鄂爾多斯盆地定邊油田樊學(xué)油區(qū)長8儲層轉(zhuǎn)向酸處理可行性研究

王 崟，張寧寧，赫文昊

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鄂爾多斯盆地定邊油田樊學(xué)油區(qū)長8儲層轉(zhuǎn)向酸處理可行性研究

王 崟1，張寧寧2，赫文昊1

（1. 陜西延長石油(集團)有限責(zé)任公司研究院, 油田開發(fā)所， 陜西 西安 710075； 2. 陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 地質(zhì)測量系, 陜西 咸陽 712000）

定邊油田樊學(xué)油區(qū)長8儲層層間開采矛盾突出，酸化改造后效果不明顯，油井見水快。為了提高定邊油田樊學(xué)油區(qū)長8儲層酸處理效率，對樊學(xué)油區(qū)長8儲層特征進行了研究，結(jié)果顯示研究區(qū)長8儲層非均質(zhì)性強，碳酸鹽巖含量高達5.2%，碳酸鹽連晶式膠結(jié)是導(dǎo)致長8儲層物性差的主要原因。通過理論分析和并聯(lián)巖心酸化實驗發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)向酸處理對樊學(xué)油區(qū)長8儲層改造效果明顯。

轉(zhuǎn)向酸；非均質(zhì)性；碳酸鹽巖

低滲透儲層由于其極低的滲透率，儲層改造成為其開發(fā)的必要手段，目的是增大低滲透層的滲透性，而根據(jù)最小阻力原理，無論是壓裂還是酸化，工作液總是沿著滲流阻力小的方向流動，從而導(dǎo)致儲層改造事與愿違，常規(guī)的儲層改造手段只能使?jié)B透率高的儲層滲透率更高，而低滲透儲層無明顯改善。從長遠的角度來講，常規(guī)儲層改造就是在加大儲層的非均質(zhì)性，與儲層改造的初衷背道而馳。

定邊油田樊學(xué)油區(qū)地處鄂爾多斯盆地伊陜斜坡中西部，勘探開的主要層位為延長組長8儲層，為典型的低滲透油田，儲層非均質(zhì)性強，流動系數(shù)小，儲層動用程度低，吸水剖面和產(chǎn)液剖面極不均勻，層間開采矛盾突出，酸化改造后油井見水快，產(chǎn)量無明顯變化。分析原因認為，是因為酸化過程中酸液主要進入高滲透帶，而對低滲透層的改造效果不明顯，致使儲層非均質(zhì)性進一步增強，開發(fā)難度進一步加大[1]。采用暫堵酸化工藝處理后效果顯著，但由于暫堵酸化工藝復(fù)雜、成本較高，而且對暫堵劑的選擇性溶解要求極高，給殘酸返排造成較大困難[2]。原地自生轉(zhuǎn)向酸，也稱為智能轉(zhuǎn)向酸，通過酸液中特殊稠化劑在地層中的變粘性實現(xiàn)酸液的自動轉(zhuǎn)向，由于其價格低廉、工藝簡單、轉(zhuǎn)向效果顯著，廣泛應(yīng)用于油氣井增產(chǎn)和注水井增注工藝[3 ,4,5]。本文將針對定邊油田樊學(xué)油區(qū)長8儲層特征來研究智能轉(zhuǎn)向酸在該地區(qū)的適用性。

1 轉(zhuǎn)向酸轉(zhuǎn)向機理

粘彈性表面活性劑（VES）自轉(zhuǎn)向酸分流酸化技術(shù)主要是依靠酸液中稠化劑（VES）在地層條件下的變粘性來實現(xiàn)酸液的轉(zhuǎn)向?，F(xiàn)有文獻普遍認為，隨著儲層中酸巖反應(yīng)的進行，注入地層的酸液pH值升高，酸液與碳酸鹽反應(yīng)生成大量的G2+和Mg2+，將VES分子間的電荷屏蔽，使分子間的的斥力減小，表面活性劑分子從球形膠束轉(zhuǎn)換為棒狀膠束或蠕蟲狀膠束，膠束相互纏結(jié)形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（圖1），粘度大幅度上升，酸液流動阻力增大，迫使后續(xù)酸液向滲透率相對較低的儲層流動[6,7]，從而達到改善低滲儲層的目的。另外，轉(zhuǎn)向酸稠化劑遇到烴類物質(zhì)后粘度會明顯下降，更有利于酸液向含烴飽和度高的儲層流動，起到增油控水的作用。

當(dāng)儲層改造結(jié)束，壓力下降后，基質(zhì)孔隙中的流體向酸蝕蚓孔中流動，當(dāng)酸液與地層原油或烴類物質(zhì)接觸后，粘度急劇下降，進而順利的返排到井底，而酸液與高礦化度的地層水接觸后，粘度不降反增，從而起到堵水的作用。

2 轉(zhuǎn)向酸處理的適用條件

首先，從轉(zhuǎn)向酸的轉(zhuǎn)向機理可以看出，變粘性是酸液轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵，而目前應(yīng)用的轉(zhuǎn)向酸稠化劑—粘彈性表面活性劑的變粘性主要依靠酸巖反應(yīng)后生成的鈣鎂離子促使稠化劑粘度增大。所以，轉(zhuǎn)向酸適用于以下條件的儲層：

（1）只要是符合常規(guī)酸處理的儲層均可以采用轉(zhuǎn)向酸處理；

（2）由于高礦化度的地層水也可以促使酸液轉(zhuǎn)向，所以對于出水嚴重的油井，更適合采用轉(zhuǎn)向酸處理；

（3）非均質(zhì)性較強的儲層和邊、底水油藏。

3 樊學(xué)油區(qū)長8儲層特征

3.1 儲層非均質(zhì)性

3.1.1 層內(nèi)非均質(zhì)性

研究表明，鄂爾多斯盆地定邊油田樊學(xué)油區(qū)長8儲層屬于濱淺湖三角洲沉積體系。研究區(qū)長81和長82儲層為三角洲平原和三角洲前緣亞相沉積，主要分為分流河道、分流間灣、天然堤、河漫沼澤、決口扇等沉積微相，砂體內(nèi)部沉積韻律組合復(fù)雜，主要有正韻律、反韻律及正、反韻律疊加形成的復(fù)合韻律。反韻律砂體高滲、高孔段主要集中在砂體頂部，正韻律砂體高滲、高孔段主要集中在砂體底部，而復(fù)合韻律表面為高、低滲透段交替出現(xiàn)，表現(xiàn)為層內(nèi)非均質(zhì)性較強[8]。

3.1.2 層間非均質(zhì)性

從研究區(qū)長81和長82儲層砂地比來看，長82儲層砂地比略大于長81，長82單井平均砂層厚度為11.14 m，而長81單井平均砂層厚度為9.98 m，長82儲層更為發(fā)育一些，從長81和長82滲透率非均質(zhì)性分析得出，研究區(qū)長8儲層層間非均質(zhì)性較強，如表1所示。

表1 樊學(xué)油區(qū)長8儲層滲透率非均質(zhì)性

Table 1 Fanxue oil region of Chang 8 reservoir permeability heterogeneity

3.2 儲層巖石學(xué)特征

3.2.1 砂巖結(jié)構(gòu)及巖石類型

研究區(qū)長8儲層巖石主要為長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖（圖2），碎屑顆粒含量較高，以細粒結(jié)構(gòu)為主，其次為粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，有少量的細粉砂結(jié)構(gòu)和中粗粒結(jié)構(gòu)，分選性為中等—較好，碎屑顆粒結(jié)構(gòu)為次棱角狀，磨圓度較差[9]。填隙物中方解石含量為5.2%，其中鐵方解石含量為3.6%。

3.2.2 填隙物和膠結(jié)物

樊學(xué)油區(qū)長8儲層填隙物含量普遍在25%~ 35%，而且以膠結(jié)物為主，黏土雜基含量較低，僅有填隙物含量的5%左右，填隙物主要為高嶺石、綠泥石、方解石、水云母、白云石等。膠結(jié)類型主要為孔隙式和基底-孔隙式膠結(jié)，碳酸鹽巖連晶式膠結(jié)是研究區(qū)長8儲層物性變差的主要原因。

圖2 樊學(xué)油區(qū)延長組長8儲層砂巖分類三角圖

Fig.2 Fanxue oil region of Chang 8 sandstone reservoir classification triangle

Ⅰ石英砂巖Ⅱ長石石英砂巖；Ⅲ 巖屑石英砂巖；Ⅳ 長石砂巖；Ⅴ 巖屑長石砂巖 Ⅵ 長石巖屑砂巖；Ⅶ 巖屑砂巖

4 轉(zhuǎn)向酸處理在樊學(xué)油區(qū)長8儲層的適用性分析

通過對樊學(xué)油區(qū)長8儲層非均質(zhì)性分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)長8儲層層間、層內(nèi)及平面非均質(zhì)性均較強，是導(dǎo)致常規(guī)酸處理效果差的主要原因，也是油井酸處理后快速見水的主要原因。另外，從長8儲層巖石學(xué)特征分析發(fā)現(xiàn)，長8儲層填隙物中方解石含量較高，碳酸鹽巖連晶式膠結(jié)是長8儲層物性變差的主要原因。結(jié)合轉(zhuǎn)向酸處理的優(yōu)勢及使用條件，初步滿足轉(zhuǎn)向酸處理的條件。

切實提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，有效解決系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備性能不穩(wěn)定、容易遭受雷擊和山區(qū)信號衰減大等問題；通過技術(shù)創(chuàng)新，進一步擴大山洪災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的適用范圍，使山高溝深的典型地區(qū)能被有效覆蓋。

為了進一步確定轉(zhuǎn)向酸在研究區(qū)的適用性，本次研究選取了研究區(qū)有代表性的長8油層段的巖心10塊，進行巖心并聯(lián)驅(qū)替實驗，目的是驗證轉(zhuǎn)向酸在該區(qū)長8儲層的有效性。

巖心編號為1#~10#，分別測試其滲透率，由于巖心所能代表的地層實際情況畢竟有限，對其中的1#、3#、5#、7#、9#巖心進行常規(guī)酸液驅(qū)替預(yù)處理并測試預(yù)處理后的滲透率，目的是為了增大巖心之間的滲透率差異，制造強非均質(zhì)性的條件，然后與未處理的2#、4#、6#、8#、10#巖心分別進行并聯(lián)酸液驅(qū)替實驗，巖心并聯(lián)驅(qū)替實驗原理如圖3所示。最后對處理后的巖心分別測滲透率，對比處理前后的滲透率變化，從而確定轉(zhuǎn)向酸處理對該區(qū)長8儲層的有效性，滲透率測試結(jié)果如表2所示。

在該區(qū)長8儲層的有效性。

巖心編號為1#~10#，分別測試其滲透率，由于巖心所能代表的地層實際情況畢竟有限，對其中的1#、3#、5#、7#、9#巖心進行常規(guī)酸液驅(qū)替預(yù)處理并測試預(yù)處理后的滲透率，目的是為了增大巖心之間的滲透率差異，制造強非均質(zhì)性的條件，然后與未處理的2#、4#、6#、8#、10#巖心分別進行并聯(lián)酸液驅(qū)替實驗，巖心并聯(lián)驅(qū)替實驗原理如圖3所示。最后對處理后的巖心分別測滲透率，對比處理前后的滲透率變化，從而確定轉(zhuǎn)向酸處理對該區(qū)長8儲層的有效性，滲透率測試結(jié)果如表2所示。

圖3 并聯(lián)巖心流動實驗

1高壓驅(qū)替泵；2 儲液罐； 3 過濾器；4 壓力表和六通閥； 5 巖心夾持器； 6 計量筒

表2 滲透率測試結(jié)果

Table 2 Permeability test results

續(xù)表

從表2中滲透率變化情況分析可以看出，常規(guī)酸并聯(lián)處理幾乎沒有改變低滲巖心的滲透率，酸液沿阻力小的高滲巖心流過，但由于預(yù)處理過程中酸巖反應(yīng)比較完全，第二次驅(qū)替對預(yù)處理后的巖心滲透率改變較小。而轉(zhuǎn)向酸并聯(lián)處理后，低滲巖心的滲透率顯著增大，基本達到了預(yù)處理后的巖心滲透率，巖心滲透率非均質(zhì)性基本消除。由此可見，轉(zhuǎn)向酸處理對樊學(xué)油區(qū)長8儲層效果明顯，完全適用于該區(qū)儲層酸化改造。

5 結(jié) 論

通過上述分析，轉(zhuǎn)向酸主要依靠酸液中粘彈性表面活性劑的變粘性來改變酸液在地層中的滲流方向，粘彈性表面活性劑與酸巖反應(yīng)生成的鈣鎂離子接觸后，分子間的電荷被屏蔽，表面活性劑分子有球形膠束轉(zhuǎn)換為棒狀膠束或蠕蟲狀膠束，膠束相互纏結(jié)形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，粘度大幅度增大。尤其適用于碳酸鹽含量較高的非均質(zhì)油藏，而對定邊油田樊學(xué)油區(qū)長8儲層分析結(jié)果認為，該區(qū)層內(nèi)、層間及平面非均質(zhì)性均較強，而且方解石和鐵方解石含量達到5.2%，碳酸鹽巖連晶式膠結(jié)是該區(qū)長8儲層物性較差的主要原因，通過并聯(lián)巖心酸化驅(qū)替實驗驗證了轉(zhuǎn)向酸處理在該區(qū)長8儲層的有效性。

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Study on the Feasibility of Self-diversion Acid Treatment of Chang 8 Reservoir in Dingbian Fanxue Region of Erdos

WANG Yin1，ZHANG Ning-ning2，HE Wen-hao1

（1. Shaanxi Yanchang Petroleum(Group)CO.,LTD, Shaanxi Xi’an 710075，China；2. Shaanxi Energy Institute, Shannxi Xianyang 712000，China）

Interlayer mining contradiction of Chang 8 reservoir in Dingbian Fanxue region is outstanding, the effect of acidizing is not obvious, water breakthrough is fast. In order to improve acid treatment efficiency of Dingbian oilfield Fanxue region Chang 8 reservoir, features of Chang8 reservoir were studied. The results show that Chang 8 reservoir has strong heterogeneity, high carbonate content of 5.2%, and carbonate cementation is main reason to cause Chang 8 reservoir poor physical properties. Theoretical analysis and parallel core acidification experiments show that self-diversion acid treatment has obvious effect on reconstruction of Fanxue region Chang 8 reservoir.

Self-diversion acid; Heterogeneity; Carbonate rocks

TE 122

A

1671-0460（2016）06-1222-04

2016-05-10

王崟（1984-）,男,陜西省西安市人,助理工程師,碩士,2014年畢業(yè)于西安石油大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè),研究方向:油氣田開發(fā)地質(zhì)。E-mail：wangyinwyzy@163.com。