郭云峰，黃嘉琦

低滲油田儲(chǔ)層酸化解堵技術(shù)應(yīng)用

郭云峰1，2，黃嘉琦3

（1. 西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系， 陜西 西安 710069； 2. 大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（西北大學(xué)）， 陜西 西安 710069；3. 中國石油西南油氣田分公司川西北氣礦雙流采氣作業(yè)區(qū)， 四川 成都 610200）

低滲油田在開發(fā)過程中儲(chǔ)層容易產(chǎn)生各類污染傷害，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲流能力下降，從而影響開發(fā)效果。對(duì)已產(chǎn)生傷害的儲(chǔ)層，需要進(jìn)行有效的解堵來提高儲(chǔ)層滲流能力。經(jīng)過巖心分析，研究區(qū)延長(zhǎng)組儲(chǔ)層內(nèi)粘土礦物含量較高，在酸化作業(yè)時(shí)，由于注酸體系及規(guī)?？刂撇划?dāng)，容易造成二次污染，使得酸化作業(yè)失敗。通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究分析延長(zhǎng)組儲(chǔ)層巖心與常用低滲儲(chǔ)層酸液體系酸蝕作用效果，從而判斷出不同酸液作用于巖心的最佳酸液反應(yīng)濃度，以及酸巖反應(yīng)速率。通過實(shí)驗(yàn)研究，優(yōu)選出最佳的酸化液體系及酸化工藝流程，并給出了酸液用量的計(jì)算方法。研究成果可有效的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)酸化工藝的實(shí)施，也為同類低滲油田酸化工藝酸液體系優(yōu)選提供參考。

低滲儲(chǔ)層；油層保護(hù)；酸化；酸液體系

低滲油田開采難度大，具有低滲、低產(chǎn)、低采油指數(shù)、低豐度的特征，開發(fā)過程主要表現(xiàn)出油井產(chǎn)能低，幾乎達(dá)不到工業(yè)生產(chǎn)油井的基本要求，在以往的研究過程，采取超前注水，完井后進(jìn)行大規(guī)模體積壓裂增產(chǎn)，以提高油井產(chǎn)能。但隨著油井持續(xù)開采，呈現(xiàn)出遞減較快的特征，為進(jìn)一步提高產(chǎn)能，改善儲(chǔ)層滲流能力，采取酸化等措施［1］。

近年來在儲(chǔ)層保護(hù)研究和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作上，借鑒了外國的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，依據(jù)可低滲油田的實(shí)際特征，采用了諸如：①解堵劑，使得解堵措施實(shí)施工藝的有效期縮短；②緩蝕酸，能有效的延緩酸液與儲(chǔ)層巖石的反應(yīng)，從而達(dá)到深度酸壓，增大酸化作用范圍的目的；③防膨劑，用于低滲、水敏性儲(chǔ)層，由于注水開發(fā)過程導(dǎo)致粘土礦物膨脹，從而降低儲(chǔ)層有效孔隙度，防膨劑的應(yīng)用可大大降低這一效果；④助排劑、抗乳化劑等，應(yīng)用于酸化過程對(duì)儲(chǔ)層的保護(hù)［2-5］。對(duì)儲(chǔ)層的保護(hù)是一項(xiàng)重要的開發(fā)工程，同時(shí)，對(duì)污染傷害后的儲(chǔ)層進(jìn)行有效的解堵治理，才能更好的開發(fā)油氣資源，提高開發(fā)效果。

以壓裂、酸化等對(duì)儲(chǔ)層的污染傷害展開研究，利用研究區(qū)延長(zhǎng)組長(zhǎng)8低滲砂巖巖心進(jìn)行室內(nèi)酸化解堵實(shí)驗(yàn)，分析不同酸液體系對(duì)巖性的酸蝕作用影響，進(jìn)而確定出最優(yōu)的酸化液體體系，以達(dá)到降低儲(chǔ)層污染傷害的目的，從而能有效的進(jìn)行酸化解堵，為研究區(qū)低滲儲(chǔ)層開發(fā)過程儲(chǔ)層傷害問題，提供一個(gè)可靠的技術(shù)工藝。

1 儲(chǔ)層地質(zhì)特征

1.1 延長(zhǎng)組油層特征

巖性以灰白色塊狀-層狀細(xì)顆長(zhǎng)石砂巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及深色泥質(zhì)砂巖互層。研究區(qū)儲(chǔ)層延長(zhǎng)組沉積旋回及巖性在測(cè)井上反應(yīng)明顯，能較為準(zhǔn)確的從上到下區(qū)分出五段十個(gè)油層組。其中長(zhǎng)8組為研究區(qū)主要開采層位，為典型的低孔低滲儲(chǔ)層。

1.2 巖石學(xué)特性

長(zhǎng)8組儲(chǔ)層灰黑色細(xì)粒、中粒中-細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖、巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，礦物成分中石英含量較低為35%～39%，長(zhǎng)石含量為33%～38%左右，兩者比例接近。其中噴發(fā)巖巖屑含量較高，為8%～18%，所檢查樣品皆未發(fā)現(xiàn)白云巖巖屑成分（表1）。

表1 研究區(qū)長(zhǎng)8儲(chǔ)層碎屑組分

1.3 儲(chǔ)層物性特征

巖心分析得到長(zhǎng)8段儲(chǔ)層為低孔、低滲儲(chǔ)層，評(píng)價(jià)巖心孔隙度10.2%、滲透率2.51×10-3μm2。影響孔滲原因較多，沉積相、孔吼結(jié)構(gòu)、天然膠結(jié)情況等，總體而言，河道砂體孔滲物性較好［6］。

1.4 儲(chǔ)層流體特征

以往試采過程長(zhǎng)8段油層采出地面原油密度0.84～0.86 g/cm3，地層原油密度0.71～0.74 g/cm3，地面原油粘度3.6～6.7 mPa·s，地層原油粘度0.9～1.0 mPa·s，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較低。原始地層壓力16.9～17.9 MPa，生產(chǎn)氣油比110～120 m3/t，原油飽和壓力12.5 MPa左右，地飽壓差小（4.4～5.4 MPa）。

根據(jù)已見水井水樣化驗(yàn)分析，水樣礦化度較高，達(dá)到11 250～52 620 mg/L，為CaCl2水性，pH為6.2左右。

2 酸化液篩選實(shí)驗(yàn)

2.1 常用酸液體系

酸化作業(yè)時(shí)若使用的酸液不當(dāng)，會(huì)造成儲(chǔ)層酸巖反應(yīng)后產(chǎn)生大量的沉淀物，造成儲(chǔ)層孔隙吼道的堵塞，產(chǎn)生二次污染，使得酸化作用適得其反。目前主要采用兩種酸液體系為鹽酸和土酸。

2.1.1 鹽酸體系

酸化過程利用鹽酸（HCl）來進(jìn)行前置液頂替，可有效處理砂巖中碳酸鹽巖膠結(jié)物，但酸巖反應(yīng)后產(chǎn)生的陽離子例如Ca2+、Mg2+、Fe3+和Al3-容易形成Al（OH）3和Fe（OH）3沉淀物，導(dǎo)致儲(chǔ)層孔隙吼道堵塞。同時(shí)鹽酸與粘土礦物發(fā)生反應(yīng)，粘土礦物中所含的綠泥石Fe3+含量較高，極易產(chǎn)生酸敏現(xiàn)象。

2.1.2 土酸體系

土酸（HF）酸化過程主要利用HF與儲(chǔ)層中礦物質(zhì)反應(yīng)，酸蝕巖石孔隙吼道內(nèi)的堵塞物，達(dá)到解堵并改善儲(chǔ)層滲流能力的目的。土酸具有非常強(qiáng)的酸蝕能力，能溶解很多種硅酸鹽礦物，以及對(duì)粘土礦物也具有很好的溶蝕能力［7］。但在二次反應(yīng)后會(huì)產(chǎn)生沉淀物，導(dǎo)致儲(chǔ)層滲流能力降低。

2.1.3 氟硼酸體系

氟硼酸（HBF4）能產(chǎn)生水解反應(yīng)，生成氫氟酸，所生成的氫氟酸與儲(chǔ)層巖石反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生酸蝕作用。鹽酸與氟硼酸的組合工藝，能使酸液與巖石的反應(yīng)延緩，實(shí)現(xiàn)深度酸化［8］。因此氟硼酸較為適用于低滲儲(chǔ)層的深度酸化作業(yè)。

2.2 酸巖溶蝕率反應(yīng)實(shí)驗(yàn)

2.2.1 實(shí)驗(yàn)方法

取研究區(qū)分布不同位置2口井的長(zhǎng)8組儲(chǔ)層巖心樣品，分別在巖心粉碎機(jī)中打碎，并在100目徑過濾篩中過濾后進(jìn)行烘干，干燥冷卻。取3 g巖心，并取60 mL酸液，置于密閉容器中模擬地層溫度66 ℃下進(jìn)行酸巖反應(yīng)，對(duì)反應(yīng)后的液體進(jìn)行過濾，過濾出固體并進(jìn)行烘干，則可得到被溶蝕掉的巖心重量，溶蝕的巖性與遠(yuǎn)巖心重量之比即為溶蝕率。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)過程

（1） 選用不同濃度的鹽酸按照上述巖心與酸液比例，依次進(jìn)行巖心樣品+鹽酸的酸巖反應(yīng)，求得不同濃度下鹽酸的對(duì)巖心的溶蝕率，進(jìn)而確定出最佳的鹽酸反應(yīng)濃度。

（2） 利用第一部實(shí)驗(yàn)過程確定的最佳濃度鹽酸處理下的巖心反應(yīng)物，分別與不同濃度下的土酸、不同濃度下的有機(jī)土酸（HAC）和不同濃度下的氟硼酸進(jìn)行酸巖反應(yīng)，同樣求取最佳的HF酸液反應(yīng)濃度、HAC酸液反應(yīng)濃度和氟硼酸液反應(yīng)濃度。

（3） 完成上述實(shí)驗(yàn)后，確定出酸化作業(yè)的酸液及相應(yīng)濃度。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

（1） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，2口井4個(gè)巖心樣品反應(yīng)得到，最佳的鹽酸反應(yīng)濃度為7%～10%。

（2） 經(jīng)鹽酸反應(yīng)作用后的4個(gè)巖心樣品再經(jīng)過不同酸壓酸蝕作用后，得到最佳HF濃度為3%～4.5%，最佳HAC濃度為3%～4%，最佳HBF4濃度為6%～8%。

（3） 并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析各類酸液與巖心反應(yīng)時(shí)溶蝕時(shí)間與溶蝕效果，通過分析得到在2～3 h為最佳酸蝕反應(yīng)時(shí)間，時(shí)間越長(zhǎng)之后溶蝕率變化減緩。

3 酸化液體系配置

3.1 各階段酸化流程

結(jié)合實(shí)驗(yàn)成果，針對(duì)研究區(qū)長(zhǎng)8段儲(chǔ)層實(shí)際情況，選用以下分階段酸化流程：

（1） 注入4% NH4Cl沖洗液；

（2） 注入10%鹽酸和5%二甲苯組成的前置液，溶蝕儲(chǔ)層巖石中碳酸鹽類等沉淀，解除蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)等有機(jī)質(zhì)堵塞；

（3） 注入適量的氟硼酸溶蝕儲(chǔ)層孔隙吼道中的堵塞物；

（4） 注入適量的土酸，進(jìn)行深部酸化；

（5） 注入8%鹽酸溶液，作為沖洗液。

3.2 酸化液用量分析

3.2.1 前置液

單位厚度儲(chǔ)層前置液（10%鹽酸）注入量為：

式中：r——井筒半徑；

r——酸化作用半徑；

caco3——砂巖中碳酸巖礦物含量；

10——10%鹽酸溶解能力。

3.2.2 主體酸

酸化作業(yè)用酸量大小需在作業(yè)前進(jìn)行明確，大量的注酸導(dǎo)致浪費(fèi)，缺量注酸造成酸化效果不佳。在酸化前預(yù)測(cè)酸化作業(yè)的處理半徑，根據(jù)儲(chǔ)層傷害情況進(jìn)行計(jì)算：

式中：r——井筒半徑；

r——酸化作用半徑；

——平均孔隙度；

——儲(chǔ)層厚度。

3.1.3 沖洗液

在主酸化過程后，一般需要進(jìn)行沖洗，使主體酸液能夠盡可能的驅(qū)替到儲(chǔ)層深部，同時(shí)也防止酸液與巖石長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)產(chǎn)生沉降物，從而損害儲(chǔ)層造成二次污染。沖洗液用量為：

式中：r——井筒半徑；

r——酸化作用半徑；

——平均孔隙度。

同時(shí)在沖洗液中可加入防膨劑，可進(jìn)一步保護(hù)儲(chǔ)層，具體用量視現(xiàn)場(chǎng)情況而定。

4 結(jié)束語

（1） 研究區(qū)長(zhǎng)8段儲(chǔ)層粘土礦物含量高，開發(fā)過程容易產(chǎn)生儲(chǔ)層堵塞，對(duì)后期開發(fā)影響較大。

（2） 在實(shí)驗(yàn)過程反應(yīng)出酸蝕速率的問題，酸蝕速率越快，則在實(shí)際酸化過程無法真正達(dá)到深度酸化的目的，因此必須有效的控制酸巖反應(yīng)速率。

（3） 通過室內(nèi)巖心的酸蝕實(shí)驗(yàn)，初步確定了研究區(qū)長(zhǎng)8段儲(chǔ)層的酸化液體體系，并制定了各酸液的合理用量的計(jì)算方法，能有效的指導(dǎo)于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)酸化工藝。

［1］ 鄭清遠(yuǎn). 注水井酸化過程中的油層保護(hù)[J]. 大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，1997，16 (2)：52-54．

［2］馬洪興，肖馳俊，史愛萍，等. 牛塊酸化措施中的油層保護(hù)技術(shù)[J]. 石油鉆采工藝，油氣儲(chǔ)運(yùn)，2003，25 (1)：55-58．

［3］康毅力，羅平亞. 粘土礦物對(duì)砂巖儲(chǔ)層損害的影響[J]. 鉆井液與憲井液，2000，17 (5)：36-40．

［4］劉恩新，宋東勇，崔巨師，等. 低滲透油田油層傷害機(jī)理及保護(hù)措施研究[J]. 斷塊油氣田，2003，10 (6)：39-41.

［5］王文昌，賀紹輝，韓建國. 砂巖油層酸化成功的關(guān)鍵因素[J]. 西部探礦工程，2005，104 (1)：59-61．

［6］何秋軒，阮敏，王志偉. 低滲透油藏注水開發(fā)的生產(chǎn)特征及影響因素[J]. 油氣地質(zhì)與采收率，2002，9 (2)：6-9．

［7］姚永朝，文志剛. 西峰油田長(zhǎng)油藏地質(zhì)研究及儲(chǔ)層評(píng)價(jià)[J]. 石油天然氣學(xué)報(bào)，2005，27 (3)：419-421．

［8］徐振峰. 兩步法油田油井結(jié)垢處理技術(shù)及其發(fā)展[J]. 化學(xué)消洗，1995，11 (1)：14-17．

Application of Acidification Blocking Removal Technology in Low Permeability Oilfields

1,2,3

（1. Department of Geology, Northwestern University, Shaanxi Xi’an 710069，China； 2. State Key Laboratory of Continental Dynamics, Northwestern University, Shaanxi Xi'an 710069，China； 3. Shuangliu Gas Production Area of Northwest Sichuan Gas Mine, Southwest Oil and Gas Field Branch, PetroChina, Sichuan Chengdu 610200，China）

All kinds of pollution damages of low permeability oil reservoir in the development process easy happen, making reservoir seepage capacity decrease to affect the development effect. For the reservoirs which has been damaged, it is necessary to solve the problem effectively to improve the seepage capacity. Through the core analysis, it's pointed out that the content of clay minerals in the reservoir of Yanchang formation in the study area is high, which is easy to cause secondary pollution due to improper control of the acid injection system and scale. Through indoor experiments, the acid etching effect of low permeability reservoir acid system to Yanchang Formation reservoir cores was analyzed, so as to determine the best acid concentration and the acid rock reaction rate. Through the experimental study, the optimum acidizing fluid system and acidizing process flow were selected, and the calculation method of acid dosage was given. The research results can be used to guide the implementation of acidizing technology in the field, and to provide reference for acidizing fluid system optimization of similar low permeability oilfields.

low permeability reservoir; reservoir protection; acidification; acidizing fluid system

2017-08-15

郭云峰（1992-），男，西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系碩士研究生，研究方向：礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)。E-mail：42469615@qq.com。

TE 357

A

1671-0460（2017）11-1132-03