消淀酸酸化技術(shù)研究與應(yīng)用

許波兵 胡寶軍

（江蘇如通石油機(jī)械股份有限公司，江蘇 如東226400）

1 概述

酸化是實(shí)現(xiàn)油氣水井增產(chǎn)、增注的重要措施。為了保護(hù)油氣層，提高酸化效果，必須根據(jù)油氣層的特點(diǎn)和酸化液、添加劑的作用、性能，通過試驗(yàn)選擇合適的酸化液及其配方，使之與油氣層配伍，制定切實(shí)可行的施工工藝，才能達(dá)到措施的目的。否則將損害油氣層，使產(chǎn)量減少。因此國內(nèi)外石油工作者，對(duì)酸化增產(chǎn)技術(shù)十分重視，開展了大量的研究工作。

試驗(yàn)油田的儲(chǔ)層物性及巖性都比較復(fù)雜，主要有：碳酸巖鹽、砂巖、玄武巖、火成巖、輝綠巖等，由于巖石的成份不同，所以酸化時(shí)采用的酸液也就有所區(qū)別，不然會(huì)給地層造成傷害。碳酸巖鹽主要采用鹽酸酸化，氫氟酸一旦進(jìn)入則會(huì)產(chǎn)生氟化物沉淀。砂巖則采用土酸酸化，土酸的主要成分是鹽酸和氫氟酸，其酸化解堵的特點(diǎn)是能有效去除孔隙堵塞物的30～40%，改善和提高地層滲透率。其主要缺陷是去除堵塞物效率低，當(dāng)?shù)貙逾}質(zhì)含量高或氫氟酸用量不當(dāng)時(shí)，易于形成氟化物及硅氟酸鹽的二次沉淀。同時(shí)常規(guī)土酸一個(gè)更為突出的不足是，解堵作業(yè)只能改善井眼周圍滲透率，與地層中酸溶蝕性物質(zhì)反應(yīng)很快，有效半徑不足1m，結(jié)果是井眼附近過度酸化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起地層出砂，而深部地層得不到處理，達(dá)不到作業(yè)的目的。同時(shí)由于普通酸的揮發(fā)性強(qiáng)，刺激性氣味大，環(huán)境污染嚴(yán)重，周邊群眾干擾大，給施工造成諸多困難。

XD-18 消淀酸是根據(jù)我油田地層物性，研制的一種新型砂巖地層處理液，它是以磷酸和氟硼酸為主體，復(fù)配其他酸及添加劑而成的一種混合酸，它與硫化物、氟化物、泥漿、腐蝕產(chǎn)物、碳酸鹽、粘土、石英等都能發(fā)生反應(yīng)。因?yàn)榱姿釣橹袕?qiáng)酸，在水中發(fā)生三級(jí)電離，且電離常數(shù)比鹽酸小得多，達(dá)到延緩反應(yīng)速度，擴(kuò)大酸化半徑的目的。同時(shí)由于氟硼酸的存在，它使黏土產(chǎn)生化學(xué)熔化，熔化微粒在原地膠結(jié)，使得處理后因流量加大而引起的微粒移動(dòng)受到限制。砂巖地層均含有不同程度的鈣質(zhì)和泥質(zhì)，酸化時(shí)往往顧此失彼，影響酸化效果，XD-18 不僅能解決鈣質(zhì)和泥質(zhì)同時(shí)存在的問題，且反應(yīng)速度慢，酸化半徑大，對(duì)地層無傷害，效果明顯，同時(shí)具有緩蝕、鐵離子穩(wěn)定、粘土防膨、表面張力低等功能。特別是它降低了酸的揮發(fā)速度，無刺激性氣味，環(huán)保，深受施工人員和周邊群眾的歡迎，是最有發(fā)展前景的一種酸化方法。

2 室內(nèi)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及巖心

分析天平、電熱干燥箱、恒溫水鍋、塑料燒杯、量筒50、100ml 各1 個(gè)，現(xiàn)場(chǎng)使用的泥漿、Fe（OH）3。實(shí)驗(yàn)所用巖心選用段六撥油田段40-40 井巖屑，礦物成份（見表1）。

表1 巖芯礦物組成

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

用分析天平稱取2g 巖芯于50ml 塑料燒杯中，加入30ml 酸液，恒溫反應(yīng)至一定時(shí)間后取出過濾、沖洗至中性，將巖芯在105℃下烘至8h 后取出稱重，并計(jì)算其溶蝕率。再用同樣的方法做已烘干的泥漿和Fe（OH）3溶蝕實(shí)驗(yàn)，并計(jì)算其溶蝕率。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.3.1 XD-18 消淀酸與巖芯、泥漿、Fe（OH）3的溶蝕試驗(yàn)

表2 巖芯、泥漿、Fe（OH）3 的溶蝕試驗(yàn)

由上表可以看出, XD-18 消淀酸與巖心的反應(yīng)比土酸反應(yīng)速度慢，比鹽酸反應(yīng)快，有利于實(shí)現(xiàn)地層深部酸化。XD-18 消淀酸對(duì)泥漿和Fe（OH）3 都有很強(qiáng)的溶解能力。

2.3.2 溫度對(duì)XD-18 消淀酸性能的影響。

表3 不同溫度下XD-18 消淀酸的溶蝕率

由上表可以看出，隨著溫度的升高，反應(yīng)速度加快，溶蝕率增加，說明XD-18 消淀酸不受地層溫度的影響。

2.3.3 XD-18 消淀酸與地層水的配伍性能

試驗(yàn)條件：溫度80℃ 酸液用量50ml 地層水用量50ml反應(yīng)時(shí)間10h

表4 XD-18 消淀酸與地層水配伍試驗(yàn)結(jié)果

從上表可以看出，XD-18 消淀酸與地層水反應(yīng)后，無沉淀生成，證明此酸液體系與地層水配伍性能良好。

2.3.4 XD-18 消淀酸與粘土膨脹的控制

試驗(yàn)條件：溫度25℃ 酸液100ml

表5 防膨試驗(yàn)

從表5 可以看出：XD-18 消淀酸中加入FB-3 長(zhǎng)效粘土穩(wěn)定劑可以有效的抑制粘土的膨脹，阻止顆粒的運(yùn)移，使地層滲透率得以改善。

2.3.5 XD-18 消淀酸對(duì)鋼材腐蝕性能的評(píng)價(jià)

試驗(yàn)方法：失重法，試驗(yàn)程序和標(biāo)準(zhǔn)參照SY/T5405-1996 酸化緩蝕劑評(píng)價(jià)指標(biāo)和試驗(yàn)方法。

試驗(yàn)條件：鋼材：N80 酸液加量：20ml/cm2試片 試驗(yàn)時(shí)間：4h

表6 腐蝕性能評(píng)價(jià)結(jié)果（靜態(tài)）

可見，XD-18 消淀酸對(duì)鋼材腐蝕性很小。

2.3.6 配方優(yōu)選試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：將XD-18 與水按比例配好后，量取50ml 倒入反應(yīng)杯中，在將稱量好的并測(cè)量原始潤(rùn)濕角的板深51 井砂巖巖心放入反應(yīng)杯中，并放入水浴鍋內(nèi)開始記時(shí)。到時(shí)取出再測(cè)酸后潤(rùn)濕角的變化情況。烘干稱量，計(jì)算溶蝕率。

試驗(yàn)條件:溫度90℃ 試驗(yàn)時(shí)間：2h

表7

由上表可見, 酸化前后的潤(rùn)濕角變化不大,不會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及酸化效果分析

XD-18 消淀酸自投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用以來，先后在四個(gè)油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用共計(jì)7 井次，施工成功率和有效成功率均為100%，酸后效果非常明顯。

三個(gè)油田都是細(xì)砂巖油藏，一個(gè)油田玄武巖，粘土含量高，泥質(zhì)膠結(jié)，粘土礦物，以高嶺石、綠泥石含量最高，伊蒙混層其次，伊利石和綠泥石含量較少。巖石以石英、斜長(zhǎng)石為主。膠結(jié)微密，油層物性差。在油田開采和注水開發(fā)過程中，有許多深部堵塞的井多次經(jīng)鹽酸或土酸處理無效或效果差。采用XD-18 消淀酸進(jìn)行酸化（壓）處理，獲得了良好的效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，該酸化工藝技術(shù)具有反應(yīng)速度慢，施工簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備腐蝕性小，有效期長(zhǎng)，增產(chǎn)增注效果顯著的特點(diǎn)（詳見附表）。

實(shí)驗(yàn)證明，7 口井采用XD-18 消淀酸酸化后，都取得了很好的效果。如1 號(hào)井，井段1505.3～1560m，巖性為生物灰?guī)r和玄武巖，泥質(zhì)膠結(jié)，采用XD-18 酸化，酸化后效果明顯,日增油達(dá)12.3t，有效期達(dá)3 個(gè)月以上。累計(jì)增油756t。2 號(hào)井，井段1743.6～1754.1m，巖性細(xì)砂巖和生物灰?guī)r，兩層間隙很小無法下封隔器進(jìn)行選酸。采用消淀酸進(jìn)行籠統(tǒng)酸化，酸后日產(chǎn)油達(dá)到21.05t，累計(jì)增油3162t。

3 號(hào)井這是一口非常典型的老百姓干擾的井，該井于先期就要進(jìn)行酸化作業(yè)，因井周圍都是民房，老百姓怕有毒有害氣體傷害，幾次搬上又幾次搬下，后協(xié)商采用無刺激性氣味的XD-18 消淀酸酸化，給老百姓的承諾是地不見酸、空氣中不見味。卸酸時(shí)村民現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，待證實(shí)無味方離開現(xiàn)場(chǎng)。第二天進(jìn)行酸壓施工，酸后注水壓力雖然下降不明顯，但注水始終穩(wěn)定在80m3左右，該井截止到目前，已經(jīng)累計(jì)增加注水4753 m3，目前繼續(xù)有效。

通過以上7 口井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況分析，我們認(rèn)為消淀酸酸化技術(shù)符合我油田的地質(zhì)情況；與地層水配伍性好；工藝合理，并滲透了保護(hù)油層技術(shù)，消除了可能產(chǎn)生的沉淀，保持了巖心的原來潤(rùn)濕性，使油層傷害減少到最低限度；最主要的是它解決了不同巖性籠統(tǒng)酸化的難題

4 結(jié)論

4.1 XD-18 消淀酸酸化技術(shù)效果明顯,成功率高.

4.2 由于XD-18 消淀酸對(duì)鋼片的腐蝕速度小, 表面張力低，所以酸液中可免加緩蝕劑和助排劑。

4.3 XD-18 消淀酸中加入FB-3 長(zhǎng)效粘土穩(wěn)定劑可以有效的抑制粘土的膨脹，阻止顆粒的運(yùn)移，使地層滲透率得以改善。

4.4 XD-18 消淀酸對(duì)含鈣質(zhì)、泥質(zhì)的砂巖地層都適用。

4.5 XD-18 消淀酸與普通酸化作業(yè)相比，施工簡(jiǎn)單，常規(guī)作業(yè)即可滿足施工要求。

4.6 該項(xiàng)技術(shù)如推廣應(yīng)用，定能拓寬技術(shù)服務(wù)市場(chǎng)，產(chǎn)生很高的經(jīng)濟(jì)效益。