酸化降壓增注技術(shù)在低滲透油藏的應(yīng)用

王蒙

摘 要 本文介紹了低滲透油藏開發(fā)特征，分析了酸化過(guò)程中，影響酸巖反應(yīng)的因素。本文中我們開展研究，進(jìn)行了酸液主體液優(yōu)選實(shí)驗(yàn)，并對(duì)酸化用緩蝕劑、防水鎖添加劑、黏土穩(wěn)定劑以及鐵離子穩(wěn)定劑進(jìn)行優(yōu)選，研究出一種適合低滲透油藏水井降壓增注的酸液體系，并將其應(yīng)用于某區(qū)塊的生產(chǎn)中，并得到了不錯(cuò)的效果。

關(guān)鍵詞 酸化 降壓增注 低滲透 油藏

中圖分類號(hào)：TE34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）11-0017-02

1 低滲透油藏開發(fā)特征

1.低滲透油藏儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重，物性差，同時(shí)其具有較復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)，且?guī)r心的變化比較大，該類油藏的天然能量較低，開發(fā)特征比較特殊。但是大多數(shù)的低滲透油藏在經(jīng)過(guò)壓裂改造后，產(chǎn)能大幅增加。

2.低滲透油藏前期開采主要利用天然能量，這種方式屬于衰竭式開采，采收率會(huì)越來(lái)越低，產(chǎn)量遞減快，縮短了區(qū)塊穩(wěn)產(chǎn)的時(shí)間，降低了區(qū)塊的最終采收率。

3.開發(fā)低滲透油藏的過(guò)程中，需要靠注水的方式來(lái)維持地層能量，但是由于其滲透性低，吸水能力差，所以導(dǎo)致需要比較高的注水和啟動(dòng)壓力。到后期，隨著地層含水量越來(lái)越高，甚至?xí)霈F(xiàn)注不進(jìn)水的情況。

4.低滲透油藏的流體滲流能力差，阻礙了注水過(guò)程，導(dǎo)致注水井無(wú)法高效地給油井提供地層能量，所以使得油井增產(chǎn)見效緩慢。

5.低滲透油藏儲(chǔ)層物性差，孔隙度比較低，再加上賈敏效應(yīng)的影響，導(dǎo)致大量油滴被捕捉，聚集形成殘余油，所以采用水驅(qū)方式增產(chǎn)的效率不高。

2 酸巖反應(yīng)的影響因素

注水井酸化增注工藝發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，技術(shù)較為成熟。地層孔隙與裂縫中會(huì)存在巖石膠結(jié)物或者其他堵塞物，酸化的作用機(jī)理就是利用酸液對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行溶解，從而增加地層孔隙度和滲透性。酸化工藝的反應(yīng)速度會(huì)對(duì)最后的施工效果產(chǎn)生影響，而氫氟酸濃度、鹽酸濃度、礦物質(zhì)成分以及反應(yīng)溫度都會(huì)對(duì)反應(yīng)速度產(chǎn)生影響。[1]

1.氫氟酸濃度：砂巖礦物中，除蒙脫石外，酸化反應(yīng)的速度都與酸液中的氫氟酸濃度是正比關(guān)系。

2.鹽酸濃度：在強(qiáng)酸介質(zhì)中，反應(yīng)速度會(huì)變快，而同等濃度下，余酸的反應(yīng)速度比鮮酸要小。酸液中，鹽酸主要是用來(lái)將pH值維持在低位，避免再次出現(xiàn)沉淀。

3.反應(yīng)溫度：酸化溶解礦物巖石的反應(yīng)屬于熱活化，所以隨著溫度的增加，反應(yīng)速度會(huì)顯著加快。通常，溫度每升高二十五攝氏度，石英礦物的酸化反應(yīng)速度大約能加快一倍，但是，這是以犧牲酸液的穿透深度為代價(jià)的。

4.壓力：環(huán)境壓力加大會(huì)增加部分溶解物的壓力，會(huì)對(duì)總?cè)芙夥磻?yīng)速度造成一定程度的加快。

5.礦物巖石成分及反應(yīng)接觸面積：礦物巖酸化過(guò)程中，反應(yīng)接觸面積和礦物巖石成分會(huì)對(duì)總反應(yīng)速度有決定性的影響。其中，反應(yīng)速度與反應(yīng)物接觸面積成正比。而粘土、長(zhǎng)石與石英基質(zhì)的反應(yīng)速度依次遞減。

3 水井降壓增注酸液體系優(yōu)化

3.1 低滲透油藏對(duì)酸液體系的要求

低滲透儲(chǔ)層的開發(fā)特性特殊，為了獲得良好的增注效果，對(duì)酸液也提出了相應(yīng)的要求：第一，酸液溶蝕孔隙的能力要高;第二，酸液的穿透能力要強(qiáng)，作用距離要大;第三，酸液的敏感性不能太高，避免在一次反應(yīng)后出現(xiàn)二次反應(yīng)而產(chǎn)生新的沉淀，造成地層污染;第四，酸液添加劑還需要具有較好黏土防膨能力。

3.2 酸液體系優(yōu)選

綜上所述，要想提高低滲透砂巖油藏酸化的效果，應(yīng)當(dāng)使用反應(yīng)速度緩慢、活性酸穿透深度大且對(duì)儲(chǔ)層污染小的酸液體系。所以需要優(yōu)選酸液體系，研制一種反應(yīng)速度慢一些，能夠?qū)Φ蜐B油藏的深部進(jìn)行處理的酸液。

3.2.1 酸液主體液實(shí)驗(yàn)

依據(jù)要求，實(shí)驗(yàn)人員對(duì)酸液進(jìn)行了篩選優(yōu)化。使用六種不同比例的成分結(jié)構(gòu)，配置成六種不同的酸液主體液，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行巖屑的溶蝕實(shí)驗(yàn)。六種配方的主體組分如表1所示。

5#與6#復(fù)合有機(jī)酸整體的溶蝕率比較理想，而其反應(yīng)速度相對(duì)慢，所以可以獲得比較遠(yuǎn)的穿透距離，能夠?qū)ι畈康貙拥亩氯M(jìn)行有效地解除。綜合對(duì)比，最終的主體液選擇用6#。

3.2.2 酸液添加劑優(yōu)選

1.緩蝕劑。緩蝕劑能夠?qū)饘倨鸬奖Ｗo(hù)作用，避免其被腐蝕性介質(zhì)破壞。油井進(jìn)行酸化施工時(shí)，井下管柱和金屬設(shè)備會(huì)受到酸液的侵蝕，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)脫扣掉井等安全事故，因此酸液中必須要加入酸化緩蝕劑來(lái)保護(hù)設(shè)備和管柱，以免影響酸化工藝以及其他的生產(chǎn)任務(wù)。所以，我們研制了一種低傷害的高效酸化緩蝕劑HSJ-1。[2]根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，使用相同量的緩蝕劑時(shí)，鹽酸以及低傷害緩速酸的動(dòng)、靜態(tài)腐蝕速度都比較低，其體積分?jǐn)?shù)在百分之一到二時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工的防腐需要。而相對(duì)鹽酸來(lái)說(shuō)，低傷害緩速酸的腐蝕速度更低。在實(shí)際施工過(guò)程中，對(duì)施工設(shè)備以及井下管柱的腐蝕較小，還能夠避免酸化反應(yīng)后再次產(chǎn)生酸渣沉淀。

2.防水鎖添加劑。在酸化過(guò)程中，酸液入井之后進(jìn)入油氣層孔道，在賈敏效應(yīng)的作用下被捕集在地層孔隙中難以排除，造成水鎖現(xiàn)象，導(dǎo)致流動(dòng)阻力加大，對(duì)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的阻礙。針對(duì)這種情況，可以從酸液成分入手，在其中加入防水鎖添加劑，能夠在酸化過(guò)程中，對(duì)酸液的界面張力予以降低，加大酸液對(duì)地層的潤(rùn)濕效果，對(duì)地層縫隙阻力予以降低，加大返排效果，能夠有效地預(yù)防水鎖。聚合醇（JIX）是新型助排劑，能夠高效地促進(jìn)酸化殘液返排。聚合醇是一種聚合物，主要組成成分包括乙二醇類單體以及烯醇類單體。該聚合物無(wú)毒、無(wú)刺激性氣味，有較好的水溶性，使用起來(lái)便捷安全。把聚合醇與水按照不同體積分?jǐn)?shù)混合，配制成不同的混合液，在室內(nèi)使用X2D-3型界面張力儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，油水界面張力隨著聚合醇用量的加大而漸漸變小。[3]

3.黏土穩(wěn)定劑。酸化時(shí)，存在嚴(yán)重的微粒運(yùn)移現(xiàn)象。通常，地層中的粘土礦物膠結(jié)得并不牢固，在地層原液與入井酸液的雙重作用下，會(huì)慢慢散開，跟隨產(chǎn)液向井眼方向運(yùn)動(dòng)，最后在近井地層中漸漸累積，導(dǎo)致地層滲透率降低。而有些粘土礦物含有大量鐵，在酸液以及含氧水的作用下被溶解后，釋放大量的鐵離子，一旦遇到弱堿的地層環(huán)境，就會(huì)產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀，對(duì)地層孔隙造成嚴(yán)重堵塞。粘土穩(wěn)定劑的作用機(jī)理是破壞粘土表面上化學(xué)離子的交換能力，防止粘土礦物分散遷移或水合膨脹。在常用黏土穩(wěn)定劑中篩選出QJ-Ⅱ聚季銨類黏土穩(wěn)定劑，按SY/T597l—94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了膨潤(rùn)土防膨穩(wěn)定劑實(shí)驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果可以得出：在0.5%的體積分?jǐn)?shù)下，QJ-Ⅱ黏土穩(wěn)定劑能取得較好的防膨效果。[4]如果要求防膨率小于80%，那么黏土穩(wěn)定劑的體積分?jǐn)?shù)建議選擇0.5%～1%。

4.鐵離子穩(wěn)定劑。為了減少氫氧化鐵沉淀的生成，需要使用鐵離子穩(wěn)定劑，它的主要作用是能與地層或者酸液中的鐵離子結(jié)合生成絡(luò)合物，絡(luò)合物可以溶于水，從而緩解沉淀對(duì)地層的堵塞。實(shí)驗(yàn)選用的鐵離子穩(wěn)定劑為EDTA，結(jié)果表明，2%的EDTA就可以將鐵離子穩(wěn)定住，有效地控制鐵渣的生成，避免酸化反應(yīng)后對(duì)地層的二次傷害。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果及分析

2016年10月在某區(qū)塊某井的施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了本文所配置酸液的應(yīng)用，降壓增注效果顯著，實(shí)行酸化工藝后，該井的平均壓力降低了3MPa，并且明顯的效用持續(xù)了半年，目前仍然有效。該井最初的注水時(shí)間為2008年11月，注水后壓力增加快，注水效果不好。在2012年4月采取了一次酸化降壓增注施工，壓力降低了2MPa，但是僅維持了一個(gè)月后，又恢復(fù)到原來(lái)的壓力。

2016年10月又僅采用新配置的酸液進(jìn)行了酸化降壓增注措施。此次采用的施工工藝為先用酸預(yù)處理井筒，酸化結(jié)束后不進(jìn)行返排，而是直接轉(zhuǎn)注。第一步，先注入預(yù)處理液，對(duì)泡眼進(jìn)行清洗，保護(hù)油層。第二步，注入前置液解除地層的各類堵塞污染。第三步，注入主體解堵液有機(jī)緩速酸，深部解除各類堵塞污染。第四步，注入后置處理液，對(duì)油層進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)將主液頂替推進(jìn)，并對(duì)已處理儲(chǔ)層進(jìn)行清洗，防止之后注水時(shí)與地層發(fā)生不配伍反應(yīng)。注液前該井壓力18MPa，實(shí)際注水量30～40m3·d-1，注液后，將配注量保持在60m3·d-1，一段時(shí)間后，注水壓力降低到15MPa，平均下降了3MPa，并且注水量也已達(dá)到配注。綜上所述，優(yōu)化后的酸液體系對(duì)該井的降壓增注起到了十分明顯的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)某低滲透區(qū)塊部分注水井壓力高、欠注嚴(yán)重等問(wèn)題，在充分了解該區(qū)塊的開發(fā)特征之后，總結(jié)以往酸化降壓增注技術(shù)，嚴(yán)格制定酸液類型、濃度、用量，達(dá)到了解除地層堵塞、降低注水壓力、恢復(fù)注水的目的。另外，在使用酸壓解堵技術(shù)時(shí)，還需要采用科學(xué)方法避免各設(shè)施受到酸化作用的損傷，促進(jìn)其開采量快速提升，使得石油企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有良好的基礎(chǔ)與保障。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 崔長(zhǎng)海，李新建，張英芝，等.新型活性劑體系在低滲透油田降壓增注現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用[J].精細(xì)石油化工進(jìn)展，2004，05（01）： 7-9，14.

[3] 韓振華，王綱，曾久長(zhǎng).深度酸化—臨堵—返排殘酸液綜合工藝在低滲油藏增注調(diào)剖中的應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，1994，16（05）：91-95.

[4] 洛躍雄.酸化解堵技術(shù)在安塞油田的適應(yīng)性研究[D].西安：西北大學(xué)，2011.