低滲透油田油井復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系的構(gòu)建與應(yīng)用

趙 晨

(中海油能源發(fā)展股份有限公司，上海 200000)

隨著石油天然氣資源需求的日益增加，低滲透油氣資源的勘探與開發(fā)已成為研究熱點(diǎn)[1-3]。由于低滲透油田油井通常具有低孔、低滲、孔喉細(xì)小等特點(diǎn)，儲(chǔ)層物性較差，在鉆井、完井、修井以及其它施工過程中使用的入井流體極易對(duì)儲(chǔ)層造成嚴(yán)重的污染損害，堵塞地層滲流通道，使油井產(chǎn)能下降，進(jìn)而嚴(yán)重影響低滲透油田的高效穩(wěn)定開發(fā)[4-7]。因此，研究針對(duì)低滲透油田油井的解堵增產(chǎn)措施十分重要。

海上某低滲透油田在鉆完井施工后，油井投產(chǎn)初期的日產(chǎn)油量還能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但隨著開采時(shí)間的延長，油井的日產(chǎn)油量逐漸下降，含水率顯著升高，生產(chǎn)效率明顯降低；并且經(jīng)過修井及常規(guī)酸化解堵施工后，部分油井的產(chǎn)能反而出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，說明施工措施對(duì)油井儲(chǔ)層造成了一定的污染損害。因此，需要針對(duì)該低滲透油田采取更加高效的解堵增產(chǎn)措施[8-12]。作者采用有機(jī)酸HSTA和助排劑HSZP等處理劑為主要藥劑，室內(nèi)構(gòu)建一套適合低滲透油田油井的復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系，并對(duì)其綜合性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，為低滲透油田油井的高效穩(wěn)定生產(chǎn)提供技術(shù)支持和保障。

1 復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系的構(gòu)建

1.1 有機(jī)酸HSTA加量優(yōu)選

通過溶蝕實(shí)驗(yàn)考察有機(jī)酸HSTA加量對(duì)目標(biāo)油田儲(chǔ)層段巖心溶蝕效果的影響，實(shí)驗(yàn)溫度為80 ℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為4 h，結(jié)果見表1。

表1 有機(jī)酸HSTA加量對(duì)溶蝕效果的影響

由表1可以看出，隨著有機(jī)酸HSTA加量的增加，目標(biāo)油田儲(chǔ)層段巖心的溶蝕率逐漸升高。當(dāng)其加量為6%時(shí)，溶蝕率達(dá)到8.5%；繼續(xù)增加其加量，溶蝕率超過10%?？紤]到現(xiàn)場施工過程中酸液對(duì)儲(chǔ)層骨架巖石的溶蝕率不宜過大，選擇有機(jī)酸HSTA加量為6%。

1.2 助排劑HSZP加量優(yōu)選

通過測定酸液的表面張力和界面張力優(yōu)化助排劑HSZP的加量，酸液基礎(chǔ)配方為6%有機(jī)酸HSTA，實(shí)驗(yàn)溫度為室溫，結(jié)果見表2。

由表2可以看出，隨著助排劑HSZP加量的增加，酸液的表面張力和界面張力均呈下降趨勢(shì)。當(dāng)其加量為5%時(shí)，酸液的表面張力、界面張力分別降至25.8 mN·m-1、0.4 mN·m-1；繼續(xù)增加其加量，酸液的表面張力和界面張力的降幅不大。綜合考慮酸化解堵現(xiàn)場施工成本等，選擇助排劑HSZP加量為5%。

表2 助排劑HSZP加量對(duì)酸液表面張力和界面張力的影響

1.3 復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系配方

室內(nèi)優(yōu)選了有機(jī)酸HSTA和助排劑HSZP的加量，并輔以緩蝕劑和粘土穩(wěn)定劑等處理劑，構(gòu)建了一套適合低滲透油田油井的復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系，其配方為：淡水+6%有機(jī)酸HSTA+2.5%粘土穩(wěn)定劑HSW-3+3%緩蝕劑HSJ-2+5%助排劑HSZP+2.5%復(fù)合有機(jī)滲透劑HSTJ-11。

2 復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系性能評(píng)價(jià)

2.1 對(duì)無機(jī)堵塞物的溶解能力

室內(nèi)選取碳酸鈣和現(xiàn)場無機(jī)垢模擬無機(jī)堵塞物，考察復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系對(duì)無機(jī)堵塞物的溶解能力，實(shí)驗(yàn)溫度為80 ℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為4 h，結(jié)果見表3。

表3 復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系對(duì)無機(jī)堵塞物的溶解能力

由表3可以看出，復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系對(duì)碳酸鈣的平均溶蝕率可達(dá)95%以上，對(duì)現(xiàn)場無機(jī)垢的溶蝕率也可達(dá)93%以上。說明構(gòu)建的復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系對(duì)無機(jī)堵塞物具有良好的溶解能力。

2.2 對(duì)有機(jī)堵塞物的溶解能力

室內(nèi)選取瀝青和現(xiàn)場有機(jī)垢模擬有機(jī)堵塞物，考察復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系對(duì)有機(jī)堵塞物的溶解能力，實(shí)驗(yàn)溫度為80 ℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為4 h，結(jié)果見圖1。

圖1 復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系對(duì)有機(jī)堵塞物的溶解能力

由圖1可以看出，復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系對(duì)瀝青的溶蝕率可達(dá)95%以上，對(duì)現(xiàn)場有機(jī)垢的溶蝕率也可達(dá)90%以上。說明構(gòu)建的復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系對(duì)有機(jī)堵塞物同樣具有良好的溶解能力。

2.3 防膨性能

室內(nèi)采用離心法評(píng)價(jià)復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系的防膨性能，實(shí)驗(yàn)用巖屑取自目標(biāo)油田儲(chǔ)層段，實(shí)驗(yàn)溫度為80 ℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為16 h，結(jié)果見表4。

表4 復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系的防膨性能

由表4可以看出，目標(biāo)油田儲(chǔ)層段巖屑在自來水中的膨脹率可達(dá)29.7%，而在復(fù)合解堵增產(chǎn)液中的膨脹率僅為1.9%，防膨率達(dá)到98.1%。說明構(gòu)建的復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系具有良好的防膨性能，不會(huì)在解堵增產(chǎn)施工過程中對(duì)儲(chǔ)層造成二次損害。

2.4 緩蝕性能

室內(nèi)采用掛片失重法評(píng)價(jià)復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系的緩蝕性能，實(shí)驗(yàn)用鋼片為N80材質(zhì)，實(shí)驗(yàn)溫度為80 ℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為4 h，結(jié)果見表5。

表5 復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系的緩蝕性能

由表5可以看出，復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系對(duì)N80標(biāo)準(zhǔn)鋼片的平均腐蝕速率僅為2.74 g·m-2·h-1，低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(4 g·m-2·h-1)，并且鋼片腐蝕后試件完整，表面光亮，無明顯點(diǎn)蝕和坑蝕現(xiàn)象。說明構(gòu)建的復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系具有良好的緩蝕性能，不會(huì)對(duì)井下設(shè)備和管柱造成嚴(yán)重的腐蝕，確保施工的安全。

2.5 綜合解堵性能

室內(nèi)采用巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系對(duì)現(xiàn)場鉆井液、完井液和修井液污染后的天然巖心的解堵效果，實(shí)驗(yàn)步驟為：(1)在地層溫度(90 ℃)下使用煤油驅(qū)替天然巖心測定其初始滲透率K0；(2)使用現(xiàn)場鉆井液反向驅(qū)替污染天然巖心，然后繼續(xù)使用現(xiàn)場完井液驅(qū)替污染天然巖心，最后使用現(xiàn)場修井液驅(qū)替污染天然巖心，所有入井流體污染后，在地層溫度下靜置2 h；(3)繼續(xù)使用煤油正向驅(qū)替天然巖心，測試現(xiàn)場鉆井液、完井液和修井液污染后巖心的滲透率Kd；(4)在地層溫度下反向注入2 PV的復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系，靜置4 h；(5)繼續(xù)使用煤油正向驅(qū)替天然巖心，測定復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系解堵后的滲透率Kj，并計(jì)算滲透率恢復(fù)值，結(jié)果見表6。

表6 復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系的綜合解堵性能

由表6可以看出，不同初始滲透率的天然巖心經(jīng)現(xiàn)場鉆井液、完井液和修井液依次污染后，滲透率均出現(xiàn)明顯下降，說明入井流體對(duì)天然巖心產(chǎn)生了污染堵塞；而注入復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系后，天然巖心的滲透率又明顯升高。其中對(duì)于低滲巖心(18#)而言，解堵后滲透率恢復(fù)值可達(dá)99%以上；而對(duì)于中高滲巖心(19#、20#)而言，解堵后滲透率恢復(fù)值均可達(dá)100%以上。說明構(gòu)建的復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系具有良好的綜合解堵性能，能夠有效解除現(xiàn)場鉆井液、完井液與修井液對(duì)地層造成的污染堵塞損害。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

海上某低滲透油田A井縱向非均質(zhì)性較強(qiáng)，在完井一年后進(jìn)行投產(chǎn)，地層經(jīng)過完井液長時(shí)間的浸泡后，完井液漏失比較嚴(yán)重，說明儲(chǔ)層存在嚴(yán)重的鉆完井污染。因此，對(duì)該井進(jìn)行了修井作業(yè)，而修井作業(yè)后該井的產(chǎn)能并未提高，反而有所降低，說明修井對(duì)儲(chǔ)層也造成了一定的污染。所以決定利用構(gòu)建的復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系對(duì)A井進(jìn)行酸化解堵增產(chǎn)施工，施工后A井含水率由89.2%降至75.1%，日產(chǎn)油量由21.4 m3·d-1升至35.6 m3·d-1，取得了良好的解堵增產(chǎn)效果。

4 結(jié)論

通過優(yōu)選有機(jī)酸HSTA和助排劑HSZP的加量，并輔以緩蝕劑和粘土穩(wěn)定劑等處理劑，構(gòu)建了一套適合低滲透油田油井的復(fù)合解堵增產(chǎn)液體系，其配方為：淡水+6%有機(jī)酸HSTA+2.5%粘土穩(wěn)定劑HSW-3+3%緩蝕劑HSJ-2+5%助排劑HSZP+2.5%復(fù)合有機(jī)滲透劑HSTJ-11。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，該體系對(duì)無機(jī)堵塞物和有機(jī)堵塞物均具有良好的溶解能力，還具有良好的防膨性能、緩蝕性能和綜合解堵性能，能夠滿足低滲透油田油井解堵增產(chǎn)施工的需要。現(xiàn)場應(yīng)用表明，A井使用該體系施工后，含水率明顯下降，日產(chǎn)油量顯著提升，達(dá)到了良好的解堵增產(chǎn)效果。