HRS氧化復合解堵技術(shù)在玉果油田的研究與應(yīng)用

王豐，諶勇，熊漢輝 （中石油吐哈油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆 吐魯番838202）

玉果油田位于臺北凹陷西北部煤窯溝構(gòu)造帶，油藏類型為砂巖油藏，埋深3000～3600m，地層溫度90℃左右，儲層孔隙度12%～18%，滲透率10mD，巖石類型為長石巖屑砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)質(zhì)量分數(shù)為7%，黏土礦物以高嶺石和綠泥石為主，占75%以上，敏感性評價為強水敏儲層。

隨著玉果油田注水開發(fā)規(guī)模的擴大，欠注井也隨之增加，欠注的主要原因是注入水引起的黏土膨脹、微粒運移等敏感性傷害，此外還存在硫酸鹽還原菌（SRB）、腐生菌（TGB）、高分子聚合物等有機物堵塞。玉果油田采用常規(guī)酸化技術(shù)，酸化有效率僅71.4%，且有效井2個月內(nèi)平均單井注水壓力上升5MPa，日注水量下降8m3，未能達到理想的酸化效果。分析認為常規(guī)酸化雖能解除黏土膨脹、微粒運移傷害，但對細菌及其代謝產(chǎn)物、高分子聚合物等的解堵效果較差［1］。為了解決玉果油田這一難題，在深入研究酸化工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，引進了HRS氧化復合解堵技術(shù)。

1 HRS氧化劑氧化解堵原理

HRS氧化劑由多種化學成分組成，在酸性條件下激活生成二氧化氯。二氧化氯具有強氧化性，能夠氧化降解在鉆井、壓裂、調(diào)剖、堵水等施工過程中殘留于近井底地帶的各種高分子聚合物，從而使聚合物更容易從地層中排出［1～3］。同時，生成的二氧化氯能殺滅地層中的藻類、SRB、TGB等微生物菌體，清除其黏稠分泌物，使后續(xù)酸液能充分溶蝕裸露出來的砂粒及黏土類礦物，擴大孔隙喉道空間［2］。此外，生成的二氧化氯與地層中的硫化亞鐵垢反應(yīng)，生成可溶性鐵鹽，防止硫化亞鐵二次沉淀，同時消除酸化階段產(chǎn)生的有害氣體H2S［1～5］。

2 HRS氧化劑的優(yōu)點

傳統(tǒng)的氧化劑在油田應(yīng)用中有一定的局限性，如高錳酸鉀和次氯酸鈉氧化能力較差；雙氧水氧化能力雖然較強，但注入井下有爆炸的危險；而普通的二氧化氯不穩(wěn)定，易分解，溢出氣體有爆炸的危險，且二氧化氯在油層內(nèi)反應(yīng)速度很快，即使在地面配制成高濃度的二氧化氯，進入油層后濃度會迅速降低，所以解堵半徑小，只有l(wèi)m左右，無法進行深部解堵［6］。

HRS氧化劑是在井下生成二氧化氯，克服了傳統(tǒng)的地面生成二氧化氯所帶來的易爆炸、對管材腐蝕性強以及對人體呼吸道傷害的問題，使現(xiàn)場應(yīng)用更加安全可靠，不會造成環(huán)境污染；且生成的二氧化氯濃度可調(diào)，速率可控，解堵半徑可達4m［6］。

3 HRS氧化劑性能評價

3.1 鉆井液濾餅降解性能

新投注水井存在有鉆井液濾液、濾餅傷害的問題。常規(guī)酸化主要是解除儲層中無機物的傷害，一般很難解除鉆井液中有機高分子聚合物的傷害，有些常規(guī)酸液甚至會與井筒中未循環(huán)出的鉆井液發(fā)生二次反應(yīng)，生成膠狀物質(zhì)。為了考察HRS氧化劑對聚合物鉆井液濾餅傷害的解除能力，選取油田目前使用最多的聚磺鉆井液體系的濾餅進行降解試驗。

將聚磺鉆井液濾餅連同濾紙一起浸泡到裝有30mL的HRS水溶液的燒杯中，將燒杯放入90℃水浴中觀察濾餅隨時間變化情況。圖1為反應(yīng)時間分別為30、60、90min時濾餅的情況。試驗初期，泥餅表面有氣泡冒出，泥餅逐漸變得疏松；反應(yīng)到30min時，濾餅已經(jīng)出現(xiàn)剝離和溶解現(xiàn)象；90min時，濾餅降解成支離分散的小塊，并最終從濾紙上完全剝離掉。試驗結(jié)果表明，HRS氧化劑能有效氧化降解有機高分子鉆井泥漿泥餅，使其易于從地層排出。

圖1 HRS氧化劑對聚磺鉆井液濾餅作用變化

3.2 殺菌性能

硫酸鹽還原菌（SRB）及腐生菌（TGB）是油田注水系統(tǒng)中較為重要和常見的兩類菌，也是油田注水水質(zhì)的重要監(jiān)測指標。試驗采用絕跡稀釋法，測定不同質(zhì)量濃度HRS氧化劑對這兩種菌的殺菌效果。殺菌效果如表1和表2所示。二氧化氯質(zhì)量濃度越高，接觸時間越長，殺菌率越高。二氧化氯質(zhì)量濃度為30mg／L的 HRS水溶液在30min內(nèi)即可將SRB殺死，殺菌率可達100%。二氧化氯質(zhì)量濃度為5mg／L的HRS水溶液在15min內(nèi)即可將TGB全部殺死。

3.3 腐蝕性能

氧化劑一般具有較強的腐蝕性，與酸液復合使用時腐蝕性更強。為了避免對井下管、桿柱造成嚴重腐蝕，使用氧化劑時一般需要添加緩蝕劑。為了評價HRS氧化劑的腐蝕性，按照標準SY／T 5405—1996的評價方法，分別在30、60、90℃下，檢測HRS氧化劑溶液、過硫酸銨（APS）溶液對N80鋼片的腐蝕速率，試驗結(jié)果如表3所示。質(zhì)量濃度為5%的HRS氧化劑對鋼片的腐蝕速率≤5.1g／（m2·h），而質(zhì)量濃度為0.5%的APS的腐蝕速率達到25.6g／（m2·h），HRS氧化劑對鋼片的腐蝕速率遠遠小于APS氧化劑。HRS氧化劑的腐蝕性能達到石油天然氣行業(yè)一級標準，因此無需添加緩蝕劑即可滿足現(xiàn)場施工要求。

表1 HRS氧化劑對SRB的殺菌效果

表2 HRS氧化劑對TGB的殺菌效果

4 酸液配方研究

酸化措施原理是利用酸液對巖石的膠結(jié)物、黏土礦物以及外來堵塞物的溶解，擴大孔隙、裂隙，解除堵塞物，從而恢復或提高儲層的滲透性。酸液主劑的配方?jīng)Q定了對儲層可溶礦物和外來堵塞物的溶解量。對儲層巖心進行溶蝕試驗，可以明確各種酸液對巖心中可溶物溶蝕率的大小，并根據(jù)儲層巖石結(jié)構(gòu)、儲層流體特性等進行綜合分析，從而初步確定酸液的主劑配方。

試驗方法：在油藏溫度下，采用鹽酸、土酸、低傷害酸溶蝕玉果油田中侏羅統(tǒng)三間房組（J2s）儲層的巖心粉末，反應(yīng)2h，過濾，烘干，根據(jù)反應(yīng)前后質(zhì)量差算出溶蝕率。試驗結(jié)果如表4所示。玉果油田J2s儲層的巖心碳酸鹽的質(zhì)量分數(shù)在12%左右，所以篩選前置酸3配方；巖心中能與HF快速反應(yīng)的礦物含量較高，隨HF質(zhì)量濃度的增加溶蝕率明顯增大，考慮酸液解堵及儲層保護，主酸基礎(chǔ)配方優(yōu)選土酸1；在高溫情況下，為實現(xiàn)強緩速、深穿透的解堵目的，緩速酸配方優(yōu)選低傷害酸2。

表3 HRS與APS防腐對比試驗結(jié)果

表4 巖粉溶蝕試驗結(jié)果

在巖粉溶蝕試驗的基礎(chǔ)上對比選定酸液配方的緩速性能，分別測在2、15、30、45、60、90、120、240min時的反應(yīng)速度。從圖2可以看出，土酸反應(yīng)速度較快，30min后停止反應(yīng)；而低傷害緩速酸的溶蝕率隨時間不斷增大，且遞增的速度緩慢，反應(yīng)時間超過4h。因此認為低傷害酸緩速能力強，具有解除地層深部污染的能力。

圖2 低傷害酸與土酸的緩速對比曲線

5 巖心流動試驗

選取玉果油田J2s儲層果7井的2塊巖心進行巖心流動試驗。對比低傷害酸液與HRS氧化劑交替注入后的解堵效果。圖3為低傷害酸液的巖心流動試驗結(jié)果，巖心原始滲透率為9.7687mD，注入10.02PV低傷害酸液后，滲透率為14.2461mD。圖4為HRS氧化復合解堵巖心流動試驗結(jié)果，巖心原始滲透率為2.575mD，注入20.01PV氧化劑HRS，再注入8.89PV低傷害酸液后，酸后滲透率為6.991mD。

從試驗數(shù)據(jù)可以看出：①2塊巖心的滲透率差異較大，酸化后均能達到解堵、提高滲流的目的；②對比酸化前后滲透率的比值，HRS氧化復合解堵液的效果優(yōu)于單純的酸液解堵效果。

圖3 低傷害酸液的巖心流動試驗

6 現(xiàn)場施工效果評價

玉果油田注水井采用HRS氧化復合解堵技術(shù)共實施7井次，采用HRS氧化劑與酸液段塞交替注入的方式：前置酸→隔離液→HRS→隔離液→前置酸→主體酸→隔離液→HRS→隔離液→后置酸?，F(xiàn)場施工有效率100%，酸后平均單井日增注30.5m3，注水壓力下降15.4MPa，有效期409d，降壓增注效果顯著，有效期長（表5）。

圖4 HRS氧化復合解堵液巖心流動試驗

表5 HRS氧化復合解堵技術(shù)在玉果油田增注效果統(tǒng)計

7 結(jié)論

1）HRS氧化劑能有效氧化降解高分子聚合物、殺滅細菌等有機堵塞，且腐蝕速率低，緩速性強，具有深部解堵的能力。

2）HRS氧化復合解堵液能同時解除近井及深部的有機和無機堵塞，施工時采用“雙液法”交替注入地層能有效提高解堵效果。

3）HRS氧化復合解堵技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用降壓增注效果明顯，有效期長，解決了玉果油田增注難題，為同類油藏酸化增注提供了技術(shù)參考。

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