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        消淀酸酸化技術(shù)研究與應(yīng)用

        2021-01-20 08:44:14許波兵胡寶軍
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        許波兵 胡寶軍

        (江蘇如通石油機(jī)械股份有限公司,江蘇 如東226400)

        1 概述

        酸化是實(shí)現(xiàn)油氣水井增產(chǎn)、增注的重要措施。為了保護(hù)油氣層,提高酸化效果,必須根據(jù)油氣層的特點(diǎn)和酸化液、添加劑的作用、性能,通過(guò)試驗(yàn)選擇合適的酸化液及其配方,使之與油氣層配伍,制定切實(shí)可行的施工工藝,才能達(dá)到措施的目的。否則將損害油氣層,使產(chǎn)量減少。因此國(guó)內(nèi)外石油工作者,對(duì)酸化增產(chǎn)技術(shù)十分重視,開(kāi)展了大量的研究工作。

        試驗(yàn)油田的儲(chǔ)層物性及巖性都比較復(fù)雜,主要有:碳酸巖鹽、砂巖、玄武巖、火成巖、輝綠巖等,由于巖石的成份不同,所以酸化時(shí)采用的酸液也就有所區(qū)別,不然會(huì)給地層造成傷害。碳酸巖鹽主要采用鹽酸酸化,氫氟酸一旦進(jìn)入則會(huì)產(chǎn)生氟化物沉淀。砂巖則采用土酸酸化,土酸的主要成分是鹽酸和氫氟酸,其酸化解堵的特點(diǎn)是能有效去除孔隙堵塞物的30~40%,改善和提高地層滲透率。其主要缺陷是去除堵塞物效率低,當(dāng)?shù)貙逾}質(zhì)含量高或氫氟酸用量不當(dāng)時(shí),易于形成氟化物及硅氟酸鹽的二次沉淀。同時(shí)常規(guī)土酸一個(gè)更為突出的不足是,解堵作業(yè)只能改善井眼周?chē)鷿B透率,與地層中酸溶蝕性物質(zhì)反應(yīng)很快,有效半徑不足1m,結(jié)果是井眼附近過(guò)度酸化,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起地層出砂,而深部地層得不到處理,達(dá)不到作業(yè)的目的。同時(shí)由于普通酸的揮發(fā)性強(qiáng),刺激性氣味大,環(huán)境污染嚴(yán)重,周邊群眾干擾大,給施工造成諸多困難。

        XD-18 消淀酸是根據(jù)我油田地層物性,研制的一種新型砂巖地層處理液,它是以磷酸和氟硼酸為主體,復(fù)配其他酸及添加劑而成的一種混合酸,它與硫化物、氟化物、泥漿、腐蝕產(chǎn)物、碳酸鹽、粘土、石英等都能發(fā)生反應(yīng)。因?yàn)榱姿釣橹袕?qiáng)酸,在水中發(fā)生三級(jí)電離,且電離常數(shù)比鹽酸小得多,達(dá)到延緩反應(yīng)速度,擴(kuò)大酸化半徑的目的。同時(shí)由于氟硼酸的存在,它使黏土產(chǎn)生化學(xué)熔化,熔化微粒在原地膠結(jié),使得處理后因流量加大而引起的微粒移動(dòng)受到限制。砂巖地層均含有不同程度的鈣質(zhì)和泥質(zhì),酸化時(shí)往往顧此失彼,影響酸化效果,XD-18 不僅能解決鈣質(zhì)和泥質(zhì)同時(shí)存在的問(wèn)題,且反應(yīng)速度慢,酸化半徑大,對(duì)地層無(wú)傷害,效果明顯,同時(shí)具有緩蝕、鐵離子穩(wěn)定、粘土防膨、表面張力低等功能。特別是它降低了酸的揮發(fā)速度,無(wú)刺激性氣味,環(huán)保,深受施工人員和周邊群眾的歡迎,是最有發(fā)展前景的一種酸化方法。

        2 室內(nèi)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

        2.1 實(shí)驗(yàn)儀器及巖心

        分析天平、電熱干燥箱、恒溫水鍋、塑料燒杯、量筒50、100ml 各1 個(gè),現(xiàn)場(chǎng)使用的泥漿、Fe(OH)3。實(shí)驗(yàn)所用巖心選用段六撥油田段40-40 井巖屑,礦物成份(見(jiàn)表1)。

        表1 巖芯礦物組成

        2.2 實(shí)驗(yàn)方法

        用分析天平稱(chēng)取2g 巖芯于50ml 塑料燒杯中,加入30ml 酸液,恒溫反應(yīng)至一定時(shí)間后取出過(guò)濾、沖洗至中性,將巖芯在105℃下烘至8h 后取出稱(chēng)重,并計(jì)算其溶蝕率。再用同樣的方法做已烘干的泥漿和Fe(OH)3溶蝕實(shí)驗(yàn),并計(jì)算其溶蝕率。

        2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        2.3.1 XD-18 消淀酸與巖芯、泥漿、Fe(OH)3的溶蝕試驗(yàn)

        表2 巖芯、泥漿、Fe(OH)3 的溶蝕試驗(yàn)

        由上表可以看出, XD-18 消淀酸與巖心的反應(yīng)比土酸反應(yīng)速度慢,比鹽酸反應(yīng)快,有利于實(shí)現(xiàn)地層深部酸化。XD-18 消淀酸對(duì)泥漿和Fe(OH)3 都有很強(qiáng)的溶解能力。

        2.3.2 溫度對(duì)XD-18 消淀酸性能的影響。

        表3 不同溫度下XD-18 消淀酸的溶蝕率

        由上表可以看出,隨著溫度的升高,反應(yīng)速度加快,溶蝕率增加,說(shuō)明XD-18 消淀酸不受地層溫度的影響。

        2.3.3 XD-18 消淀酸與地層水的配伍性能

        試驗(yàn)條件:溫度80℃ 酸液用量50ml 地層水用量50ml反應(yīng)時(shí)間10h

        表4 XD-18 消淀酸與地層水配伍試驗(yàn)結(jié)果

        從上表可以看出,XD-18 消淀酸與地層水反應(yīng)后,無(wú)沉淀生成,證明此酸液體系與地層水配伍性能良好。

        2.3.4 XD-18 消淀酸與粘土膨脹的控制

        試驗(yàn)條件:溫度25℃ 酸液100ml

        表5 防膨試驗(yàn)

        從表5 可以看出:XD-18 消淀酸中加入FB-3 長(zhǎng)效粘土穩(wěn)定劑可以有效的抑制粘土的膨脹,阻止顆粒的運(yùn)移,使地層滲透率得以改善。

        2.3.5 XD-18 消淀酸對(duì)鋼材腐蝕性能的評(píng)價(jià)

        試驗(yàn)方法:失重法,試驗(yàn)程序和標(biāo)準(zhǔn)參照SY/T5405-1996 酸化緩蝕劑評(píng)價(jià)指標(biāo)和試驗(yàn)方法。

        試驗(yàn)條件:鋼材:N80 酸液加量:20ml/cm2試片 試驗(yàn)時(shí)間:4h

        表6 腐蝕性能評(píng)價(jià)結(jié)果(靜態(tài))

        可見(jiàn),XD-18 消淀酸對(duì)鋼材腐蝕性很小。

        2.3.6 配方優(yōu)選試驗(yàn)

        試驗(yàn)方法:將XD-18 與水按比例配好后,量取50ml 倒入反應(yīng)杯中,在將稱(chēng)量好的并測(cè)量原始潤(rùn)濕角的板深51 井砂巖巖心放入反應(yīng)杯中,并放入水浴鍋內(nèi)開(kāi)始記時(shí)。到時(shí)取出再測(cè)酸后潤(rùn)濕角的變化情況。烘干稱(chēng)量,計(jì)算溶蝕率。

        試驗(yàn)條件:溫度90℃ 試驗(yàn)時(shí)間:2h

        表7

        由上表可見(jiàn), 酸化前后的潤(rùn)濕角變化不大,不會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)。

        3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及酸化效果分析

        XD-18 消淀酸自投入現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用以來(lái),先后在四個(gè)油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用共計(jì)7 井次,施工成功率和有效成功率均為100%,酸后效果非常明顯。

        三個(gè)油田都是細(xì)砂巖油藏,一個(gè)油田玄武巖,粘土含量高,泥質(zhì)膠結(jié),粘土礦物,以高嶺石、綠泥石含量最高,伊蒙混層其次,伊利石和綠泥石含量較少。巖石以石英、斜長(zhǎng)石為主。膠結(jié)微密,油層物性差。在油田開(kāi)采和注水開(kāi)發(fā)過(guò)程中,有許多深部堵塞的井多次經(jīng)鹽酸或土酸處理無(wú)效或效果差。采用XD-18 消淀酸進(jìn)行酸化(壓)處理,獲得了良好的效果。試驗(yàn)結(jié)果表明,該酸化工藝技術(shù)具有反應(yīng)速度慢,施工簡(jiǎn)單,對(duì)設(shè)備腐蝕性小,有效期長(zhǎng),增產(chǎn)增注效果顯著的特點(diǎn)(詳見(jiàn)附表)。

        實(shí)驗(yàn)證明,7 口井采用XD-18 消淀酸酸化后,都取得了很好的效果。如1 號(hào)井,井段1505.3~1560m,巖性為生物灰?guī)r和玄武巖,泥質(zhì)膠結(jié),采用XD-18 酸化,酸化后效果明顯,日增油達(dá)12.3t,有效期達(dá)3 個(gè)月以上。累計(jì)增油756t。2 號(hào)井,井段1743.6~1754.1m,巖性細(xì)砂巖和生物灰?guī)r,兩層間隙很小無(wú)法下封隔器進(jìn)行選酸。采用消淀酸進(jìn)行籠統(tǒng)酸化,酸后日產(chǎn)油達(dá)到21.05t,累計(jì)增油3162t。

        3 號(hào)井這是一口非常典型的老百姓干擾的井,該井于先期就要進(jìn)行酸化作業(yè),因井周?chē)际敲穹?,老百姓怕有毒有害氣體傷害,幾次搬上又幾次搬下,后協(xié)商采用無(wú)刺激性氣味的XD-18 消淀酸酸化,給老百姓的承諾是地不見(jiàn)酸、空氣中不見(jiàn)味。卸酸時(shí)村民現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督,待證實(shí)無(wú)味方離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)。第二天進(jìn)行酸壓施工,酸后注水壓力雖然下降不明顯,但注水始終穩(wěn)定在80m3左右,該井截止到目前,已經(jīng)累計(jì)增加注水4753 m3,目前繼續(xù)有效。

        通過(guò)以上7 口井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況分析,我們認(rèn)為消淀酸酸化技術(shù)符合我油田的地質(zhì)情況;與地層水配伍性好;工藝合理,并滲透了保護(hù)油層技術(shù),消除了可能產(chǎn)生的沉淀,保持了巖心的原來(lái)潤(rùn)濕性,使油層傷害減少到最低限度;最主要的是它解決了不同巖性籠統(tǒng)酸化的難題

        4 結(jié)論

        4.1 XD-18 消淀酸酸化技術(shù)效果明顯,成功率高.

        4.2 由于XD-18 消淀酸對(duì)鋼片的腐蝕速度小, 表面張力低,所以酸液中可免加緩蝕劑和助排劑。

        4.3 XD-18 消淀酸中加入FB-3 長(zhǎng)效粘土穩(wěn)定劑可以有效的抑制粘土的膨脹,阻止顆粒的運(yùn)移,使地層滲透率得以改善。

        4.4 XD-18 消淀酸對(duì)含鈣質(zhì)、泥質(zhì)的砂巖地層都適用。

        4.5 XD-18 消淀酸與普通酸化作業(yè)相比,施工簡(jiǎn)單,常規(guī)作業(yè)即可滿(mǎn)足施工要求。

        4.6 該項(xiàng)技術(shù)如推廣應(yīng)用,定能拓寬技術(shù)服務(wù)市場(chǎng),產(chǎn)生很高的經(jīng)濟(jì)效益。

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