多氫酸-砂巖儲層低傷害、深部穿透酸化工藝技術(shù)簡介.doc

多氫酸酸化技術(shù)介紹1.概述K0Kdrefre砂巖儲層酸化作為常規(guī)的油氣井解堵、恢復(fù)其產(chǎn)能的重要措施受到高度的重視，目前在各大油田得到廣泛應(yīng)用盡管如此，但各油田有效率和增產(chǎn)率卻差異較大，某些油田或某些區(qū)塊其成功率何增長率卻十分有限。主要是選用的液體體系不合理，也沒有優(yōu)化的設(shè)計思想和設(shè)計方法，以及良好的質(zhì)量控制技術(shù)所致。酸化是通過溶解部分膠結(jié)物、骨架和解除地層堵塞物，提高近井地帶滲透率，改善地層滲流能力和流體流動效率，從而達到恢復(fù)和提高油氣井產(chǎn)量的目的。酸化效果及酸化有效期主要取決于酸化半徑ref和酸化帶內(nèi)滲透率提高幅度(Ki/K0)，所有酸化新技術(shù)和材料的應(yīng)用都是以提高這兩個參數(shù)為目的的。目前，為提高酸化效果的所有工作都是圍繞這兩個方面來展開。儲層狀況、施工工藝、設(shè)計水平及酸液體系等都會影響到酸化效果。其中尤為重要的是作為酸化中“硬件”的酸液體系。目前限制砂巖酸化效果的主要因素為應(yīng)用的酸液體系與礦物反應(yīng)速度過快而導(dǎo)致有效作用半徑小，以及酸巖反應(yīng)二次產(chǎn)物的沉淀影響酸化帶內(nèi)滲透率的有效提高。目前砂巖酸化常用的酸液為土酸(HF+HCL),另外有緩速酸等，為了達到深穿透的目的而采取的深部酸化工藝有 SHF、SGMA、BRMA、氟硼酸、氟鋁酸等用于提高滲透率改善程度，盡管情況有所好轉(zhuǎn)，但仍然不能很好解決酸化半徑有限和傷害帶內(nèi)二次沉淀物問題。例如，當儲層溫度高于80的情況下，常用的氫氟酸體系與巖石反應(yīng)非常劇烈。正是由于這個原因，在HF耗盡之前，酸液的穿透距離只有幾英寸。同時，由于HF與粘土的反應(yīng)將生成各種硅鋁酸鹽沉淀，這些沉淀將堵塞孔隙空間，降低儲層的孔隙度和地層滲透率，從而降低流體的流動能力。粘土是地層巖石的膠結(jié)物，對粘土的過度溶解也可能讓近井地帶的地層變得疏松和膠結(jié)不穩(wěn)固，這也會導(dǎo)致對地層造成傷害。地層膠結(jié)松散和生成沉淀物堵塞孔道，這兩種地層傷害會降低酸化效果，嚴重的還可能導(dǎo)致增產(chǎn)措施效果為零。氟硼酸體系雖然可較好解決反應(yīng)速度快的問題，對于易發(fā)生微粒運移的儲層可取得較好效果，但在溫度較高時其緩速性和控制二次沉淀物方面其效果也受到一定限制。本材料提出新型的酸液體系，能較好地解決了這個難題。2.新型酸液的特點這種新的酸液使用一種新型物質(zhì)和鹽電離生成氫氟酸。這種新型酸有多個氫離子，通過多級電離在不同化學計量條件下分解釋放出氫離子，因此被稱為多氫酸。當?shù)貙优c這種酸液體系作用時，多氫酸可以減少沉淀的生成，抑制HF與粘土以及硅鋁酸鹽反應(yīng)活性，取得良好的酸化效果。其優(yōu)越性體現(xiàn)在以下幾個方面：(1)緩速性 多氫酸與地層開始反應(yīng)時，由于化學吸附作用，在粘土表面形成一層膜的隔層，這個薄層將阻止粘土與HF酸的反應(yīng)，減小粘土溶解度，并且防止了地層基質(zhì)被肢解。利用常規(guī)土酸、鋁鹽緩速土酸RHF、磷酸緩速酸、氟硼酸和三種多氫酸共七種體系對石英和粘土的酸溶蝕實驗表明(圖4.1)，多氫酸的濃度為3%。測試溫度為82度。實驗結(jié)果表明，在整個實驗期間，多氫酸體系表現(xiàn)出較低的溶蝕率，特別是在反應(yīng)初期，其反應(yīng)速度約是其他酸液的30%左右。 (2)具有極強的吸附能力的性質(zhì)，能催化HF酸與石英的反應(yīng)。盡管反應(yīng)速度比土酸慢，但隨時間的增加，石英的溶解度將增加，對石英的溶解度比土酸的要高出50%左右；(3)多氫酸是種很好的分散劑，并且具有亞化學計量螯合特性，同時是很好的防垢劑，有很好的延緩/抑制近井地帶沉淀物的生成。酸巖反應(yīng)環(huán)境中，其對硅酸鹽沉淀的控制能力明顯優(yōu)于常規(guī)土酸、緩速土酸等。(4)保持或恢復(fù)地層的水濕性：利用多氫酸處理過的巖石樣品顆粒，在甲苯中是凝聚的，在甲醇中則容易分散，表現(xiàn)出水濕的特性。說明利用多氫酸能夠使地層形成親水表面，有利于油氣生產(chǎn)。綜上所述，多氫酸體系能夠很好的處理以往土酸酸化中出現(xiàn)的穿透距離短、容易產(chǎn)生沉淀等等一系列問題，是砂巖油藏基質(zhì)酸化理想的新型酸液。3配套技術(shù)低傷害、深穿透技術(shù)該項技術(shù)主要致力于實現(xiàn)施工過程中的低傷害和深部穿透，從液體選擇，工藝步驟、施工參數(shù)設(shè)計、輔助技術(shù)和施工保證(QA)與質(zhì)量控制(QC)等幾大方面出發(fā)，以提高提高酸化效果及增產(chǎn)有效期為總目標，實現(xiàn)高效增產(chǎn)，解決酸化初期增產(chǎn)但由于酸化半徑小、二次沉淀等導(dǎo)致產(chǎn)量很快遞減等問題。酸化在通過溶解地層巖石礦物和堵塞物質(zhì)，提高儲層滲透率的同時，在酸化作業(yè)過程中也帶來了一些新的傷害。如酸液配方和添加劑應(yīng)用不當，與地層巖石及流體系統(tǒng)(如重質(zhì)烴類，高礦化度地層水等)不配伍，施工參數(shù)不合理，反應(yīng)二次產(chǎn)物的沉淀氟化鈣(CaF2)、堿金屬氟硅酸鹽及氟鋁酸鹽、鋁的氟化物及氫氧化物、鐵化合物等，粘土水化膨脹、微粒運移，乳化，酸渣等都是酸化過程中可能帶來的傷害。最終酸化效果的好壞將取決于對儲層滲透率改善和傷害兩方面綜合作用的結(jié)果。顯然在致力于儲層改善的同時，最大限度地預(yù)防和控制酸化過程中可能帶來的傷害對提高總體酸化效果無疑有著十分重要地意義。該酸化技術(shù)針對具體井層特點，通過應(yīng)用性能優(yōu)良地酸液添加劑體系，選擇合理地施工步驟，正確應(yīng)用前、后沖洗液，達到對酸化過程中潛在傷害因素的有效控制，實現(xiàn)酸化過程中無傷害或低傷害，最大限度提高酸化帶內(nèi)滲透率。 在施工方式上，采用化學微粒分流技術(shù)，確保儲層滲透率、堵塞程度、壓力等差異較大小層均勻進酸，實現(xiàn)高、低滲透層的均勻解堵，使縱向上、平面上地層滲透率得到較充分改善，改善產(chǎn)液剖面，提高多層油藏小層動用程度。4.技術(shù)要素考慮除了包括常規(guī)酸化工藝技術(shù)的技術(shù)要點外，該工藝的特別技術(shù)要素如下：n 施工步驟方面：l 酸化前井筒清潔、降溫技術(shù)；l 注酸前溶解和隔離重質(zhì)烴類(瀝青、石蠟等)和其他有機堵塞物，以防酸渣等傷害物形成；l 隔離高礦化度地層水，防止處理液與堿金屬陽離子作用生成沉淀；l 足量后沖洗，凈化酸巖反應(yīng)帶，降低緩蝕劑等添加劑在巖石表面的吸附，恢復(fù)巖石水濕性，提高油相相對滲透率；l 施工過程中實施監(jiān)測與現(xiàn)場調(diào)整。n 液體選擇方面：l 據(jù)儲層礦物敏感性、流體系統(tǒng)、溫度條件和物性參數(shù)等選擇酸液體系；l 選擇與地層巖石和流體系統(tǒng)配伍的酸液添加劑體系；l 據(jù)儲層條件選擇適宜的新型酸液與HCl、HF和HBF4的濃度組合，避免二次反應(yīng)物沉淀；l 有效解除堵塞物質(zhì)，實現(xiàn)深部穿透，并注意保護巖石結(jié)構(gòu)；l 粘土水化膨脹的控制及粘土顆粒的就地化學熔化與穩(wěn)定，防止酸化后粘土微粒的運移；l 乳化物的控制、預(yù)防；l 鐵化合物的有效預(yù)防。n 施工參數(shù)設(shè)計方面：l 據(jù)儲層傷害程度選擇施工規(guī)模，以傷害帶為酸化解堵目標；l 遵循酸化用液足量、適量原則；l 排量和泵壓的選擇遵循MAPDIR原則。n 輔助技術(shù)手段：l 化學微粒暫堵分流技術(shù)的應(yīng)用確保不同小層均勻吸酸、均勻解堵，改善產(chǎn)液剖面；l 快速排液技術(shù)。n 質(zhì)量保證(QA)與質(zhì)量控制(QC) 通過入井液、入井材料質(zhì)量控制、施工參數(shù)