轉向酸體系室內(nèi)評價及其在伊拉克現(xiàn)場的應用

李文杰，谷慶江，張秀青，王紹達，楊 彬，王云云，崔福員，徐杏娟，尹海霞，謝春捷

（1.渤海鉆探工程技術研究院，天津 300280；2.渤海鉆探井下技術服務公司，天津 300280）

碳酸鹽巖儲層酸化通常為裂縫性儲層，非均質(zhì)性強，酸巖反應快，因此必須通過一定處理手段才能得到好的改造結果。轉向酸具有良好的均勻布酸效果，且施工簡單、破膠徹底、易于返排、清潔環(huán)保等特點受到越來越多的認可和歡迎，尤其是對于水平井措施改造[1-4]。水平井由于水平段與鉆井液的接觸時間更長，給地層質(zhì)量造成的損害更嚴重。連續(xù)油管酸化技術不僅可以解除水平井段的表皮損傷，近井地帶傷害，增加儲層與井筒的連通性，降低表皮系數(shù)，還能夠有效對水平井段頂部進行布酸，確保地層和水平井段的酸液作用距離，進而起到了增產(chǎn)效果[5，6]。在國外，連續(xù)油管酸化技術具有簡單方便，施工效果好，復雜情況處理及時等優(yōu)點，得到越來越多的應用。伊拉克Mishrif 儲層主要為孔隙型碳酸鹽巖油藏，具有高孔低滲的特征，儲層溫度80 ℃左右，目前主要采用長井段水平井線性井網(wǎng)開發(fā)，水平井段長800～1 000 m。常規(guī)的籠統(tǒng)酸化效果較差，因此后期施工主要采用轉向酸體系+連續(xù)油管拖動酸化工藝技術，整體開發(fā)獲得了較好的酸化效果[7-10]。為了確定轉向酸在該儲層的適應性，對轉向酸體系進行詳細研究，并進行現(xiàn)場應用評價分析。

1 轉向酸室內(nèi)評價

1.1 試驗方案

1.1.1 主要原料 酸化用轉向劑、轉向酸用緩蝕劑、酸化用緩蝕劑、酸化用多效添加劑（以上產(chǎn)品均為渤海鉆探工程技術研究院自產(chǎn)產(chǎn)品），鹽酸（分析純）、巖心（伊拉克Mishrif 層）、碳酸鈣、原油。

1.1.2 主要試驗儀器及設備 MARS 600 流變儀、GWF-4 高溫高壓動態(tài)腐蝕儀、ZNN-D6A 耐酸六速旋轉黏度計、巖心傷害試驗儀、水浴鍋等。

1.2 試驗內(nèi)容

測定轉向酸體系性能及轉向等效果。

1.3 試驗結果及討論

1.3.1 轉向酸體系的整體性能評價 根據(jù)前期研究確定轉向酸體系最終配方為：20%HCl+6.0%酸化用轉向劑+1.5%轉向酸用緩蝕劑+1.0%酸化用多效添加劑（破乳、助排、鐵穩(wěn)），配制轉向酸溶液，對其性能進行測試（見表1）。

從表1 可以看出，轉向酸體系均勻穩(wěn)定，鮮酸時黏度較低，為3 mPa·s，易于泵入；酸巖反應后，酸液濃度降低，酸液體系黏度增加，當殘酸pH 值為近中性時，80 ℃加熱1 h，在剪切速率為10 s-1條件下黏度可達到1 600 mPa·s，呈凝膠狀，可以起到暫堵高滲儲層孔隙的作用，實現(xiàn)儲層轉向的目的。向轉向酸體系加入10%原油，80 ℃加熱30 min，體系表觀黏度小于3 mPa·s，說明轉向酸體系在80 ℃左右地層遇到原油后可以完全破膠而且不存在殘渣。轉向酸體系遇油后自動破膠，黏度小，無殘渣，易于返排，減少了對地層的傷害。

1.3.2 轉向酸體系及成膠性能評價 成膠后轉向酸體系呈果凍狀（見圖1），而且耐溫性能良好，可以有效堵塞儲層中較大的孔隙，起到縫內(nèi)轉向、均勻布酸的目的并且成膠黏液遇油破膠，破膠液流動性良好，極易返排，而且破膠液均勻無殘渣，從而減少對儲層的傷害。

1.3.3 轉向酸成膠液耐溫效果評價 將配制好的轉向酸成膠液置于MARS 600 流變儀中，在170 s-1剪切條件下加溫至80 ℃，進行抗剪切實驗，結果（見圖2）。

通過試驗可以看出，轉向酸具有很好的耐溫效果，而且在剪切1 h 后體系黏度仍能保持在100 mPa·s，體現(xiàn)了本轉向酸體系具有較好的耐溫耐剪切性能。

1.3.4 轉向酸體系的轉向效果評價 利用伊拉克現(xiàn)場取得的巖心進行孔隙度測定，配方為：

常規(guī)鹽酸：20%HCl+1.0%酸化用緩蝕劑+0.5%酸化用多效添加劑。

轉向酸：20%HCl+6.0%酸化用轉向劑+1.5%轉向酸用緩蝕劑+1.0%酸化用多效添加劑。

表1 酸化用轉向酸常規(guī)性能表

圖1 轉向酸轉向及破膠示意圖

圖2 轉向酸流變曲線

表2 轉向酸與常規(guī)鹽酸酸蝕巖心后孔隙度對比表

試驗結果（見表2）。表2 試驗數(shù)據(jù)表明，與常規(guī)鹽酸相比轉向酸可以有效增加儲層孔隙度。這是因為由于轉向酸的轉向特點，使得在巖心上的波及范圍較廣，達到提高酸液波及范圍，從而避免了局部反應過量，實現(xiàn)均勻布酸的目的。

常規(guī)鹽酸只能在酸巖反應強烈的地方作用，反應后巖心僅能實現(xiàn)部分酸蝕；而轉向酸可以在整個巖心上盡可能多的區(qū)域反應，可以實現(xiàn)均勻刻蝕（見圖3）。

2 現(xiàn)場應用

2.1 施工井基本情況

2.1.1 基本數(shù)據(jù) ADM-X 井為伊拉克某油田一口開發(fā)水平井（新井），目的層位Mi4 層，水平段A 靶點位置為2 998.0 m，C 靶點為3 998.0 m，水平段長1 000 m，152.4 mm 裸眼完井，88.9 mm 油管下至2 207.45 m。

圖3 轉向酸對巖心的溶蝕示意圖

2.1.2 施工層段及儲層物性 層段：Mi4，共1 000 m，分9 段酸化。地層壓力：29.12 MPa，破裂壓力：50.4 MPa。儲層物性：儲層為純度較高的碳酸鹽巖，巖屑酸溶蝕度在90%以上。

2.1.3 酸化用量設計 根據(jù)孔隙度及滲透率的大小，優(yōu)化用酸量，達到較好的酸化處理半徑，使得施工井段布酸量均勻一致，達到整個儲層均勻酸化的目的（見圖4）。

2.2 施工過程

主要的施工過程分為五個部分：

A1：該過程主要為連續(xù)油管的下入過程，下入過程采用降阻液，降低連續(xù)油管與井壁間摩阻，使得連續(xù)油管順利下入目的層位；

A2：該施工過程為目的層位的清洗，首先采用互溶液將儲層巖石表面原油有機質(zhì)進行溶解，之后加入常規(guī)鹽酸將儲層巖石表面無機質(zhì)進行清除，之后利用大量清水將溶解物質(zhì)洗出井筒；

A3、A4、A5：該施工為轉向酸酸化施工過程，該過程分為三段，選用轉向酸通過拖動連續(xù)油管方式對儲層進行酸化。

從施工過程（見圖5）可以看出，轉向酸進入儲層后，壓力出現(xiàn)了明顯的增加。結果表明轉向酸進入儲層后進行反應，形成的凝膠能夠達到堵塞高滲層段的目的，實現(xiàn)均勻布酸的目的。

圖4 酸化半徑與孔隙度、滲透率關系

圖5 施工曲線

圖6 初始產(chǎn)量圖

2.3 施工效果

該井酸化施工取得成功，經(jīng)過氣舉迅速投產(chǎn)，產(chǎn)量1 795.8 bbl/d@20/64 油嘴，其中產(chǎn)油為1 580.3 bbl/d，含水率12.0%（見圖6）。與相鄰3 口井初始產(chǎn)量相比，產(chǎn)量增加20%以上。通過計算表明，該酸化施工后表皮因子為-3.82，表明通過酸化有效解除了井底的污染。目前，該轉向酸體系在伊拉克碳酸鹽巖儲層進行了大規(guī)模應用，年酸化能力30 井次以上。

3 結論

（1）轉向酸體系配伍性、抗腐蝕性、鐵穩(wěn)、破乳等性能均呈現(xiàn)出良好的效果，轉向性能優(yōu)異，滿足酸化施工要求，同時轉向酸成膠后遇油破膠，有利于返排，從而減少對儲層的傷害。

（2）流變試驗表明，加熱后的轉向酸成膠液黏度仍能保持較高，體系耐溫性強，具有良好的耐溫耐剪切效果。

（3）采用轉向酸體系避免了常規(guī)鹽酸局部反應過量的缺點，大幅提高了酸液波及范圍，從而達到均勻布酸的目的。

（4）現(xiàn)場試驗表明，根據(jù)儲層情況合理設計施工方案、進行酸量優(yōu)化及各個層段布酸量的優(yōu)化，使得施工順利進行。

（5）轉向酸體系現(xiàn)場應用時，壓力變化明顯，表明轉向酸實現(xiàn)了儲層內(nèi)轉向的目的。