楊洋 趙晨 唐婧

摘 ?????要： 針對海上B油田注水井注水壓力升高過快、注水量嚴重下降以及采用常規(guī)土酸酸化措施后有效期短等問題，以該油田B-2井為研究對象，通過儲層傷害因素分析，找出了注水井堵塞的主要原因，包括儲層水敏、注入水水質不達標、不適當?shù)恼{剖及酸化措施等，堵塞原因比較復雜。在此基礎之上，開展了新型復合酸化解堵技術研究，通過大量室內(nèi)實驗，以新型復合有機酸YJS-101為主要處理劑，優(yōu)選出一套適合該油田注水井的新型復合酸化解堵體系，并對體系的綜合性能進行了評價。結果表明，該體系對碳酸鈣以及現(xiàn)場無機堵塞物具有良好的溶蝕能力，溶蝕率分別為95.34%和90.19%，而對天然巖心粉末的溶蝕率較低，只有5.22%;體系比常規(guī)鹽酸和土酸具有更好的防膨性能和緩蝕性能;巖心模擬酸化解堵實驗結果說明，新型復合酸化解堵體系不僅能夠解除巖心內(nèi)部已經(jīng)形成的堵塞，還能有效的改善巖心的基質滲透率，起到了良好的酸化解堵效果。

關 ?鍵 ?詞：海上油田;注水井;儲層損害;有機酸;酸化解堵

中圖分類號：TE 341 ??????文獻標識碼： A ??????文章編號： 1671-0460（2019）02-0368-05

Abstract： Aiming at the problems of rapid increase of injection pressure， serious decrease of water injection rate and short validity period after adopting conventional soil acidizing measures in offshore B oilfield， taking well B-2 of this oilfield as the research object， through the analysis of reservoir damage factors， the main reasons of water injection well plugging were found out， including reservoir water sensitivity， unsatisfactory injection water quality， improper plugging and acidizing measures，etc. On this basis， a new type of complex acidizing plug removal technology was developed. Through a large number of laboratory experiments， a new type of complex acidizing plug removal system suitable for water injection wells in this oilfield was optimized with YJS-101 as the main treatment agent， and the comprehensive performance of the system was evaluated. The results show that the system has good corrosion resistance to calcium carbonate and inorganic plugging materials， the corrosion rate is 95.34% and 90.19% respectively， while the corrosion rate to natural core powder is only 5.22%; the system has better anti-swelling and corrosion inhibition performance than conventional hydrochloric acid and mud acid; the results of core simulation acid plugging removal experiment show that the new complex acidizing plugging removal system can not only relieve the plugging that has been formed in the core， but also effectively improve the matrix permeability of the core， and play a good effect of acidizing plugging removal.

Key words： Offshore oilfield; Injection well; Reservoir damage; Organic acid; Acidizing and plugging removal

海上B油田位于南海北部灣潿洲島西南方向，其主要目的層段為流沙港組三段和潿洲組二段，該油田是一個被斷層復雜化的構造，地質構造破碎，油藏斷塊發(fā)育，勘探難度大、儲層物性較差、地層天然能量不足[1]。所以，該油田需要采用注水開發(fā)以補充地層能量，前期注水開發(fā)效果較好，基本達到油田開發(fā)生產(chǎn)要求，但經(jīng)過較長時間的注水開發(fā)以后，目前該油田的部分注水井出現(xiàn)壓力升高、注水量下降、地層堵塞的情況，使油田注水井達不到配注要求，導致對應的生產(chǎn)井產(chǎn)量嚴重下降[2-4]。因此，需要對該油田注水井的儲層傷害原因進行分析，然后實施有效的解堵增注措施，提高注水開發(fā)的效果，以保障海上油田的正常生產(chǎn)[5-7]。

筆者以海上B油田B-2井為研究對象，在研究分析儲層特征及敏感性的基礎上，找出導致注水儲層傷害的主要原因，然后有針對性的開展了解堵增注技術研究，優(yōu)選出一套適合目標油田注水井的新型復合酸化解堵液體系，室內(nèi)評價了體系的綜合性能，為該油田后續(xù)的高效注水開發(fā)提供理論依據(jù)和技術保障。

1 ?儲層傷害因素分析

造成儲層傷害的原因通常分為內(nèi)因和外因兩種情況，內(nèi)因是指儲層本身的潛在損害因素，比如儲層物性、敏感性礦物以及地層流體特征等。而外因的情況較為復雜，包括鉆井、完井、射孔、固井、修井以及注水開發(fā)等措施都可能引起儲層的傷害[8]。下面針對B-2井展開儲層傷害因素的分析，主要包括以下幾點：

（1）儲層特征及敏感性礦物引起的損害：B-2井儲層段物性較差，平均孔隙度為15.2%，平均滲透率為12.6×10-3μm2，屬于低孔、低滲儲層，孔喉直徑較小，且發(fā)育微裂縫。儲層粘土礦物含量在10%以上，且其中蒙脫石和伊/蒙混層的含量占比較高。在鉆完井及注水開發(fā)過程中容易造成固相顆粒堵塞儲層，鉆完井液濾液及注入水與儲層中粘土礦物接觸后容易出現(xiàn)水敏現(xiàn)象，造成粘土顆粒水化膨脹、分散運移堵塞地層，造成儲層損害。

（2）注入水水質引起的損害：經(jīng)過分析，B-2井前期的注入水水質較差，其中的懸浮物含量、含油量、粒徑中值以及細菌含量均達不到要求，且注入水中成垢陽離子和陰離子的含量較高，在地層溫度和壓力下容易結垢，導致注水層堵塞。

（3）調剖措施引起的損害：為了最大限度的開發(fā)低滲儲層，B-2井在前期實施過調剖措施，調剖劑堵塞了儲層中較大的孔喉通道，使本來吸水能力就差的儲層造成了更加嚴重的污染，導致注水井壓力升高過快，注水量下降。

（4）不當酸化措施引起的損害：后期采取常規(guī)土酸酸化措施進行解堵增注，但由于地層中白云石以及方解石的含量較高，土酸酸化造成近井地帶巖石骨架破壞，引起更多的微粒運移，造成嚴重的二次傷害。

根據(jù)以上儲層傷害因素分析結果，B-2井的儲層損害主要是儲層自身內(nèi)因以及外部不當措施引起的，因此，需要在此基礎上，開展新的解堵增注措施研究，優(yōu)化施工工藝，解除注水井儲層堵塞，達到水井增注，油井增產(chǎn)的目的。

2 ?新型復合酸化解堵體系優(yōu)選

2.1 ?主體酸液類型的確定

通過分析海上B油田儲層傷害因素進行分析的結果可知，B-2井儲層堵塞的主要原因包括儲層水敏、注入水水質不達標、不當調剖及酸化措施等，堵塞原因復雜，地層堵塞物含有較多的無機物和有機物成分，因此，需要采取復合酸化解堵措施，并降低酸巖反應速度，達到深部解堵的目的。通過室內(nèi)大量實驗評價，優(yōu)選出了一種性能優(yōu)良的新型復合有機酸YJS-101，其能夠緩慢釋放H+，延長酸化解堵的有效期，根據(jù)實驗評價結果，確定主體酸液配方為5.0% YJS-101。

2.2 ?防膨劑的優(yōu)選

B-2井儲層段粘土礦物含量較高，且以水敏性礦物蒙脫石和伊/蒙混層為主，這表明目標注水井儲層段容易受粘土礦物水化膨脹堵塞的影響。所以，在后續(xù)注水開發(fā)過程中需要在注入水中加入防膨劑來降低水敏現(xiàn)象造成的損害程度。

室內(nèi)使用B-2井儲層段天然巖心粉末，參照標準SY/T 5971-2016《油氣田壓裂酸化及注水用粘土穩(wěn)定劑性能評價方法》，評價了幾種防膨劑的防膨效果，實驗溫度為80 ℃，實驗結果見表1。

由表1實驗數(shù)據(jù)可以看出，加入防膨劑后，B-2井儲層段巖心粉末的膨脹高度均出現(xiàn)不同程度的下降現(xiàn)象，其中防膨劑FPJ-2的防膨效果最好，在加量為1.5%時，其防膨率就能夠達到95%左右。說明起到了良好的抑制粘土水化膨脹的效果，能夠有效防止注水過程中水敏現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.3 ?緩蝕劑的優(yōu)選

為防止酸化解堵施工過程中酸液對井下管柱等金屬工具造成的腐蝕損害，需要在酸化解堵液中加入一定的緩蝕劑，達到有效延緩腐蝕速率的目的。室內(nèi)采用“掛片失重法”對幾種緩蝕劑的性能進行了評價，實驗用酸液配方為：5.0%YJS-101，實驗溫度為90 ℃，實驗時間為72 h，實驗用鋼片材質為N80，實驗結果見表2。

由表2實驗數(shù)據(jù)可以看出，緩蝕劑STB-3對N80鋼片的腐蝕速率最小，僅為1.02 g/（m2·h），能夠滿足酸化施工作業(yè)推薦的指標要求（小于4 g/（m2·h）），選擇STB-3作為新型復合酸化解堵體系的緩蝕劑。

2.4 ?助排劑的優(yōu)選

助排劑的作用是降低殘酸的表面張力，提高殘酸的返排效率，使殘酸在地層中的殘留量減少，防止產(chǎn)生二次傷害。為此，室內(nèi)使用JZ-200型全自動界面張力儀對幾種助排劑降低表面張力的效果進行了評價，溶液溫度為90 ℃，實驗結果見表3。

由表3實驗數(shù)據(jù)可以看出，在水中加入不同類型的助排劑后，水溶液的表面張力出現(xiàn)不同程度的下降現(xiàn)象，其中助排劑ZPJ-3降低表面張力的幅度最大，當加量為0.5%時，水溶液的表面張力能夠降低至24.5 mN/m，能夠滿足現(xiàn)場施工對殘酸返排速度的要求。

2.5 ?新型復合酸化解堵體系配方的確定

通過大量室內(nèi)實驗評價，研究出了一套適合海上B油田注水井的新型復合酸化解堵體系，具體配方為：5.0%新型復合有機酸YJS-101+1.5%防膨劑FPJ-2+2.0%緩蝕劑STB-3+0.5%助排劑ZPJ-3。

3 ?新型復合酸化解堵體系性能評價

3.1 ?溶蝕性能評價

室內(nèi)使用碳酸鈣、現(xiàn)場無機垢及天然巖心粉末評價了新型復合酸化解堵體系的溶蝕性能，實驗溫度為90 ℃，酸液加量均為50 mL，為保證實驗結果準確性，分別進行三次平行實驗，實驗結果見表4。

由表4實驗數(shù)據(jù)可以看出，新型復合酸化解堵體系對碳酸鈣的溶蝕率能夠達到95%以上，對現(xiàn)場無機垢的溶蝕率也能達到90%以上，而對天然巖心粉末的溶蝕率只有5.22%，這說明新型復合酸化解堵體系對無機垢具有良好的溶蝕能力，并且不會嚴重溶蝕地層骨架結構，能夠有效解除注水井地層堵塞，并能保證施工安全。

3.2 ?防膨性能及緩蝕性能評價

室內(nèi)對優(yōu)選的新型復合酸化解堵體系進行了防膨性能和緩蝕性能評價實驗，并與15%鹽酸和土酸的性能進行了對比，實驗方法同2.2和2.3中所述。實驗結果見表5。

由表5實驗數(shù)據(jù)可以看出，優(yōu)選的新型復合酸化解堵體系的腐蝕速率明顯小于15.0%HCl和12.0%HCl+3.0%HF，而防膨率則明顯大于15.0%HCl和12.0%HCl+3.0%HF，說明新型復合酸化解堵體系能夠較好的抑制注水層段粘土的水化膨脹，并能有效延緩井下管柱及設備的腐蝕速率，能夠確保酸化解堵施工的順利進行。

3.3 ?巖心模擬酸化解堵效果評價

實驗方法：①選取B-2井注水層段的天然巖心，洗油、烘干、稱重、飽和模擬地層水、測定孔隙度和孔隙體積，備用;②使用多功能巖心驅替實驗裝置，在儲層溫度（90 ℃）下使用模擬地層水驅替巖心至壓力恒定，記錄壓力值，然后繼續(xù)使用現(xiàn)場注入水驅替一定PV，記錄壓力變化情況;③擠入3 PV的復合酸化解堵液，在儲層溫度下放置24 h模擬井下解堵過程;④繼續(xù)使用模擬地層水驅替至壓力穩(wěn)定，記錄壓力值。實驗結果見圖1。

由圖1實驗數(shù)據(jù)可以看出，B-2井天然巖心使用現(xiàn)場注入水驅替一定PV后，驅替壓力明顯升高，由初始的0.515 MPa升高至1.246 MPa，壓力升高一倍多，說明注入過程使天然巖心內(nèi)部產(chǎn)生了堵塞。而注入3 PV的復合酸化解堵液后，驅替壓力下降明顯，由1.246 MPa降低至0.408 MPa，比初驅替壓力還低，這表明復合酸化解堵液不僅解除了天然巖心內(nèi)部的堵塞，還能有效改善天然巖心的基質滲透率，起到了良好的降壓解堵增注效果，能夠適用于海上油田注水井的酸化施工作業(yè)。

4 ?結 論

（1）通過對海上B油田B-2井儲層傷害原因進行分析，找出造成注水井儲層損害的主要因素，主要包括儲層物性較差、粘土礦物含量較高、注入水水質不達標、不當?shù)恼{剖劑酸化處理措施等原因。

（2）在室內(nèi)通過主體酸液類型、防膨劑、緩蝕劑以及助排劑的優(yōu)選評價，研制了一套適合海上B油田注水井的新型復合酸化解堵體系。其具體配方為：5.0%新型復合有機酸YJS-101+1.5%防膨劑FPJ-2+2.0%緩蝕劑STB-3+0.5%助排劑ZPJ-3。

（3）新型復合酸化解堵體系性能評價結果表明，體系具有良好的溶蝕能力;相比較于鹽酸和土酸而言，新型復合酸化解堵體系具有更好的防膨性能和緩蝕性能;巖心模擬酸化解堵實驗結果表明，新型復合酸化解堵體系不僅能夠解除天然巖心內(nèi)部的堵塞，還能有效改善巖心的基質滲透率，達到改造儲層的目的，能夠應用于海上B油田注水井的酸化解堵施工作業(yè)。

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