頁巖油結(jié)垢堵塞水平井解堵阻垢有機(jī)酸體系

引用格式：岳淵洲，馬紅星，劉環(huán)宇，鐘建偉，付繼有，田偉東，王一航，劉銀娟. 頁巖油結(jié)垢堵塞水平井解堵阻垢有機(jī)酸體系［J］. 石油鉆采工藝，2024，46（3）：359-367.

摘要：慶城油田長7 頁巖油藏采用長水平井壓裂、增能、滲吸一體化的體積壓裂技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益開發(fā)，部分油井近井帶結(jié)垢堵塞較為嚴(yán)重，導(dǎo)致產(chǎn)量下降較快，采用常規(guī)酸液體系恢復(fù)產(chǎn)能效果不理想。通過分析井筒沖砂返出的垢質(zhì)膠結(jié)物的結(jié)垢特征、化學(xué)組分以及采出水離子的組成，探討了地層結(jié)垢機(jī)理，針對性研發(fā)了適合慶城油田頁巖油水平井解堵的長效復(fù)合有機(jī)酸解堵體系。研究結(jié)果表明，采出水中大量成垢離子在近井帶結(jié)垢沉淀后包裹支撐劑并逐步填充顆?？p隙，結(jié)垢類型以碳酸鹽類為主，部分井出現(xiàn)硫酸鋇鍶垢。研發(fā)的復(fù)合有機(jī)酸解堵體系對垢樣的溶蝕率達(dá)到80% 以上，對N80 鋼材的腐蝕速率低至1.920 g/（m2·h），防垢率大于85%，與地層水的配伍性較好，具有良好的長效解堵性能和防腐蝕性能。在慶城油田頁巖油水平井現(xiàn)場應(yīng)用5 口，單井增油由3.5 t/d 提高至5.1 t/d，有效期由190 d 提升至450 d 以上，取得了良好的增產(chǎn)效果，為同類頁巖油藏的高效開發(fā)提供了技術(shù)借鑒。

關(guān)鍵詞：頁巖油；非常規(guī)油氣；勘探開發(fā)；工程技術(shù)；長水平井；結(jié)垢堵塞；酸化；長效解堵體系；慶城油田

中圖分類號：TE358.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

0 引言

鄂爾多斯盆地長7 期為湖盆最大湖泛期，半深湖—深湖面積達(dá)6.5×104 km2，湖底平原區(qū)形成大面積重力流沉積砂體，延長組長7 段自下而上細(xì)分為長73 亞段、長72 亞段和長71 亞段，根據(jù)巖性組合、砂地比、砂體厚度等因素分為夾層型、紋層型和頁理型3 種類型，長71+2 夾層型頁巖油勘探開發(fā)取得重大進(jìn)展，2019 年探明我國首個整裝10×108 t 級的慶城大油田。2022 年長73 紋層型頁巖油的勘探也取得重大突破，增儲上產(chǎn)空間巨大［1］。

慶城油田頁巖油儲層具有低壓、低脆性指數(shù)和微納米孔隙發(fā)育的特征，在探索實(shí)踐中逐步形成了長水平井壓裂、增能、滲吸一體化體積壓裂技術(shù)，單井產(chǎn)量大幅提升，從而實(shí)現(xiàn)了慶城油田的規(guī)模效益開發(fā)［2］。該技術(shù)通過高密度細(xì)分切割提高人工裂縫控制程度，采用多功能壓裂液實(shí)現(xiàn)地層增能和提高油水滲吸置換效率［3］，單井入地液量可以達(dá)到2.5 萬m3，加砂量在3 500 m3 以上。此新型開發(fā)模式下水平井的初期產(chǎn)能可達(dá)到18～20 t/d，隨著開發(fā)時間的延長，部分油井產(chǎn)量下降較快，投產(chǎn)3 年內(nèi)日產(chǎn)油量不到5 t/d 的油井?dāng)?shù)占比達(dá)到10.6%，為此開展了低產(chǎn)井產(chǎn)能恢復(fù)技術(shù)探索。2021 年實(shí)施沖砂清潔井筒措施60 口，平均單井增產(chǎn)2.3 t/d，無效井占比高（大于40%），同時在沖砂過程中發(fā)現(xiàn)85% 的油井水平段返出砂垢膠結(jié)物，初步判斷壓裂后支撐帶和近井儲層孔隙內(nèi)存在結(jié)垢現(xiàn)象，是造成油井產(chǎn)量下降的重要因素。魏建光等通過實(shí)驗(yàn)研究得出結(jié)論，不同性質(zhì)的外來流體對古龍頁巖油儲層孔隙結(jié)構(gòu)有一定的傷害［4］。壓裂后的細(xì)砂、碎屑等可以作為晶體生長位點(diǎn)促使垢沉淀并在燜井后造成部分裂縫因結(jié)垢消失［5］。壓裂液與地層水中結(jié)垢離子沉淀以及絮凝反應(yīng)都與溫度、壓力和化學(xué)成分的改變有關(guān)［6］。

針對結(jié)垢堵塞井，酸化是油田開發(fā)中最常用的解堵、增注、增產(chǎn)措施，能夠有效解除地層堵塞，恢復(fù)地層滲透率。常見酸化工藝有酸洗、基質(zhì)酸化和酸壓，砂巖油藏酸化研究多以基質(zhì)酸化為研究對象，酸液注入地層孔隙后產(chǎn)生酸巖反應(yīng)，溶解儲層中長石、黏土、石英、硅質(zhì)巖屑等礦物，形成酸蝕蚓孔，從而提高儲層滲透性［7］。國內(nèi)外在砂巖酸液體系研究中主要有特低滲砂巖油藏增產(chǎn)土酸體系［8］，利用有機(jī)酸緩慢釋放氫離子來達(dá)到儲層深部解堵的有機(jī)緩釋酸體系［9］，用特殊覆膜材料包裹固態(tài)酸成膠囊狀來緩慢釋放氫離子的膠囊酸體系［10］，利用氟硼酸在水中多級水解產(chǎn)生氫氟酸來緩慢釋放氫離子的酸液系列［11］。此外常規(guī)酸液體系在工藝上需要分前置液、處理液、后置液等進(jìn)行不同的多個段塞注入，為簡化施工程序，抑制二、三次沉淀，一體化酸逐漸成為研究熱點(diǎn)［12］，其原理是在土酸體系中增加有機(jī)酸，達(dá)到緩速和螯合金屬離子的目的［13］。目前長慶油田延長組長7 段頁巖油水平井結(jié)垢和解堵的研究較少，借鑒長6 段水平井酸化的土酸體系［14］，探索開展酸化解堵6 口，措施后平均單井增產(chǎn)3.5 t/d，措施增產(chǎn)有效期190 d，發(fā)生2 起作業(yè)管柱腐蝕斷裂落井事故?；|(zhì)酸化酸液體系中氫氟酸在酸化過程中產(chǎn)生氟化物沉淀，溶蝕石英砂支撐劑，抑制二次結(jié)垢性能不強(qiáng)，因此需研制可解除長7 層壓裂支撐帶和儲層內(nèi)結(jié)垢的長效解堵體系，進(jìn)一步提高酸化效果。

通過油井采出水離子變化趨勢和垢樣化學(xué)組成分析，結(jié)合巖心流動實(shí)驗(yàn)，明確了頁巖油水平井入地壓裂液可溶蝕鐵白云石等地層礦物，造成采出水成垢離子濃度增加，生產(chǎn)過程中因溫度、壓力的變化在近井儲層及支撐劑縫隙中結(jié)垢沉淀并堵塞油氣滲流通道，垢型主要為碳酸鹽類。針對性優(yōu)化酸液配方，將鹽酸和甲酸、乙酸及草酸等有機(jī)酸復(fù)配，優(yōu)選緩蝕劑和長效阻垢劑，得到適合慶城油田頁巖油低產(chǎn)水平井的長效復(fù)合有機(jī)酸解堵體系，礦場試驗(yàn)5 口井，平均單井增油5.1 t/d，措施增產(chǎn)有效期在450 d 以上，平均單井累增油2 300 t，解堵增產(chǎn)效果好。