The Study and Performance Evaluation on Weak Sensitivity Reduced Pressure and Augmented Injection System for Oil Reservoirs in the Upper Member of Es3 in Block Wen 33

Xiaodong Li, Yonghui Du, Jie Yang, Rong Zhang, Lanfang Zhang, Changsong Liu

1Research Institute of Petroleum Engineering Technology, Zhongyuan Oilfield Company, SINOPEC, Puyang Henan

2Department of Engineering and Technology Management, Zhongyuan Oilfield Company, SINOPEC, Puyang Henan

Abstract In consideration of the problems of high injection pressure and short valid period of acidizing in oil reservoirs in the Upper Member of Es3 of Block Wen 33, the mechanism of formation damage was studied and analyzed. The main reason was that the oil reservoir was with strong velocity sensitivity, moderate water sensitivity and acid sensitivity. Because it was easy to produce secondary precipitation during conventional acidizing, experiments were carried out in the system with weak sensitivity reduced pressure and augmented injection. Main acid and additives were selected for reducing the velocity sensitivity, water sensitivity and acid sensitivity. For this fluid system, the secondary precipitation amount was 1/12 that of the conventional mud acid. The dynamic experiments show that the fluid system can effectively remove near wellbore pollution and formation blockage resulted from clay particles migration and expansion caused by water sensitivity and velocity sensitivity.

Keywords Formation Damage, Sensitivity, Secondary Precipitation, Selection Experiments, Removing Near Wellbore Pollution

1. 引言

文33塊沙三上油藏平均孔隙度16.5%，空氣滲透率為34.7 mD，油藏溫度是115～120℃，原始地層水礦化度26 × 104～30 × 104mg/L。截止到2016年12月，該區(qū)塊注水井開井54口，平均注水壓力35.8 MPa，平均單井日注水14.2 m3，高壓注水井48口，其中32口井欠注，區(qū)塊注水壓力高、壓高欠注及欠泵欠注現(xiàn)象嚴(yán)重。針對(duì)文33塊沙三上油藏開發(fā)中存在的問題，現(xiàn)場采取了相應(yīng)的酸化降壓增注措施，統(tǒng)計(jì)該區(qū)塊近 5年的措施效果，低效和無效井所占比例較高，且普遍存在有效期較短、注水壓力很快恢復(fù)至措施前的問題。針對(duì)該問題，通過儲(chǔ)層傷害分析，從現(xiàn)有酸液中優(yōu)選出二次沉淀量少、弱敏感的無機(jī)與有機(jī)酸并將其復(fù)合，添加黏土穩(wěn)定劑、鐵離子穩(wěn)定劑等添加劑，形成文33塊沙三上油藏弱敏感降壓增注體系。

2. 儲(chǔ)層傷害原因分析

對(duì)文33塊沙三上油藏的取心井做了X射線衍射全巖和黏土礦物含量分析。文33塊沙三上油藏黏土礦物含量高達(dá)26.3%，主要黏土礦物是伊利石，占總含量58.8%。敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果為較強(qiáng)速敏、中等水敏及中等偏弱酸敏，并且酸敏產(chǎn)生的二次沉淀對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害不容忽視。為此，較強(qiáng)速敏、中等水敏及酸敏等儲(chǔ)層敏感性是造成儲(chǔ)層傷害的主要原因。

3. 弱敏感降壓增注體系主酸液的研究

為減少溶解碳酸鹽氟化鈣二次沉淀的生成，酸液中須含有鹽酸；為溶蝕黏土及避免產(chǎn)生二次沉淀，應(yīng)采用較低濃度的氫氟酸[1]；為使氟硅酸鹽和氟鋁酸鹽沉淀轉(zhuǎn)化為可溶鹽類，減少二次沉淀生成，須復(fù)配潛在酸，同時(shí)潛在酸逐步水化分解生成氫氟酸能夠起到緩速的作用[2]；為保持酸液較低 pH值，以有機(jī)酸作為緩沖劑[3]。

3.1. 試驗(yàn)步驟

先將巖心洗油，巖心在105℃溫度下烘4 h，然后將巖心粉碎至100～140目的顆粒。稱質(zhì)量5 g左右的巖心，加入蒸餾水及各種酸，放入高溫鋼筒以120℃溫度反應(yīng)4 h，過濾后在105℃溫度下烘干，最后稱其質(zhì)量，計(jì)算溶蝕率。將巖心過170～200目篩后，計(jì)算破碎率[4]。計(jì)算公式如下：

式中：R為溶蝕率，%；P為破碎率，%；m1為酸溶前樣品質(zhì)量，g；m2為酸溶后樣品質(zhì)量，g；m3為酸溶后通過170～200目篩后的樣品質(zhì)量，g。

3.2. 結(jié)果及討論

3.2.1. 鹽酸的體積分?jǐn)?shù)

試驗(yàn)測得不同體積分?jǐn)?shù)鹽酸溶液反應(yīng)后的溶蝕率，如圖1所示。當(dāng)鹽酸體積分?jǐn)?shù)達(dá)到8%～10%時(shí)溶蝕率最大。

Figure 1. The effect of hydrochloric acid volume fraction on the dissolution rate圖1. 鹽酸體積分?jǐn)?shù)對(duì)溶蝕率的影響

3.2.2. 氫氟酸的體積分?jǐn)?shù)

試驗(yàn)測得不同體積分?jǐn)?shù)的氫氟酸溶液(鹽酸體積分?jǐn)?shù)為10%)反應(yīng)后的溶蝕率和破碎率，如圖2所示。氫氟酸體積分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)溶蝕率已達(dá)到要求且破碎率為12%，說明該體積分?jǐn)?shù)的氫氟酸對(duì)巖石骨架破壞較小。同時(shí)，低體積分?jǐn)?shù)的氫氟酸有利于減少水化硅及氟化鋁等二次沉淀[5]。

Figure 2. The effect of hydrofluoric acid volume fraction on dissolution rate and breakage rate圖2. 氫氟酸體積分?jǐn)?shù)對(duì)溶蝕率與破碎率的影響

3.2.3. 潛在酸的篩選

10%HCl + 0.5%HF的酸液中分別加入體積分?jǐn)?shù)為1%的潛在酸A、B、C，溶蝕率與破碎率試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。潛在酸A的溶蝕率較高，而巖心骨架破碎率最低，同時(shí)潛在酸A的反應(yīng)產(chǎn)物能夠膠結(jié)未溶解的黏土微粒而形成架狀結(jié)構(gòu)，使未溶解的地層微粒穩(wěn)定化[6]，非常適于伊利石含量較高、較強(qiáng)速敏的文33塊沙三上油藏。因此主酸液中確定潛在酸為A。

Table 1. The screening of potential acids表1. 潛在酸的篩選

10%HCl + 0.5%HF的酸液中分別加入不同體積分?jǐn)?shù)的潛在酸A，溶蝕率與破碎率試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。當(dāng)潛在酸A體積分?jǐn)?shù)大于0.5%時(shí)溶蝕率趨于平緩且破碎率較低，因此潛在酸A體積分?jǐn)?shù)確定為0.5%。

Figure 3. The effect of potential acid A volume fraction on dissolution rate and breakage rate圖3. 潛在酸A體積分?jǐn)?shù)對(duì)溶蝕率與破碎率的影響

3.2.4. 有機(jī)酸的篩選

10%HCl + 0.5%HF + 0.5%潛在酸A的酸液中分別加入有機(jī)酸A、B、C，反應(yīng)后的溶蝕率與破碎率試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。加入3種有機(jī)酸后酸液溶蝕率差別不大，但酸液中加入有機(jī)酸C的破碎率最低，因此主酸液中的有機(jī)酸確定為有機(jī)酸C，其體積分?jǐn)?shù)為5%。

Table 2. The organic acid type screening表2. 有機(jī)酸種類篩選

4. 弱敏感解堵體系性能評(píng)價(jià)

4.1. 二次沉淀定量評(píng)價(jià)

分別取常規(guī)土酸、弱敏感降壓增注體系(RMG-1)與巖屑反應(yīng)后的產(chǎn)物，利用X射線衍射儀測定二次沉淀組分與質(zhì)量分?jǐn)?shù)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。常規(guī)土酸產(chǎn)生的二次沉淀分別是氟鋁酸鉀和氟硅酸鈉，弱敏感降壓增注體系產(chǎn)生的二次沉淀是氟鋁酸鉀。弱敏感降壓增注體系產(chǎn)生的二次沉淀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為常規(guī)土酸的1/12。

Table 3. The type and number of secondary precipitation caused by acid rock reaction表3. 酸巖反應(yīng)產(chǎn)生的二次沉淀類型與數(shù)量

4.2. 動(dòng)態(tài)性能評(píng)價(jià)

采用文33塊沙三上油藏天然巖心分別模擬了近井污染和黏土礦物膨脹運(yùn)移傷害，測定了注入弱敏感降壓增注體系后注入壓力與滲透率的改變情況，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。弱敏感降壓增注體系能有效解除近井污染以及因水敏、速敏等使得黏土顆粒運(yùn)移與膨脹而造成的地層堵塞，降低注入壓力，提高滲透率。

Figure 4. The curve of experiment for removing near wellbore pollution and removing clay mineral damage圖4. 解除近井污染及黏土礦物膨脹運(yùn)移傷害試驗(yàn)曲線

5. 結(jié)論

1) 弱敏感降壓增注體系中低濃度的氫氟酸以及潛在酸A的加入有效減少了氟硅酸鹽、氟鋁酸鹽等二次沉淀，能有效抑制酸敏的程度。

2) 弱敏感降壓增注體系適應(yīng)于具有多敏感性的文 33塊沙三上油藏，能有效解除因水敏、速敏等使得黏土顆粒運(yùn)移與膨脹而造成的地層堵塞。

基金項(xiàng)目

中原油田科技工程項(xiàng)目“敏感性油藏解堵技術(shù)研究” (2017KF06)。

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