張 明，劉光澤，程 飛，和鵬飛.

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

SZ36-1油田稠油儲層解堵酸化技術(shù)研究

張 明1，劉光澤2，程 飛2，和鵬飛2.

(1.中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300452)

針對SZ36-1稠油油田儲層傷害強、油井產(chǎn)量低、常規(guī)砂巖酸化體系難以減小的問題，開展了稠油疏松儲層酸化解堵技術(shù)研究。理論分析儲層敏感性、礦物成分及鉆井液等潛在傷害因素，確定儲層堵塞主要原因為黏土及固相微粒物堵塞，瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等有機物堵塞，高分子化學(xué)材料堵塞。通過儲層油泥分散溶解及原油降黏試驗優(yōu)選有機助劑，選擇的助劑對原油降黏效果能達到95%以上；通過巖粉酸液溶蝕試驗優(yōu)選酸液體系；通過室內(nèi)巖心流動試驗驗證有機氟硼酸體系酸化效果，結(jié)果顯示兩塊巖心酸化后滲透率有明顯提高?，F(xiàn)場兩口井應(yīng)用表明，有機氟硼酸體系結(jié)合有機溶劑采用液氮伴注方式能有效解除SZ36-1稠油油田的儲層傷害，恢復(fù)和提高油井產(chǎn)能。

SZ36-1油田；稠油儲層；酸化解堵；氟硼酸

酸化是油氣田增產(chǎn)增注的主要技術(shù)措施之一[1]。目前國內(nèi)外針對常規(guī)砂巖油氣藏的酸化增產(chǎn)技術(shù)已較為成熟，形成了各具特點的不同類型酸液體系及配套工藝，得到了大規(guī)模推廣應(yīng)用。但針對常規(guī)砂巖儲層的系列酸液體系及工藝對非常規(guī)油氣藏儲層進行酸化作業(yè)時難以取得理想效果。SZ36-1稠油油田儲層復(fù)雜，油井產(chǎn)能低，本文在分析該油田儲層傷害主要原因的基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)試驗評價優(yōu)選了適合SZ36-1稠油油田儲層的酸液體系，并對現(xiàn)場應(yīng)用情況進行了總結(jié)分析。試驗結(jié)果為同類型儲層酸化作業(yè)提供了借鑒。

1 儲層傷害原因分析

1.1 儲層特征

SZ36-1油田儲層多為粉砂、細砂巖，礦物以石英、長石為主，含油好的砂巖疏松，生產(chǎn)中嚴(yán)重出砂。膠結(jié)物主要為泥質(zhì)，巖樣中黏土礦物絕對含量達26%，以伊/蒙混層為主。油層厚度大，易傷害面大，儲層非均質(zhì)性強(滲透率變化范圍在30～5000 mD之間)。

該油田儲層流體性質(zhì)復(fù)雜，原油凝固點低、含硫低、含蠟量低、黏度高(平均為1478.4 mPa·s)、膠質(zhì)瀝青質(zhì)含量高(平均為31.97%)、密度大(0.9679 g/cm3)，且油層間原油性質(zhì)差別大。

1.2 儲層敏感性

實驗室對SZ36-1油田儲層巖心敏感性評價結(jié)果如下。

(1)速敏傷害：儲層地層水速敏指數(shù)低，有輕微速敏損害。

(2)水敏傷害：儲層水敏傷害程度屬于中等偏強，黏土容易從顆粒表面脫落并運移堵塞喉道。

(3)酸敏傷害：對鹽酸為中—弱酸敏，對氟硼酸為弱酸敏，對氫氟酸為中—弱酸敏。

1.3 儲層堵塞原因

(1)黏土及固相微粒堵塞。儲層膠結(jié)疏松，泥質(zhì)含量高，在完井作業(yè)和生產(chǎn)過程中易發(fā)生微粒運移傷害，導(dǎo)致細砂等產(chǎn)出物堵塞[2-3]；水敏試驗證實儲層具中等偏強水敏，各入井作業(yè)都容易導(dǎo)致儲層黏土膨脹[4]，在黏度較高流體作用下更易發(fā)生微粒運移傷害，引起近井帶地層滲透率降低。此外，完井過程中可能引入鐵質(zhì)沉積物傷害。

(2)瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等有機物堵塞。原油膠質(zhì)含量較高、黏度大，易導(dǎo)致有機物堵塞及微粒運移。微粒和有機物容易在篩管周圍形成堵塞物，嚴(yán)重時會堵死篩管間隙和流動通道[5]。

(3)高分子化學(xué)材料堵塞。鉆井過程中采用JFC鉆井液體系(鉆井液密度為1.15 g/cm3)，其中含有纖維素、黃原膠等高分子物質(zhì)，鉆井作業(yè)中可能會侵入儲層造成高分子化學(xué)材料堵塞。[6-7]

2 解堵液體系與工藝過程設(shè)計

2.1 解堵液體系設(shè)計

SZ36-1油田儲層傷害類型復(fù)雜，須采用分流酸化技術(shù)及針對性強的酸液進行酸化解堵。通過室內(nèi)試驗研究提出了高效降黏解堵劑和有機氟硼酸[8-16](黏土酸)組成的復(fù)合解堵酸化液體系。

2.1.1 有機助劑優(yōu)選

試驗樣品來自SZ36-1油田，酸液及各種添加劑來自西南石油大學(xué)。

(1)溶解油泥試驗：在常溫常壓下對油泥進行溶解試驗，優(yōu)選酸液助劑提高清洗有機質(zhì)的能力，試驗結(jié)果見表1。結(jié)果可見，SA-GH助劑對油污的分散、溶解能力優(yōu)于其他幾種助劑。

表1 不同助劑溶解油泥效果表

(2)原油降黏試驗：采用復(fù)合型稠油助劑SA-GH對儲層原油進行乳化降黏效果評價，測定不同溫度下SA-GH對原油的乳化降黏效果。兩樣品常溫下原油初始黏度(η0)約為40000 mPa·s、12000 mPa·s，加入不同體積濃度的SA-GH水溶液(油水比為7∶3)，置于恒溫水浴中30 min，攪拌均勻后，測定原油乳狀液的黏度(η1)。

降黏率計算公式如下：

試驗結(jié)果見表2。由結(jié)果可見，SZ36-1油田原油性質(zhì)差異大，但優(yōu)選出的SA-GH助劑對兩種原油都有很好的降黏效果，在不同溫度下都能達到95%以上。

表2 原油降黏試驗結(jié)果表

2.1.2 巖粉溶蝕試驗

SZ36-1油田儲層黏土礦物含量高，用5種酸液在60℃條件下與儲層巖粉反應(yīng)2 h，測定酸液對巖粉的溶蝕率。試驗結(jié)果如圖1所示。

根據(jù)圖1試驗結(jié)果， SZ36-1儲層單獨使用含HF的酸液體系酸化，酸液體系對巖粉溶蝕率較高。為了減少二次傷害以及保護巖石骨架，使用HBF4酸液體系，使其逐步水解生成HF酸液，對高黏土含量、膠結(jié)疏松的SZ36-1儲層巖石骨架起到保護作用。

圖1 不同酸液酸化SZ36-1油田巖粉結(jié)果

2.1.3 巖心流動試驗

由于儲層中黏土礦物含量高，酸化過程中易引起二次傷害，所以在主酸液中添加多氫酸(HAC)，用以降低酸液與儲層礦物的反應(yīng)速度。選擇兩塊巖心進行流動評價試驗。主體酸液選擇有機氟硼酸體系(6%鹽酸+3%多氫酸+8%～10%氟硼酸+添加劑)，前置液體系為6%鹽酸+3%乙酸+添加劑。

儲層在鉆開過程中難免被鉆井液損害，因此試驗先用該油田常用的JFC鉆井液將巖心堵塞，然后過酸改善其滲透性。酸化動態(tài)驅(qū)替滲透率演變結(jié)果見表3，酸化動態(tài)驅(qū)替滲透率演變曲線如圖2所示，酸化前后巖心端面掃描照片如圖3所示。

試驗結(jié)果表明：受鉆井液傷害的兩塊巖心酸化后均取得了良好的解堵效果。隨著前置液、處理液氟硼酸和后置液的注入，滲透率不斷提高，堵塞逐漸解除；酸化中沒有出現(xiàn)微粒運移堵塞現(xiàn)象，滲透率得到明顯恢復(fù)，穩(wěn)定性好。說明選用的氟硼酸體系適合SZ36-1稠油儲層酸化作業(yè)。

表3 氟硼酸體系酸化動態(tài)驅(qū)替滲透率演變結(jié)果表

圖2 SZ36-1油田12井和18井的1號巖心酸化效果曲線

圖3 巖心酸化前后端面圖

2.2 布酸與排酸技術(shù)

針對SZ36-1油田儲層黏土礦物含量高、顆粒膠結(jié)疏松的情況，選用泡沫酸分流酸化技術(shù)及酸液伴注液氮的施工方式。其具有以下特點：

(1)當(dāng)液氮揮發(fā)成氣體后，形成酸液為液相、氮氣為氣相的泡沫。氣體在喉道中產(chǎn)生賈敏效應(yīng)，導(dǎo)致液體流動阻力變大，使酸液向低滲帶流動，提高非均質(zhì)儲層的酸化效果。泡沫酸在多孔介質(zhì)中滲流時，其表觀黏度比活性水和氣體都高得多，并隨介質(zhì)滲透率的增大而升高，此種性質(zhì)決定了泡沫在小孔隙中的流動速率比在大孔隙中快。在酸化過程中，泡沫酸首先進入滲透率大的孔隙，隨著注入量增多，流動阻力逐步增大，迫使酸液更多地進入低滲透的小孔隙，酸液分流同時增加了酸化有效作用距離。

(2)泡沫酸反應(yīng)速度較一般酸液慢。泡沫酸中H+存在于泡沫壁上，使得H+的擴散路徑復(fù)雜化，具有良好的緩速效果。

(3)返排能力強。泡沫酸氣體比例較大，自身膨脹能高，易于增能返排，幾乎沒有二次傷害。同時氮氣泡沫液具有較強的攜帶能力，能把不溶于酸的微粒帶出地面，保證酸化效果。

(4)泡沫能在喉道中形成復(fù)式膜面，阻止液體與壁面接觸，降低地層水敏性傷害。

根據(jù)儲層潛在傷害因素分析及室內(nèi)評價試驗結(jié)果， SZ36-1油田儲層酸化解堵推薦液體體系及作業(yè)順序見表4。

表4 SZ36-1油田酸化解堵推薦液體體系及作業(yè)順序

3 現(xiàn)場應(yīng)用與效果分析

為提高SZ36-1稠油油田低效井產(chǎn)量，選擇M06(定向井)、M19H井(水平井)進行酸化解堵。

兩口井酸液體系與作業(yè)順序都與表4相同，且伴隨注液氮實施泡沫分流酸化。

3.1 M06井實施情況

(1)施工情況。M06井注入方式為油管正擠，施工排量為0.6～0.9 m3/min，施工壓力低于12 MPa，注入情況見表5。開始注入酸液后壓力迅速升高，說明液氮起到了一定的泡沫分流作用。在前置液Ⅱ注入過程中，壓力沒有下降，而關(guān)井后再開井注入前置液Ⅲ時注入壓力迅速下降，說明有機解堵劑的加入能實現(xiàn)稠油溶解降黏，但需要一定的反應(yīng)時間。注入處理液后壓力逐漸下降，說明處理液實現(xiàn)了對儲層的解堵。

表5 M06井酸化解堵作業(yè)實施情況表

(2)產(chǎn)量情況。M06井酸化結(jié)束后效果明顯，產(chǎn)液量增加61%，產(chǎn)油量增加87%。

3.2 M19H井實施情況

(1)施工情況。注入方式為油管正擠，施工排量為0.9～1.1 m3/min，施工壓力小于12 MPa，注入情況見表6。酸液循環(huán)后，開始擠注前置液Ⅰ。壓力在11 MPa時，排量為0.2 m3/min，說明地層吸液能力很差，地層堵塞比較嚴(yán)重；當(dāng)液氮到達地層后，壓力有所升高，說明液氮起到了一定的泡沫分流作用。第一階段擠注結(jié)束后，關(guān)井18 h；以第一階段結(jié)束時的壓力繼續(xù)擠注，排量提高至0.8 m3/min，說明前置液Ⅰ和前置液Ⅱ有一定的解堵作用。正擠處理液到達地層后，壓力下降2 MPa，雖然因液氮的存在而使壓力降低的幅度有限，但解堵作業(yè)非常明顯。

表6 M19H井酸化解堵作業(yè)實施情況表

(2)產(chǎn)量情況。M19H井酸化結(jié)束后，產(chǎn)液量增加44%，產(chǎn)油量增加35%，增產(chǎn)效果較為明顯。

4 結(jié)論

(1)針對高黏原油儲層，在酸化施工過程中首先應(yīng)注入含有機解堵劑的入井液，有利于后續(xù)酸液與無機物的接觸。

(2)優(yōu)選出的有機解堵助劑對儲層油泥的乳化分散效果好，現(xiàn)場應(yīng)用表明有機解堵助劑能有效提高酸化解堵效果，但作業(yè)中需要關(guān)井給予反應(yīng)時間。

(3)M06、M19H兩口井酸化作業(yè)效果表明，對于黏土礦物含量高的儲層，氟硼酸作為酸化處理液是合理的，解堵增產(chǎn)效果良好。

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The Heavy Oil Reservoir of SZ36-1 Oilfield Acidification Technology Research and Application

Zhang Ming1， Liu Guangze2， Cheng Fei2， He Pengfei2

(1.TianjinBranchofCNOOCLtd.,Tianjin300452,China; 2.EngineeringandTechnologyBranch,CNOOCEnergyTechnologyandServicesLimited,Tianjin300452,China)

There are many wells of reservoirs in the SZ36-1 oilfield having been damaged.In order to research the cause of the damage, eliminate the damage and improve the permeability of near wellbore area.Firstly this article systematically analysis the potential causes of the damage of the reservoir, such as sensitivity, drilling fluid and mineral composition.And then by the laboratory experiment, we adopt the dissolution test with oil sludge of the reservoir to find out the most useful organic solvent.We use the acid dissolution experiment with mineral to choose the best acid system.And we will test the effect of the acid treating with organic fluoboric acid by the core-flowing experiment, and the experiment results that the permeability of the core be improved significantly by the acid treating.Through the experiment of the 2 wells: M06, M19H prove that using organic fluoboric acid in combination with organic solvent, through the liquid nitrogen injection mode can effectively eliminate the damage of reservoir of SZ36-1 oilfield, and improve the deliverability of the wells.

SZ36-1 oilfield; heavy oil reservoir; acid treating; fluoboric acid

國家科技重大專項“海上稠油油田高效開發(fā)示范工程”(2011ZX05057)資助。

張明(1981—)，男，本科，工程師，主要從事海洋石油鉆完井技術(shù)監(jiān)督及管理工作。郵箱：zhangming@cnooc.com.cn.

TE345

A