，比鹽酸體系增加13 %～20 %，且多氫酸體系的兩種配方溶蝕率差別較大，所以建議使用多氫酸體系（如配方2：5 %HCl+6 %MH+4 %MF）。

PL9-B 井酸液體系優(yōu)選：15 %鹽酸對1 385.0～1 400.0 m 巖屑的平均溶蝕率為11.5 %，說明此段巖屑中碳酸鹽巖膠結(jié)物含量不高，對此兩段巖屑用多氫酸體系（配方1：5 %HCl+6 %MH+2 %MF；配方2：5 %HCl+6%MH+4%MF）做溶蝕實驗溶蝕率平均為26.39%和36.9 %，由于此段巖石主要以石英長石為主，局部裂縫較發(fā)育，長石大部分風(fēng)化為高嶺土，較疏松；且裂縫中油呈斑塊狀分布，面積30 %，油味淡、油脂感弱、滴水滲，建議使用多氫酸體系（配溶蝕率配方2：5 %HCl+6 %MH+4 %MF）。

表1 A 井和B 井儲層主要物性參數(shù)

表2 測試層段溶蝕實驗匯總

表3 QHD29-A 井現(xiàn)場施工酸化液配方

3 現(xiàn)場應(yīng)用

2013 年對渤海油田X 構(gòu)造QHD29-A 井3 475.0～3 500.0 m 進行了常規(guī)DST 測試。誘噴壓差為18.0 MPa，初開井時，井口氣泡微弱，井口壓力：0.002～0.010 MPa，井口溫度：3.82～5.44 ℃，無自然產(chǎn)能。初開井累計3.58 h，存儲壓力計壓力上漲2.286 MPa，折合管柱液面上升271.05 m，折合產(chǎn)液2.45 m3。在二開井期間，對DST1測試層段進行了多氫酸酸化儲層改造作業(yè)，酸化泵擠注前置液15.0 m3，排量由0.24 上升到0.49 m3/min，泵壓29.723～36.880 MPa；酸化泵擠入主體酸20.0 m3，排量由0.24 上升到0.49 m3/min，泵壓由34.515 上升到34.757 又下降到22.629 MPa；酸化泵擠入后置液5.0 m3，排量0.48 m3/min，泵壓19.554～22.229 MPa；酸化泵頂替柴油26.0 m3，排量由0.49 下降到0.33 又上升到0.37 m3/min，泵壓由30.103 下降到19.526 MPa。在QHD29-A 井測試作業(yè)中，經(jīng)地面關(guān)井后，進行開井返排。從開始返排到井口見原油，井口壓力1.296 上升到3.047 MPa，后用7.94 mm 固定油嘴求產(chǎn)地層產(chǎn)能，平均日產(chǎn)原油113.8 m3，平均天然氣7 522 m3。存儲壓力計回放后，計算得生產(chǎn)壓差5.701 MPa，下降16.75 %。

對PL9-B 井也應(yīng)用了多氫酸酸液體系進行儲層改造作業(yè)，后經(jīng)過氣舉誘噴，其也達到了測試的目的，解決了該區(qū)塊產(chǎn)能。表4 從酸化前和酸化后相關(guān)產(chǎn)能數(shù)據(jù)分析了多氫酸酸液體系在該區(qū)塊油氣井測試中的成功應(yīng)用情況（見表4）。

表4 探井B 和探井C 酸化前后數(shù)據(jù)對比分析

渤中油田位于中國渤海遼東灣南部海域，屬于高黏度大型常規(guī)稠油油藏。儲層巖性為長石砂巖，石英平均含量為50.6 %，長石平均含量為38.9 %，填屑物主要為水云母、泥質(zhì)及結(jié)晶高嶺土。油藏壓力系數(shù)0.998～1.009，油藏溫度60～75 ℃。平均孔隙度為30 %，平均滲透率1.750 μm2，為高孔、高滲儲層。渤中油田C 井投產(chǎn)以來，產(chǎn)量一直較低，采油強度為0.6 m3/（d·m）[4]。

圖1 酸化前后產(chǎn)液量的變化曲線

圖2 酸化前后的產(chǎn)油量變化曲線

圖3 酸化前后含水率變化曲線

通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，渤中油田C 井酸化之前的平均產(chǎn)液量為35.85 m3/d，酸化處理之后的平均產(chǎn)液量平均上升到74.80 m3/d，產(chǎn)液量提高了110.23 %。產(chǎn)油量也從酸化之前的24.6 m3/d 上升到57.19 m3/d，上升幅度達到132.48 %[4]。

4 總論

（1）多氫酸液是目前酸化改造的較為新型酸液體系，能夠較好的彌補目前其它砂巖儲層酸化酸液體系的缺陷，是砂巖油藏基質(zhì)酸化的理想酸化液。

（2）多氫酸酸化針對深部堵塞的探井酸化效果良好，增油效果顯著，能達到深部解堵的目的。

（3）應(yīng)用多氫酸酸液體系在渤海油田能很好得實施酸化解堵功效，適用于目前的海上油田探井測試工藝和油田開發(fā)作業(yè)中，具有一定的針對性和有效性。

［1］ Gdandski R D.Kinetics of the Primary Reaction of HF on Alumino-Silicates［J］.SPE 66564，2000.

［2］ 郭文英，趙立強，曾曉慧.多氫酸酸液體系的性能評價［J］.石油與天然氣化工，2007，36（2）：139-141.

［3］ 陸杏英，李秀存.多氫酸深穿透酸化應(yīng)用效果分析［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2011，37（12）：2-4.

［4］ 李年銀，趙立強，劉平禮，等.多氫酸酸化技術(shù)及其應(yīng)用［J］.西南石油大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，31（4）：131.