致密砂巖儲層酸化體系研究—以迪北氣藏為例

孫晨祥，歐陽傳湘，何夢瑩，許博文，吳俁昊

（長江大學(xué) 石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100）

致密砂巖儲層酸化體系研究—以迪北氣藏為例

孫晨祥，歐陽傳湘，何夢瑩，許博文，吳俁昊

（長江大學(xué) 石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100）

迪北氣藏為典型的致密砂巖儲層，該儲層低孔低滲、孔隙間連通性差，同時具有強烈的酸敏損害，常規(guī)酸化無法有效的改善儲層物性。在實驗室內(nèi)針對其損害機理的研究，研制出了適用于該致密砂巖儲層的復(fù)合酸，該酸液在擴大孔隙間滲流通道的同時針對其砂巖儲層中大量綠泥石中 Fe2+遇酸沉淀起到良好的抑制作用；在巖芯流動實驗中，對不同滲透率的致密砂巖巖芯，分別提高其滲透率 2.9 倍、4.7 倍；通過對酸處理過的巖芯進(jìn)行觀察，該酸液在解除損害的同時對巖芯骨架結(jié)構(gòu)破壞較小，且端面相對完整，可保證近井壁巖石的穩(wěn)定。

酸化體系；C4 復(fù)合酸；巖芯流動實驗；致密砂巖儲層

迪北氣藏位于塔里木油田油氣生產(chǎn)“三大陣地”之一的庫車坳陷東部迪北斜坡中段，其中侏羅系阿合組的致密砂巖為其主要產(chǎn)層之一，該儲層巖芯分析 孔 隙 度 為 3.54%～7.99% ； 氣 相 滲 透 率 為0.012～0.947×10-3μm2。因此，該儲層為典型的特低滲致密砂巖儲層[1]。該類儲層在鉆井生產(chǎn)開發(fā)過程中極易受到外來流體的污染及傷害，造成其滲流通道的堵塞降低儲層產(chǎn)能[2,3]。

為了對現(xiàn)場施工提供指導(dǎo)，本文通過儲層巖芯室內(nèi)模擬實驗對其酸化過程中注入的主體酸進(jìn)行了評價及優(yōu)化。

1 實驗部分

1.1 酸敏室內(nèi)評價實驗

巖心酸敏物理模擬實驗流程(圖 1)。

（1）從迪北氣藏選取的 6 塊物性相近的天然巖芯，且分別編為 Y1、Y2、Y3、Y4、D1、D2，將其充分飽和該地區(qū)地層水后，用迪北地區(qū)地層水以0.1mL/min 的速度進(jìn)行驅(qū)替，直至其進(jìn)口壓力穩(wěn)定且驅(qū)替出 10 倍以上孔隙體積液體后，計算選定巖芯滲透率，記為K1。

圖1 物理模擬實驗流程Fig.1physical simulation experimentprocess

（2）對巖芯 Y1、Y2、Y3、Y4 反向驅(qū)替一定濃度的 HCl溶液，直至驅(qū)替出 2 倍孔隙體積酸液后，關(guān)泵反應(yīng) 2 h。

（3）將酸化后的巖芯正向驅(qū)替地層水，直至驅(qū)替出 10 倍孔隙體積以上且壓力穩(wěn)定后，計算其酸化后的滲透率，記為K2。

1.2 酸溶蝕實驗

酸溶蝕室內(nèi)模擬實驗流程：

（1）將該地區(qū)的天然巖芯用巖芯粉碎機搗碎，烘干過 100 目篩。

（2）用精度為 0.1mg 的天平稱取若干份 5 g 巖芯粉末，放入塑料燒杯中，同時加入 50 mL 酸液，用保鮮膜密封，放入恒溫箱（75 ℃）中反應(yīng)。

（3）反應(yīng)數(shù)小時后，將其取出過濾、烘干、稱重，并計算其溶蝕率[4]。

實驗用酸：1#酸液配方為 8% HCl+2% HF；2#酸液配方為 8% HCl+2% HF+3% HAC；3#酸液配方為 C4 復(fù)合酸（由有機酸+HCl+HF+添加劑合成）[5]。

1.3 巖心流動實驗

該實驗主要流程與酸敏評價實驗流程相近。恒溫箱溫度保持在 75 ℃下，其注入流體的順序依次為：氯化鉀溶液→前置酸→主體酸→后置酸→氯化鉀溶液，記錄其不同階段的壓力和流量，計算滲透率變化。

驅(qū)替酸液配方：前置酸為 8% HCl+酸液添加劑組合；主體酸為測試酸液+酸液添加劑組合；后置酸為 8% HCl+酸液添加劑組合。酸液添加劑組合為：2% 緩蝕劑+1.5% 鐵離子穩(wěn)定劑+3% 防膨劑+3%破乳劑 A+1.5% 破乳劑 B+2% 助排劑。

2 結(jié)果和分析

2.1 酸敏室內(nèi)評價實驗及分析

2.1.1 酸敏室內(nèi)評價實驗結(jié)果

通過酸敏室內(nèi)評價實驗，計算出該地區(qū)的酸敏損害情況[6,7]。實驗結(jié)果見表 1，在這次實驗數(shù)據(jù)表中可以看出，該儲層巖芯在驅(qū)替酸液后表現(xiàn)出滲透率急劇下降，其酸敏損害率在 72%～85%之間，酸敏傷害程度為強。

表1 酸敏室內(nèi)評價實驗結(jié)果Table 1Acid sensitive indoor evaluation results

2.1.2 巖芯掃描電鏡分析

酸敏室內(nèi)評價實驗對該氣藏儲層進(jìn)行了宏觀上評價，初步展現(xiàn)了該儲層對單一酸液的敏感性。，在酸敏室內(nèi)評價的同時對該儲層巖芯進(jìn)行了一定量的掃描電鏡實驗在微觀上對該儲層進(jìn)行研究，以便更好的了解該致密儲層酸液損害的機理[8]。

如圖 2，該儲層巖芯含有大量的綠泥石粘土礦物，且儲層吼道以細(xì)吼、微吼為主，連通性差,雜基填充較多。

圖2 巖芯微觀特征圖Fig.2 Core microscopic characteristics figure

則在酸液條件下綠泥石中的鐵、鋁離子將釋放出來進(jìn)入地層水，在氧化條件下，F(xiàn)e2+被氧化為 Fe3+，產(chǎn)生 Fe(OH)3、Al(OH)3等沉淀，使其大量的細(xì)吼、微吼被堵塞，是造成儲層滲透率急劇下降的主要原因。

2.2 酸溶蝕實驗結(jié)果及分析

如圖3酸液對巖屑的溶蝕率的測試結(jié)果，從曲線中我們可以看出：1#酸液在反應(yīng)初期反應(yīng)速率最快，隨著反應(yīng)時間的延長，酸液中的溶質(zhì)的消耗，反應(yīng)速率逐步趨向平緩；2#酸液在反應(yīng)初期反應(yīng)速率相對較差，但隨著反應(yīng)時間的延長，其表現(xiàn)出了穩(wěn)定的反應(yīng)速率，并且在反應(yīng)結(jié)束后溶蝕率最高；3#酸液有著較好的溶蝕效果，隨著酸液中溶質(zhì)的消耗，仍然能與巖屑進(jìn)行一定量的反應(yīng)，在反應(yīng) 5 h以后，其反應(yīng)速率趨于平穩(wěn)。

圖3 酸液對巖屑溶蝕曲線Fig.3 Acid dissolution curve of debris

圖4 酸化流動曲線圖Fig.4 Acidification flow graph

通過溶蝕率曲線可看出：2#酸液和 3#酸液反應(yīng)初期較慢的反應(yīng)速率，使其區(qū)別于 1#酸液，則在進(jìn)入儲層過程中，不會像 1#酸液由于反應(yīng)速率過快，在井壁的淺層消耗過多的酸液，從而無法進(jìn)入更深層的儲層。2#和 3#酸液均能較好的深入儲層與巖石反應(yīng)，有利于提高儲層的改造效果[9,10]。

2.3 巖心流動實驗結(jié)果及分析

在通過酸處理的巖芯流動實驗中，不同滲透率的巖芯在經(jīng)過不同酸液酸化后，巖芯滲透率均呈現(xiàn)出不同程度的增加。隨著巖芯滲透率的增大，酸處理后的巖芯酸化程度越明顯。經(jīng)過C4復(fù)合酸的處理后，該儲層巖芯端面出現(xiàn)少量的巖屑脫落現(xiàn)象，且無出砂[11]。說明 C4 復(fù)合酸在特低孔特低滲儲層中，能有效的利用巖芯中的微吼、細(xì)吼及微裂縫等滲流通道，并能更深入的對巖芯進(jìn)行溶蝕，擴大其滲流通道半徑，改善巖芯孔隙之間的連通性，從而提高儲層巖芯液相滲透率，使特低滲儲層滲透率提高了3～6 倍(圖 4（c），(d))，且有一定的粘土穩(wěn)定的作用；HCl+HF+HAC 酸液對該類儲層有一定的改善作用，其巖芯經(jīng)處理后滲透率提高了 1.8～2.5 倍(圖 4(a)，(b))。經(jīng)過 HCl+HF+HAC 酸液處理過的巖芯近端面處滲透率均得到明顯提高，出現(xiàn)一定量的出砂、巖屑脫落的現(xiàn)象，這是由于該酸液中的氫氟酸對砂巖儲層中的含硅組份的溶蝕，且溶蝕速率快，從而導(dǎo)致該酸液在端面處大量消耗，無法進(jìn)入巖芯的更深處進(jìn)行溶蝕，對近井壁段巖石骨架結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重[12]。

3 認(rèn)識與結(jié)論

（1）研究區(qū)域儲層吼道多以縮頸狀喉道和片狀喉道為主，微裂縫較為發(fā)育，孔隙間連通性差，其綠泥石粘土礦物含量較高，從而導(dǎo)致該儲層酸敏損害程度強。

（2）C4 復(fù)合酸對致密砂巖儲層有一定的改造作用，同時滲透率越高，改造效果越好。

（3）與常規(guī)的 HCl+HF+HAC 酸液相比，C4復(fù)合酸通過流動有效的擴大巖芯滲流通道，增強巖芯孔隙間的連通性，改善儲層物性。

（4）通過兩種酸液對比，C4 復(fù)合酸在巖芯端面處溶蝕較小，對近井壁區(qū)域有一定的保護(hù)作用，在不破壞巖芯骨架結(jié)構(gòu)的同時還具有一定的粘土穩(wěn)定的效果。

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Research on Acidification System of Tight Sandstone Reservoirs– Taking Dibei Gas Reservoir as a Study Case

SUN Chen-xiang, OUYANG Chuan-xiang, HE Meng-ying, XV Bo-wen, WU Yu-hao
（College ofpetroleum Engineering, Yangtze University, Hubei Wuhan 430100，China）

Dibei gas reservoir is a typical tight sandstone reservoir with lowporosity,lowpermeability,poor connectivity between thepores, and it has strong acid sensitivity damage, conventional acidification cannot effectively improve reservoirproperties. The damage mechanism was studied in the laboratory, a set of compound acid system applicable to tight sandstone reservoirs was developed. The acid can expand the flow channel between thepores, at the same time, it can inhibit theprecipitation formed by the reaction between acid and Fe2+from a large amount of chlorite in sandstone reservoirs. In the core flow experiment, thepermeabilities of different tight sandstone cores were increased 2.9 times and 4.7 times. Acid-treated core was observed, the acid liquid relieved the damage, while core skeleton structural damage was small and end faces were relatively complete, which could guarantee the stability of the rock near the wellbore.

Acidizing system; C4 compound acid; Core flow experiment; Tight sandstone reservoir

TE 122

： A

： 1671-0460（2017）02-0223-03

2016-08-31

孫晨祥（1991-），男，湖北省江漢人，在讀研究生，研究方向：油藏工程、儲層保護(hù)、提高采收率方向的研究。E-mail：sun224@foxmail.com。