王鵬濤 趙琪 王小軍 馬江波

摘要：針對陜北區(qū)塊低孔、低滲儲層注水過程泵壓較高、儲層堵塞嚴重，造成注水措施無法實施，從而影響油田整體開發(fā)的問題，通過實驗分析了儲層堵塞物主要成分，按照深度酸化、轉(zhuǎn)向功能、低傷害的要求，設(shè)計了新型深度酸液體系，通過長巖心（1m）實驗分析結(jié)果表明，設(shè)計的新酸液體系具有較好的深度穿透功能，酸化后巖心滲透率提高近9倍，滲透率沿酸液穿透路徑損失率較低，僅10%左右，有效實現(xiàn)了深度酸化的目的。

關(guān)鍵詞：低滲儲層;酸化改造;深度酸化;酸液體系

中圖分類號：TE357.2文獻標識碼：A 文章編號：167l-0460（2019）06-0156-05

注水是油田開發(fā)過程保持地層壓力、提高原油采收率的重要技術(shù)手段，目前各大油田在注水的實施上已經(jīng)有了大量的技術(shù)經(jīng)驗，隨著注水措施的廣泛應(yīng)用，給油田開發(fā)帶來了巨大的經(jīng)濟效益。但注水過程中也存在的一系列的問題，針對低滲砂巖油藏，由于注入地層水處理不達標，以及注入水與地層不配伍、注水強度過大等原因，造成注入地層水與儲層巖石礦物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生儲層巖石礦物顆粒膨脹、顆粒運移等，造成儲層堵塞，形成儲層污染，降低油田開發(fā)效果。因此，對于難注井及儲層堵塞井，需要進行儲層酸化，使注入酸液對儲層巖石進行溶蝕，形成溶蝕孔洞及裂縫，提高儲層滲透率，減緩因注水造成的儲層污染，從而恢復(fù)注水措施。但由于許多注水井注水及酸化循環(huán)次數(shù)增多，造成了重復(fù)酸化效果維持時間較短，酸化實施有效性大大降低，平均年酸化實施次數(shù)逐漸提高。因此，需要開展針對低滲油藏深度酸化工藝技術(shù)研究，來保障酸化影響范圍變大，酸液穿透更遠的距離，達到深部解堵、深度改造的目的。

王繼剛等（2018）通過實驗分析選取了HF、土酸和有機復(fù)合酸，配制出5種不同酸液體系，針對綏中砂巖儲層進行酸化實驗，選擇出最佳酸液體系，實現(xiàn)了酸度酸化目的。

李轉(zhuǎn)紅等（2015）針對姬塬油田延長9儲層酸化壓裂改造效果較差的問題，調(diào)研了國內(nèi)外深度壓裂工藝技術(shù)，研制出性能較好的緩釋酸液體系，應(yīng)用于現(xiàn)場11口井，驗證了研發(fā)的新型緩釋酸液體系能夠?qū)崿F(xiàn)深度酸化的目的。

王元慶等（2014）針對敘利亞稠油油藏儲層物性較差、開發(fā)效率較低的問題，研發(fā)了研制了多組分緩釋轉(zhuǎn)向酸液體系，并分析了酸巖反應(yīng)特征，并對反應(yīng)后的巖心進行CT掃描、壓汞分析等，驗證了研發(fā)的新酸液體系具有良好的深度酸化效果。

肖長久等（2010）針對蜀南區(qū)塊低孔低滲儲層開發(fā)效果較差的問題，通過優(yōu)化酸化壓裂工藝技術(shù)措施，研發(fā)新型酸液體系，將儲層分為三類，針對不同類儲層實施不同措施方案，從而提高儲層改造效果。

綜上所述，對于低滲儲層酸化工藝技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)開展了大量的研究，主要側(cè)重于酸化工藝的革新及酸液體系的研發(fā)，對于低傷害深度酸液體系特別是具有轉(zhuǎn)向特性酸液仍待以進一步研究。本研究基于實驗室對研發(fā)了一種針對低滲儲層深度轉(zhuǎn)向酸化酸液體系，具有低傷害、強酸蝕效果，對于改善儲層酸化效果具有更好的優(yōu)勢。

1 儲層特征

1.1儲層物性分析

陜北某區(qū)塊屬延長油田子長采油廠所轄礦權(quán)區(qū)域，主要目的層位為延長組油藏，注水開發(fā)層位層位孔隙度分布在1.9-18%，平均孔隙度8.9%，滲透率分布在0.15x10^-3-11.26x10^-3um²，平均為0.87x10^-3um²，儲層物性較差，屬于低孔、低滲儲層，非均值性極強，物性極差較大。

1.2儲層礦物及堵塞物

通過X射線衍射分析，目的層位儲層礦物巖石主要為碎屑長石石油砂巖，隨著儲層深度的增加，石英含量略有增加（圖1）。整體來看，巖石內(nèi)泥質(zhì)含量略高，遇水后容易產(chǎn)生膨脹，粘土礦物含量為15.6-56.9%之間，平均含量32.8%。因此需要特別注意酸化反應(yīng)后粘土礦物沉淀。

通過對粘土礦物的進一步分析，其中高嶺石、伊利石、綠泥石、蒙脫石等含量較高，介于8.6—24.3%之間，造成儲層水敏性較強，容易形成儲層堵塞。

利用紅外光譜測定注水層段儲層堵塞物樣品1、2，分析得到，紅外光譜相似度較高，證實了兩個樣品組分較為相似，反應(yīng)出堵塞物中主要為膠質(zhì)瀝青質(zhì)和聚丙烯酰胺類有機物（圖2）。

通過X射線衍射分析儲層堵塞物無機物組分主要為碳酸亞鐵及硅酸鹽巖類，該類無機堵塞物產(chǎn)生的原因可能為注水地層水水質(zhì)較差，在注水管道內(nèi)與管道產(chǎn)生化學反應(yīng)，生成鐵垢并隨著注入水帶入地層，并吸附于儲層堵塞物上，使得儲層堵塞物鐵含量上升。

2 新型酸液體系設(shè)計

2.1設(shè)計目的及要求

注水井深部酸化目的是實現(xiàn)對儲層的深度酸化，延伸酸化改造范圍，提高酸化溶蝕效果，實現(xiàn)降壓增注的目的。因此，對于所設(shè)計的酸液體系，需要能夠?qū)崿F(xiàn)溶蝕裂縫延伸較遠、溝通深部儲層孔隙，同時受儲層非均值性影響，在酸液進入高滲儲層時，通過轉(zhuǎn)向劑實現(xiàn)暫時轉(zhuǎn)向，封堵住高滲層段，使得酸液進入低滲部位，提高酸液在儲層內(nèi)的作用效果。綜上所述，要求設(shè)計的酸液體系能實現(xiàn)以下功能：

（1）深度酸化功能，具有緩速作用，實現(xiàn)深度穿透儲層，溶蝕性能較強，能良好的溶解粘土、儲層堵塞物。需要針對堵塞物選擇氧化型及無機型酸液進行復(fù)配，調(diào)節(jié)不同濃度下的最佳酸蝕效果。

（2）轉(zhuǎn)向酸化功能，由于大部分注水井經(jīng)歷了反復(fù)數(shù)次酸化作業(yè)，注水層段儲層物性差異性更大，需要實現(xiàn)酸化轉(zhuǎn)向目的來提高酸蝕效果，實現(xiàn)儲層均勻酸化目的。

（3）低傷害功能，要求設(shè)計的酸液體系與儲層巖石礦物配伍性較高，且對注入管柱、管道腐蝕性低，能有效的抑制酸化后產(chǎn)生二次沉淀，維持較高的酸化效果。

2.2酸液體系篩選

以往在實施酸化過程，一般以有機酸結(jié)合無機酸復(fù)配為方式，基于此，本研究以有機解堵劑氧化性酸液為主，提升腐蝕效果，結(jié)合無機酸實現(xiàn)有機堵塞物和無機堵塞物解堵全面解堵的目的。新型酸液體系包括了主體酸、轉(zhuǎn)向劑和添加劑，通過實驗分析，選擇酸液體系內(nèi)不同組分最優(yōu)濃度。

2.2.1主體酸篩選

主體酸選擇常用鹽酸、螯合劑、氟鹽、無機酸和氧化型酸，通過現(xiàn)場取注水井儲層巖樣進行實驗分析，獲取最佳濃度比例。

首選確定鹽酸濃度，通過配制4%、6%、8%、10%三種不同鹽酸濃度與巖樣進行反應(yīng)，稱取巖樣反應(yīng)前后烘干后的質(zhì)量，分析溶蝕率，見表1所示，可以看出，不同濃度下鹽酸對巖樣溶蝕率在4.26%～11.7%，考慮到注水層段為低孔、低滲儲層，選擇鹽酸濃度為6%～8%。

由于注水層段巖石儲層堵塞物內(nèi)鐵離子含量較多，因此螯合劑優(yōu)選AH型號，分析螯合劑與儲層堵塞物內(nèi)金屬離子的反應(yīng)效果，通過選擇2%、4%、6%、8%、10%五種濃度AH螯合劑進行反應(yīng)分析，在考慮成本因素的前提下，最終可到6%～8%螯合劑基本已經(jīng)滿足了實際需求（圖3）。

由于碎屑巖儲層若采用常規(guī)土酸來進行酸化反應(yīng)，土酸將與巖石反應(yīng)速度較快，且產(chǎn)生較多的硅酸鹽產(chǎn)物，造成硅酸鹽沉淀，形成儲層二次污染。本研究選擇了氟鹽，在酸巖反應(yīng)過程能緩慢釋放氫離子，延緩酸鹽反應(yīng)，進而實現(xiàn)深部酸化的目的。選擇3%、4%、5%、6%、7%五種濃度下氟鹽與上述2中試劑組合（8%HCl+6%AH螯合劑），分析巖心樣品溶蝕效果，結(jié)果見表2所示。分析可得，選擇5%～6%濃度氟鹽基本已經(jīng)具備了較好緩速功能。

由于儲層堵塞物內(nèi)有無機物的存在，鹽酸無法實現(xiàn)對其較好的溶蝕，結(jié)合堵塞物的特性，主要為碳酸亞鐵及硅酸鹽巖類，因此選擇無機酸（W-I）作為溶蝕無機物的主要酸液。通過選擇4%、6%、8%、10%四種不同濃度下無機酸（W-I）與上述試劑組合（8%HCl+6%AH螯合劑+5%氟鹽），分析對堵塞物的溶蝕效果，結(jié)果見表3所示，可以看出，在考慮成本的情況下，6%～8%無機酸（W-I）基本已經(jīng)滿足了實際需求。

針對儲層有機堵塞物膠質(zhì)瀝青質(zhì)和聚丙烯酰胺類，選擇具有高溶蝕有機物效果的氧化型酸液（Y-Ⅱ）來作為溶蝕有機堵塞物酸液，設(shè)定5%、6%、7%、8%、9%五種不同濃度下的氧化型酸液（Y-Ⅱ）與上述試劑（8%HCl+6%AH螯合劑+5%氟鹽+6%無機酸W-I）組合，分析對堵塞物的溶蝕效果，結(jié)果見表4所示。隨著氧化型酸液（Y-II）濃度的增加，堵塞物溶蝕率不斷增加，但在7%～8%時增幅減緩，因此推薦7%～8%氧化型酸液（Y-II）為合適濃度。

2.2.2轉(zhuǎn)向劑篩選

轉(zhuǎn)向劑為一種表面活性劑，優(yōu)選WX-1、WX-2、CX-3、DX-4四種轉(zhuǎn)向劑進行試驗評價，主要測試不同濃度下的轉(zhuǎn)向劑使得酸液體系粘度變化，酸液體系粘度變化越慢，則反應(yīng)了轉(zhuǎn)向效果越好，所巖心樣品消耗酸液速度越慢。設(shè)定了3%、6%、9%、12%、15%、18%六組不同鹽酸濃度下，3%濃度下不同轉(zhuǎn)向劑反應(yīng)效果，見圖4所示。

實驗分析可得，WX-1、WX-2具有類似的轉(zhuǎn)向效果趨勢，即隨著鹽酸濃度的提升，轉(zhuǎn)向效果劇增，兩種轉(zhuǎn)向酸液在鹽酸濃度較高時整體溶液粘度較小，有利于酸化作業(yè)過程降低酸液粘度，進而降低酸化過程管柱流體摩阻，提高酸化注入井口泵壓。

2.3新型酸液體系配制

通過實驗分析，獲得了新型酸液體系配方：8%HCl+6%AH螯合劑+5%氟鹽+6%無機酸W-I+7%氧化型酸液Y-II+3%轉(zhuǎn)向劑WX-1+3%轉(zhuǎn)向劑WX-2+1%緩蝕劑SA-1+1%破乳劑SA-1+1%防膨劑SX3+2%助排劑SA5。新型酸液體系與注入地層水進行1：2體積比混合后，呈現(xiàn)出紅褐色，可以看到混合溶液無雜質(zhì)、無懸浮物，反應(yīng)出配置的酸液體系與地層水配伍性較好，未產(chǎn)生沉淀反應(yīng)。

3酸蝕效果分析

利用人造長巖心（1m）在巖心夾持器的串聯(lián)下，通過AutoScan巖芯掃描儀器測定長巖心每隔10cm酸化前后巖性滲透率值的變化，測定結(jié)果反應(yīng)出新酸液體系在1m巖心不同部位酸化前后滲透率具有較低的損失率，起到了深度酸化的作用（圖6）。

4 結(jié)論

通過實驗分析研發(fā)了新深度酸液體系，巖心實驗分析可得，酸化后巖心滲透率提高了近9倍，且具有較好的深度穿透作用，有效的提高了儲層物性，對堵塞物具有良好的溶蝕作用，新酸液體系具有一定的推廣價值。