高淺北區(qū)水平井均勻酸化技術(shù)研究與應(yīng)用

高淺北區(qū)水平井均勻酸化技術(shù)研究與應(yīng)用

一、井段及井段水質(zhì)特征河?xùn)|油田高平坦區(qū)域的含油層系為官陶組，油層埋深1700.190m。含油面積6.8km2。區(qū)塊儲(chǔ)層孔隙度平均32%,滲透率平均1900×10-3μm2,屬高孔高滲型儲(chǔ)層,儲(chǔ)層非均質(zhì)性嚴(yán)重,膠結(jié)疏松。地下原油粘度90.34mPa·s,飽和壓力9.02MPa,地層溫度65℃,邊底水能量充足,屬于未飽和邊底水驅(qū)常規(guī)稠油油藏。第一口水平井射孔完井后,產(chǎn)液量低。酸化后,產(chǎn)量上升顯著,使得酸化解堵工藝在對(duì)該區(qū)塊水平井產(chǎn)能認(rèn)識(shí)和穩(wěn)產(chǎn)的重要作用得到認(rèn)同。水平井酸化工藝難點(diǎn)是井段長(zhǎng)、均勻布酸困難。根據(jù)該區(qū)塊直井砂巖基質(zhì)酸化的經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)有的儲(chǔ)層改造技術(shù),結(jié)合高淺北區(qū)水平井的不同完井方式及防砂工藝,在酸液體系、施工管柱等方面開(kāi)展了研究水平井均勻酸化技術(shù)的研究,形成系列水平井均勻酸化技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)得到廣泛應(yīng)用,取得了好的效果。二、工具完井及轉(zhuǎn)向劑管理水平井均勻酸化技術(shù)有機(jī)械式分段、轉(zhuǎn)向劑轉(zhuǎn)向、連續(xù)油管拖動(dòng)等技術(shù)。高淺北區(qū)均勻酸化技術(shù)主要圍繞機(jī)械式分段、轉(zhuǎn)向劑轉(zhuǎn)向展開(kāi)的。對(duì)于機(jī)械式分段技術(shù)的研究,主要考慮水平段井況是否適合下工具。這就涉及到水平井的完井方式及防砂工藝。分段射孔固井完井而未下防砂管的和分段篩管完井的,可以采用工具分段酸化。對(duì)于轉(zhuǎn)向劑轉(zhuǎn)向技術(shù)根據(jù)儲(chǔ)層特點(diǎn)和轉(zhuǎn)向劑能否通過(guò)防砂管等來(lái)優(yōu)選。高淺北區(qū)防砂管采用金屬氈濾砂管和精細(xì)微孔復(fù)合防砂管。金屬氈濾砂管精度較高,顆粒轉(zhuǎn)向劑通過(guò)困難,容易堵塞防砂管。對(duì)于采用金屬氈濾砂管防砂的,采用提高液體粘度(酸液粘度)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。對(duì)于采用精細(xì)微孔復(fù)合防砂管的,可采用優(yōu)選粒徑后的化學(xué)轉(zhuǎn)向劑。根據(jù)高淺北區(qū)水平井均勻酸化技術(shù)的需要,研究了高粘酸體系(稠化酸)和可通過(guò)篩管的轉(zhuǎn)向劑。1.稠化劑加入量稠化酸是用稠化劑來(lái)提高酸液粘度。增加酸液粘度,在施工過(guò)程中可減少酸液在高滲透層的濾失,同時(shí)可提高泵注阻力,提高酸液在低滲透率層的分布量,增強(qiáng)酸液轉(zhuǎn)向能力。稠化劑的加入同時(shí)能夠很好地限制液體對(duì)流,使H+的傳遞限于擴(kuò)散,降低酸巖反應(yīng)速度,增加活性酸穿透距離,達(dá)到深部酸化的目的。對(duì)稠化酸在長(zhǎng)井段均勻酸化作用,主要從粘度的測(cè)定、巖心流動(dòng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)。1.1稠化酸流度的比較在室溫下,稠化酸的運(yùn)動(dòng)粘度為常規(guī)酸的28倍,稠化酸的流度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)酸的流度,說(shuō)明在相同的施工壓力下,稠化酸能夠起到擴(kuò)大酸液在地層中的波及范圍的作用。1.2水平井段填砂管滲透率模擬用40～100目高淺北區(qū)塊地層砂,裝入直徑為2.8cm、長(zhǎng)度為8.0cm的不銹鋼管管內(nèi),制成1#、2#、3#三個(gè)填砂管。1#管壓實(shí)1MPa,并驅(qū)替3ml鉆井液,模擬鉆井液損害;2#管壓實(shí)1MPa;3#管壓實(shí)2MPa;驅(qū)替壓力0.2MPa。通過(guò)驅(qū)替入鉆井液和采用不同的壓實(shí)壓力,使得三個(gè)填砂管的滲透率不同。將三個(gè)填砂管并聯(lián)起來(lái),模擬水平井生產(chǎn)井段因鉆井液傷害造成的不同滲透率的生產(chǎn)段。然后驅(qū)替稠化酸,記錄稠化酸在不同填砂管通過(guò)的量,計(jì)算分流系數(shù)(單個(gè)填砂管流出的液量除以所有巖心管流出的總液量)。重新填制三個(gè)填砂管用常規(guī)酸來(lái)驅(qū)替,記錄常規(guī)酸液在不同填砂管通過(guò)的量,計(jì)算分流系數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可知,對(duì)比稠化酸比常規(guī)酸在進(jìn)入低滲透的前后的分流系數(shù),發(fā)現(xiàn)在相同條件下稠化酸流過(guò)低滲透層的量大于常規(guī)酸的量。綜上所述,稠化酸通過(guò)增加酸液粘度能起到一定的均勻酸化效果,對(duì)地層產(chǎn)生的傷害也較小。2.轉(zhuǎn)向劑與其它酸液添加劑配伍水平井均勻酸化用轉(zhuǎn)向劑應(yīng)滿(mǎn)足如下要求:轉(zhuǎn)向劑可以通過(guò)篩管;在酸中不溶解且性能穩(wěn)定,適合溫度與地層溫度相當(dāng);在高滲層壁上形成的低滲濾餅?zāi)艹惺芤欢ǖ膲翰?且滲透率接近低滲層或未處理層段的滲透率;轉(zhuǎn)向劑為低傷害,即不能進(jìn)入地層深部,一旦酸化結(jié)束轉(zhuǎn)入生產(chǎn)后,能迅速、徹底解除對(duì)油層的堵塞;轉(zhuǎn)向劑與其它酸液添加劑配伍。結(jié)合以上要求,并根據(jù)高淺北區(qū)儲(chǔ)層溫度及水平井的井況,研究了油溶性樹(shù)脂作為轉(zhuǎn)向劑。2.1德國(guó)的宇宙射劑的物理性能(1)向劑65%的微粒高淺北區(qū)篩管完井用的篩管精度為125μm。轉(zhuǎn)向劑75%的微粒分布在30μm以下,絕大部分可以通過(guò)篩管。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)將磨細(xì)分散好后的樹(shù)脂循環(huán)通過(guò)高淺北區(qū)篩管,未發(fā)現(xiàn)起壓現(xiàn)象,不堵塞篩管。(2)油溶在100ml煤油中加入4g精研制粒樣品,不同溫度下測(cè)定不溶物含量,試驗(yàn)結(jié)果表明,選用的樹(shù)脂不同溫度下在煤油中的不溶物極低。(3)耐溫性測(cè)得樹(shù)脂的軟化點(diǎn)在60℃～90℃。(4)通過(guò)測(cè)量不同溫度50110下水、12%hcl和3%hf和12%hcl的溶解，確定非油介質(zhì)的穩(wěn)定性試驗(yàn)表明,在以上介質(zhì)中均不溶。2.2巖心旋轉(zhuǎn)劑的旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)2.2.1擠入轉(zhuǎn)向劑后的巖心滲透率為試驗(yàn)壓差對(duì)轉(zhuǎn)向劑轉(zhuǎn)向效果的影響,選用原始滲透率為187.16×10-3μm2的人造巖心,在不同壓差下測(cè)定擠入轉(zhuǎn)向劑后的巖心滲透率。見(jiàn)圖1。由圖1看出,隨著壓差的增加,擠入轉(zhuǎn)向劑后巖心的滲透率迅速降低。當(dāng)壓差為0.4MPa時(shí),暫堵率已達(dá)到99.5%;當(dāng)壓差為0.6MPa時(shí),試驗(yàn)巖心滲透率已小于1.0×10-3μm2;當(dāng)試驗(yàn)壓差大于0.8MPa后,巖心暫堵后的滲透率基本為零。隨著壓差的繼續(xù)增大,巖心的滲透率已基本不變。2.2.2巖心流動(dòng)試驗(yàn)為了檢驗(yàn)轉(zhuǎn)向劑的暫堵效果及解堵效果,在90℃條件下,采用人造巖心分別用標(biāo)準(zhǔn)鹽水和煤油進(jìn)行室內(nèi)巖心流動(dòng)試驗(yàn),測(cè)定了暫堵率和巖心滲透率恢復(fù)率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可看出,選用的顆粒轉(zhuǎn)向劑對(duì)不同滲透率巖心的暫堵率均大于98%,而滲透率恢復(fù)可達(dá)95%以上,這說(shuō)明具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)向效果和解堵效果。2.2.3透率巖心解堵效果選用兩塊不同滲透率的巖心進(jìn)行并聯(lián)巖心流動(dòng)試驗(yàn),向兩塊巖心同時(shí)進(jìn)行驅(qū)替試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表3。兩塊巖心同時(shí)注入暫堵劑溶液,巖心滲透率開(kāi)始下降。對(duì)于高滲透率的巖心,由于吸收液體多,注入暫堵劑溶液后巖心滲透率急劇降低,當(dāng)其滲透率降到接近或低于低滲透率巖心滲透率時(shí),兩塊巖心滲透率開(kāi)始達(dá)到平衡,最終兩塊巖心基本趨于同一流量,這說(shuō)明注入后,確實(shí)起到了分流作用,但由于1#巖心滲透率較高,達(dá)到有效暫堵時(shí)所需要注入的分流劑液量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2#巖心。隨后注入柴油,兩塊巖心的滲透率迅速恢復(fù),表明解堵效果好。綜合以上實(shí)驗(yàn),選用的顆粒轉(zhuǎn)向劑即可以滿(mǎn)足暫堵高滲或漏失層均勻酸化的要求,又不會(huì)堵塞防砂篩管。三、系列均勻氧化技術(shù)1.跨隔式管柱管柱水平井酸化分段工具為跨隔式膨脹封隔器及配套工具組成?？绺羰脚蛎浄飧羝饔缮舷聝蓚€(gè)封隔器組合而成。兩封隔器中間由油管相連,與連續(xù)油管共同組成跨隔式膨脹酸化管柱。兩個(gè)封隔器可同時(shí)坐封也可同時(shí)解封,能在裸眼或套管井中進(jìn)行重復(fù)跨隔作業(yè),一次下井可對(duì)多個(gè)小段分別處理。結(jié)合跨隔式封隔器的分段原理和冀東油田現(xiàn)有井下工具的情況,開(kāi)發(fā)研制出工藝簡(jiǎn)單的酸化分段管柱,見(jiàn)圖2。用封隔器來(lái)實(shí)現(xiàn)酸液的強(qiáng)制分段進(jìn)入不同油層段;用打孔短節(jié)或定壓開(kāi)關(guān)起到限流作用,增加管內(nèi)外壓差,坐封封隔器,提高施工壓力?？紤]到淺層油藏易出砂,存在施工安全隱患和影響封隔器的坐封效果,該管柱主要應(yīng)用在固井射孔完井、生產(chǎn)井段是分段的水平井酸化投產(chǎn)中,下1～2個(gè)封隔器施工井段分做2～3段,施工壓力可提高2～4MPa。2.稠化酸與常規(guī)酸多級(jí)注入防砂工藝對(duì)于井筒內(nèi)已有防砂管的,分段工具的使用受到限制。封隔器分段處理技術(shù)在均勻分布酸液程度上有限。沒(méi)有使用封隔器前,酸液進(jìn)入離直井段最近的一段;使用封隔器后,酸液進(jìn)入離水嘴或短節(jié)孔眼近的井段。如何最大程度的增加酸液在井段分布的均勻性?采用稠化酸與常規(guī)酸多級(jí)注入方式,先擠入常規(guī)酸,再擠入稠化酸,之后多級(jí)交替使用。G104-5P1井生產(chǎn)井段用防砂管防砂。2005年5月因油層存在顆粒運(yùn)移堵塞,采用了土酸與稠化酸多級(jí)注入酸化工藝。酸化后該井含水平均降低10%左右,是由于多級(jí)酸化釋放了部分過(guò)去沒(méi)有出力井段的產(chǎn)能,起到了提高酸液波及面積的作用。3.調(diào)整轉(zhuǎn)向劑性能酸化解堵施工中酸液優(yōu)先進(jìn)入高滲透層,使層間滲透率差異進(jìn)一步加大,而低滲透層則得不到處理,達(dá)不到酸化解堵的預(yù)期效果。采用化學(xué)轉(zhuǎn)向技術(shù)解決酸液在水平井段的局部突進(jìn)問(wèn)題,使酸液較均勻地導(dǎo)向不同滲透率的層段?，F(xiàn)場(chǎng)施工中,當(dāng)擠入一定量的酸液后,如果擠注壓力明顯下降,直接用酸液攜帶轉(zhuǎn)向劑進(jìn)入井筒,依靠自然選擇通過(guò)篩管進(jìn)入高滲透層的炮眼,形成堵塞,使酸化過(guò)的層段不再吸液而使后續(xù)酸液進(jìn)入到未酸化的層段,從而達(dá)到均勻酸化的目的。在實(shí)際應(yīng)用中,發(fā)現(xiàn)部分使用化學(xué)轉(zhuǎn)向劑的井在短期內(nèi)出現(xiàn)含水下降的現(xiàn)象。分析認(rèn)為,水平井在生產(chǎn)過(guò)程中的不是全井段出液,而是部分井段出液。轉(zhuǎn)向劑可能部分堵塞了主要出液層,也就是高含水層,隨后的酸液又釋放了低產(chǎn)液段的產(chǎn)液能力,導(dǎo)致含水有所下降。根據(jù)這個(gè)分析,調(diào)整了轉(zhuǎn)向劑性能使其作為堵劑。既能起到均勻酸化作用,又能降水,做到堵-解結(jié)合?，F(xiàn)場(chǎng)上選吸收量較大,同時(shí)含水大于85%的井。工藝上采用先擠入調(diào)整好性能的轉(zhuǎn)向劑,提高施工壓力后,再打酸液或堵劑交替注入。G104-5CP17應(yīng)用效果較明顯。該井2005年6月投產(chǎn),篩管完井。井段長(zhǎng)129.6m。施工過(guò)程前測(cè)吸收量,壓力0MPa,排量500L/min。在擠入了堵-解體系過(guò)程中壓力由0～17～10MPa。開(kāi)井初期含水由81%下降到68%。4.井段采用壓裂車(chē)組,增加酸液對(duì)地層的覆蓋率,提高井段施工總排放量高排量注酸能保證酸液在地層和水平井段作用距離。水平井平均以100m來(lái)計(jì)算,充滿(mǎn)100m套管內(nèi)空間只需要1.5～2.5m3液量,通過(guò)提高注入排量,實(shí)現(xiàn)清掃到整個(gè)井段,減少酸液在地層的漏失?，F(xiàn)場(chǎng)施工中,施工管柱下到在射孔段上部而不是正對(duì),以減小近直井段處注入壓力和進(jìn)酸量,增加酸液對(duì)油層段的覆蓋率。施工設(shè)備采用壓裂車(chē)組,在低于地層破裂壓力條件下,盡可能提高施工排量。G104-5P27井采取分三段篩管完井投產(chǎn),水平油層段較長(zhǎng)。穩(wěn)定生產(chǎn)3個(gè)月時(shí)間后,液面和液量有所下降,為提高均勻酸化程度和酸液波及面積,應(yīng)用稠化酸+土酸體系交替注入技術(shù),施工采用千型車(chē)大排量酸化,施工排量1300L/min。施工后生產(chǎn)顯示酸化效果較好,液面由700m上升至240m,液量由20m3/d上升至60m3/