低滲透油層酸化實(shí)踐與認(rèn)識(shí)

低滲透油層酸化實(shí)踐與認(rèn)識(shí)第20卷第2期2010年6月江漢石油科技JIANGHANPETROLEUMSCIENCEANDI’ECHNOLOGYVo1.20No.2Jun.2010低滲透油層酸化實(shí)踐與認(rèn)識(shí)胡云鵬洪偉（江漢油田分公司江漢采油廠(chǎng)）摘要總結(jié)近年江漢油區(qū)低滲透油層酸化工藝發(fā)展，分析酸液與儲(chǔ)層原油，酸液與地層水之間存在的不配伍問(wèn)題，在一定程度上會(huì)對(duì)儲(chǔ)集層造成新的傷害，對(duì)低滲透油層的傷害更大,因粘土礦物引起的膨脹和分散運(yùn)移，油水乳渣等傷害因素,很可能使酸化無(wú)效.因此就增能酸化,暫堵酸化，壓裂酸化等方面提出下步工藝發(fā)展的建議和方向.關(guān)鍵詞酸化低滲透油層保護(hù)應(yīng)用認(rèn)識(shí)酸化是油井穩(wěn)產(chǎn)，增產(chǎn)的主要措施之一,目的是通過(guò)酸液在地層孔隙的孔穴及微裂縫中的流動(dòng)和反應(yīng)，來(lái)溶解井眼附近地層中的各種固相微粒，雜質(zhì)，疏通流體滲流通道，從而恢復(fù)和提高油井產(chǎn)能.江漢油區(qū)每年油井酸化30井次左右,2000-2004年年均增油在1x10t以上，措施有效率在70%以上，2005年以后酸化效果明顯變差,2005年措施有效率64%,年累增油降至3620t,2007年王場(chǎng)，廣華，黃場(chǎng)潛4油層酸化11口井，有效5口井，措施有效率45%.酸化增油效果變差的一個(gè)重要因素是酸化對(duì)象逐漸向低滲透，敏感性油層轉(zhuǎn)移，低滲透油層儲(chǔ)層物性差，滲流阻力大，能量消耗多，地層壓力和流動(dòng)壓力低.同時(shí)酸化工藝依舊延續(xù)中，高滲透層老的傳統(tǒng)酸化工藝，沒(méi)有進(jìn)行針對(duì)性的研究，近年來(lái)通過(guò)對(duì)低滲透油層酸化工藝的改進(jìn)與實(shí)踐，取得了一些認(rèn)識(shí).以前砂巖油藏酸化的對(duì)象主要是中，高滲透層，酸液以鹽土酸為主，部分井單獨(dú)使用土酸處理就能取得較好的效果.殘酸返排主要采用汽化活性水反洗排酸，由于地層能量相對(duì)充足,返排效果較好.低滲透油層由于孔隙或裂縫較小，生產(chǎn)過(guò)程中顆粒運(yùn)移更容易堵塞滲流孔道，同時(shí)地層壓力低，油層容易結(jié)垢,原油中的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)也容易析出，油層堵塞因素更復(fù)雜.更重要的是酸化在一定程度上解除堵塞物的同時(shí)地會(huì)對(duì)儲(chǔ)集層造成新的傷害，這些新的傷害對(duì)低滲透油層影響更大，低滲透油田在酸化過(guò)程中，若酸液體系沒(méi)有充分考慮油層保護(hù)問(wèn)題，酸液進(jìn)入地層后，因粘土礦物引起的膨脹和分散運(yùn)移，油水乳化產(chǎn)生的酸渣，及由毛管阻力和賈敏效應(yīng)引起的水鎖等傷害因素，很可能使酸化無(wú)效，造成嚴(yán)重的儲(chǔ)層傷害，反而使產(chǎn)量下降.因此低滲透油層酸化設(shè)計(jì)要從油層保護(hù)的角度出發(fā)，完善酸化設(shè)計(jì).1低滲透油層酸化過(guò)程中的油層傷害及工藝對(duì)策1.1酸液與儲(chǔ)層原油不配伍低滲透油層由于地層壓力低，在低于地層飽和壓力生產(chǎn)過(guò)程中由于壓力的變化原油會(huì)脫氣吸熱,導(dǎo)致原油溫度下降，原油中的蠟，膠質(zhì)，瀝青質(zhì)等容易析出，形成有機(jī)垢.酸液對(duì)有機(jī)垢起不到解堵的作用，相反由于低溫液體進(jìn)人,會(huì)加劇原油中的蠟，膠質(zhì),瀝青質(zhì)的析出，酸液與蠟，膠質(zhì)，瀝青質(zhì)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生酸渣.酸渣由瀝青，樹(shù)脂，石臘及其它高分子化合物組成，是一種膠狀不溶性產(chǎn)物，一旦產(chǎn)生，會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成永久性的傷害,一般很難消除.有研究表明，當(dāng)酸液中含有一定量的Fe和Fe時(shí)，會(huì)大大增加酸渣的生成量.在酸處理地層之前加入芳香烴溶劑可以溶解蠟，膠質(zhì)，瀝青質(zhì)等有機(jī)垢，同時(shí)加入酸化互溶劑也可以減緩酸渣的產(chǎn)生，同時(shí)將增加巖石表面與后續(xù)酸處理的接觸面積，提高酸化效率.現(xiàn)場(chǎng)酸化設(shè)計(jì)中在酸處理之前先向地層擠入一定量的含清防蠟劑和互溶劑的前置清洗液起到了一定的效果，如廣121井酸化施工，第一次施工單獨(dú)用酸處理，井口泵第一作者簡(jiǎn)介胡云鵬，男,1996年畢業(yè)于武漢化工學(xué)院精細(xì)化工專(zhuān)業(yè)，高級(jí)工程師.現(xiàn)在江漢采油廠(chǎng)作業(yè)工程部工作.?36?江漢石油科技第20卷壓達(dá)到45MPa擠不進(jìn)，第二次施工時(shí)進(jìn)行前置清洗液處理后，泵壓達(dá)到24MPa就可以開(kāi)始正常施工.1.2酸液與地層水不配伍江漢油區(qū)地層水富含Na,K,Ca,Mg,Fe,Fe“等離子，這些離子與土酸中的HF酸反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生不溶性的Na2SiF6,K2SiF,CaF沉淀,這些沉淀對(duì)低滲透層影響更大,會(huì)堵塞孔隙或裂縫.2Na+6HF+SiO2—_Na2SiF6l+2H2O+2H2K+6HF+SiO2ILSiF6l+2H2O+2HCa+2HF—-十caF2+2H砂巖油層酸化通常在主體酸（土酸或緩速酸）處理之前注入一段前置鹽酸處理地層，目的是驅(qū)替地層水，避免上述沉淀的產(chǎn)生.1.3酸液與儲(chǔ)層不配伍儲(chǔ)層巖石礦物成份復(fù)雜，酸液注入后對(duì)不同礦物產(chǎn)生的溶解機(jī)理不同，對(duì)儲(chǔ)層造成的傷害也不一樣.需要根據(jù)儲(chǔ)層巖石礦物成份確定酸液配方.1.3.1含碳酸鹽的砂巖地層單獨(dú)用土酸處理會(huì)產(chǎn)生CaF,沉淀傷害地層在主體酸（土酸或緩速酸）處理之前注入一段前置鹽酸處理地層可以減小傷害，鹽酸可以和大多數(shù)的碳酸鹽巖反應(yīng),保持地層的低pH值，減少CaF沉淀的產(chǎn)生.前置鹽酸中酸濃度和用量應(yīng)根據(jù)地層中碳酸鹽巖的含量以及鋁硅酸鹽的敏感性而變化.一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)?shù)貙又刑妓猁}巖含量過(guò)高時(shí)，很難保持足夠低的pH值，使向前移動(dòng)的氫氟酸及其反應(yīng)生成物不會(huì)產(chǎn)生沉淀，采用氫氟酸酸化可以接受的最大碳酸鈣含量要低于15%?20%.現(xiàn)場(chǎng)通常采用10%—15%的鹽酸作為前置酸.1.3.2顆粒的運(yùn)移傷害地層粘土礦物普遍存在于油，氣儲(chǔ)層中，對(duì)于低滲透油層，粘土礦物的膨脹,運(yùn)移會(huì)堵塞微小的孔道和裂縫,造成新的傷害.酸液注入到含蒙脫石或伊利石，蒙脫石含量較高的儲(chǔ)層，酸液中的水被蒙脫石所吸收,引起粘土礦物的膨脹，特別是蒙脫石含量高的粘土,膨脹體積可達(dá)6?10倍.高嶺石類(lèi)的粘土在儲(chǔ)層中大多數(shù)松散地附著在砂巖表面，隨著酸液的沖刷,剝落下來(lái)的微粒將發(fā)生運(yùn)移，造成孔隙喉道的堵塞，導(dǎo)致滲透率下降，因此在酸化作業(yè)過(guò)程中，必須加入粘土穩(wěn)定劑，同時(shí)應(yīng)減少高濃度HF酸的使用.推薦使用反應(yīng)速度慢，傷害小的緩速酸.目前現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的主體酸是JMC203組合酸，組合酸有5個(gè)氫離子可供反應(yīng).在組合酸系統(tǒng)中，組合酸所含的氫離子逐級(jí)分解，這意味著在組合酸中始終有1%的氫氟酸可供應(yīng)用，減緩了反應(yīng)速度.同時(shí)逐級(jí)分解的氫離子可保持低pH值，減少副反應(yīng)的發(fā)生.室內(nèi)試驗(yàn)表明組合酸適合低滲透油層應(yīng)用.(1)硅酸鹽巖溶蝕試驗(yàn)用一定量不同濃度的酸液與硅酸鹽礦物(醫(yī)用載玻片)在一定溫度下充分反應(yīng)，來(lái)評(píng)價(jià)酸液的溶解能力,并與常規(guī)土酸進(jìn)行比較.見(jiàn)表1.(2)巖芯試驗(yàn)結(jié)果及分析在85°C溫度下，分別測(cè)定JMC203組合酸和常規(guī)土酸通過(guò)巖心前后的滲透率，以驅(qū)替孔隙體積倍數(shù)(PV)為橫坐標(biāo),酸化前后的水相滲透率為縱坐標(biāo),繪制孔隙倍數(shù)Pv一滲透率曲線(xiàn).見(jiàn)圖1,圖2.從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,土酸對(duì)硅酸鹽礦物有較強(qiáng)的溶蝕作用，但巖芯試驗(yàn)表明前置鹽酸一土酸酸化后的滲透率比酸化前的滲透率還小.土酸對(duì)巖心產(chǎn)生了新的傷害，而JMC203組合酸與常規(guī)土酸相比，JMC203組合酸對(duì)巖心具有較好的酸化效果.1.4殘酸與儲(chǔ)層礦物反應(yīng)產(chǎn)生二次沉淀造成的油層傷害酸化反應(yīng)后期，隨著H的不斷消耗,pH值上升，殘酸與儲(chǔ)層礦物反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生二次沉淀，包括CaF,鐵質(zhì)沉淀等，殘酸滯留地層時(shí)間越長(zhǎng),沉淀越多，低滲透油層影響尤為明顯，由于地層能量低，殘表1酸液對(duì)壓嚴(yán)重，施工壓力為0MPa，酸化后殘酸排不出產(chǎn)生新的傷害，液量由4.1m降到0m.目前采取的措施是在主體酸處理后，加入一段含互溶劑的后置酸，?方面可以把反應(yīng)過(guò)的地層及其附近的pH值維持在一個(gè)較低水平，減少二次沉淀的產(chǎn)生;同時(shí)可用互溶劑來(lái)除掉近井地帶的緩蝕劑吸附傷害,促進(jìn)排液和保持地層親水.提高返排效率是酸化成功非常重要的因素.酸反應(yīng)后若立即返排,二次沉淀產(chǎn)物如松軟的氫氧化鐵或氫氧化鋁凝膠仍有可能大部分排出地層.但若沒(méi)有及時(shí)返排，則膠狀沉淀在高壓，高溫的地層環(huán)境中將結(jié)晶成較大的,比膠狀物致密的沉淀，此時(shí)即使再進(jìn)行返排也無(wú)法將沉淀物沖洗出來(lái).前幾年地層-37?能量充足,通常采用汽化活性水返排效果較好.隨著地層能量下降，汽化活性水返排效果變差，部分井汽化活性水返排后下泵因腐蝕返工，影響酸化效果.針對(duì)這些問(wèn)題，研究應(yīng)用了負(fù)壓排酸管柱，該管柱主要由負(fù)壓發(fā)生器,Y221—】14封隔器等組成，一趟管柱能夠完成酸化，排酸施工.酸化關(guān)井反應(yīng)后，從套管泵入工作液，負(fù)壓發(fā)生器在井底產(chǎn)生負(fù)壓,使地層內(nèi)的殘酸及反應(yīng)物及時(shí)排出地層，避免地層的二次傷害，提高酸化效果.2007年現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用11井次,工藝成功率82%，有2口井由于負(fù)壓發(fā)生器內(nèi)部流道堵塞未成功，措施有效率73%.通過(guò)負(fù)壓反洗井進(jìn)出口液量對(duì)比，大部分井出口液量大于進(jìn)口液量，說(shuō)明反洗過(guò)程中地層出液,如王西15—8B井酸化后負(fù)壓返排，負(fù)壓反洗45m.出液56m,但也有部分井未見(jiàn)到明顯效果，同時(shí)由于喉管與噴嘴處的最小直徑（下轉(zhuǎn)第4JD頁(yè)）?l86q一.J000U“u【’］靶?40?江漢石油科技20卷表3皮碗封隔器技術(shù)參數(shù)表表4金屬粘濾砂管性能指標(biāo)的防砂施工程序,從目前應(yīng)用的10口井來(lái)看:平均提高原油采收率2.2%,累計(jì)增油5000多噸，增油效益1000多萬(wàn)元;此外,由于管理水平的提高，加快了作業(yè)進(jìn)程并避免了許多井上事故導(dǎo)致的打撈，換器材費(fèi)用,平均單井節(jié)約成本近5萬(wàn)元，共創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益1050多萬(wàn)元，取得了很好的效果.參考文獻(xiàn)1朱彩虹，孫輝，等.疏松砂巖稠油油藏防砂方法優(yōu)選試驗(yàn)研究［J］.特種油氣藏;2000,（3）.（編輯汪孝芝）?-』?？?’?？？?？-??????????J.????? ??? ?? ., ???????f?...._?_....???....???....???....?I?..-?-....?f???1.??.??’? -???^??T\??f^\\?? 一??^^??????????.???？？？t?????？？?？？Itf?Il--??.？?？l?t?’？.?????^^??????j????'^^?????'^^?????^^????，^?????^兀 ???????^^????兀^^j?,??（上接第37頁(yè)）只有5mm,如果井筒雜質(zhì)多,就會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象影響返排.2下步工藝發(fā)展的方向2.1CO增能酸化工藝低滲透油層酸化工藝的核心是油層保護(hù)，酸化過(guò)程油層傷害的重要因素是地層能量不足.CO增能酸化工藝是在酸化施工時(shí)，用泵注法注入一個(gè)液態(tài)CO段塞或?qū)⒁后wCO:在高壓下同酸液混合擠人地層.當(dāng)液體CO進(jìn)入地層后，由于溫度不斷升高，而施工后壓力不斷下降，液態(tài)CO體積不斷膨脹，這種膨脹能量將擠推和攜帶殘酸，往往無(wú)需抽汲即可排凈殘酸.2.2暫堵酸化工藝目前酸化存在的另一個(gè)問(wèn)題是增液不增油，由于地層的非均質(zhì)性，高低滲透層往往同時(shí)并存，酸液優(yōu)先進(jìn)入高滲透層，對(duì)低滲透層的影響很小,酸化的結(jié)果往往使水量大增，油量不增.暫堵酸化工藝是在酸化前先注入油溶性樹(shù)脂對(duì)高滲透層進(jìn)行封堵，使酸液轉(zhuǎn)人中低滲透層.2.3壓裂酸化壓裂酸化通常適用于碳酸鹽巖地層，國(guó)外現(xiàn)在已將該技術(shù)引入砂巖地層，先將水溶性有機(jī)溶劑和乙氧基化的脂肪叔胺制成的膠凝泡沫劑膠化的泡沫酸注入地層,再將地