疏松砂礫巖儲層弱酸性表活劑降黏解堵增產(chǎn)技術(shù)研究與應用

屈興華，鐘世銘，黃軍英，楊昱，喬磊，田娜娟，邱楊

1.渤海鉆探工程地質(zhì)研究所，河北 任丘 062550；2.渤海鉆探第二固井分公司，天津 300280；3.華北油田 開發(fā)事業(yè)部，河北 任丘 062552；4.渤海鉆探工程技術(shù)處，天津 300450；5.華北油田 儲氣庫管理處，河北 任丘 062552；6.中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津 300452

0 引言

砂礫巖體是指由于水體動力由高能到低能的快速轉(zhuǎn)換，水體中的沉積載荷快速卸載沉積而形成的砂礫巖沉積體，常見的砂礫巖體包括沖積扇、扇三角洲和濁積扇等[1--3]。砂礫巖儲層作為一種新的油氣勘探開發(fā)領域，在中國的準噶爾盆地[4]、渤海灣盆地[5]和松遼盆地[6]等均有重大發(fā)現(xiàn)，顯示出良好的勘探前景?？焖俪练e形成的砂礫巖體，其成熟度低、膠結(jié)性差、巖石強度低、黏土含量高[7]，具有機械、化學雙重敏感性損害特征。在鉆井、試油和生產(chǎn)過程中，該類儲層極易受到各類液體的化學污染和壓力悸動造成的機械損害，使得其導流能力下降。砂礫巖儲層產(chǎn)能提升通常需要一定壓裂措施改造，目前常用的壓裂酸化技術(shù)，施工泵壓高、排量大，極易破壞砂礫巖儲層巖石骨架結(jié)構(gòu)并造成速敏傷害。同時，常規(guī)施工液體未針對儲層特性做過專業(yè)防膨處理，對儲層黏土含量高的砂礫巖儲層，易發(fā)生水化膨脹造成水敏傷害。此外，部分層段原油黏度較高、巖石孔隙親油性潤濕，也使得常規(guī)措施液體系無法起到有效降黏解堵作用，最終導致綜合改造效果差[8--11]。筆者以河套盆地吉蘭泰油田臨河組疏松砂礫巖儲層為研究對象，通過采用弱酸性表面活性劑降黏解堵技術(shù)，優(yōu)選措施液體系，優(yōu)化泵注設計，以期有效疏通儲層滲流通道，改善原油流動能力，提高單井產(chǎn)量，開發(fā)出砂礫巖儲層有效開發(fā)的新工藝。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

臨河坳陷位于河套盆地西部(圖1)，總體呈NE走向，為一中--新生代坳斷疊合坳陷，具有東西分帶、南北分區(qū)結(jié)構(gòu)特征，以吉北變換帶為界，南北劃分兩個凹陷，以北地區(qū)為巴彥淖爾凹陷，以南地區(qū)為吉蘭泰凹陷(圖1a)。

圖1 臨河坳陷地質(zhì)概況圖(a)[18]和吉華2斷塊臨河組三段頂面構(gòu)造圖(圖1b) Fig.1 Regional geological map of Linhe depression(a) and top surface structure of 3rd member of Linhe Formation in Jihua 2 fault block(b)

吉華2斷塊位于吉蘭泰凹陷阿拉坦斷鼻(圖1b)，主要目的層包括古近系臨河組(包括臨一段E3l1、臨二段E3l2、臨三段E3l3)、白堊系固陽組及太古界(Ar)[12--13]。其中臨河組主要沉積類型為沖積扇、扇三角洲[14--15]，縱向上多期扇體疊置，平面上不同扇體相對獨立。儲層巖性以含礫砂巖、砂礫巖及構(gòu)造作用改造的碎裂砂巖為主。烴源巖主要位于下白堊統(tǒng)固陽組和漸新統(tǒng)臨河組[16--17]。

2 砂礫巖儲層特性

吉華2斷塊臨河組砂礫巖儲層質(zhì)地相對疏松。碎屑顆粒分選差，次棱角狀--次圓狀，鈣質(zhì)膠結(jié)?？紫额愋鸵粤ｉg孔為主，可見粒間溶孔和構(gòu)造破碎粒內(nèi)孔(圖2)，孔隙發(fā)育程度隨砂礫巖粒度變化而變化明顯，填隙物主要為粒間伊蒙混層、伊利石和方解石，局部可見石鹽。巖石有效孔隙度為16.68%～25.91%，滲透率(2.57～78.88)×10-3μm2。通過試油、試采發(fā)現(xiàn)，該層普遍存在出砂現(xiàn)象，部分井出砂嚴重，進一步表明儲層巖石膠結(jié)性差。全巖定量分析顯示，黏土含量較高，非均質(zhì)性較強(表1)。巖樣敏感性實驗結(jié)果表明，臨河組砂礫巖儲層水敏、速敏、鹽敏和堿敏較強，酸敏性較弱(圖3)。

圖2 吉華2X井臨河組巖砂礫巖巖性及物性特征Fig.2 Petrological and petrophysical characteristics of sandy conglomerate of Linhe Formation in Well Jihua 2X

表1 吉華2斷塊臨河組全巖分析數(shù)據(jù)表

a.水敏實驗；b.速敏實驗；c.鹽敏實驗；d.堿敏實驗；e.酸敏實驗。圖3 臨河組砂礫巖敏感性實驗Fig.3 Sensitivity experiments of Linhe Formation sandy conglomerates

通過對吉華2斷塊臨河組砂礫巖儲層特征及層內(nèi)流體綜合分析，結(jié)合前人有關(guān)儲層傷害研究成果[19--21]，認為造成臨河組砂礫巖儲層產(chǎn)量下降的主要因素包括以下4方面：

(1)疏松砂巖的應力敏感性強，隨著地層流體的采出，地層孔隙壓力降低，巖石骨架應力增大，骨架結(jié)構(gòu)發(fā)生變形破壞，部分骨架砂粒變?yōu)樽杂缮?，導致部分滲流通道發(fā)生閉合、堵塞。

(2)儲層黏土礦物含量高，水敏性強，在鉆井、完井及試油過程中，儲層遭到該類流體污染，導致黏土礦物膨脹、油流通道堵塞、導流能力變差。

(3)儲層巖石膠結(jié)疏松，速敏性較強，在作業(yè)和生產(chǎn)過程中，砂粒和粘土礦物逐漸運移積累，在近井地帶聚集，堵塞油流通道。

(4)稠油中的重質(zhì)組分通過范德華力、電子作用、配位作用及離子交換等吸附在礦物表面，堵塞地層孔道。

3 弱酸性表活劑對砂礫巖儲層滲流性能改造評價

本次研究，優(yōu)選HJQ--1型弱酸性表活劑解堵降黏液體系，通過措施液體系對巖石的水敏效應影響，對速敏形成堵塞物的解堵，以及對稠油的降黏，最終提升砂礫巖儲層的滲流性能。

(1)HJQ--1型弱酸性表活劑對儲層巖石的水敏性影響：注入HJQ--1型措施液，注入壓差略有下降，巖石樣品滲透性沒有明顯改變。表明措施液與儲層配伍性優(yōu)異，未對儲層滲透能力造成傷害(表2)。

表2 HJQ--1型弱酸性表活劑水敏性實驗數(shù)據(jù)表

(2)HJQ--1型弱酸性表活劑解堵能力：反向注入HJQ--1措施液后的巖石樣品，再次注入地層水時的注入壓差明顯下降，滲透率提高至以前的3倍。表明措施液對速敏形成的堵塞物及滲流孔道具有很好的溶蝕疏通能力，可有效提高儲層滲透率(表3)。

表3 HJQ--1型弱酸性表活劑儲層解堵實驗數(shù)據(jù)表

(3)HJQ--1型弱酸性表活劑降黏能力：措施液中的表活劑小分子通過滲入膠質(zhì)瀝青片狀分子之間，破壞其緊密結(jié)構(gòu)而降低原油黏度；隨措施液加入量的增加，原油黏度降低明顯，當措施液加入量為2%時，黏度降為原來的6.2%，具有最優(yōu)經(jīng)濟性價比。當加入量超過2%時，措施液的降黏效果逐漸減弱(表4)。

表4 HJQ--1型弱酸性表活劑降黏實驗數(shù)據(jù)表(注：實驗期間室溫為22.5℃)

4 現(xiàn)場應用及效果分析

吉華X井位于吉蘭泰油田吉華2斷塊油藏較高部位，共試油5層，其中二試油層為臨河組，儲層深度1 636～1 648 m，采用MFE射孔測試聯(lián)作工藝，二開抽汲定產(chǎn)日產(chǎn)油0.38 m3，測試結(jié)論為低產(chǎn)油層。原油相對密度(50℃)0.936 1 g/mL、黏度(50℃)186.2 mPa·s、膠質(zhì)瀝青含量44.3%、含蠟7.35%，為高含硫、高含蠟、多膠質(zhì)原油，油質(zhì)較差。第二次關(guān)井壓力恢復雙對數(shù)曲線圖形態(tài)呈明顯“廠”字形(圖4)，反映儲層導壓能力強，導流能力差，近井筒地層存在嚴重污染，其污染半徑約1.34 m。

圖4 吉華X井臨河組儲層第二次關(guān)井壓力恢復試井解釋Fig.4 Well testing interpretation on pressure recovery of Linhe Formation during the 2nd shut-in of Well Jihua X

針對臨河組二試油層的地質(zhì)特征，通過油套環(huán)空注入2%含量HJQ--1型弱酸性表活劑措施液，設計處理半徑11.5 m，排量2 m3/min，施工限壓30 MPa。該層措施前日產(chǎn)原油0.38 m3，措施后日產(chǎn)原油63.91 m3， 增油近168倍(圖5)， 措施效果顯著。通過優(yōu)化施工排量，控制壓力上限，實現(xiàn)了“產(chǎn)量提升與儲層保護”雙重目標。

圖5 吉華X井HJQ--1型弱酸性表活劑解堵施工綜合曲線圖Fig.5 Plug removing operation curves of HJQ--1 weakly acidic surfactant in Well Jihua X

5 結(jié)論

(1)吉華2斷塊臨河組疏松砂礫巖儲層具有成熟度低，膠結(jié)性差，黏土含量高，水敏、速敏、鹽敏和堿敏較強，酸敏性較弱，非均質(zhì)強等特征。

(2)HJQ--1型弱酸性表活劑在抗水敏、解除速敏堵塞物和降低稠油黏度等方面表現(xiàn)優(yōu)異，能夠有效防止黏土礦物膨脹，提高儲層滲透率，增強原油流動性。

(3)HJQ--1型弱酸性表活劑措施液體系對吉華2斷塊臨河組儲層增產(chǎn)效果顯著，現(xiàn)場適用性強，針對疏松砂礫巖儲層稠油增產(chǎn)效果顯著。