高磨地區(qū)非均質(zhì)儲層轉(zhuǎn)向酸導(dǎo)流能力研究

蔣德生 李曉平 姜凱文 陳波 孫川

1.“油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·西南石油大學(xué) 2.中國石油西南油氣田公司 3. 中國石油西南油氣田公司物資分公司 4.中國石油西南油氣田公司重慶氣礦 5.中國石油西南油氣田公司天然氣研究院

轉(zhuǎn)向酸作為四川盆地高磨地區(qū)燈影組增產(chǎn)改造的主要手段之一，改造效果顯著。根據(jù)達(dá)到峰值黏度的酸含量不同，將轉(zhuǎn)向酸分為高酸含量黏彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向酸與低酸含量黏彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向酸[1-4]。國外的斯倫貝謝、哈里伯頓公司及國內(nèi)的塔里木油田廣泛使用低酸含量黏彈性轉(zhuǎn)向酸，而國內(nèi)的長慶油田則廣泛使用高酸含量黏彈性轉(zhuǎn)向酸。在西南地區(qū)，高酸含量黏彈性轉(zhuǎn)向酸與低酸含量黏彈性轉(zhuǎn)向酸的應(yīng)用均較多。國內(nèi)外主要從以下幾個方面對酸蝕裂縫導(dǎo)流能力進(jìn)行研究:酸巖接觸時間、酸液類型、閉合壓力、巖石力學(xué)性質(zhì)、濾失和表面刻蝕模式。不同轉(zhuǎn)向酸達(dá)到峰值黏度的酸含量不同，與不同儲層的刻蝕情況相關(guān)。為進(jìn)一步了解轉(zhuǎn)向酸對儲層的刻蝕導(dǎo)流情況，需開展不同類型轉(zhuǎn)向酸導(dǎo)流能力研究，指導(dǎo)不同儲層選擇對應(yīng)的轉(zhuǎn)向酸體系，從而更好地獲得工業(yè)油氣流。

1 高磨地區(qū)儲層特征分析

高磨地區(qū)震旦系燈影組表現(xiàn)為裂縫孔隙型的特征，區(qū)內(nèi)最有利的儲集巖類主要為丘灘復(fù)合體的藻凝塊云巖、藻疊層云巖和藻砂屑云巖(見圖1)。藻紋層云巖、泥晶云巖等巖類的儲集性較差，其小樣孔隙度為0.13%～9.23%，平均為2.77%，小樣滲透率為(0.47～24.70 )×10-3μm2，滲透率級差52.5倍，具有強(qiáng)非均質(zhì)性，儲層溫度主要為140～160 ℃。針對該類儲層，目前主要采用轉(zhuǎn)向酸進(jìn)行增產(chǎn)改造。為了更深入地了解不同類型變黏轉(zhuǎn)向酸對強(qiáng)非均質(zhì)儲層的酸蝕裂縫導(dǎo)流能力，需進(jìn)一步加強(qiáng)其室內(nèi)的對比研究。

2 轉(zhuǎn)向酸導(dǎo)流能力

采用露頭巖板，以高酸含量黏彈性轉(zhuǎn)向酸與低酸含量黏彈性轉(zhuǎn)向酸進(jìn)行裂縫導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)，并對結(jié)果進(jìn)行分析。

2.1 測試方法

目前，酸蝕裂縫導(dǎo)流能力測試沒有相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要參照SY/T 6302-2009《壓裂支撐劑充填層短期導(dǎo)流能力評價推薦方法》執(zhí)行。

(1) 將露頭切割成長178 mm、寬38 mm、高25 mm的矩形巖板，在兩塊巖板中間放置墊片，調(diào)節(jié)裂縫寬度模擬人工裂縫，進(jìn)行酸液刻蝕。

(2) 酸蝕裂縫導(dǎo)流能力測試。在設(shè)定的閉合壓力下，用2% (w)KCl溶液驅(qū)替，待壓差穩(wěn)定后，記錄測試相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2 實(shí)驗(yàn)條件

酸壓酸蝕裂縫導(dǎo)流能力取決于酸液溶蝕的巖石量及酸蝕裂縫壁面的不均勻程度。溶蝕量與裂縫表面刻蝕非均勻程度、酸液的性能直接相關(guān)。受地層閉合壓力的影響，溶蝕量過大或過小都無法獲得理想的酸蝕裂縫導(dǎo)流能力。因此，從酸液含量、地層溫度、酸液排量、酸液用量4個方面進(jìn)行了酸蝕裂縫導(dǎo)流能力研究[5-12]。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

高酸含量黏彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向酸(轉(zhuǎn)向酸1)的變黏峰值黏度在酸含量為8%～12%(體積分?jǐn)?shù)，下同)時出現(xiàn)，低酸含量黏彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向酸(轉(zhuǎn)向酸2)的變黏峰值黏度在酸含量0%～4%時出現(xiàn)，從而表現(xiàn)出不同的變黏規(guī)律。

2.3.1酸液含量對巖板刻蝕形態(tài)及酸蝕裂縫導(dǎo)流能力的影響

轉(zhuǎn)向酸的酸含量分別為15%、20%、24%，在其他相同條件下，研究了酸含量對巖板刻蝕形態(tài)及酸蝕裂縫導(dǎo)流能力的影響，結(jié)果見圖2和圖3。

從圖2和圖3可看出：酸含量與酸蝕裂縫導(dǎo)流能為正相關(guān)的關(guān)系，酸含量由15%上升至20%時，酸蝕裂縫導(dǎo)流能力增加明顯；酸含量由20%上升至24%時，酸蝕裂縫導(dǎo)流能力小幅度增加。這說明：高酸含量轉(zhuǎn)向酸不能顯著增加巖板的酸蝕裂縫導(dǎo)流能力，存在一個最佳酸液含量；相同條件下，轉(zhuǎn)向酸1刻蝕巖板形成的酸蝕裂縫導(dǎo)流能力要略高于轉(zhuǎn)向酸2的，說明轉(zhuǎn)向酸1進(jìn)行暫堵以后，其高酸含量可以進(jìn)一步刻蝕巖板。

2.3.2地層溫度對巖板刻蝕形態(tài)及酸蝕裂縫導(dǎo)流能力的影響

溫度分別為120 ℃、140 ℃、160 ℃，在其他相同條件下，研究了溫度對巖板刻蝕形態(tài)及酸蝕裂縫導(dǎo)流能力的影響，結(jié)果見圖4和圖5。

從圖4和圖5可看出：隨著溫度的升高，酸液與巖石的反應(yīng)速度變快，酸液刻蝕能力增強(qiáng)，因此更易獲得較深的刻蝕溝槽，也更易形成高導(dǎo)流能力的酸蝕裂縫；在相同條件下，轉(zhuǎn)向酸2相對于轉(zhuǎn)向酸1刻蝕巖板形成的酸蝕裂縫導(dǎo)流能力更高，尤其是在高閉合應(yīng)力下，其原因可能是由于轉(zhuǎn)向酸2的低酸濃度變粘特性，在達(dá)到變粘峰值前，能夠充分的刻蝕巖板。

2.3.3酸液排量對巖板刻蝕形態(tài)及酸蝕裂縫導(dǎo)流能力的影響

酸液排量分別為40 mL/min、60 mL/min、80 mL/min、100 mL/min、120 mL/min，在其他相同條件下，研究了酸液排量對巖板刻蝕形態(tài)及酸蝕裂縫導(dǎo)流能力的影響，結(jié)果見圖6和圖7。

從圖6和圖7可看出，酸液的注入排量與酸蝕裂縫導(dǎo)流能力是正相關(guān)的關(guān)系。這是由于在大排量下，相同時間內(nèi)有更多的酸液與巖板反應(yīng)，進(jìn)行刻蝕，更易形成較深的刻蝕溝槽，而小排量時易形成刻蝕的溝槽相對較淺。

2.3.4酸液用量對巖板刻蝕形態(tài)及酸蝕裂縫導(dǎo)流能力的影響

酸液用量分別為1 L、2 L、3 L、4 L，在其他相同條件下，研究了酸液用量對巖板刻蝕形態(tài)及酸蝕裂縫導(dǎo)流能力的影響，結(jié)果見圖8和圖9。

從圖8和圖9可看出：隨著轉(zhuǎn)向酸用量的加大，其酸蝕裂縫導(dǎo)流能力逐漸增加，但存在一個最佳酸液量，過量酸液不僅不會使酸蝕裂縫導(dǎo)流明顯增加，反而可能會使巖石過度溶蝕，導(dǎo)致酸蝕裂縫導(dǎo)流能力降低；在相同條件下，轉(zhuǎn)向酸1刻蝕巖板形成的酸蝕裂縫導(dǎo)流能力要高于轉(zhuǎn)向酸2，說明轉(zhuǎn)向酸1進(jìn)行暫堵以后，其高酸含量可以深入刻蝕巖板。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

研究表明，在相同條件下，轉(zhuǎn)向酸1刻蝕巖板形成的酸蝕裂縫導(dǎo)流能力總體上高于轉(zhuǎn)向酸2。運(yùn)用該研究結(jié)果，指導(dǎo)現(xiàn)場X17酸化設(shè)計。該井位于高石梯區(qū)塊，完鉆層位燈四段，完鉆井深6 370.0 m，井溫147 ℃，平均孔隙度3.6%，平均滲透率0.455 ×10-3μm2，非均質(zhì)性強(qiáng)。根據(jù)室內(nèi)轉(zhuǎn)向酸導(dǎo)流能力分析，選用轉(zhuǎn)向酸1進(jìn)行轉(zhuǎn)向酸壓。設(shè)計轉(zhuǎn)向酸用量1 460 m3，酸液含量20%，施工排量5.0～6.0 m3，施工曲線見圖10。

從圖10可看出，在排量穩(wěn)定階段，出現(xiàn)了多處封堵轉(zhuǎn)向，最高轉(zhuǎn)向壓力達(dá)到10 MPa，說明高酸含量黏彈性轉(zhuǎn)向酸在儲層刻蝕效果較好，實(shí)現(xiàn)了長井段非均質(zhì)儲層均勻酸化的目的。最終測試結(jié)果(產(chǎn)氣量80.01×104m3/d)也進(jìn)一步證明儲層經(jīng)該轉(zhuǎn)向酸作用后具有良好的導(dǎo)流能力。

4 結(jié)論與建議

(1) 轉(zhuǎn)向酸的酸含量與酸蝕裂縫導(dǎo)流能力為正相關(guān)的關(guān)系。酸液含量由15%上升至20%時，酸蝕裂縫導(dǎo)流能力增加明顯；酸含量由20%上升至24%時，酸蝕裂縫導(dǎo)流能力小幅度增加，說明高酸含量轉(zhuǎn)向酸不能顯著增加巖板的酸蝕裂縫導(dǎo)流能力。

(2) 隨著溫度的升高，酸液與巖石的反應(yīng)速度變快，酸液刻蝕能力增強(qiáng)，因此更易獲得較深的刻蝕溝槽，也更易形成高導(dǎo)流能力的酸蝕裂縫。

(3) 隨著注酸排量的增加，酸蝕裂縫導(dǎo)流能力逐漸增加。轉(zhuǎn)向酸酸用量的加大會導(dǎo)致酸蝕裂縫導(dǎo)流能力的增加，但增加幅度趨于平緩。

(4) 建議針對高酸含量黏彈性轉(zhuǎn)向酸及低酸含量黏彈性轉(zhuǎn)向酸反應(yīng)后形成的峰值黏度，對其結(jié)構(gòu)及尺寸開展微觀分析，從微觀方面進(jìn)一步揭示轉(zhuǎn)向酸導(dǎo)流能力的差異性。