多氫酸酸化技術(shù)降壓增注節(jié)能實踐

郭棟　竇勤光　李明（華北油田公司第五采油廠）

?

多氫酸酸化技術(shù)降壓增注節(jié)能實踐

郭棟竇勤光李明（華北油田公司第五采油廠）

針對冀中南部C油田注水井欠注嚴重的問題，在認真分析儲層巖性的基礎(chǔ)上，優(yōu)選出了多氫酸酸化技術(shù)對8口注水井實施降壓增注，平均注水壓力降低3.4 MPa，增注316 m3/d，注水系統(tǒng)效率由52.1%上升至54.3%，注水單耗由6.8 kWh/m3下降至6.4 kWh/m3，累計節(jié)電3.6× 104kWh，對應油井累計增油500余噸，起到了良好的降壓增注增油效果。

多氫酸；酸化；降壓；增注；系統(tǒng)效率

冀中南部C油田儲層以長石石英砂巖為主，粒度為中～細粒級，巖屑中石英含量40%～50%，長石含量20%～30%，粒級主要為細、粉砂巖，分選中等，硅、鈣質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)類型為孔隙式膠結(jié)，膠結(jié)物含量10%左右。儲層平均孔隙度19.5%，平均滲透率60.8 md，屬中孔低滲儲層。由于長期開采，地層黏土礦物等容易堵塞油水滲流通道以及注入水礦化度相對較低，黏土礦物水敏性較強，造成黏土晶格膨脹使孔喉愈加細小[1]，從而導致該油田注水井嚴重欠注。為此，采用了多氫酸酸化技術(shù)實施酸化解堵，達到了降壓增注的目的。

1　多氫酸酸化機理及性能

1.1機理

多氫酸由復合酸和氟鹽組成，復合酸H5R(有機磷酸)中含有5個氫離子，因此被稱為多氫酸。分子結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1　多氫酸分子結(jié)構(gòu)

酸化過程中，氟鹽與有機磷酸逐漸釋放的H+結(jié)合形成HF，HF與砂巖的主要成分鋁硅酸鹽進行一次反應，反應產(chǎn)物氟硅酸與鋁硅酸鹽進行二次反應，從而達到溶蝕巖石及膠結(jié)物的作用。

一次反應通式[2]：

二次反應通式：

1.2性能

常規(guī)土酸體系與礦物反應具有反應速度快、酸液有效作用距離短和容易產(chǎn)生二次沉淀等特點，與常規(guī)土酸相比，多氫酸具有反應速度慢、溶解能力強、不產(chǎn)生二次沉淀且有效期長等優(yōu)點。

1）有機磷酸逐步電離出的H+與氟鹽緩慢生成HF，維持低濃度的鮮酸（圖2），同時二次反應生成的硅膠體膜附著在黏土表面形成保護膜，起到了緩速作用（圖3），能夠?qū)崿F(xiàn)儲層的深部酸化。

圖2　多氫酸與HCl酸度對比曲線

2）多氫酸具有較好的螯合能力，能夠束縛金屬離子（圖4），不產(chǎn)生二次沉淀，從而避免了二次污染的產(chǎn)生，降低對地層的傷害。

3）多氫酸對石英的潤濕角小于土酸，能夠增大酸與石英的接觸面積（圖5），因此，多氫酸對石英的溶蝕率遠遠高于土酸（圖6）。

圖3　蒙脫石與土酸及多氫酸反應對比

圖4　加入多氫酸前后過飽和CaCl2溶液現(xiàn)象

圖5　多氫酸與土酸對石英潤濕角對比

圖6　土酸與多氫酸對石英溶蝕對比曲線

2　現(xiàn)場應用及實施效果

2.1實施情況

2015年，共應用多氫酸對C油田8口注水井實施酸化解堵，截至2015年12月20日，平均注水壓力較措施前下降3.4 MPa，日注水量平均增加316 m3/d，措施后累計增注2.8817×104m3，最長有效期達到278 d且持續(xù)有效，注水系統(tǒng)效率由52.1%上升至54.3%，注水單耗由6.8 kWh/m3下降至6.4 kWh/m3，累計節(jié)約電量3.6×104kWh，對應油井見效明顯，累計增油500 t，取得了良好的降壓增注效果，見表1。

表1　2015年C油田水井多氫酸酸化效果統(tǒng)計

2.2典型井例

C-01井投產(chǎn)初期油壓20 MPa，日注水44 m3。解堵前油壓21 MPa，日注20 m3，分析是長期注水造成近井地帶地層堵塞。2015年1月15日實施多氫酸酸化，酸化后初期油壓10 MPa，日注40 m3，累計增注3705 m3，見圖7。

圖7　C-01井酸化前后生產(chǎn)曲線

3　結(jié)論及建議

多氫酸酸化是注水井降壓增注、油井增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的有效措施之一，與常規(guī)土酸相比，其具有石英溶蝕率高、有效作用距離遠、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點，尤其在低滲透油田具有良好的推廣應用前景。

多氫酸屬緩釋酸，可抑制二次沉淀產(chǎn)生，施工后無需大規(guī)模注水推至深遠地層，建議初期日注水量為配注的60%，待注水穩(wěn)定后，臺階式提升注水量直至達到配注要求，以延長酸化有效期。

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.03.006

2015-12-26

（編輯 杜麗華）

郭棟，工程師，2010年畢業(yè)于中國石油大學（北京）（石油工程專業(yè)），從事注水管理工作，E-mail: cy5_guod@petrochina.com.cn，地址：河北省石家莊辛集市華北油田公司第五采油廠工程技術(shù)研究所，052360。

[1]鄭苗，羅躍，陸小兵，等.多氫酸體系酸化技術(shù)在鎮(zhèn)被油田的應用[J].石油天然氣學報（江漢石油學報），2014，36 （10）：176-178.

[2]李學文，趙立強，景步宏，等.多氫酸對砂巖礦物的緩速性能分析[J].鉆采工藝，2009，32（1）：78-80.