靖吳油區(qū)中高含水區(qū)塊控水增油技術(shù)研究與應(yīng)用

樊勇杰，周長順，張紅崗，李曉明，曹永強，劉建升，景文杰，胡克儉

(中石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏 銀川 750006)

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靖吳油區(qū)中高含水區(qū)塊控水增油技術(shù)研究與應(yīng)用

樊勇杰，周長順，張紅崗，李曉明，曹永強，劉建升，景文杰，胡克儉

(中石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏 銀川 750006)

隨著油田開發(fā)的深入，靖吳油區(qū)進入中高含水期，油藏堵塞由單一的無機垢堵塞逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機-有機垢堵塞，主力油層層間層內(nèi)矛盾日漸突出, 常規(guī)暫堵酸化措施控含水效果逐年變差，出現(xiàn)增液不增油的現(xiàn)象。針對油井酸化措施后出現(xiàn)的問題，研究了既能有效地封堵高出水層，同時又可以解除低滲層污染的綜合工藝措施。通過分析不同區(qū)域堵塞特征，針對性開展了酸液體系優(yōu)化，形成了以膠束酸為主的土酸體系；優(yōu)化了適應(yīng)性更強的“分濃度，組合粒徑”多輪次注入暫堵酸化工藝；同時開展了分層暫堵酸化的技術(shù)試驗。通過187口井的現(xiàn)場試驗，取得了較好的控水增油效果，為靖吳油區(qū)開發(fā)提供了技術(shù)保障。

堵塞機理；中高含水期；暫堵酸化；分層暫堵酸化

靖吳油區(qū)已逐漸進入中高含水期，隨著開發(fā)深入，綜合含水率不斷上升，開發(fā)矛盾逐漸轉(zhuǎn)化。目前油藏常規(guī)酸化措施面臨2方面主要問題：一是由于油藏的開發(fā)年限逐漸增加，油藏水驅(qū)不均導(dǎo)致的酸化后含水率大幅上升[1]；二是隨著近幾年連續(xù)大規(guī)模措施，近年油井措施井?dāng)?shù)在500口井左右，措施選井空間越來越小，措施效果逐年變差。靖吳油區(qū)在2011～2014年共計實施常規(guī)酸化措施335口，單井日增油0.98t，措施增油效果逐年變差，措施前后綜合含水率由38.3%上升至49.8%，含水率上升11.5個百分點，措施效果逐年變差。

根據(jù)歷年常規(guī)土酸實施效果可以看出，常規(guī)酸化措施以及常規(guī)土酸體系適應(yīng)性逐年變差，措施后單井增油量下降、含水率上升幅度大、有效期縮短等問題成為制約靖吳油區(qū)酸化增油的主要因素[2]。因此，針對油井酸化措施后出現(xiàn)在增油的同時油井含水率大幅度上升的問題，研究一種既能夠封堵高滲透層，又可解除低滲透層污染的工藝措施。

1　酸化技術(shù)研究

1.1酸液配方優(yōu)化

原有體系酸液配方：12%鹽酸+3%HF+1%緩蝕劑+0.5%防膨劑+1%穩(wěn)定劑+0.5%活性劑(配方中的百分數(shù)為質(zhì)量分數(shù)，下同)。針對原有體系酸在酸化施工中措施效果變差、含水率上升幅度大的問題，調(diào)整酸液配方，以提高酸液的酸化效果。配方中加入膠束劑、互溶劑和抗酸渣劑。調(diào)整方案：12%鹽酸+3%HF+1%緩蝕劑+0.5%防膨劑+0.5%穩(wěn)定劑+0.3%活性劑+5%膠束劑+1%互溶劑+5%抗酸渣劑。其中膠束劑可提高酸液的溶蝕能力，擴大油流孔道和提高巖層滲透率；互溶劑是能使油、水相互交溶的化學(xué)劑，可降低油水表面張力，實現(xiàn)潤濕反轉(zhuǎn)；抗酸渣劑能防止酸化過程中原油與酸(特別是酸與瀝青質(zhì)、膠質(zhì))接觸時產(chǎn)生淤渣，造成淤渣堵塞地層，形成二次污染。

1.2酸液性能評價

1.2.1穩(wěn)定性

配制酸液的質(zhì)量分數(shù)為10%～20%，在40℃的水浴鍋中放置1、4、8、12h，觀察酸液的穩(wěn)定性。試驗結(jié)果如表1所示，酸液在不同的質(zhì)量分數(shù)情況下，膠束劑、互溶劑、抗酸渣劑在酸液中澄清、無沉淀，證明膠束劑等添加劑在酸液中穩(wěn)定性好，能滿足施工要求。

表1　酸液穩(wěn)定性能試驗數(shù)據(jù)表

圖1　酸液溶蝕性能

1.2.2溶蝕性

將優(yōu)化酸與常規(guī)土酸分別配制100mL，加入5g巖屑(過80目篩)，90℃恒溫120min，測得溶蝕率，結(jié)果如圖1所示，4h條件下優(yōu)化酸液對巖屑的溶蝕率為常規(guī)土酸體系溶蝕率的103.4%，證明調(diào)整方案對巖屑溶蝕率有一定程度的提高。

1.3酸化技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用情況

靖吳油區(qū)位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡西部，面積2446km2，在構(gòu)造位置上橫跨天環(huán)向斜和伊陜斜坡2大構(gòu)造單元。靖吳長6油層組油藏屬低滲透油藏，主力開發(fā)油藏為D1、D2、D3、D4、D5，目前油井開井3678口，平均單井日產(chǎn)油1.75t，綜合含水率53.5%，受水驅(qū)不均影響，低產(chǎn)低效井658口，占17.9%，已處于含水上升期。

酸液配方調(diào)整后實施57口井，調(diào)整措施效果見表2，現(xiàn)場實施結(jié)果表明，配方調(diào)整后措施提液幅度與單井日增油量均有不同程度的提高，措施后平均含水率由44.0%上升至51.4%，累計增油1.56×104t，緩解了酸化后含水率快速上升的問題。

表2　酸液配方調(diào)整措施效果表

2　暫堵酸化技術(shù)研究

2.1暫堵酸化技術(shù)原理

將油溶性顆粒堵劑分散在聚合物溶液中配制成穩(wěn)定的懸濁液，作為前置暫堵劑段塞，在酸化施工前，將其泵入地層中。根據(jù)最小流動阻力原則，油溶性顆粒堵劑將優(yōu)先進入高滲層，隨著油溶性顆粒堵劑的不斷進入，將會在大孔道及裂縫中形成屏障，最終形成厚度不一的封堵層，使地層的滲透率值趨于均勻統(tǒng)一。從而，使后續(xù)酸液進入低滲層，對低滲透油層進行有效酸化[3]。當(dāng)酸化結(jié)束后，由于油溶性顆粒堵劑具有油溶特性，在出油大孔道中原油浸泡后可自行溶解，不會污染出油通道。對于出水通道，由于油溶性顆粒堵劑具有不溶于水的特性，顆粒進入出水孔道內(nèi)不會被溶解，可對出水孔道或出水地層進行有效封堵，降低油井含水率[4]。

2.2暫堵酸化工藝參數(shù)優(yōu)化

2011～2014年酸化措施大規(guī)模實施，雖然總體措施效果好于常規(guī)酸化和緩速酸酸化，但對比分年度數(shù)據(jù)，隨著措施選井空間的縮小，平均單井增油量下降幅度較大，措施有效期逐年縮短。為保障措施效果，需對暫堵酸化措施參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整。

2.2.1注入方式優(yōu)化

篩選出ZDJ-1暫堵劑。ZDJ-1暫堵劑主要由A、B、C、D、E共5種材料組成，其中A、B是2種不同強度、不同軟化點的人工合成油溶性樹脂材料，占80%；C是強度大于油溶性樹脂的天然油溶性高分子材料，占10%；D是硬度低于油溶性樹脂的石蠟類物質(zhì)，占9.5%；E是表面活性劑，起到分散劑作用，使暫堵劑能較好均勻分散于攜帶液中[5]，占0.5%。

暫堵劑理論封堵處理半徑為0.5m，前期暫堵劑用量達不到“深部封堵”地層的目的。為使暫堵劑能夠深入地層進行深部封堵，將原有“單一濃度、一次注入”的方式優(yōu)化為根據(jù)預(yù)處理壓力確定暫堵劑的注入方式。2015年現(xiàn)場施工中每井次ZDJ-1暫堵劑備料2.5t。施工過程如下：

1)若擠酸壓力小于9MPa時，加入600kg暫堵劑，配制成質(zhì)量分數(shù)為15%的暫堵劑懸濁液4m3，注入地層。若擠暫堵劑壓力未達到15MPa，將剩余暫堵劑以相同比例(質(zhì)量分數(shù)15%)分2次配制，必須保證擠暫堵劑壓力在15～18MPa范圍內(nèi)。

2)若擠酸壓力大于9MPa時, 加入320kg暫堵劑，配制成質(zhì)量分數(shù)為8%的暫堵劑懸濁液4m3，注入地層；再加入600kg暫堵劑，配制成質(zhì)量分數(shù)為15%的暫堵劑懸濁液4m3。若擠暫堵劑壓力未達到15MPa，將剩余暫堵劑以相同比例(質(zhì)量分數(shù)15%)分2次配制，必須保證擠暫堵劑壓力在15～18MPa范圍內(nèi)。

2.2.2暫堵劑用量優(yōu)化

以D1油藏為例，圖2(a)為暫堵劑用量與增油量相關(guān)性，可以看出隨著單井暫堵劑用量的增加措施后增油量呈現(xiàn)出線性遞增的關(guān)系；圖2(b)為暫堵劑用量與含水上升率相關(guān)性，可以看出隨著單井暫堵劑用量的增加，措施后含水上升幅度明顯下降；圖2(c)為暫堵劑用量與升壓幅度相關(guān)性，可以看出隨著暫堵劑用量的增加，施工過程中升壓幅度也呈現(xiàn)上升趨勢。針對高含水井，現(xiàn)場實施“加大暫堵劑量、減小酸量”的施工模式。一方面加大暫堵劑用量可以確保暫堵劑對高滲層的封堵效果，另一方面減小酸量可有效防止措施參數(shù)過大而導(dǎo)致的措施后含水上升的問題。

圖2　暫堵劑用量與增油量、含水率、壓力的關(guān)系

2.2.3暫堵劑粒徑優(yōu)化

針對單一粒徑暫堵劑對不同儲層封堵適應(yīng)性差的問題，優(yōu)選了3種粒徑的ZDJ-1暫堵劑，粒徑分別為180、200、220目，在D2、D3油藏的A2、A3、A4、A5井實施暫堵酸化措施(表3)。其中A2、A4井采用單一粒徑暫堵劑，而A3、A5井采用不同的粒徑組合；措施后A3、A5井日增油效果明顯優(yōu)于A2、A4井，說明組合粒徑的暫堵劑能夠更好地進入地層，達到“暫時封堵地層高滲通道”的作用，使酸液更加均勻地處理堵塞地層，有效地釋放地層能量，措施后增油效果更明顯。

表3　不同粒徑暫堵劑實施效果

2.3暫堵酸化技術(shù)措施效果

2015年在靖吳油區(qū)實施“分濃度，組合粒徑”多輪次暫堵酸化98口井，措施后綜合含水率保持穩(wěn)定，平均單井日增油1.26t，累計增油2.6×104t，有效期平均227d，實施情況良好，如表4所示。

表4　暫堵酸化實施效果

3　分層暫堵酸化技術(shù)

3.1分層暫堵酸化技術(shù)原理

D3、D5油藏為多層系開發(fā)油藏，開發(fā)層系為三疊系長61、長62儲層。受儲層縱向非均質(zhì)性或污染程度的差異，籠統(tǒng)暫堵酸化無法實現(xiàn)堵劑和酸液在地層的均勻分布，不能有效解除層間矛盾。分層暫堵酸化， 采用“雙液法”注入方式，利用苯甲酸鈉溶液與酸在地層反應(yīng)生成苯甲酸暫堵劑，既保證了施工管柱安全，又實現(xiàn)了層內(nèi)暫堵。分層暫堵酸化與常規(guī)暫堵酸化技術(shù)原理如表5所示。

表5　分層暫堵酸化與常規(guī)暫堵酸化技術(shù)原理

3.2分層酸化堵劑室內(nèi)評價

3.2.1堵劑溶解性

分層酸化堵劑苯甲酸鈉具有不溶于酸、不溶于水、易溶于原油等有機質(zhì)的特點。在不同介質(zhì)中的溶解性如表6所示。取約2g堵劑，分別溶解在鹽酸、土酸、磷酸、醋酸、清水、原油、煤油中，在原油和煤油中的溶解率最高，達到98.51%以上，在酸和水中幾乎不溶。證明分層酸化堵劑具有油溶性特點，不會堵塞油流通道，也不會對地層造成永久性損害。

表6　分層酸化堵劑在不同介質(zhì)中的溶解性結(jié)果

注：表格中的百分數(shù)均為質(zhì)量分數(shù)。

3.2.2堵劑封堵效果

分層酸化堵劑的封堵效果試驗分2部分，一是堵劑質(zhì)量分數(shù)對封堵效果的影響，二是堵劑注入量對封堵效果的影響。首先選取4塊巖心，注入4種相同注入量不同質(zhì)量分數(shù)的暫堵劑，觀察突破壓力并計算巖心封堵率；再選取不同滲透率的4塊巖心，注入4種相同質(zhì)量分數(shù)不同注入量的暫堵劑，觀察突破壓力并計算酸液轉(zhuǎn)向率。試驗結(jié)果如表7、8所示，分層酸化堵劑注入質(zhì)量分數(shù)越大，封堵效果越好；暫堵劑質(zhì)量分數(shù)相同時，隨地層滲透率增加，分層酸化堵劑注入量越多，封堵效果越好。

表7　分層酸化堵劑質(zhì)量分數(shù)對封堵效果的影響

表8　分層酸化暫堵劑注入量對封堵效果的影響

3.3分層暫堵酸化技術(shù)措施效果

在D3油藏選取A6、A7、A8這3口井開展分層暫堵酸化技術(shù)試驗。3口井開發(fā)層系為長61、長62油層，均采用合采方式開采；3口井平均單層苯甲酸鈉用量為1.0t，單層酸液用量為8.5m3，擠入苯甲酸鈉過程中，施工壓力由8.5MPa上升至12.7MPa，升壓幅度明顯，證明地層高滲層被有效封堵。措施后平均單井日增油1.92t，措施后含水率由55.6%下降至46.9%，累計增油1148t。

表9　分層暫堵酸化實施效果表

4　結(jié)論與建議

1)添加了膠束劑、互溶劑和抗酸渣劑的酸液在一定程度上解決了靖吳油區(qū)酸化后含水率上升幅度大、措施效果逐年變差的困境，是解除中高含水期油藏近井地帶地層堵塞的有效手段之一。

2)通過對暫堵劑的用量、濃度、注入方式、粒徑等參數(shù)的優(yōu)化，有效控制了措施后油井含水上升幅度，提高了措施增油量，對油田開發(fā)起到了積極作用。

3)對中高含水期油井采用“加大暫堵劑量、減小酸量”的“堵水酸化”工藝將逐步替代“暫堵酸化”措施工藝，從而有效封堵地層高滲層、改善產(chǎn)液剖面，實現(xiàn)控水增油。但該工藝沒有具體的施工參數(shù)做指導(dǎo)，目前只能根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗來確定暫堵劑與酸液用量，下步仍需不斷探索不同油藏暫堵劑用量與酸液強度參數(shù)。

4)分層暫堵酸化解決了分層開發(fā)油井籠統(tǒng)暫堵酸化的弊端，在確保施工管柱安全的前提下實現(xiàn)了分層暫堵；液態(tài)暫堵劑在分層暫堵酸化施工中具有較好的適應(yīng)性，有效緩解了分層系開發(fā)油藏的層間矛盾，達到控水增油的目的。

[1]肖曾利，庫爾班，王小梅，等.暫堵酸化技術(shù)在低滲、非均質(zhì)油藏中的應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(江漢石油學(xué)院學(xué)報)，2008，30(2):291～293.

[2]張寧利，李曉明，張紅崗，等.暫堵+多氫酸+負壓返排酸化在低滲透油藏的應(yīng)用及效果分析[J].石油化工應(yīng)用，2012，31(9):43～47.

[3]趙立強，鄒洪嵐，黃開林.暫堵酸化工藝技術(shù)及其應(yīng)用[J].鉆采工藝與儲備，1998，18(2):49～52.

[4]陸小兵，李磊，李年銀,等.高壓欠注井連續(xù)注入酸化工藝技術(shù)研究及應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版)，2015，12(11)：61～65.

[5]羅躍，張煜，楊祖國，等.長慶低滲油藏暫堵酸化技術(shù)研究[J].石油與天然氣化工，2008，37(3)：229～232.

[編輯]帥群

2015-12-19

樊勇杰(1983-)，男，工程師，現(xiàn)主要從事油氣田增產(chǎn)增注方向的科研和管理工作，fyj_cq@petrochina.com.cn。

TE357

A

1673-1409(2016)29-0049-06

[引著格式]樊勇杰，周長順，張紅崗，等.靖吳油區(qū)中高含水區(qū)塊控水增油技術(shù)研究與應(yīng)用[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版),2016,13(29):49～54.