田 苗，王 濤，杜 勛，王 貴，孟慶超，陳 軍，朱旭晨，徐建春，卜梓偉

（1.中海油田服務(wù)股份有限公司，天津 300459；2.中國石油大學(xué)（華東），山東青島 266580）

目前渤海油田大部分注水井受注入水水質(zhì)、黏土礦物水敏傷害等因素影響，水井欠注，酸化次數(shù)頻繁。而油田油層厚度大，含油井段長，防砂段內(nèi)大段合注，小層數(shù)量多，層間非均質(zhì)性強(qiáng)，層間壓力差異大。酸化時酸液遵循最小阻力原理，優(yōu)先進(jìn)入高滲帶，高滲透層被改造而滲透率增大，后續(xù)酸液更容易進(jìn)入高滲透層，導(dǎo)致酸化時酸液分布不均勻，高滲層被過度酸化，而低滲透層和污染嚴(yán)重層，得不到相應(yīng)的改造，因而籠統(tǒng)酸化針對長井段、多層作業(yè)效果不理想。

要想讓酸液能夠進(jìn)入低滲透層和污染嚴(yán)重層，需要將高滲透層暫堵，使酸選擇性的進(jìn)入低滲透層，而且還要保證進(jìn)入地層深部，后續(xù)與被解除暫堵的高滲層共同貢獻(xiàn)產(chǎn)量。因此，有必要針對非均質(zhì)砂巖油藏開展注水井分流酸化優(yōu)化技術(shù)研究，使酸液推進(jìn)更加均勻，提高層間非均質(zhì)性嚴(yán)重儲層中低滲層的改造力度，以提高酸化效果[1-6]。

分流酸化不但具有常規(guī)酸化的降壓增注效果，而且可以有效改善注水井吸水剖面，提高水驅(qū)油效率，對油井起到降水增油作用。

1 分流酸化原理及分類

分流酸化基本原理是要讓酸液首先進(jìn)入高滲地層參與化學(xué)反應(yīng)，在此過程由于溫度的變化或者化學(xué)反應(yīng)生成物使得流體黏度增高帶來流動阻力，從而改變后續(xù)酸流動方向變化，提高酸化作業(yè)效果。

注水井分流酸化常用的暫堵劑主要有以下幾種：水溶性顆粒暫堵劑。暫堵劑內(nèi)分布不同粒徑的顆粒，隨攜帶液逐漸注入地層，優(yōu)先進(jìn)入高滲透層，封堵其喉道，迫使后續(xù)酸液進(jìn)入低滲層或污染層。水溶性顆粒暫堵劑具有油不溶性，在水中溶解度很高，遇酸能夠形成穩(wěn)定的化學(xué)微粒。正常注水后，化學(xué)微粒遇水溶解，在環(huán)境pH 達(dá)到6～7 后能夠完全溶解[7-12]。

泡沫分流暫堵劑。泡沫無固相，在地下多孔介質(zhì)流動過程中產(chǎn)生賈敏效應(yīng)，對高滲透層產(chǎn)生封堵，使后續(xù)酸液分流轉(zhuǎn)向。泡沫界面膜高阻力驅(qū)替，滲透率越高，泡沫產(chǎn)生的阻力越大。泡沫分流具有自控選擇性，封堵強(qiáng)度可調(diào)，分流效果好，不會對儲層造成傷害，適用范圍廣，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管柱注入作業(yè)。

黏彈性表面活性劑暫堵劑。利用pH 值的變化控制酸液的轉(zhuǎn)向，體系的黏度在地層內(nèi)隨著酸巖反應(yīng)的進(jìn)行而先增大，形成黏彈性體系，起到暫時的屏障作用，從而起到分流轉(zhuǎn)向作用。隨著酸巖反應(yīng)后酸液濃度降低，體系黏度隨之減小。與常規(guī)酸化措施相結(jié)合，可達(dá)到均勻布酸的效果。

2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

本文采用的是對pH 敏感的表面活性劑作為稠化劑，酸液先進(jìn)入高滲帶，隨著反應(yīng)H+消耗濃度降低，表面活性劑自動變黏增加體系黏度，大幅減緩酸液繼續(xù)進(jìn)入高滲通道流速，后續(xù)酸液繞向低滲層，完成轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)對非均質(zhì)性儲層的全面改造。

針對表面活性劑暫堵劑以上機(jī)理特點(diǎn)，本文開展了相關(guān)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評價。

2.1 反應(yīng)黏度變化

分流酸初始黏度50 mPa·s，最大暫堵黏度可調(diào)，與碳酸鈣反應(yīng)峰值黏度大于900 mPa·s，與腐蝕垢巖屑反應(yīng)峰值黏度大于260 mPa·s，后續(xù)在大量注入水稀釋下可自行水化降黏，降黏后黏度小于5 mPa·s，無殘?jiān)?，對地層無傷害。

2.2 膨潤土溶蝕能力評價

稱取四份1 g 膨潤土，分別放入燒杯中，加入分流酸，并置于恒溫水浴中（65 ℃），分別在0.5 h、1 h、2 h、4 h 后稱量，計(jì)算分流酸對膨潤土的溶蝕率。測量結(jié)果（見圖1）?？梢钥闯?，分流酸具備強(qiáng)溶蝕能力，對膨潤土溶蝕率在37%～55%，具有良好的緩速性能，利于均勻布酸。

圖1 分流酸膨潤土溶蝕能力評價Fig.1 Evaluation of bentonite dissolution ability of diversion acidizing

2.3 轉(zhuǎn)向性能評價

以油田巖心為實(shí)驗(yàn)樣品，將其裝入巖心流動實(shí)驗(yàn)儀器，記錄分流酸注入壓力曲線，通過曲線分析，評價分流酸的轉(zhuǎn)向性能，注入情況（見圖2）。

圖2 分流酸的注入壓力曲線Fig.2 Injection pressure curve of diversion acidizing

注酸過程中，酸液在巖心孔隙中與巖心發(fā)生酸巖反應(yīng)。由于酸液的消耗而導(dǎo)致pH 值上升時，酸液黏度上升，具有黏彈性，并將該處孔隙暫時堵塞。隨著酸液進(jìn)入巖心的孔隙體積倍數(shù)逐漸增大，壓力呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢。在注入0.4 PV 時，壓力達(dá)到最大值1.9 MPa。后續(xù)繼續(xù)注入酸液，在壓力的推動作用及酸液對巖心的侵蝕作用下，酸液將貫通巖心，導(dǎo)致壓力突然下降。實(shí)驗(yàn)表明，向巖心注入分流酸過程中，巖心壓力大幅提高，表現(xiàn)出了明顯的變黏增壓轉(zhuǎn)向作用，通過巖心之后滲透率大幅提高。分流酸可以分流酸化巖心，從而更加有效地改造非均質(zhì)儲層。

2.4 巖心實(shí)驗(yàn)評價

分流酸反應(yīng)殘液巖心污染實(shí)驗(yàn)旨在通過巖心流動實(shí)驗(yàn)觀察反應(yīng)殘液對巖心滲透率的影響，評價反應(yīng)殘液對巖心滲透率的傷害率。

首先測定注酸前的巖心滲透率，之后將分流酸反應(yīng)殘液注入巖心，測定巖心滲透率的變化，測量結(jié)果（見圖3）。由圖3 可以看出，分流酸殘酸液對3 塊巖心的滲透率基本沒有傷害，通過計(jì)算，巖心滲透率傷害率平均為0.8%。

圖3 分流酸反應(yīng)殘液滲透率傷害評價實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Experimental results of permeability damage evaluation of diversion acidizing reaction residue

3 礦場應(yīng)用

3.1 選井原則

分流酸化適用于多層分注井由于工程原因無法進(jìn)行分層酸化、多層合注、長井段（水平井、大斜度井或直井）注水井措施目的層段需要均勻酸化改造的井層。

優(yōu)選出合適的注水井組是分流酸化成功的基礎(chǔ)。分流酸化適用于受水質(zhì)等影響，造成近井地帶出現(xiàn)嚴(yán)重堵塞的注水井，在生產(chǎn)動態(tài)上表現(xiàn)為注水量下降欠注、注水壓力達(dá)到限壓，對應(yīng)油井產(chǎn)液量下降、動液面下降等現(xiàn)象[13]。

首先從工程上看：

（1）井斜較大（＞65°），鋼絲作業(yè)開關(guān)層進(jìn)行分層酸化實(shí)施難度大的井；

（2）井下封隔器密封不嚴(yán)，有漏點(diǎn)，實(shí)施分層酸化存在竄層問題的井；

（3）兩射孔段相距較近，無法采用封隔器實(shí)施分層酸化的井。

從地質(zhì)油藏入手，適合于：

（1）井段厚度大，層間矛盾突出，非均質(zhì)性嚴(yán)重，層間吸水差異大，籠統(tǒng)酸化難以保障各層堵塞均能解除的井；

（2）注水井所在井組受效井多，注采完善，井組連通性好、多層連通，注水受效快；

（3）注水井所在井組累計(jì)虧空不嚴(yán)重，地層壓力保持水平在0.85 以上；

（4）注水井所在井組剩余油潛力大；

（5）受其他注水井影響小的井組。

3.2 施工情況

依據(jù)選井原則，優(yōu)選了渤海某油田的A1 井組。A1井分6 段注水，6 段全開，對應(yīng)5 口油井，與周邊油井連通關(guān)系良好，注采對應(yīng)關(guān)系明顯。注水過程中注入水中的油、極性有機(jī)質(zhì)、油泥等有機(jī)物和注入水的懸浮物、細(xì)菌引起的腐蝕產(chǎn)物，無機(jī)垢、細(xì)粉砂、黏土等無機(jī)物相互作用，聚集在井筒附近，堵塞地層，造成注水井注水量下降。該注水井注采比僅為0.88，吸水剖面不均，建議盡快對該井全井段實(shí)施分流酸化，加強(qiáng)注水，保持區(qū)域地層能量充足，改善水驅(qū)開發(fā)效果。

根據(jù)該區(qū)塊酸化經(jīng)驗(yàn)，對比近期幾種酸液體系在區(qū)塊的應(yīng)用效果后，本次作業(yè)推薦采用清洗劑和聯(lián)合酸體系。首先使用清洗液解除篩管附近和近井地帶有機(jī)質(zhì)沉積堵塞，之后使用處理液清除近井地帶的無機(jī)堵塞物，改善地層滲透性。

現(xiàn)場施工采用油管正擠方式，注入壓力根據(jù)A1井口最大注酸壓力與注酸排量關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，泵注過程中根據(jù)注入井段吸液能力，實(shí)時調(diào)整注酸和注水排量，施工曲線（見圖4）。

圖4 A1 井分流酸化作業(yè)施工曲線Fig.4 Operation curve of diversion acidizing in well A1

先試壓、擠注清洗液和頂替液，關(guān)井反應(yīng)。再試壓，擠注處理液。施工曲線上看是有明顯的分流轉(zhuǎn)向特征，穩(wěn)定排量，壓力上升，視吸水指數(shù)下降，液體有增稠效果。從壓力緩慢上升及壓力降可以看出酸液進(jìn)入地層后，有效的清除了近井地帶堵塞，并溝通了注水通道，地層的注入性得到了一定的改善，且起到了深部酸化的效果。最后擠注頂替液，頂替液起到了較好的將酸液推進(jìn)地層深部反應(yīng)的作用。

3.3 應(yīng)用效果評價

3.3.1 注水井增注效果 A1 井分流酸化后，注水壓力變化不大，由措施前7.44 MPa 略降至7.42 MPa，注水量由667 m3/d 增加至854 m3/d（見圖5），視吸水指數(shù)由90 m3/d/MPa 上升至115 m3/d/MPa（見圖6），取得了較好的增注效果。

圖5 A1 井分流酸化作業(yè)前后注水曲線Fig.5 Injection curve before and after the diversion acidizing of well A1

圖6 A1 井分流酸化作業(yè)前后視吸水指數(shù)曲線Fig.6 Apparent water absorption index curve before and after the diversion acidizing of well A1

根據(jù)施工曲線及后期注入曲線分析，酸化作業(yè)后，注水量提升，此次酸化有效。

3.3.2 注水井吸水剖面調(diào)整效果

3.3.2.1 分流酸化前后吸水剖面對比 吸水剖面測試是驗(yàn)證注水井各層吸水情況的重要監(jiān)測手段。分流酸化后進(jìn)行了分層調(diào)配測試。對比分流酸化前后注水井的吸水剖面可以看出，分流酸化后，高吸水層Zone#6（第6 防砂段）、Zone#5（第5 防砂段）吸水量得到一定程度控制，吸水占比有所降低，吸水量與地層系數(shù)（KH）不匹配的Zone#1（第1 防砂段）吸水占比增加?？傮w看來，整個吸水剖面相對更加均勻（見圖7）。

圖7 A1 井分流酸化作業(yè)前后吸水剖面對比Fig.7 Comparison of water absorption profile before and after the diversion acidizing of well A1

3.3.2.2 洛倫茲曲線法 以射孔厚度百分比為橫坐標(biāo)，吸水量百分比為縱坐標(biāo)，利用洛倫茲曲線來表征吸水剖面非均質(zhì)性的變化情況[14-16]。分流酸化前變異系數(shù)為0.28，分流酸化后變異系數(shù)為0.21，吸水剖面不均勻程度得到一定改善（見圖8）。

圖8 A1 井分流酸化作業(yè)前后洛倫茲曲線對比Fig.8 Comparison of Lorentz curves before and after the diversion acidizing

3.3.3 對應(yīng)油井增油效果 井組內(nèi)對應(yīng)5 口油井，其中有4 口油井均出現(xiàn)不同程度的見效，油井含水率降低了1%～4%，單井日增油4～18 m3，降水增油效果明顯（見圖9）。

圖9 A1 井分流酸化作業(yè)前后油井產(chǎn)油對比Fig.9 Oil production comparison of oil wells before and after the diversion acidizing of well A1

綜合施工情況和應(yīng)用效果可以看出，暫堵施工過程中壓力上升，有增稠效果，后續(xù)酸化過程中壓力下降，視吸水指數(shù)上升，起到了較好的增注效果；分流酸化起到了一定程度調(diào)整吸水剖面的作用，高吸水層達(dá)到控制，低吸水層得到加強(qiáng)；井組對應(yīng)油井含水下降、產(chǎn)油上升，取得良好的增油效果。

4 結(jié)論與認(rèn)識

（1）注水井分流酸化可以有效解決常規(guī)酸化酸液沿高滲層竄流而造成吸酸剖面不均勻的問題，可以分流酸化低滲層和污染層，從而更加有效地改造非均質(zhì)儲層，有效提升注水井水驅(qū)動用程度。

（2）通過建立注水井分流酸化選井原則，優(yōu)選施工井組。通過注水井分流酸化措施前后注水井增注情況、吸水剖面對比、油井增油效果等多方面、多角度評價了措施效果。

（3）分流酸化技術(shù)在A1 井的成功應(yīng)用為其在渤海油田大面積使用提供了保證，其效果優(yōu)于常規(guī)酸化，更適合長井段、非均質(zhì)性強(qiáng)的注水井，具有很好的應(yīng)用前景。

（4）措施前后吸水剖面等數(shù)據(jù)的對比分析是效果評價的重要組成部分，應(yīng)當(dāng)在措施后及時安排吸水剖面復(fù)測等，為效果評價提供依據(jù)。