新疆某油田儲層酸液配方性能室內實驗評價

鄭觀有 曲本全 張志祥 吳峰山

(1.新疆油田公司準東采油廠勘探開發(fā)研究所 新疆昌吉)(2.中國石油大學(華東)石油儀器儀表總廠 山東東營) (3.新疆準東石油技術股份有限公司 新疆昌吉)

新疆某油田儲層酸液配方性能室內實驗評價

鄭觀有1曲本全2張志祥3吳峰山3

(1.新疆油田公司準東采油廠勘探開發(fā)研究所 新疆昌吉)(2.中國石油大學(華東)石油儀器儀表總廠 山東東營) (3.新疆準東石油技術股份有限公司 新疆昌吉)

油層在鉆井、完井、修井以及生產(chǎn)過程中皆遭受不同程度的污染。因此,恢復和提高油層滲流能力就尤為重要,酸化是恢復和提高油層滲透能力的主要手段。酸化恢復油層滲透能力關鍵環(huán)節(jié)之一是選擇適合儲層的經(jīng)濟的酸化配方。文章對新疆某油田儲層酸化配方進行了篩選和性能評價。評價的性能主要有:酸液的溶蝕性、酸液的緩速性、界表面張力、酸液的緩蝕性、酸液與地層水和原油的配伍性、酸液的懸浮性。最后用動態(tài)實驗模擬現(xiàn)場酸化對所篩選配方進行了綜合評價。

酸化;配方篩選;模擬實驗;性能評價

0 引 言

油層在鉆井、完井、修井以及生產(chǎn)過程中皆遭受不同程度的污染。因此恢復和提高油層滲流能力就尤為重要。而酸化作為恢復和提高油層滲透能力的主要手段[1]。酸化恢復油層滲透能力關鍵環(huán)節(jié)之一是選擇適合儲層的經(jīng)濟的酸化配方。根據(jù)儲層酸液配方性能室內實驗評價參照酸液評價和相關標準,其中有些部分作適當?shù)恼{整,以適應實驗的實際情況和現(xiàn)場需要。實驗研究使用的主要儀器有:多功能巖芯流動實驗儀、空氣滲透率測定儀、氦孔隙度測定儀、界面張力測定儀、運動粘度測定儀、動力粘度測定儀、液體密度測定儀等。所研究樣品來自于油田井段2 250 m～2 258 m的J2x層 。巖心樣品孔隙度范圍為17.5%～19.7%,滲透率范圍為(45～135)×10-3μm2。巖心柱塞長度約為5 cm,直徑約為2.5 cm。

1 酸液配方性能室內靜態(tài)實驗評價[2]

酸液配方室內靜態(tài)實驗評價是酸化配方篩選的基礎,也是酸液配方動態(tài)實驗評價的前提。酸液配方室內靜態(tài)評價的性能較多。本研究評價的性能主要有:酸液的基本配方的確定(酸液的溶蝕性、酸液的緩速性)和酸液添加劑性能測試(界表面張力、酸液的緩蝕性、酸液與地層水和原油的配伍性、酸液的懸浮性)。

1.1 酸液基本配方的確定

1)酸液的溶蝕實驗

酸液的溶蝕實驗可以確定酸液配方中基本酸的使用濃度。首先確定油層中灰質組分含量,而后對其溶蝕殘渣用土酸溶蝕,依溶蝕量來確定酸液配方中酸的濃度。實驗步驟是:對所選巖樣進行洗油、烘干,研磨、過篩至80～200目,稱樣3 g,加6 ml酸液,在80℃恒溫水浴中恒溫震蕩4 h,而后測定其溶蝕率,此后對其殘渣在同樣的條件下測定其溶蝕率?；屹|組分和殘渣溶蝕率測定結果見表1。

表1 酸液的溶蝕實驗

由表可見儲層灰質組分的溶蝕率約為5%;土酸最大溶蝕率為16%。因此土酸配方中鹽酸和氫氟酸的濃度應取最大值。

2)酸液溶蝕的緩速性

為了使酸液能夠進行較深的處理,在酸液中須加緩速酸。緩速酸的性能及加入量可通過溶蝕率來確定。其實驗方法和步驟與酸液的熔蝕性實驗相同,結果見表2。

表2 酸液溶蝕的緩速性實驗

1.2 酸液添加劑性能評價

1)酸液的表面張力

為了使殘酸易于返排,減少損害,要求所研究的殘酸液必須具有較低的表面張力和較低的界面張力。表面張力測定采用表面張力儀。三種酸液的測定結果見表3。

表3 酸液溶蝕的緩速性

前置酸、主體酸和后置酸的表面、界面張力均低于頂替液和驅替液的表面、界面張力,有利于酸液的排除。

2)酸液的腐蝕性能

酸液對設備有極強的腐蝕性,因此酸液的緩蝕性是酸液重要的指標之一。本實驗是把標準N80鋼片侵入90℃酸液中,在恒溫8小時后,測定酸液對油管的腐蝕速度,實驗結果見表4。

表4 酸液的腐蝕性能實驗

從研究結果可以看出這兩種酸液對N80鋼片的平均腐蝕速度遠≤40 g/m2.h國標的水平?？梢娖渚徫g性能優(yōu)良。

3)酸液的配伍性

酸液與原油、層水的配伍性其實驗方法是分別將不同酸液與原油按1:1的比例混合,80℃恒溫24 h,觀察有無沉淀。與地層水配伍性實驗方法相同。本次酸液的配伍性試驗采用的酸液配方分別是10%HCI+15%TH-1+4%TS-2、10%HCI+15%TH-1+3.5%HF+4%TS-2和5%HCI+5%TH-1+1%TS-2,其與地層原油混合表現(xiàn)出較好的配伍性,與地層水的配伍性也較好。

2 酸化流動綜合評價實驗[3]

2.1 酸化流動實驗方案及步驟

依據(jù)巖樣靜態(tài)實驗結果,結合現(xiàn)場酸化實際,酸化流動綜合評價實驗確定如下實驗方案(包括實驗步驟、注酸順序、用量和評價標準)。目的是確定合理的酸液配方和酸化注入工藝。其實驗步驟如下:

(1)對已測定空氣滲透率的實驗巖心抽空飽和并用標準鹽水浸泡24 h;

(2)用標準鹽水測定正向巖心滲透率;

(3)按設計注酸程序注入酸液,一般為巖心孔隙體積的10～20倍;

(4)用標準鹽水正向驅替巖心,測定巖心滲透率;

(5)用最后用標準鹽水反向驅替巖心,測定巖心滲透率;

(6)反向驅替所求滲透率與開始酸化前用標準鹽水驅替巖心滲透率比值作為酸化效果評價標準。

2.2 注酸順序及用量

依據(jù)酸液靜態(tài)評價實驗,特設計酸液配方三大類7種,注酸順序及用量見表5(表中F為標準鹽水)。

表5 注酸順序及用量

Hy-d F+15PV前置酸A1+F+30PV主體酸B1+F+15PV后置酸C+F Hy-i F+10PV前置酸A2+F+25PV解堵劑+F+40PV主體酸B3+F+15PV解堵劑+F+10PV后置酸C+F Hy-j F+10PV前置酸A2+F+25PV解堵劑+F+60PV主體酸B4+F+15PV解堵劑+F+10PV后置酸C+F Hy-g F+10PV前置酸A2+F+25PV解堵劑+F+20PV主體酸B2+F+15PV解堵劑+F+10PV后置酸C+F Hy-e F+10PV前置酸A2+F+15PV解堵劑+F+20PV主體酸B1+F+20PV解堵劑+F+10PV后置酸C+F

2.3 實驗結果及分析

酸化流動綜合評價實驗使用7個柱塞樣品7個配方。二個巖樣獲得了好的酸化效果,三個巖樣獲得較好的酸化效果,兩個巖樣效果差,巖樣酸化流動評價結果見表6。

1)hy-j號配方用009號樣品進行評價。當注入標準鹽水為孔隙體積10倍時,流量穩(wěn)定在4 ml/min,此時巖芯平均滲透率為18.4×10-3μm2。注入前置酸后,巖芯滲透率表現(xiàn)為大幅度降低,巖芯壓力大幅度上升,其原因是反應生成氣體的氣鎖。主體酸仍以4 ml/min注入時,壓力明顯上升,巖芯滲透率降低。后注入標準鹽水、后置酸等,巖芯滲透率呈現(xiàn)恢復的趨勢。但正向驅替難以排除主體酸中HF酸與粘土和石英顆粒作用形成的具有潛在傷害的物質,而用標準鹽水反向驅替巖芯滲透率恢復加快,最后達到30×10-3μm2。酸化后巖芯滲透率提高80%。

2)Hy-g號配方用008號樣品進行評價。前置酸注后產(chǎn)生大量的氣體,同樣造成巖芯滲流能力的大幅度降低,壓力的上升。而后在主體酸注入前,巖芯滲透率恢復到酸化前標準鹽水的水平。當主體酸的注入,HF酸與巖芯中石英顆粒和粘土的反應,造成巖芯滲流能力的再次下降,但由于后續(xù)后置酸的作用,使得主體酸生成的潛在沉淀物難以沉淀,因此巖芯滲流能力有所提高。但正向驅替難以驅出主體酸生成的潛在沉淀物,而反向驅替大大恢復了巖芯的滲透率,酸化后巖芯滲透率提高了34%。

3)hy-a和hy-d配方分別用001、003號巖芯進行流動實驗。這二個巖樣滲透率都非常高,氣體滲透率在(100～200)×10-3μm2。對如此高的巖芯滲透率,膠結物和雜基物的含量自然就很少,因此前置酸注入后就只有少量的氣體產(chǎn)生,同時,由于酸濃度過大且注入量過大,造成巖芯骨架破壞,使得巖芯孔喉完全堵死。在實驗結束后,對巖芯進行切片,發(fā)現(xiàn)實驗巖芯內部骨架已嚴重破壞(呈絮狀)。

4)hy-b、hy-i、hy-e配方分別用002、005、006號巖芯進行流動實驗。這三個巖樣滲透率都非常高,同樣前置酸注入后就只有少量的氣體產(chǎn)生;盡管降低了前置酸的濃度,且注入量減小,但當前置酸注入初期,巖芯滲透率處于升高狀態(tài),而后突然下降,并伴有少量氣泡產(chǎn)生。注入主體酸、后置酸后,巖芯滲透率處于降低狀態(tài),用006號樣品和hy-e配方進行評價實驗時,我們有意將前置酸注入量控制在5倍PV內,但前置酸注入后其正向水測滲透率仍較酸化前降低了40%左右。反向驅替滲透率在短期恢復到注前置酸前的水平,隨后逐步降低至前置酸注入后正向水測滲透率的水平,此現(xiàn)象說明巖芯內部已產(chǎn)生可移動微粒,其移動堵塞孔喉,進而造成酸化后巖芯滲透率降低。

2.4 某油田酸化效果[4]

依據(jù)本次室內酸液配方評價結果,按照推薦配方及結論建議(前置酸A2→主體酸B2(或B3)→后置酸C→反排)先后對某油田的4口井進行了酸化施工,在西山窯組取得了較好的酸化效果,油井產(chǎn)量得到大幅提高。見表7。

3 結論與建議

1)該油藏該段如此高的地層滲透特性,酸的注入量不能太大。推薦使用主體酸配方為B2和B3;

2)酸化流動中注入10～15個巖芯孔隙體積的后置酸后,用約20個孔隙體積的標準鹽水驅替后,驅體液PH值依小于4,此外,考慮到后置酸的作用,因此后置酸鹽酸濃度推薦為5%～7%。;

表7 酸化效果統(tǒng)計表

3)三種濃度(7.5%、10%和12.5%)鹽酸灰質溶蝕實驗表明,巖石中灰質成分含量亦為5%左右,巖石中溶蝕率與鹽酸的濃度無關。所以,考慮到西山窯組油藏低的鈣質成分含量以及地層水的影響,前置酸中鹽酸濃度可推薦為8%～10%;

4)即使在12%HCL+3%HF酸液中加入1.5%DC-1緩蝕劑,其腐蝕率為6.5%,對鋼材的保護性能是相當好的;

5)室內評價實驗也進一步說明,酸化完之后,應采取積極的措施進行返排,否則,酸化過程中的二次污染會導致地層滲透率降低,使酸化失敗。

[1] 萬仁浦.采油技術手冊(第九分冊)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1996

[2] 趙福麟.EOR原理[M].東營:中國石油大學出版社,2001

[3] [蘇]A.班恩.巖石性質對地下流體滲流的影響[M].北京:石油工業(yè)出版社,1984

[4] 王杰祥.油水井增產(chǎn)增注技術[M].東營:中國石油大學出版社,2000

A laboratorial performance evaluation of acid liquid formula concerning an oilfield in Xinjiang.

Zheng Guanyou,Qu Benquan,Zhang Zhixiang and Wu Fengshan.

Reservoir in the drilling,completion,workover and production process is subjected to different degrees of pollution.Therefore,the ability to restore and improve the oil flow is particularly important.The increased oil recovery and acid is the primary means of penetration.To restore the reservoir permeability,one of the key aspects is to choose the economical reservoir acidification formula.This article aims to screen and evaluate the performance of the acidification formula of the reservoir in an oil field in Xinjiang.The data of performance evaluation mainly include:the corrosion of acid,the acid nature of the retarder,the surface tension of industry,acid corrosion resistance,acid and the formation water and crude oil compatibility,and the suspension of the acid.Finally,a comprehensive evaluation on the selected formula is by made a dynamic experiment of simulating on-site acidification.

Acidification;Formula screening;Simulation experiment Performance evaluation

TE34

B

1004-9134(2011)04-0076-04

鄭觀有,男,1963年生,工程師,1987年7月中央電視大學電子技術及應用專業(yè)畢業(yè)(大專),現(xiàn)在新疆油田公司準東采油廠勘探開發(fā)研究所實驗中心從事油田實驗工作。郵編:831511

2011-07-20編輯梁保江)

PI,2011,25(4):76～79

·方法研究·