趙小光， 胡東偉， 李立標(biāo)， 涂學(xué)萬， 黃 燕, 孫智成

1中國石油長慶油田分公司第十采油廠 2中國石油長慶油田分公司第二采油廠 3中國石油青海油田采油二廠

0 引言

長6油層是華慶油田主力產(chǎn)層，其滲透率主要介于0.1～0.3 mD之間[1- 2]，屬典型的超低滲透油藏。開發(fā)初期采用定向井開發(fā)，投產(chǎn)后單井產(chǎn)量較低。自2010年起，開始探索應(yīng)用水平井技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，水平井投產(chǎn)后單井產(chǎn)量能達(dá)到常規(guī)定向井的2～5倍，有效提高了該油藏的平均單井產(chǎn)量。但受限于超低滲透低品位油藏物性條件等因素限制，很多水平井在投產(chǎn)較短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)產(chǎn)量明顯下降的現(xiàn)象。為恢復(fù)或提高這些低產(chǎn)水平井產(chǎn)量，如果采用重復(fù)壓裂改造，不僅占井周期長影響原油生產(chǎn)，而且投入成本較大。運(yùn)用常規(guī)增產(chǎn)措施恢復(fù)或提高單井產(chǎn)量，就成為當(dāng)前增產(chǎn)工藝的重要手段。本文從華慶油田長6油層儲層地質(zhì)特征出發(fā)，論證了水平井酸化工藝的可行性，進(jìn)而開始水平井酸化增產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，并在現(xiàn)場進(jìn)行了試驗(yàn)。邊應(yīng)用邊優(yōu)化改進(jìn)，形成了兩種水平井油層酸化工藝方式，共實(shí)施51口，實(shí)施井平均單井日增油1.2 t，增產(chǎn)效果較好。初步建立起適應(yīng)華慶長6油層的水平井油層酸化工藝技術(shù)體系，對國內(nèi)同類型油藏水平井酸化增產(chǎn)亦有參考借鑒意義。

1 華慶油田長6油層地質(zhì)特征概述

華慶油田長6油層巖性主要為極細(xì)～細(xì)粒長石砂巖；碎屑成份以長石為主，其次為石英和巖屑；填隙物以鐵方解石和鐵白云石為主，其次為硅質(zhì)膠結(jié)和綠泥石膜膠結(jié)等；黏土礦物主要為綠泥石和水云母[2]。

華慶油田長6油層儲集空間以殘余粒間孔為主,其次為長石溶蝕孔；屬小孔微喉型孔隙結(jié)構(gòu)；低壓、低滲、低豐度的“三低”特征明顯[3- 5]，儲層物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)[6]。儲層敏感性為無～弱水敏、無～弱速敏、弱～中等酸敏[6- 7]。

從儲層特征看，油層酸處理工藝對華慶油田長6油層是可行的。

2 水平井油層酸化工藝研究與應(yīng)用

2.1 酸液體系的選擇

目前長慶油田用于油井儲層改造的酸液主要有土酸、多氫酸[8- 9]、乳化酸[10]、膠束酸[11]等，這幾種酸液體系都比較適應(yīng)砂巖儲層。結(jié)合這幾種酸液體系各自特點(diǎn)，分析認(rèn)為這幾種酸液體系同樣能滿足華慶超低滲油藏水平井油層酸處理工藝要求。

其中，因?yàn)橥了嶂袥]有其他較貴的添加劑，最具經(jīng)濟(jì)效益的,所以把水平井酸化所用酸液體系鎖定為土酸。

2.2 水平井油層酸化工藝試驗(yàn)

從2016年開始長6油層水平井酸化增產(chǎn)工藝試驗(yàn)，最初借鑒定向井常規(guī)酸化工藝經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合水平井特性，進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，其中酸液配方為土酸酸液體系，酸化工藝參數(shù)設(shè)計(jì)見表1。共實(shí)施3口井，有效率100%，措施后井均日增油2.4 t，當(dāng)年累計(jì)增油639 t(效果統(tǒng)計(jì)見表2)，試驗(yàn)取得初步成功，驗(yàn)證了在華慶油田長6油層水平井實(shí)施酸化增產(chǎn)工藝是可行的。

表2 2016年水平井酸化增產(chǎn)試驗(yàn)效果統(tǒng)計(jì)表

2.3 水平井油層酸化工藝優(yōu)化改進(jìn)

2.3.1 酸液體系及單井酸量的優(yōu)化改進(jìn)

分析3口先導(dǎo)試驗(yàn)井中效果相對較差的QPXX井，認(rèn)為影響油層酸化增產(chǎn)效果因素主要是酸液體系設(shè)計(jì)及酸量設(shè)計(jì)，故對酸液體系配方進(jìn)行了改進(jìn)、優(yōu)化，對單井用酸量進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.3.1.1 酸液配方的優(yōu)化改進(jìn)

土酸的主要成分是鹽酸和氫氟酸，酸巖反應(yīng)速度較快，酸化后還可能產(chǎn)生二次沉淀傷害，而華慶油田長6油層填隙物以鐵方解石含量為最高，碎屑成份以長石為主，這樣在酸液體系設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮鐵離子的影響(Fe3+在pH值大于3以后就會(huì)產(chǎn)生絮狀沉淀[12], 形成二次傷害)以及鈣離子的影響(氫氟酸與鈣離子反應(yīng)生成的氟化鈣難溶于水[12]，形成二次傷害)，按照上述理論分析，結(jié)合華慶油田長6油層地質(zhì)特征，對傳統(tǒng)土酸配方進(jìn)行了改進(jìn)與優(yōu)化。優(yōu)化前的酸液配方為：12%HCl+3.0%HF+0.5%黏土穩(wěn)定劑+0.5%鐵離子穩(wěn)定劑+1.0%緩蝕劑。優(yōu)化后的酸液配方為：12%HCl+1.5%HF+2.0%乙酸+1.2%A酸+0.5%黏土穩(wěn)定劑+0.5%鐵離子穩(wěn)定劑+1.0%緩蝕劑,對改進(jìn)前后的配方進(jìn)行了室內(nèi)溶蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)過程如下：

垢樣取自華慶油田某井，實(shí)驗(yàn)溫度為常溫,即25 ℃，反應(yīng)時(shí)間3 h，正常大氣壓下，實(shí)驗(yàn)步驟：①將干燥清潔的濾紙先稱重；②稱取一定量的垢樣裝入燒杯；③將配制好的酸液注入燒杯后計(jì)時(shí)開始；④反應(yīng)到設(shè)計(jì)時(shí)間后立刻過濾、干燥、稱重；⑤根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)計(jì)算。

實(shí)驗(yàn)中，優(yōu)化前后兩種酸液配方體系各做5次小樣酸化反應(yīng)，求得5次反應(yīng)結(jié)果的平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)論。對比數(shù)據(jù)顯示，用經(jīng)過優(yōu)化改進(jìn)配方的土酸進(jìn)行酸化，殘?jiān)Ｓ嗔棵黠@減少，溶蝕效果有較明顯提高，見表3。

表3 優(yōu)化改進(jìn)前后的土酸室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比表

2.3.1.2 酸量設(shè)計(jì)的優(yōu)化

開展水平井酸化增產(chǎn)工藝先導(dǎo)試驗(yàn)時(shí)參考定向井用酸量計(jì)算公式V=π·(R2-r2)·h·Φ[13- 14]對單井用酸量進(jìn)行計(jì)算。但實(shí)際上，水平井存在穿越油層距離長(一般長達(dá)數(shù)百米)、井身軌跡不規(guī)則、酸液損失比定向井更多等影響因素，導(dǎo)致按上述公式計(jì)算的酸量存在偏差，于是增加了修正系數(shù)β，將計(jì)算公式修正為：

V=π·(R2-r2)·h·Φ·β

(1)

式中:V—酸化施工中所需的酸液數(shù)量,m3；R—設(shè)計(jì)的處理半徑，m；β—為修正系數(shù)；r—井筒半徑,m；h—需處理的油層厚度,m;Φ—油層孔隙度,%。

將單井地質(zhì)參數(shù)帶入式(1)，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)施效果，多次對修正系數(shù)進(jìn)行修訂，最終確定修正系數(shù)β值為1.1～1.2是比較適合的。

2.3.1.3 應(yīng)用情況

繼2016年開展水平井酸化增產(chǎn)工藝先導(dǎo)試驗(yàn)后，運(yùn)用改進(jìn)配方的酸液體系，結(jié)合改進(jìn)的酸量計(jì)算公式進(jìn)行單井酸量設(shè)計(jì)優(yōu)化，共實(shí)施13口水平井的酸化增產(chǎn)措施，有效11口，當(dāng)年累計(jì)增油3 979 t，平均單井日增油1.2 t，獲得了較好增產(chǎn)效果。

以GPXX- 6井水平井酸化為例，該井位于華慶油田SXX區(qū)，投產(chǎn)初期日產(chǎn)液27.0 m3,日產(chǎn)油15.3 t，含水32.4%，動(dòng)液面949 m。措施前日產(chǎn)液4.15 m3,日產(chǎn)油1.64 t，含水53.0%，動(dòng)液面1 325 m。該井運(yùn)用改進(jìn)后的公式計(jì)算，結(jié)果為所需酸液75 m3，酸液配方為改進(jìn)后的酸液配方。具體工藝設(shè)計(jì)參數(shù)見表4。該井于2017年10月20日實(shí)施酸化增產(chǎn)措施，10月22日完井，初期日增油2.1 t，至今有效，累計(jì)增油1 989 t，提單產(chǎn)效果明顯。

表4 GPXX- 6井酸化增產(chǎn)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)表

2.3.2 油層酸化工藝的優(yōu)化

2.3.2.1 油層酸化工藝方式的優(yōu)化

在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上，計(jì)劃繼續(xù)在華慶油田長6油層水平井實(shí)施酸化增產(chǎn)措施，但在2018年年初實(shí)施的2口水平井，增產(chǎn)效果不理想，其效果統(tǒng)計(jì)如表5所示。

表5 2018年年初實(shí)施的2口水平井酸化增產(chǎn)效果統(tǒng)計(jì)

分析認(rèn)為：部分水平井不同噴點(diǎn)段存在著明顯的吸水差異，當(dāng)酸液在一定壓力下由井筒向地層注入時(shí)，酸液優(yōu)先進(jìn)入吸水好的層段，而吸水差的層段酸液進(jìn)入的比較少，這就導(dǎo)致部分層段因進(jìn)入酸液少而未充分的發(fā)揮油層酸處理作用，從而影響了單井的增產(chǎn)效果。為此，對水平井酸化增產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)再次進(jìn)行優(yōu)化，提出了分段酸化的工藝方式[15]，共設(shè)計(jì)出兩種管柱組合：一種是雙封單卡拖動(dòng)管柱分段酸化管柱組合，另一種是K344封隔器+多級滑套不動(dòng)管柱分段酸化管柱組合。

2.3.2.2 油層分段酸化工具的優(yōu)選

對于第一種分段酸化管柱組合，經(jīng)過分析認(rèn)為：所用工具既要保證每次的坐封效果，又必須“耐拖動(dòng)”，能確保順利完成全井分段酸化施工。所以底封選用長慶自主研制的Y211封隔器，上封選用K344鋼帶封隔器，基本管柱結(jié)構(gòu)(自下而上)：堵頭+Y211封隔器+?73 mm工具油管+節(jié)流器+?73 mm工具油管+K344封隔器+安全丟手+?73 mm工具油管至井口。

第二種分段酸化管柱的形成，得益于近年新型滑套節(jié)流器的產(chǎn)生，基本管柱結(jié)構(gòu)(自下而上)：堵頭+單流閥+滑套座+K344封隔器+滑套節(jié)流器+?73 mm工具油管+滑套座+K344封隔器+滑套節(jié)流器+?73 mm工具油管+滑套座+K344封隔器+滑套節(jié)流器+?73 mm工具油管+K344封隔器+安全丟手+?73 mm工具油管至井口。投球后，井口打壓，一定壓力下滑套打開同時(shí)實(shí)現(xiàn)封隔器坐封，即可對某一段單獨(dú)進(jìn)行酸化，擠酸完成后，投另一級鋼球，井口打壓就可打開下一級滑套進(jìn)行另一段擠酸施工。

2.3.2.3 應(yīng)用情況

目前，在華慶長6油層共進(jìn)行51口水平井酸化增產(chǎn)措施，有效45口，平均單井日增油1.2 t，累計(jì)增油14 925 t；其中分段酸化11口，有效率100%，平均單井日增油1.3 t，取得了較好的提單產(chǎn)效果。

以CHPXX- 15井水平井酸化為例，該井位于華慶油田YXX區(qū)，初期日產(chǎn)液12.98 m3，日產(chǎn)油9.87 t，含水9.5%，動(dòng)液面647 m。措施前日產(chǎn)液0.61 m3，日產(chǎn)油0.39 t，含水24.7%，動(dòng)液面1 489 m。該井工藝參數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)重點(diǎn)考慮三個(gè)因素：一是足夠的酸量以滿足儲層酸處理需要；二是因?yàn)樗杷嵋嚎偭枯^大，就需要適當(dāng)大的注入排量以便盡快將酸注入地層，減少酸液損失；三是施工壓力必須控制在地層破壓以內(nèi)。酸化方式采用的是K344封隔器+多級滑套節(jié)流器不動(dòng)管柱分段酸化管柱組合。具體工藝參數(shù)設(shè)計(jì)見表6。該井于2018年12月1日實(shí)施分段酸化，12月5日完井，完井后初期日產(chǎn)液6.8 m3，日產(chǎn)油2.71 t，含水率52.6%，初期日增油2.32 t，累計(jì)增油1 199 t，至今有效，提單產(chǎn)效果明顯。

表6 CHPXX- 15井分段酸化工藝參數(shù)設(shè)計(jì)表

3 認(rèn)識與結(jié)論

(1)水平井油層酸化工藝設(shè)計(jì)必須根據(jù)儲層特征、歷次措施、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)等綜合分析低產(chǎn)機(jī)理，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)、酸液體系設(shè)計(jì)和酸化規(guī)模設(shè)計(jì)。

(2)形成了全井段籠統(tǒng)酸化和分段酸化兩種水平井酸化工藝方式，滿足不同井況增產(chǎn)需求。

(3)水平井分段酸化能解決酸液優(yōu)先進(jìn)入吸水好的層段，而吸水差的層段酸液進(jìn)入比較少的問題，確保各射開層段的酸化改造程度能達(dá)到設(shè)計(jì)目的。雙封單卡拖動(dòng)管柱分段酸化管柱組合和K344封隔器+多級滑套節(jié)流器不動(dòng)管柱分段酸化管柱組合，能滿足分段酸化工藝需求，進(jìn)一步確保了水平井酸化效果。