SZ36-1油田稠油儲(chǔ)層解堵酸化技術(shù)研究

張 明，劉光澤，程 飛，和鵬飛.

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

SZ36-1油田稠油儲(chǔ)層解堵酸化技術(shù)研究

張 明1，劉光澤2，程 飛2，和鵬飛2.

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

針對(duì)SZ36-1稠油油田儲(chǔ)層傷害強(qiáng)、油井產(chǎn)量低、常規(guī)砂巖酸化體系難以減小的問(wèn)題，開展了稠油疏松儲(chǔ)層酸化解堵技術(shù)研究。理論分析儲(chǔ)層敏感性、礦物成分及鉆井液等潛在傷害因素，確定儲(chǔ)層堵塞主要原因?yàn)轲ね良肮滔辔⒘Ｎ锒氯?，瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等有機(jī)物堵塞，高分子化學(xué)材料堵塞。通過(guò)儲(chǔ)層油泥分散溶解及原油降黏試驗(yàn)優(yōu)選有機(jī)助劑，選擇的助劑對(duì)原油降黏效果能達(dá)到95%以上；通過(guò)巖粉酸液溶蝕試驗(yàn)優(yōu)選酸液體系；通過(guò)室內(nèi)巖心流動(dòng)試驗(yàn)驗(yàn)證有機(jī)氟硼酸體系酸化效果，結(jié)果顯示兩塊巖心酸化后滲透率有明顯提高?，F(xiàn)場(chǎng)兩口井應(yīng)用表明，有機(jī)氟硼酸體系結(jié)合有機(jī)溶劑采用液氮伴注方式能有效解除SZ36-1稠油油田的儲(chǔ)層傷害，恢復(fù)和提高油井產(chǎn)能。

SZ36-1油田；稠油儲(chǔ)層；酸化解堵；氟硼酸

酸化是油氣田增產(chǎn)增注的主要技術(shù)措施之一[1]。目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)常規(guī)砂巖油氣藏的酸化增產(chǎn)技術(shù)已較為成熟，形成了各具特點(diǎn)的不同類型酸液體系及配套工藝，得到了大規(guī)模推廣應(yīng)用。但針對(duì)常規(guī)砂巖儲(chǔ)層的系列酸液體系及工藝對(duì)非常規(guī)油氣藏儲(chǔ)層進(jìn)行酸化作業(yè)時(shí)難以取得理想效果。SZ36-1稠油油田儲(chǔ)層復(fù)雜，油井產(chǎn)能低，本文在分析該油田儲(chǔ)層傷害主要原因的基礎(chǔ)上，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)優(yōu)選了適合SZ36-1稠油油田儲(chǔ)層的酸液體系，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)分析。試驗(yàn)結(jié)果為同類型儲(chǔ)層酸化作業(yè)提供了借鑒。

1 儲(chǔ)層傷害原因分析

1.1 儲(chǔ)層特征

SZ36-1油田儲(chǔ)層多為粉砂、細(xì)砂巖，礦物以石英、長(zhǎng)石為主，含油好的砂巖疏松，生產(chǎn)中嚴(yán)重出砂。膠結(jié)物主要為泥質(zhì)，巖樣中黏土礦物絕對(duì)含量達(dá)26%，以伊/蒙混層為主。油層厚度大，易傷害面大，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)(滲透率變化范圍在30～5000 mD之間)。

該油田儲(chǔ)層流體性質(zhì)復(fù)雜，原油凝固點(diǎn)低、含硫低、含蠟量低、黏度高(平均為1478.4 mPa·s)、膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量高(平均為31.97%)、密度大(0.9679 g/cm3)，且油層間原油性質(zhì)差別大。

1.2 儲(chǔ)層敏感性

實(shí)驗(yàn)室對(duì)SZ36-1油田儲(chǔ)層巖心敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果如下。

(1)速敏傷害：儲(chǔ)層地層水速敏指數(shù)低，有輕微速敏損害。

(2)水敏傷害：儲(chǔ)層水敏傷害程度屬于中等偏強(qiáng)，黏土容易從顆粒表面脫落并運(yùn)移堵塞喉道。

(3)酸敏傷害：對(duì)鹽酸為中—弱酸敏，對(duì)氟硼酸為弱酸敏，對(duì)氫氟酸為中—弱酸敏。

1.3 儲(chǔ)層堵塞原因

(1)黏土及固相微粒堵塞。儲(chǔ)層膠結(jié)疏松，泥質(zhì)含量高，在完井作業(yè)和生產(chǎn)過(guò)程中易發(fā)生微粒運(yùn)移傷害，導(dǎo)致細(xì)砂等產(chǎn)出物堵塞[2-3]；水敏試驗(yàn)證實(shí)儲(chǔ)層具中等偏強(qiáng)水敏，各入井作業(yè)都容易導(dǎo)致儲(chǔ)層黏土膨脹[4]，在黏度較高流體作用下更易發(fā)生微粒運(yùn)移傷害，引起近井帶地層滲透率降低。此外，完井過(guò)程中可能引入鐵質(zhì)沉積物傷害。

(2)瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等有機(jī)物堵塞。原油膠質(zhì)含量較高、黏度大，易導(dǎo)致有機(jī)物堵塞及微粒運(yùn)移。微粒和有機(jī)物容易在篩管周圍形成堵塞物，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵死篩管間隙和流動(dòng)通道[5]。

(3)高分子化學(xué)材料堵塞。鉆井過(guò)程中采用JFC鉆井液體系(鉆井液密度為1.15 g/cm3)，其中含有纖維素、黃原膠等高分子物質(zhì)，鉆井作業(yè)中可能會(huì)侵入儲(chǔ)層造成高分子化學(xué)材料堵塞。[6-7]

2 解堵液體系與工藝過(guò)程設(shè)計(jì)

2.1 解堵液體系設(shè)計(jì)

SZ36-1油田儲(chǔ)層傷害類型復(fù)雜，須采用分流酸化技術(shù)及針對(duì)性強(qiáng)的酸液進(jìn)行酸化解堵。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究提出了高效降黏解堵劑和有機(jī)氟硼酸[8-16](黏土酸)組成的復(fù)合解堵酸化液體系。

2.1.1 有機(jī)助劑優(yōu)選

試驗(yàn)樣品來(lái)自SZ36-1油田，酸液及各種添加劑來(lái)自西南石油大學(xué)。

(1)溶解油泥試驗(yàn)：在常溫常壓下對(duì)油泥進(jìn)行溶解試驗(yàn)，優(yōu)選酸液助劑提高清洗有機(jī)質(zhì)的能力，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果可見(jiàn)，SA-GH助劑對(duì)油污的分散、溶解能力優(yōu)于其他幾種助劑。

表1 不同助劑溶解油泥效果表

(2)原油降黏試驗(yàn)：采用復(fù)合型稠油助劑SA-GH對(duì)儲(chǔ)層原油進(jìn)行乳化降黏效果評(píng)價(jià)，測(cè)定不同溫度下SA-GH對(duì)原油的乳化降黏效果。兩樣品常溫下原油初始黏度(η0)約為40000 mPa·s、12000 mPa·s，加入不同體積濃度的SA-GH水溶液(油水比為7∶3)，置于恒溫水浴中30 min，攪拌均勻后，測(cè)定原油乳狀液的黏度(η1)。

降黏率計(jì)算公式如下：

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。由結(jié)果可見(jiàn)，SZ36-1油田原油性質(zhì)差異大，但優(yōu)選出的SA-GH助劑對(duì)兩種原油都有很好的降黏效果，在不同溫度下都能達(dá)到95%以上。

表2 原油降黏試驗(yàn)結(jié)果表

2.1.2 巖粉溶蝕試驗(yàn)

SZ36-1油田儲(chǔ)層黏土礦物含量高，用5種酸液在60℃條件下與儲(chǔ)層巖粉反應(yīng)2 h，測(cè)定酸液對(duì)巖粉的溶蝕率。試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

根據(jù)圖1試驗(yàn)結(jié)果， SZ36-1儲(chǔ)層單獨(dú)使用含HF的酸液體系酸化，酸液體系對(duì)巖粉溶蝕率較高。為了減少二次傷害以及保護(hù)巖石骨架，使用HBF4酸液體系，使其逐步水解生成HF酸液，對(duì)高黏土含量、膠結(jié)疏松的SZ36-1儲(chǔ)層巖石骨架起到保護(hù)作用。

圖1 不同酸液酸化SZ36-1油田巖粉結(jié)果

2.1.3 巖心流動(dòng)試驗(yàn)

由于儲(chǔ)層中黏土礦物含量高，酸化過(guò)程中易引起二次傷害，所以在主酸液中添加多氫酸(HAC)，用以降低酸液與儲(chǔ)層礦物的反應(yīng)速度。選擇兩塊巖心進(jìn)行流動(dòng)評(píng)價(jià)試驗(yàn)。主體酸液選擇有機(jī)氟硼酸體系(6%鹽酸+3%多氫酸+8%～10%氟硼酸+添加劑)，前置液體系為6%鹽酸+3%乙酸+添加劑。

儲(chǔ)層在鉆開過(guò)程中難免被鉆井液損害，因此試驗(yàn)先用該油田常用的JFC鉆井液將巖心堵塞，然后過(guò)酸改善其滲透性。酸化動(dòng)態(tài)驅(qū)替滲透率演變結(jié)果見(jiàn)表3，酸化動(dòng)態(tài)驅(qū)替滲透率演變曲線如圖2所示，酸化前后巖心端面掃描照片如圖3所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明：受鉆井液傷害的兩塊巖心酸化后均取得了良好的解堵效果。隨著前置液、處理液氟硼酸和后置液的注入，滲透率不斷提高，堵塞逐漸解除；酸化中沒(méi)有出現(xiàn)微粒運(yùn)移堵塞現(xiàn)象，滲透率得到明顯恢復(fù)，穩(wěn)定性好。說(shuō)明選用的氟硼酸體系適合SZ36-1稠油儲(chǔ)層酸化作業(yè)。

表3 氟硼酸體系酸化動(dòng)態(tài)驅(qū)替滲透率演變結(jié)果表

圖2 SZ36-1油田12井和18井的1號(hào)巖心酸化效果曲線

圖3 巖心酸化前后端面圖

2.2 布酸與排酸技術(shù)

針對(duì)SZ36-1油田儲(chǔ)層黏土礦物含量高、顆粒膠結(jié)疏松的情況，選用泡沫酸分流酸化技術(shù)及酸液伴注液氮的施工方式。其具有以下特點(diǎn)：

(1)當(dāng)液氮揮發(fā)成氣體后，形成酸液為液相、氮?dú)鉃闅庀嗟呐菽怏w在喉道中產(chǎn)生賈敏效應(yīng)，導(dǎo)致液體流動(dòng)阻力變大，使酸液向低滲帶流動(dòng)，提高非均質(zhì)儲(chǔ)層的酸化效果。泡沫酸在多孔介質(zhì)中滲流時(shí)，其表觀黏度比活性水和氣體都高得多，并隨介質(zhì)滲透率的增大而升高，此種性質(zhì)決定了泡沫在小孔隙中的流動(dòng)速率比在大孔隙中快。在酸化過(guò)程中，泡沫酸首先進(jìn)入滲透率大的孔隙，隨著注入量增多，流動(dòng)阻力逐步增大，迫使酸液更多地進(jìn)入低滲透的小孔隙，酸液分流同時(shí)增加了酸化有效作用距離。

(2)泡沫酸反應(yīng)速度較一般酸液慢。泡沫酸中H+存在于泡沫壁上，使得H+的擴(kuò)散路徑復(fù)雜化，具有良好的緩速效果。

(3)返排能力強(qiáng)。泡沫酸氣體比例較大，自身膨脹能高，易于增能返排，幾乎沒(méi)有二次傷害。同時(shí)氮?dú)馀菽壕哂休^強(qiáng)的攜帶能力，能把不溶于酸的微粒帶出地面，保證酸化效果。

(4)泡沫能在喉道中形成復(fù)式膜面，阻止液體與壁面接觸，降低地層水敏性傷害。

根據(jù)儲(chǔ)層潛在傷害因素分析及室內(nèi)評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果， SZ36-1油田儲(chǔ)層酸化解堵推薦液體體系及作業(yè)順序見(jiàn)表4。

表4 SZ36-1油田酸化解堵推薦液體體系及作業(yè)順序

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與效果分析

為提高SZ36-1稠油油田低效井產(chǎn)量，選擇M06(定向井)、M19H井(水平井)進(jìn)行酸化解堵。

兩口井酸液體系與作業(yè)順序都與表4相同，且伴隨注液氮實(shí)施泡沫分流酸化。

3.1 M06井實(shí)施情況

(1)施工情況。M06井注入方式為油管正擠，施工排量為0.6～0.9 m3/min，施工壓力低于12 MPa，注入情況見(jiàn)表5。開始注入酸液后壓力迅速升高，說(shuō)明液氮起到了一定的泡沫分流作用。在前置液Ⅱ注入過(guò)程中，壓力沒(méi)有下降，而關(guān)井后再開井注入前置液Ⅲ時(shí)注入壓力迅速下降，說(shuō)明有機(jī)解堵劑的加入能實(shí)現(xiàn)稠油溶解降黏，但需要一定的反應(yīng)時(shí)間。注入處理液后壓力逐漸下降，說(shuō)明處理液實(shí)現(xiàn)了對(duì)儲(chǔ)層的解堵。

表5 M06井酸化解堵作業(yè)實(shí)施情況表

(2)產(chǎn)量情況。M06井酸化結(jié)束后效果明顯，產(chǎn)液量增加61%，產(chǎn)油量增加87%。

3.2 M19H井實(shí)施情況

(1)施工情況。注入方式為油管正擠，施工排量為0.9～1.1 m3/min，施工壓力小于12 MPa，注入情況見(jiàn)表6。酸液循環(huán)后，開始擠注前置液Ⅰ。壓力在11 MPa時(shí)，排量為0.2 m3/min，說(shuō)明地層吸液能力很差，地層堵塞比較嚴(yán)重；當(dāng)液氮到達(dá)地層后，壓力有所升高，說(shuō)明液氮起到了一定的泡沫分流作用。第一階段擠注結(jié)束后，關(guān)井18 h；以第一階段結(jié)束時(shí)的壓力繼續(xù)擠注，排量提高至0.8 m3/min，說(shuō)明前置液Ⅰ和前置液Ⅱ有一定的解堵作用。正擠處理液到達(dá)地層后，壓力下降2 MPa，雖然因液氮的存在而使壓力降低的幅度有限，但解堵作業(yè)非常明顯。

表6 M19H井酸化解堵作業(yè)實(shí)施情況表

(2)產(chǎn)量情況。M19H井酸化結(jié)束后，產(chǎn)液量增加44%，產(chǎn)油量增加35%，增產(chǎn)效果較為明顯。

4 結(jié)論

(1)針對(duì)高黏原油儲(chǔ)層，在酸化施工過(guò)程中首先應(yīng)注入含有機(jī)解堵劑的入井液，有利于后續(xù)酸液與無(wú)機(jī)物的接觸。

(2)優(yōu)選出的有機(jī)解堵助劑對(duì)儲(chǔ)層油泥的乳化分散效果好，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明有機(jī)解堵助劑能有效提高酸化解堵效果，但作業(yè)中需要關(guān)井給予反應(yīng)時(shí)間。

(3)M06、M19H兩口井酸化作業(yè)效果表明，對(duì)于黏土礦物含量高的儲(chǔ)層，氟硼酸作為酸化處理液是合理的，解堵增產(chǎn)效果良好。

[1] 胡鵬程,李克華,李久啟,等.新型酸化緩蝕劑的合成及性能[J].斷塊油氣田,2011,18(2):261-263.

[2] 唐廣榮,趙峰,李躍林.東方11氣田低滲疏松砂巖氣藏傷害機(jī)理研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015(3):103-108.

[3] 蘇崇華.疏松砂巖油田生產(chǎn)過(guò)程中儲(chǔ)層傷害機(jī)理研究[J].中國(guó)海上油氣,2009,21(1):31-34.

[4] 方偉.海拉爾盆地貝16斷塊強(qiáng)水敏儲(chǔ)層有效開發(fā)試驗(yàn)[D].北京:中國(guó)石油大學(xué)(北京),2008.

[5] 田建鋒,陳振林.石油瀝青質(zhì)的吸附、沉淀機(jī)理及其影響因素[J].海相油氣地質(zhì),2005,10(3):37-42.

[6] 田建鋒,陳振林.石油瀝青質(zhì)的吸附、沉淀機(jī)理及其影響因素[J].石油瀝青質(zhì),2005,10(3):37-42.

[7] 楊東梅,潘寶風(fēng),劉徐慧.新型酸化用鐵離子穩(wěn)定劑研制[J].化工時(shí)刊,2012,26(2):27-30.

[8] 張平,劉建偉,謝璞,等.注水井深部酸化技術(shù)在吐哈油田的應(yīng)用[J].斷塊油氣田,2009,16(1):102-104.

[9] 劉富強(qiáng),姚鵬翔,張禮剛,等.氟硼酸深部酸化技術(shù)在石南油田中的應(yīng)用研究[J].石油與天然氣化工,2007,36(3):243-246.

[10] 汪竹,宋克煒,蘆維國(guó),等.有機(jī)氟硼酸在王家崗敏感性地層的應(yīng)用[J].油田化學(xué),2004,21(1):10-12.

[11] 龔殿婷,劉湘倩,李鳳華,等.硼砂酸化法制備硼酸過(guò)程中影響因素的研究[J].硅酸鹽通報(bào),2008,27(5):1051-1054,1071.

[12] 和鵬飛,萬(wàn)祥,羅曼,等.渤海疏松砂巖密閉取心低收獲率應(yīng)對(duì)措施探討[J].非常規(guī)油氣,2016,3(3):92-95.

[13] 黃曉東.渤海海上油田深部液流轉(zhuǎn)向配套技術(shù)研究與應(yīng)用[J].非常規(guī)油氣,2015,2(5):38-44.

[14] 李彥林,張鋒三,王建平,等.延長(zhǎng)下古生界白云巖儲(chǔ)層酸壓工藝技術(shù)室內(nèi)研究[J].非常規(guī)油氣,2014,1(3):52-58.

[15] 謝興華,張志磊.性能可控油藏深部調(diào)驅(qū)劑的制備與評(píng)價(jià)[J].非常規(guī)油氣,2015,2(4):36-39.

[16] 陳鳳喜,閆志強(qiáng),伍勇,等.巖性氣藏型儲(chǔ)氣庫(kù)封閉性評(píng)價(jià)技術(shù)研究——以長(zhǎng)慶靖邊氣田SH224儲(chǔ)氣庫(kù)區(qū)為例[J].非常規(guī)油氣,2015,2(3):58-64.

The Heavy Oil Reservoir of SZ36-1 Oilfield Acidification Technology Research and Application

Zhang Ming1， Liu Guangze2， Cheng Fei2， He Pengfei2

(1.TianjinBranchofCNOOCLtd.,Tianjin300452,China; 2.EngineeringandTechnologyBranch,CNOOCEnergyTechnologyandServicesLimited,Tianjin300452,China)

There are many wells of reservoirs in the SZ36-1 oilfield having been damaged.In order to research the cause of the damage, eliminate the damage and improve the permeability of near wellbore area.Firstly this article systematically analysis the potential causes of the damage of the reservoir, such as sensitivity, drilling fluid and mineral composition.And then by the laboratory experiment, we adopt the dissolution test with oil sludge of the reservoir to find out the most useful organic solvent.We use the acid dissolution experiment with mineral to choose the best acid system.And we will test the effect of the acid treating with organic fluoboric acid by the core-flowing experiment, and the experiment results that the permeability of the core be improved significantly by the acid treating.Through the experiment of the 2 wells: M06, M19H prove that using organic fluoboric acid in combination with organic solvent, through the liquid nitrogen injection mode can effectively eliminate the damage of reservoir of SZ36-1 oilfield, and improve the deliverability of the wells.

SZ36-1 oilfield; heavy oil reservoir; acid treating; fluoboric acid

國(guó)家科技重大專項(xiàng)“海上稠油油田高效開發(fā)示范工程”(2011ZX05057)資助。

張明(1981—)，男，本科，工程師，主要從事海洋石油鉆完井技術(shù)監(jiān)督及管理工作。郵箱：zhangming@cnooc.com.cn.

TE345

A