砂巖油藏注水井連續(xù)注入酸化技術(shù)

楊乾龍，李年銀，張隨望，馮艷琳，薛發(fā)鳳

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司，甘肅 慶陽(yáng) 745100；2.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西南石油大學(xué)，四川 成都 610500；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司，陜西 西安 710018；4.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司，陜西 西安 710021)

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砂巖油藏注水井連續(xù)注入酸化技術(shù)

楊乾龍1，李年銀2，張隨望3，馮艷琳4，薛發(fā)鳳1

(1.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司，甘肅 慶陽(yáng) 745100；2.油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 西南石油大學(xué)，四川 成都 610500；3.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司，陜西 西安 710018；4.中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司，陜西 西安 710021)

針對(duì)長(zhǎng)慶油田注水井酸化增注工作量大、工藝復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題，提出了砂巖注水井連續(xù)注入酸化技術(shù)，即酸化施工前無(wú)配液工序，施工過(guò)程中無(wú)換液工序，施工結(jié)束后無(wú)返排作業(yè)，完全實(shí)現(xiàn)砂巖連續(xù)酸化作業(yè)，同時(shí)酸化施工時(shí)注水井不停注。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研制了智能酸SA608酸液體系，并進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，同時(shí)將研究成果應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)。截至2014年12月，連續(xù)注入酸化技術(shù)在長(zhǎng)慶油田共實(shí)施5井次，有效率為100%?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果表明，該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，施工風(fēng)險(xiǎn)低，勞動(dòng)強(qiáng)度小，能夠達(dá)到較好的降壓增注效果，適用性強(qiáng)，建議推廣使用。

砂巖油藏；注水井；連續(xù)注入；酸化；降壓增注；視吸水指數(shù)；SA608酸液體系

0 引 言

長(zhǎng)慶油田屬于低滲、特低滲油田。2014年轉(zhuǎn)入穩(wěn)產(chǎn)期后，注水井集中表現(xiàn)出欠注、注入壓力高等問(wèn)題，嚴(yán)重影響油田的穩(wěn)產(chǎn)[1-4]。為保持油藏壓力，酸化降壓增注技術(shù)是常用的穩(wěn)產(chǎn)措施。目前，長(zhǎng)慶油田砂巖注水井酸化增注施工時(shí)均采用前置液、處理液、后置液三段式注入方式[5-10]，但隨著欠注井?dāng)?shù)的增加，酸化施工作業(yè)暴露出工序多、動(dòng)用設(shè)備多、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題。為降低施工勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)化施工工序，提出了一種新型砂巖注水井降壓增注技術(shù)——連續(xù)注入酸化技術(shù)，即將常規(guī)砂巖三段式酸化模式簡(jiǎn)化為一段，施工途中無(wú)換液步驟，同時(shí)無(wú)返排工序。通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，此技術(shù)取得了較好的降壓增注效果。

1 技術(shù)原理

連續(xù)注入酸化技術(shù)是將常規(guī)的砂巖三段式酸化程序簡(jiǎn)化為一步，即只需將裝有高效酸液的酸罐和撬裝泵接在原有注水管線上，再調(diào)節(jié)注水泵和撬裝泵，將泵注速度控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，使高濃縮的酸液在注入管道內(nèi)被稀釋至所需濃度，達(dá)到一次性對(duì)目標(biāo)地層進(jìn)行酸化增注作業(yè)的目的。該技術(shù)施工前期無(wú)配液工序，施工過(guò)程中無(wú)換液工序，施工結(jié)束后無(wú)返排作業(yè)，真正實(shí)現(xiàn)了連續(xù)注入酸化施工，從而大幅度降低施工勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短施工周期，同時(shí)酸化施工時(shí)不影響注水井的正常作業(yè)。

要實(shí)現(xiàn)連續(xù)注入酸化，必須要求酸液體系同時(shí)具有常規(guī)酸化技術(shù)中各段酸液體系的作用，并且不會(huì)產(chǎn)生二次傷害。為此，研發(fā)了新型智能酸SA608酸液體系。智能酸SA608由鹽酸、氫氟酸、有機(jī)磷酸、螯合劑等組合而成，為多元弱酸，隨著酸液與儲(chǔ)層礦物反應(yīng)生成氫氟酸，水解平衡被破壞，為了保持水解平衡，智能酸SA608不斷生成氫氟酸，與地層砂巖礦物作用，故可以達(dá)到深穿透目的；同時(shí)，由于酸液具有對(duì)Ca2+、Mg2+、Fe3+離子的螯合作用，因此，能夠防止酸化過(guò)程中Ca2+、Mg2+、Fe3+離子的二次沉淀，避免了酸化施工后的返排工序。

2 SA608酸液體系評(píng)價(jià)

2.1 SA608酸液溶蝕性能

酸對(duì)巖石的溶蝕性表征酸液實(shí)際可溶解巖石的量。為評(píng)價(jià)SA608酸液能否代替常規(guī)砂巖酸化工藝中的土酸，進(jìn)行了儲(chǔ)層巖粉(巖心取自A01注水井長(zhǎng)8層位，主要富含石英、長(zhǎng)石，同時(shí)含少量黃鐵礦，將巖心研磨，過(guò)100目篩網(wǎng)制成所需巖粉)溶蝕實(shí)驗(yàn)(表1)。

由表1可知，2種酸液體系對(duì)巖石的溶蝕率均隨著酸液濃度的增加而增加。智能酸SA608與水體積比為1.0∶1.0時(shí)與土酸12%HCl+2%HF體系的溶蝕速度相當(dāng)，說(shuō)明在溶蝕性能方面智能酸SA608能代替土酸；初步推薦酸化時(shí)酸液體系濃度為1.0∶1.0～1.0∶1.5，對(duì)于注水時(shí)間長(zhǎng)，結(jié)垢嚴(yán)重的注水井可適當(dāng)提高酸液濃度。

表1 智能酸SA608與土酸溶蝕率對(duì)比

2.2 SA608酸液巖心流動(dòng)酸化效果

為了更加真實(shí)地反映智能酸SA608的酸化效果，進(jìn)行了土酸常規(guī)三段式酸化、單步酸化和智能酸SA608巖心酸化流動(dòng)實(shí)驗(yàn)。

2.2.1 土酸巖心流動(dòng)酸化效果

(1) 常規(guī)三段式砂巖酸化巖心流動(dòng)酸化效果。實(shí)驗(yàn)選用的酸液為前置液(12%HCl)、處理液(12%HCl+2%HF)、后置液(12%HCl)、基液(3%NH4Cl)。酸化實(shí)驗(yàn)效果用K/Ko(Ko為巖心原始滲透率，10-3μm2；K為酸化后巖心的滲透率，10-3μm2)與累計(jì)注入孔隙體積倍數(shù)的關(guān)系表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 常規(guī)三段式巖心酸化效果曲線

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)常規(guī)三段式酸化后，通過(guò)基液測(cè)得巖心滲透率比初始值提高了18倍左右，酸化效果好，但巖心注酸端面破壞嚴(yán)重，存在過(guò)度溶蝕儲(chǔ)層骨架的風(fēng)險(xiǎn)。

(2) 土酸單步酸化巖心流動(dòng)酸化效果。實(shí)驗(yàn)選用的酸液為土酸體系(12%HCl+2%HF)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 巖心土酸酸化效果曲線

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：注入土酸階段滲透率逐漸降低，酸液流過(guò)巖心時(shí)，滲透率明顯低于初始滲透率，其主要是因?yàn)樗嵋号c儲(chǔ)層巖石接觸后溶解CaCO3、MgCO3等礦物形成CaF2、MgF2等沉淀造成孔隙堵塞，隨著注液過(guò)程進(jìn)行，滲透率進(jìn)一步降低，最終滲透率降至原始滲透率的44%，酸化改造效果差。

2.2.2 智能酸SA608巖心流動(dòng)酸化效果評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)選用智能酸SA608與水體積比為1.0∶1.5的酸液體系，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3、4。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用智能酸SA608作為連續(xù)注入酸化酸液，酸化后滲透率逐步升高，滲透率提高4.37倍，通過(guò)基液測(cè)得巖心滲透率為原始的11.59倍，同時(shí)巖心注酸端面沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)度溶蝕的現(xiàn)象，酸化改造效果顯著，說(shuō)明智能酸SA608酸液體系可以作為連續(xù)注入酸化體系。

圖3 智能酸SA608酸化效果曲線

圖4 智能酸SA608酸化前后巖心進(jìn)酸端面對(duì)比

2.3 智能酸SA608酸液適用性

智能酸SA608主要是為了簡(jiǎn)化砂巖儲(chǔ)層常規(guī)三段式酸化而研發(fā)，對(duì)于注水時(shí)間長(zhǎng)、累計(jì)注水量大，注入水中機(jī)雜含量高、注入水水質(zhì)差，從而導(dǎo)致儲(chǔ)層結(jié)垢嚴(yán)重的井效果較為顯著。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析

截至2014年12月，連續(xù)注入酸化工藝在長(zhǎng)慶油田共實(shí)施5井次，有效率為100%，單井酸化平均用時(shí)為17.3 h(從酸化前準(zhǔn)備到施工結(jié)束)，酸化前無(wú)需配液，酸化施工中無(wú)換液步驟和返排工序，大大簡(jiǎn)化了酸化工序。酸化后單井注水壓力平均下降4.6 MPa，注水量平均增加18.6 m3/d，視吸水指數(shù)平均增加10.25倍，酸化后均達(dá)到配注要求，降壓增注效果顯著。5口注水井共對(duì)應(yīng)油井30口，酸化增注后，其中有17口油井見(jiàn)效，日增油12.75 m3/d，油井見(jiàn)效顯著。以A01井為例。

3.1 A01井基本情況

A01井是長(zhǎng)慶油田的一口注水井，注水層位為長(zhǎng)81，儲(chǔ)層孔喉較小、滲透率低，物性較差；初期投注后注水壓力為13.5 MPa，日注水量為20 m3/d。目前，該井注水壓力為18.9 MPa，配注量為20 m3/d，日注水量為1 m3/d。與相鄰注水井對(duì)比，注入壓力相同的情況下，日注水量遠(yuǎn)低于鄰井平均水平。較投注初期注水壓力升高5.5 MPa，日注水量下降19 m3/d，欠注問(wèn)題突出，通過(guò)對(duì)該井水樣取樣分析，發(fā)現(xiàn)注入水與地層水不配伍，存在結(jié)垢的問(wèn)題，同時(shí)注入水中機(jī)雜含量高、粒徑大，易堵塞孔隙喉道，故決定將A01井作為試驗(yàn)井，進(jìn)行連續(xù)注入酸化施工。

3.2 A01井連續(xù)注入酸化施工情況及效果分析

通過(guò)對(duì)該井的資料分析，設(shè)計(jì)注酸量為14 m3，智能酸SA608與水體積比為1.0∶1.5，酸液主要由智能酸SA608、緩蝕劑、黏土穩(wěn)定劑、黏土防膨劑等組成。施工時(shí)將酸罐和撬裝泵接在注水管線上，使酸液隨著注入水進(jìn)入儲(chǔ)層。為了使酸液快速注入目標(biāo)儲(chǔ)層，以1.2 m3/h的速度正替原酸，注入水以1.8 m3/h的速度注入，待酸液到達(dá)地層，壓力逐漸下降到12.7 MPa，酸化施工作業(yè)中未出現(xiàn)異常。

與酸化前相比，酸化后A01井注水壓力下降6.2 MPa，日注水量增加24 m3/d，視吸水指數(shù)提高29.77倍，酸化增注效果非常明顯，目前配注量為25 m3/d，日注水量為25 m3/d。酸化后，注水井恢復(fù)正常注水，地層能量得到補(bǔ)充，周邊6口油井中有3口井產(chǎn)油量得到不同程度的上升，較酸化前油井日增產(chǎn)油3.4 m3/d，酸化效果顯著。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1) 研制的新型智能酸SA608酸液體系具有較好的溶蝕性能，巖心酸液流動(dòng)效果較好，不會(huì)產(chǎn)生過(guò)量溶蝕，導(dǎo)致儲(chǔ)層骨架坍塌；對(duì)于儲(chǔ)層物性差、注水時(shí)間長(zhǎng)、井底結(jié)垢嚴(yán)重、注入水水質(zhì)差的注水井有較好的酸化解堵效果。

(2) 酸化后A01井注水壓力下降6.2 MPa，日注水量增加24 m3/d，視吸水?dāng)?shù)指提高了29.77倍，達(dá)到了配注要求，周邊油井見(jiàn)效，產(chǎn)液量明顯增加，酸化效果顯著。

(3) 砂巖注水井連續(xù)注入酸化技術(shù)大幅簡(jiǎn)化了酸化施工步驟，縮短了施工周期，減少了現(xiàn)場(chǎng)施工勞動(dòng)強(qiáng)度，酸化效果顯著，建議大力推廣使用。

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編輯 孟凡勤

20150428；改回日期：20150924

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“多孔介質(zhì)中酸液的流動(dòng)反應(yīng)行為研究”(51574197)

楊乾龍(1988-)，男，助理工程師，2012年畢業(yè)于西南石油大學(xué)石油工程專(zhuān)業(yè)，2015年畢業(yè)于該校石油與天然氣工程專(zhuān)業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事采油采氣工藝技術(shù)研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.032

TE355.5

A

1006-6535(2015)06-0137-04