多氫酸體系在粘土礦物傷害井中的應(yīng)用

郭成 張濤 簡成

（1、中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司，廣東 湛江524000 2、中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司湛江分公司，廣東 湛江524000 3、中海石油（中國）有限公司湛江分公司，廣東 湛江524000）

1 粘土礦物傷害分析

雖然粘土礦物在儲層中含量不高，但其獨特的結(jié)構(gòu)、成分、形態(tài)以及在儲層中的產(chǎn)狀等會導(dǎo)致在油氣開采中出現(xiàn)各種儲層傷害問題。對于不同種類不同成分的粘土礦物在相同或者不同的儲層條件下由于各種生產(chǎn)狀況會造成不同的傷害，主要來說分為三種，酸敏、微粒運移和結(jié)垢[1]。

酸敏主要是粘土礦物中的綠泥石在酸性環(huán)境中會破壞晶體結(jié)構(gòu)，造成結(jié)構(gòu)中的Fe2+、Fe3+、Mg2+等離子出溶，易生成Fe（OH）3和Mg（OH）2等沉淀[2-3]。微粒運移主要發(fā)生在富含蒙脫石這種易膨脹的成分含量較高的粘土礦物儲層，粘土礦物結(jié)構(gòu)易被破壞，在破壞的邊緣部分會產(chǎn)生電荷，吸引極性分子，造成微粒運移的現(xiàn)象。

結(jié)垢是指鉆完井液中的鈉離子置換了粘土礦物中含有的Mg2+和Ca2+，然后與溶液中的OH-、CO32-等生成CaCO3、Mg（OH）2等沉淀，隨著鉆完井液不斷的注入，置換反應(yīng)一直存在，沉淀不斷地堆積造成儲層通道堵塞，嚴(yán)重傷害儲層，過早結(jié)束油田的壽命[4-5]。

2 油井概況

2.1 儲層特征分析

A 井位于南海西部北部灣盆地，儲層孔隙度為15.1%～21.0%，平均孔隙度19.7%；滲透率為12.6～359.9mD，平均滲透率247mD，主要為中孔、中滲儲層，油藏壓力系數(shù)0.7，溫度為92℃。

根據(jù)測井資料，儲層段泥質(zhì)含量較高，大部分井段泥質(zhì)含量在18%～22%，全井段加權(quán)泥質(zhì)含量平均為10.3%。粘土礦物中伊蒙混層和綠泥石占比較高，伊蒙混層中蒙脫石含量75%～80%，粘土礦物吸收膨脹性較強。

2.2 儲層傷害原因分析

A 井配產(chǎn)100 方/天，完井后實際產(chǎn)量18 方/天。初步分析該井產(chǎn)液量未達到預(yù)期的主要原因為儲層中蒙脫石含量較高，在高密度鉆井液條件下微粒運移加劇，造成粘土礦物膨脹，堵塞流道。

表1 是在鉆二開及打開儲層階段，使用的PDF-MOM體系油基鉆井液數(shù)據(jù)，此時鉆井液中陽離子含量較多，同時升高了地層的PH 值，粘土礦物的結(jié)垢反應(yīng)生成大量沉淀，降低地層的聯(lián)通性，從而導(dǎo)致產(chǎn)液量未達到預(yù)期。

3 酸液體系設(shè)計

針對儲層傷害基于粘土礦物的微粒運移和結(jié)垢反應(yīng)造成儲層通道堵塞，優(yōu)選解堵藥劑。多氫酸體系[6-7]配置主要分以下部分：預(yù)處理液、前置液、主處理液、后置液、頂替液。

預(yù)處理液：清洗油管內(nèi)壁附著的死油和膠質(zhì)瀝青質(zhì)，溶解和分散在目的層近井地帶由于重?zé)N而存在的薄層，防止沉淀和堵塞。

前置液：主要功能是溶解地層中碳酸鹽成分（主要包括方解石、白云石、綠泥石等膠結(jié)物）和隔離地層水，防止地層pH 偏高。

主體酸：與巖層發(fā)生反應(yīng)，溶解巖石的骨架顆粒（石英、方解石、長石等），解除儲層深部堵塞。

后置酸：將主體酸頂替入地層深部，保證活性酸能在基質(zhì)中形成足夠的穿透深度，保持pH 值，防止二次沉淀的生成。

頂替液：將酸化管住內(nèi)的后置酸頂入地層，防止腐蝕管住，同時把主體酸頂入地層更深部。

多氫酸體系選擇：

（1）巖屑溶蝕實驗

采用鹽酸以及多種濃度的多氫酸處理液進行巖屑溶蝕實驗，結(jié)果如圖1 所示。

從柱狀圖可以看出優(yōu)選前置液為50%集成多氫酸預(yù)處理液，優(yōu)選處理液為50%多氫酸主處理液。

圖1 多氫酸體系選擇

（2）多氫酸體系與地層流體配伍性實驗

圖2 是是前置液（50%多氫酸預(yù)處理液）和與油樣混合液和50%多氫酸主處理液與油樣混合液配伍性實驗過程圖，實驗表明，配伍性良好。

圖2 多氫酸和地層流體配伍性實驗

通過上述情況，設(shè)計酸液配方見表3。

表2 多氫酸配方表

4 現(xiàn)場施工及應(yīng)用效果分析

該井酸化施工壓力25MPa 左右，施工排量0.1～0.4m3/min，人地酸量50m3，入地液量70m3。整個施工過程順利。A 井酸化施工曲線圖如下，從曲線可以看到隨著酸液的進入，施工壓力明顯降低，由17MPa 降低到了7MPa，吸液能力明顯增強，同時返排殘液62.75m3，返排率達到89.6%，說明應(yīng)用酸液體系施工后殘酸返排率高，能有效降低由于殘酸滯留地層引起的水鎖損害。

酸化后日產(chǎn)液量從18m3/d 提升到了68m3/d，充分說明了多氫酸解除粘土礦物傷害的效果顯著。

圖3 酸化解堵作業(yè)曲線圖

5 結(jié)論

5.1 多氫酸體系相較于常規(guī)酸如土酸、鹽酸等在砂巖儲層酸化解堵作業(yè)中具有成本低，施工方便，效果好等特點，能夠延緩酸液與儲層粘土的反應(yīng)速度，加強對石英的溶蝕作用，降低了二次沉淀的對儲層造成新傷害的風(fēng)險，對于恢復(fù)和提高油井產(chǎn)能有著顯著的效果。

5.2 通過巖屑溶蝕實驗、地層流體配伍性實驗等優(yōu)選多氫酸配方體系，并在A 井砂巖儲層中實際應(yīng)用，提高了油井產(chǎn)能，解除了粘土礦物對儲層的傷害，施工效果顯著。