雷 霆，李 輝

（中國石油遼河油田公司，遼寧新民 110316）

多氫酸技術在沈陽油田的應用

雷 霆，李 輝

（中國石油遼河油田公司，遼寧新民 110316）

砂巖儲層酸化的常規(guī)土酸體系存在與礦物反應速度快、酸化液的有效距離短和容易產生二次沉淀等問題。現存的緩速酸酸液體系不能克服粘土和石英界面反應速率的巨大反差，新的深度酸化工藝可以在一定程度上增加酸液的穿透距離，但工藝繁瑣，且仍然不能解決沉淀、堵塞問題。多氫酸體系與現存的HF酸體系相比，其反應速度慢，溶解能力強，且具有良好的防垢性能和分散性能，可以抑制井眼附近的地層傷害，有效控制二次沉淀等優(yōu)點。

多氫酸；土酸酸化；二次沉淀；沈陽油田

沈陽油田屬高凝油藏，地質結構復雜，原油物性較差，油田開發(fā)后，儲層受到不同程度傷害，開發(fā)初期主要以無機堵塞為主，隨著油田的不斷開發(fā)，注入水增加、地層壓力、溫度下降，由于高凝油的重烴成份高，凝固點、析蠟點與地層溫度接近，受到外來液侵蝕時，重烴成份析出對油層造成冷傷害，高凝油與外來液不配伍，形成乳化現象，改變儲層潤濕性，提高表面張力，阻礙原油流動。同時，由于無機機雜的存在，加速了重烴的析出，二者結合形成油垢，造成近井地帶堵塞。

多年以來，針對砂巖油水井主要采用了土酸酸化解堵技術，清除油水井近井地帶的污染，恢復地層滲透率或者溶蝕地層巖石膠結物以提高地層滲透率。土酸與黏土礦物反應速度快，酸液大量消耗在近井地帶，處理半徑小，生成的二次沉淀對地層有新的傷害。為此，引進了多氫酸解堵技術，對處理劑用量、注入速度、施工工藝等幾個方面進行了研究［1-3］。2009-2010年現場試驗11井次，取得了良好的解堵效果。

1 多氫酸技術原理

1.1 反應機理

膦酸酯復合物理論上可電離出5個氫離子，因此被稱為多氫酸。多氫緩速酸體系主要由膦酸酯復合物和氟鹽反應生成HF，生成的HF再與巖石礦物反應。實質上與砂巖儲層反應的物質仍然是HF，但膦酸酯復合物可以逐步電離出氫離子與氟鹽反應，緩慢生成HF，因此控制了酸巖反應速度，實現了緩速。在酸液與地層開始反應時，由于化學吸附作用，在黏土表面形成硅酸-磷酸鋁膜的隔層（厚度不超過1μm），阻止黏土與HF進一步反應，防止了地層基質被肢解。隔層在弱酸（HF酸／碳酸）和水中溶解度小，在有機酸中溶解其次，但在HCL酸中溶解很快。因此，可以用少量的鹽酸和甲酸調整粘土的溶解度，達到優(yōu)化設計的目的。

1.2 巖心溶蝕及流動效果實驗

選用包括多氫酸、氟硼酸、土酸各三種濃度共9種酸液來進行室內實驗，針對不同區(qū)塊優(yōu)選出適合的主體酸。下面主要以優(yōu)選出的結果進行對比評價。

1.2.1 巖心溶蝕實驗

通過實驗可以為設計酸化解堵方案提供資料，優(yōu)選酸化解堵主體酸液體系。

（1）多氫酸體系與其它體系對石英的溶蝕率對比試驗。從圖1的溶蝕曲線可以看出，多氫酸對石英的溶蝕率從反應開始就一直高于土酸和氟硼酸，反應進行到120 min的時候，土酸的最終溶蝕率為8.35%，氟硼酸為0.50%，多氫酸體系為14.78%。

（2）多氫酸體系與其它體系對黏土的溶蝕率對比試驗。從圖2的溶蝕曲線可以看出，多氫酸對黏土的溶蝕率從反應開始就一直低于土酸和氟硼酸，反應進行到120 min的時候，土酸的最終溶蝕率為95%，氟硼酸為59%，多氫酸體系為38%。

（3）多氫酸體系與其它體系對碳酸鈣的反應性能對比。多氫酸與碳酸鈣反應過程中，氫離子濃度基本保持恒定的較高水平，而土酸和氟硼酸與碳酸鈣反應到20 min時，氫離子濃度就下降到1.0 mol／L，成為殘酸，失去反應活性。多氫酸有利于保持溶液的低p H值，同時，多氫酸可以電離出充足的氫離子，與氟鹽反應生成氫氟酸（圖3、圖4）。

圖1 多氫酸體系與其他體系對石英的溶蝕率對比試驗

圖2 多氫酸體系與其他體系對粘土的溶蝕率對比試驗

（4）多氫酸體系與其它體系對蒙脫石的溶蝕產物電鏡掃描對比。從掃描圖片發(fā)現，多氫酸與蒙脫石反應，在黏土的表面形成了“薄層”，減緩酸液體系對黏土礦物的反應速度。而氟硼酸的圖片發(fā)現，氟硼酸體系與蒙脫石反應之后，析出薄片狀的綠泥石晶體。土酸與蒙脫石反應之后的掃描圖片未見任何晶體析出。

圖3 3%多氫酸與碳酸鈣的反應曲線

圖4 土酸和氟硼酸與碳酸鈣反應曲線

1.2.2 三種酸液體系流動性實驗

通過流動性實驗，對比不同酸液體系對巖心滲透率的改善程度。用土酸體系和氟硼酸體系處理效后，滲透率比值在1.0左右。而多氫酸的三組試驗都表明，多氫酸可以取得較好的酸化處理效果，滲透率比值均大于2.0（表1）。

（1）土酸體系流動性試驗。處理液：12%HCl＋3%HF，溫度：80℃，見圖5。

表1 各種酸體系流動性試驗對比

（2）氟硼酸體系流動性試驗。處理液：8%HCl＋8%HBF，溫度：80℃，見圖6。

（3）多氫酸體系流動性試驗。處理液：3%多氫酸，實驗溫度：80℃，見圖7。

從上面的流動性實驗可以看出，多氫酸體系巖心滲透率的改善程度要高于土酸和氟硼酸。

1.3 多氫緩速酸酸化解堵工藝

1.3.1 處理劑用量

處理劑用量按處理半徑計算：

圖5 土酸體系流動性試驗

式中：Q——酸化解堵處理劑用量，m3；r——酸化解堵處理半徑，m，一般2～3 m；h——酸化解堵井段油層厚度，m；φ——酸化解堵井段油層有效孔隙度，%。

圖6 氟硼酸體系流動性試驗

圖7 多氫酸體系流動性試驗

1.3.2施工工藝

根據不同油藏特性，油藏特點和水井情況來確定不同的酸化工藝，主要依據泥質含量的不同，利用少量的鹽酸和甲酸調整粘土的溶解度；依據孔隙度和滲透率的不同，利用少量的鹽酸和醋酸調整酸液的p H值，從而調節(jié)多氫酸對石英的溶解度。

利用基液防膨，前置液和前置酸預處理油層，清洗附著在孔隙巖石表面原油，溶解巖石礦物中鈣質，防止注入主體酸時鈣、鎂離子沉淀；注入主體酸溶解黏土礦物和無機堵塞，恢復地層滲透率；后續(xù)注入頂替液，沖洗進井地帶，提高酸化解堵效果。

施工壓力和排量：要求在低于地層破裂壓力的條件下，盡可能提高注酸速度，根據現場情況注酸速度在0.5～2 m3／min。

2 應用效果

2.1 現場實施情況

2010年沈257塊、沈84塊和沈95塊多氫緩速酸試驗應用7井次，至2010年12月9日注水壓力比措施前低2～5.5 MPa，措施后累增注29 766 m3，見表2。

2.2 典型井實例分析

靜67-61井為沈84塊的一口油套分注注水井，酸化解堵前泵壓16 MPa，油壓16 MPa，日注19 m3，達不到日配注80 m3要求。該井于2010年9月8日進行酸化解堵施工，施工壓力最高達23 MPa，施工結束壓力為18.5 MPa，施工壓力下降4.5 MPa，說明油層堵塞得到解除。復注初期，該井注水壓力4.5 MPa，日注量由19 m3提高到80 m3，滿足了配注要求，目前注水壓力13.8 MPa，日注量64 m3，已累注7 072 m3。

表2 2010年沈陽采油廠水井酸化效果統(tǒng)計

2.3 經濟效益分析

注水井多氫酸解堵工藝，從2010年現場試驗實施以來，截止2010年12月9日，總共投入201.7萬元，累計增油1 203.5 t，噸油價格按0.3726萬元，凈創(chuàng)效246萬多元。

3 認識及建議

（1）多氫酸解堵技術可獲得較長的有效作用距離，增大酸化半徑，減少二次沉淀生成，降低注水壓力，提高注水時率，增加了油井產能。

（2）針對油井進行多氫酸酸化技術應用研究。

［1］ 李年銀，趙立強，劉平禮，等.多氫酸酸化技術及其應用［J］.西南石油大學學報，2009，31（6）：131-134.

［2］ 郭文英，趙立強，陳冀嵋，等.多氫酸體系酸化效果的室內試驗研究［J］.中國海上油氣，2007，（1）：54-57.

［3］ 趙立強，郭文英，曾曉慧.多氫酸酸液體系的性能評價［J］.石油與天然氣化工，2007，36（2）：139-141.

TE357.2

A

1673-8217（2011）增-0067-03

2011-03-12

雷霆，助理工程師，1984年生，2007年畢業(yè)于中國石油大學（華東）資源勘查工程專業(yè)，現從事油水井酸化解堵工藝研究工作。

吳官生