低產(chǎn)水平井復合體系吞吐研究與試驗

吳塞塞 吳文龍 魚萬琪 侯政延 白蘇蘇

延長油田股份有限公司七里村采油廠 陜西 延安 717100

油水井堵塞的特點是井筒的污垢和近井區(qū)域的污垢并存，井筒的污垢主要是由于井筒的結(jié)垢、結(jié)蠟、腐蝕以及地面修井時從油管中帶進井中的泥土和地層吐砂所致；而在近井段，由于地層中的結(jié)蠟、結(jié)垢、微粒的遷移、乳化作用、生物有機質(zhì)和聚合物的存在，導致了地層的堵塞。另外，不同儲層的污水混入，在井壁和地層之間形成了水垢。所以，儲層阻塞物中有機物質(zhì)與無機物質(zhì)共存。因此，對于以打通地層、解除堵塞為主要目的的解堵液來說，必須能夠有效去除無機物成分和有機物成分。而在實踐中，對于單一的液態(tài)系統(tǒng)來說是非常困難的。若處理不得當，很容易形成二次沉積物，從而堵塞孔隙喉道導致滲透性下降，最終使酸化效果不佳。因此，針對油水井堵塞問題，發(fā)明出有針對性的解堵劑新配方和使用工藝，降低對地層的傷害，恢復或提高地層滲透率，有效補充地層能量，增加原油產(chǎn)量[1]。

1 項目概況

七里村油田座落在鄂爾多斯盆地伊陜構(gòu)造帶東段，是一座大型采油基地。各個油區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)都比較穩(wěn)定，總體構(gòu)造是一個緩慢的、向西傾斜的單斜，地層傾角小于1°，每千米坡度降低7～10m，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，部分地區(qū)存在由差異性壓實所致的鼻狀隆起。三疊紀延長長6儲層主要發(fā)育于三疊系延長段，按地層-沉積旋回和巖性特點，可將其分為長611、長612、長613、長614、長621、長622、長623、長631、長632、長633、長641、長642共12個部分。主力開發(fā)層位為長61、長62、長63油層。

該區(qū)域長6儲層屬低孔低滲儲層，埋深淺，儲層物性較差，水敏感性中等偏弱，酸敏感性強，堿敏感性弱，鹽敏感性中等偏弱。在該地區(qū)的長6油藏中，原油的密度和粘度變化較小，具有0.83g/cm3的低密度，在50℃時，低粘度4.24MPa，7.76℃的低凝固點的特征。油藏壓力系數(shù)約0.9，小于靜水柱壓力。地溫梯度3.1℃/100m。油層壓力為2.6～6.2MPa，油層平均壓力為4.5MPa，平均油層溫度為298.13K（25℃）。該區(qū)長6，是一個典型的巖性油藏。儲集層類型為孔隙型；油水分異不明顯，儲層通常沒有邊緣水或底水，該儲集層為典型的彈--溶氣驅(qū)動儲層。

截至2022年末，七里村油田累計探明2.25×108t的油氣資源。已探明含油量481.96×106m2，利用2.06×108t的石油地質(zhì)儲量，可利用油層面積為446.72×106m2。經(jīng)校核采收率為12.2%，可采儲量為0.25×108t，油藏控制區(qū)67.73×106m2，油藏控制儲量為0.32×108t。

2 水平井堵塞原因分析

近井地帶的堵塞類型主要有；砂粒堵塞，粘土堵塞，瀝青膠質(zhì)堵塞，石蠟堵塞，鈣鋇鍶垢堵塞等，由于地層條件的復雜，堵塞介質(zhì)往往有多種混合而成。按損害地層的機制可分為：顆粒因子、流體因子、儲集巖因子、毛細管作用力、微生物因子、化學反應因子。就阻塞狀況而言，現(xiàn)在國內(nèi)外采取的措施主要有：酸化，超聲波，高能氣體爆炸，水力振蕩，化學劑解堵，高壓水射流，沖擊波解堵，強負壓復合解堵等。

在油田開發(fā)過程中，儲層中不僅有碳酸鹽類、粘土礦物和蠟質(zhì)、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的堵塞，也有各種聚合物，細菌及其菌體，以及硫化亞鐵等物質(zhì)。用鹽酸可以消除碳酸鹽類的結(jié)塊；用土酸可以消除粘土礦物的結(jié)塊；膠束酸對蠟質(zhì)、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)有一定的解堵作用；而以上技術對各類聚合物、細菌及菌體和硫化亞鐵等堵塞的解除卻力不從心[2]。

根據(jù)油井腐蝕結(jié)垢現(xiàn)場調(diào)查和采出水水質(zhì)分析結(jié)果，對七里村油田水平井井結(jié)垢的原因可以歸納為以下幾點：

（1）由于長期不洗井或洗井無效，導致水平段堵塞物礦化度高、氯離子含量高、硫化物含量高、細菌數(shù)量多等特點。

一方面造成金屬基體本身存在被鹽腐蝕，此外，還考慮到在采油生產(chǎn)的過程中，油砂、壓裂砂等會直接附著在油套上，有一定的透氣性和透水性，在粘有油砂的鐵質(zhì)表面上，溶液中的Cl-和Fe2+結(jié)合形成氯化鐵，由于氯化鐵持續(xù)地水解，在附著物下面的水溶液的pH值也在逐漸地降低，形成酸性更強的地帶。

（2）油井采出水具有細菌數(shù)量多、鈣鎂離子以及成垢陰離子硫酸根和碳酸根含量也較高等特點，這是造成水平段結(jié)垢較嚴重的主要原因。

隨著壓力和溫度的變化，水在含有不同成分時會在管壁沉積形成結(jié)垢，且結(jié)垢物的主要成份是碳酸鹽和硫酸鹽為主，同時也可發(fā)現(xiàn)部分腐蝕后形成的物質(zhì)也能在在管壁上形成一層覆蓋層如硫化亞鐵（FeS）和碳酸亞鐵（FeCO3）以及少量的鐵的氧化物。由于腐蝕產(chǎn)物和垢層覆蓋層一般很難于形成較為完整的致密性的保護層，反而加劇局部腐蝕。在結(jié)垢的情況下，會因為硫酸鹽還原菌（SRB）和電解質(zhì)等的作用而發(fā)生腐蝕，當腐蝕繼續(xù)進行時，在水垢的底部會產(chǎn)生陽極區(qū)，即為酸蝕區(qū)，因而加速蝕刻造成穿孔。

碳酸鈣的溶解度隨CO2分壓的增加而增大，隨溫度的增加，其影響明顯減小，反之亦然。只要系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)壓力下降，CO2在氣相中的分壓會降低，CO2從溶液中分散，水的酸堿度上升，就有可能造成碳酸酯的沉淀，此外湍流還會造成結(jié)垢。

當水中含鹽量增加時，碳酸巧溶解度也増加，鹽類含量的存在還提高了碳酸鈣的溶解度對二氧化碳分壓的敏感性。因此，碳酸鈣結(jié)垢主要是由于在較高的礦化度條件下CO2分壓的降低。

（3）地面污水處理系統(tǒng)的工藝技術不合理、藥劑體系沒優(yōu)化，污水處理不達標注入地層也是導致油井結(jié)垢的重要原因。

水處理工藝存在加藥順序和周期不合理，處理藥劑種類少，污水處理后沒有達到標準要求，懸浮物含量超標，處理劑投加不合理，腐蝕超標，細菌超標，導致注入水的結(jié)垢傾向大大增加。

清水沒有凈化處理達到標準要求，清水中含氧增加了混合水的腐蝕性，含氧使污水中亞鐵離子氧化產(chǎn)生鐵的氧化物沉淀結(jié)垢，污水與清水水型不配伍產(chǎn)生碳酸鈣沉淀與硫酸鹽沉淀結(jié)垢，也使得注入水后油井管柱結(jié)垢加重。

（4）污水處理后輸送過程存在曝氧嚴重，增加了系統(tǒng)氧腐蝕的協(xié)同進作用，注入水增加了油井管柱氧化鐵化合物的沉淀結(jié)垢。

處理的污水含氧增加，促進注入水質(zhì)系統(tǒng)的氧腐蝕，從而增加油井管柱氧化鐵化合物的沉淀結(jié)垢；清水的注入也增加了混合水的氧含量與油井混合水的腐蝕性與氧化鐵沉淀結(jié)垢的生成。

處理后的污水不穩(wěn)定，在注水管線的運行過程中，由細菌的繁殖和生長所生成的氫硫化物和由腐蝕所生成的氧化鐵混合在一起，形成一種由硫化鐵沉積而成的結(jié)垢現(xiàn)象，導致注入水懸浮物含量增大。

3 復合酸液體系介紹

3.1 試劑配方

按不同質(zhì)量比組成為：甲酸（有機緩速酸）+ 醋酸（鐵穩(wěn)劑） + OTB活性劑（緩蝕、殺菌、粘土防膨） + YS-A活性劑（防蠟、降粘、潤濕） + 鹽酸（HCl）+氫氟酸（HF），其余部分是干凈的水；上述成分的總質(zhì)量是100。分子式：NH2SO3H+HBF4+OP-10+CH3COOH。

3.2 技術機理

此產(chǎn)品溶解在水里變成一種清澈的液體。通過酸液體系中的中強無機、有機酸所產(chǎn)生的H+、溶解灰質(zhì)成分、鐵化合物產(chǎn)生的堵塞物質(zhì)，且通過H+、F-的緩慢釋放，保持酸液體系的低pH值，實現(xiàn)深部解堵的目的。在酸性系統(tǒng)中，硅質(zhì)和泥質(zhì)阻塞是由HF組分溶蝕而成。在酸性溶液系統(tǒng)中使用多聚酸和添加劑，以完成滲透，增溶，防乳，清除殘余油及有機沉淀，就達到最小的酸液傷害，不形成二次污染。具有以下特點：（1）具有較低的反應速率和較好的緩沖性；（2）緩蝕率低，具有良好的緩蝕性；（3）具有良好的抗乳化性、酸渣性和洗油性；（4）具有較好的降低CaFe2沉淀及抑制鐵離子沉淀的能力；（5）剩余酸具有較好的防膨性，對粘土的膨脹有較好的抑制作用；（6）與地層流體具有良好的匹配性，對油藏無污染；（7）具有良好的可抽性和較小的表面張力，易于回流；（8）具有良好的熱穩(wěn)定性，受熱不易分解。

（1）緩速機理：常規(guī)土酸經(jīng)過近幾年在國內(nèi)油田的廣泛應用，展現(xiàn)出顯著的效果和很多優(yōu)勢，環(huán)保增能主要是用有機酸等與土酸混合或單獨與氫氟酸混合來延緩氫氟酸的消耗，它能有效地抑制粘土在油藏中的溶脹和遷移，并能在一定程度上抑制已發(fā)生溶脹的粘土。由于延緩了作用時間，從而延長了穿透距離，增大了處理范圍，它的有效作用距離比10%的土酸大3倍，而且沒有二次沉淀。

（2）溶蝕無機物類堵塞機理：采用低滲透壓的方法，向（砂巖或碳酸鹽）油藏的孔隙（晶間、孔洞或微裂隙）中注入酸液。在砂巖油藏中，酸性物質(zhì)主要是沿著經(jīng)向的方向滲透進入油藏，將孔隙空間中的顆粒及堵塞物溶解掉，使孔隙空間變大，破壞由無機污垢，有機污垢，水泥和巖石碎片組成的阻塞物質(zhì)，可以消除近井區(qū)域的污染，使基質(zhì)的滲透性得到恢復或改善，解除堵塞。

（3）消除細菌機理：近井地帶常常繁殖著大量細菌，細菌繁殖堆積，細菌可將硫酸根轉(zhuǎn)化成硫化氫，又與二價鐵離子生成硫化亞鐵而堵塞地層。OTB活性劑是一種優(yōu)質(zhì)殺菌劑，它可吸附在菌體表面，影響細菌正常代謝作用而殺菌，也可滲入細胞壁使細菌中毒致死，解除細菌類堵塞。

（4）均勻布酸機理：主體酸液中加入了自有配方Y(jié)S-A表面活性劑，它是一種潤濕劑，對地層巖石表面產(chǎn)生潤濕反轉(zhuǎn)，利于酸液進入地層，也利于殘渣殘液返排；它又是一種高泡沫劑，利用其相似相溶及調(diào)驅(qū)原理，產(chǎn)生均勻布酸作用，以解決環(huán)保增能酸液因地層的非均質(zhì)性而造成的酸液不能進入低滲透層的矛盾。

4 實驗設計及效果評價

4.1 試驗物理模擬

致密儲層的孔喉很小，毛細管作用力很大，滲透吸力是它的一個主要開采機制，同時，結(jié)合以往對裂縫型致密油儲層次生介質(zhì)滲吸-驅(qū)替規(guī)律的研究成績，由于酸液體系吞吐實驗對三維平板要求比較嚴格，實驗中的人造巖心無法滿足要求，對“水平井注水吞吐”采油工藝開采效果進行評價。設計三組水平井吞吐方式，分別研究壓力降至初始壓力70%、30%、0條件下的平板模型開發(fā)效果。

4.2 Z052平8井實施及效果評價

Z052平8井，設計入井液量1800m3，計劃燜井30d，現(xiàn)場施工于2022年9月28日開始，10月7日結(jié)束，實際現(xiàn)場施工6d，平均日注入液量300 m3，累計注入1800m3，實際燜井66d。

施工前平均單井日產(chǎn)油0.11t，綜合含水70%，于2022年11月24日開抽，反排，含水100%，正常生產(chǎn)84d后，含水降至90%，含水較高，經(jīng)項目組討論，再燜井20d后生產(chǎn)，目前含水70%，平均單井日產(chǎn)達到0.31t，含水70%，截止2023年6月11日，目前平均單井日產(chǎn)0.26t，綜合含水70%，吞吐后持續(xù)有效天數(shù)達到136d。

4.3 ZP2-7井實施及效果評價

ZP2-7井，設計入井液量2800m3，計劃燜井30d，現(xiàn)場施工于2022年11月1日開始，10月9日結(jié)束，實際現(xiàn)場施工9d，平均日注入液量300m3，累計注入2800m3，實際燜井79d。

施工前平均單井日產(chǎn)油0.62t，綜合含水25%，于2023年1月19日開抽，反排，2013年2月6日以后逐漸恢復產(chǎn)量，平均單井日產(chǎn)達到1.08t，含水36%，截止2023年6月11日，目前平均單井日產(chǎn)1.03t，綜合含水28%，吞吐后持續(xù)有效天數(shù)達到134d。

5 結(jié)束語

通過將復合酸液體系解堵劑用于七里村油田項目，試驗結(jié)果表示其各項指標均到行業(yè)標準規(guī)范要求，達到可施工、可復制、可推廣的目標。復合酸液體系吞吐對低效水平井補能增產(chǎn)起到一定的效果，如何延長有效期提高采收率，是否配合加入氣體介質(zhì)增加滲流面積，還需要從理論到實踐開展進一步深入研究。