高升油田多分支水平井分段酸化技術研究應用

尹 華

(中國石油遼河油田公司高升采油廠,遼寧盤錦124125)

高升油田多分支水平井分段酸化技術研究應用

尹 華

(中國石油遼河油田公司高升采油廠,遼寧盤錦124125)

多分支水平井技術是提高難采儲量低速開發(fā)區(qū)塊產能的重要手段。在水平井鉆、完井過程中,入井流體對水平段不同位置的浸泡時間不同,造成水平段傷害帶呈不均勻分布,因此,水平井酸化過程中水平井段的均勻布酸是水平井酸化效果好壞的關鍵。為此,分析了高升油田雷52塊水平井傷害特征,依據(jù)油層物性,篩選出了膠束酸液體系配方,并研究了滑套投球分段酸化工藝。雷52-杜 H301井應用水平井分段酸化技術后,油層污染得到解除,產液量大幅度提高,實現(xiàn)了篩管完井多分支水平井均勻布酸。

多分支水平井;油層污染;酸化技術;高升油田

隨著水平井鉆井技術的發(fā)展與完善,越來越多的油田開始應用水平井技術。高升采油廠在低速區(qū)塊上已開始規(guī)模性應用該技術,投產的水平井越來越多,但目前水平井產能未能得到有效發(fā)揮,平均單井產油7.6 t/d,沒有達到預期的產能。水平井鉆井時間較直井長,水平段與油層接觸面積大,所受的傷害程度要遠大于直井[1-2],嚴重的傷害可使水平井失去產能。而目前水平井,特別是多分支水平井和魚骨狀水平分支井增產技術單一,配套技術較少,且有局限性。因此,如何均勻處理水平井段,解除油層污染,改造低滲層段,提高水平井開發(fā)效果是目前需要解決的問題之一。

1 雷52塊地質概況

雷52塊構造上位于西部凹陷中部曙光-雷家斜坡帶東北部,為四條斷層夾持的單斜構造,其中主力油層杜Ⅲ2層油層埋深2 480～2 750 m,油藏類型為巖性-構造油藏,主要儲集巖為泥質白云巖和白云質灰?guī)r。儲集空間類型主要為構造裂縫,溶蝕成因的孔、縫不發(fā)育,基質平均孔隙度為9.3%,滲透率為(0.05～26.7)×10-3μm2。地下原油密度為0.7 g/cm3,粘度為2.45 m Pa·s,含蠟量為8.23%,凝固點為25.57℃。地層水屬碳酸氫鈉型,礦化度為3 445.28 mg/L,原始地層壓力27.62 M Pa,油層溫度92.2℃。

雷52-杜 H301井為雷52塊實施的多分支水平井,該井設計8個分支,其中水平段長913.95 m,8個分支井段長合計為1 288.88 m。該井于2008年5月11日開鉆,2008年10月12日完鉆,鉆井時間長達155 d。該井2008年11月10日投產,日產液5.6 t,日產油3 t,產能低,與預期產能差別大。分析該井低產原因認為:油層物性差、泥質含量高、油層裂縫不發(fā)育是該井低產的內在原因。該井油層解釋結果為泥質白云巖,泥質含量高達44.5%,平均孔隙度2.9%,滲透率為1.2×10-3μm2,含油飽和度僅13.7%。鉆井周期長,泥漿浸泡油層時間長,油層受鉆井泥漿及鉆井液污染是油井低產的外在原因。

根據(jù)區(qū)塊及油井狀況,為了提高雷 52-杜H301井產能,開展多分支水平井酸化技術研究,研究篩選適合雷52-杜 H301井酸液體系及酸化工藝。

2 雷52塊酸化處理技術特點

酸化是解除油層污染恢復油井產能的有效技術。但水平井酸化與直井酸化相比明顯不同,水平井酸化更為復雜和困難。目前高升油田水平井酸化處理具有以下技術難點:

(1)受完井形式的限制,水平井多是割縫篩管完井,需要研究并優(yōu)選有效的酸化工藝方案。

(2)水平井周圍的傷害帶不同于垂直井的徑向模型,而是呈截錐橢圓柱體,其較大基底靠近該井直井段,這就要求選擇性分段酸化,并確保酸化水平段按不同污染程度布酸。

(3)水平井處理層段較長,用酸量大,經濟上存在一定風險。

(4)由于水平井酸化施工時間長,設備及管柱的腐蝕嚴重,這就需要使用高性能、長效的緩蝕劑。

(5)由于鉆井液污染較深,要求酸液有較強的穿透距離,這就需要利用緩速酸技術延緩酸的反應速度。

由于水平井酸化存在上述難點,因此開展水平井酸化解堵工藝研究,確定酸液體系、施工工藝,優(yōu)化酸液處理量,提高酸化效果。

3 酸液體系配方研究

3.1 主體酸濃度優(yōu)選

由于目的油層巖性為白云巖,因此主體酸液選擇鹽酸。利用酸溶蝕率實驗優(yōu)選酸液濃度,為設計酸化措施方案提供資料。鹽酸質量百分數(shù)分別為:10%、12%、15%、20%,試驗樣品采用雷 52- 杜H 301井鉆井巖屑及鄰井雷15井巖心進行溶蝕率試驗,試驗結果見表1。當鹽酸濃度達到12%時巖屑溶蝕率達到41.7%以上,而巖心溶蝕率達到51.7%以上,繼續(xù)增加酸液濃度,溶蝕率增加很小。因此現(xiàn)場試驗酸液濃度選擇12%。

表1 巖屑和巖心溶蝕率試驗

3.2 膠束劑性能評價

碳酸鹽巖及白云巖油藏多為裂縫性油藏,酸液與裂縫壁面反應形成孔洞,它極大地加劇了酸液的濾失,直接影響到酸化效果;酸液與碳酸鹽反應速度極快,如何減緩酸巖反應速度,是碳酸鹽巖油藏酸化需要考慮的重點。在酸液中加入膠束劑,增加酸液黏度,同時將鹽酸束縛起來,從而達到降濾失和緩速功能。膠束劑性能評價主要進行界面張力及殘酸懸浮顆粒性能測試。

(1)膠束酸界面張力。利用掛片法測試膠束酸界面張力,利用石油醚模擬油相。試驗酸液采用12%鹽酸,測試不同膠束劑濃度下膠束酸界面張力,試驗結果見圖1。試驗結果表明,加入質量百分數(shù)1%膠束劑后酸液界面張力降到5×10-3N/m以下,但當膠束劑濃度大于1%以后,體系界面張力降低幅度有限。

圖1 膠束酸界面張力

(2)膠束酸殘酸懸浮固體微粒性能評價。膠束酸體系通過靜電作用能將酸不溶物微粒懸浮于酸液中,試驗評價20%鹽酸、1%膠束酸、5%膠束酸隨反應時間延長體系懸浮顆粒能力(圖2)。由試驗結果,可知20%鹽酸在反應10 min后,體系顆粒懸浮率就降到5%;而加入膠束劑后,反應60 min后,懸浮率仍達20%以上,酸液懸浮能力改善。隨著膠束劑濃度增加,體系懸浮率增加不明顯。綜合界面張力試驗結果,膠束劑濃度確定為1%。

圖2 膠束酸殘酸懸浮固體微粒性能

(3)破乳助排劑優(yōu)選。在酸化過程中,酸液與原油容易形成穩(wěn)定的油包水型乳化液,粘度增大,原油流動阻力增加,影響了殘酸返排,嚴重時能夠造成油層堵塞,降低酸化效果。在酸液中加入破乳助排劑能夠防止乳化液形成,同時降低表面張力,利于殘酸迅速返排。

試驗選擇 TR-DEM/PTD-I和BZP-2型破乳助排劑,測試不同濃度下破乳助排劑水溶液表面張力,測試結果見圖3。由試驗結果可知,BZP-2型破乳助排劑水溶液表面張力要低于 TR-DEM/PTD-I型破乳助排劑,BZP-2型破乳助排劑質量百分數(shù)在25%時水溶液表面張力就降到20 mN/m,滿足現(xiàn)場要求(≤25 mN/m)。

圖3 不同濃度破乳助排劑水溶液表面張力

(4)緩蝕劑優(yōu)選。緩蝕劑能夠減緩酸化過程中酸對設備、地面管線、油管及套管腐蝕。水平井酸化施工時間長,設備及管柱的腐蝕嚴重,這就需要使用高性能、長效且不產生點蝕的緩蝕劑。而且雷52塊目的油層溫度高達92.2℃,對緩蝕劑性能要求更高。試驗選擇遼河大明和盤錦匯明生產的兩種緩蝕劑進行篩選評價,試驗溫度在92.2℃,試驗結果見表2。由表2可知,盤錦匯明生產的緩蝕劑腐蝕速率低于遼河大明生產的緩蝕劑,而且腐蝕速率達到標準要求,因此現(xiàn)場采用盤錦匯明生產的緩蝕劑。

表2 緩蝕劑進行篩選評價

4 酸化工藝研究及現(xiàn)場應用

酸化的關鍵是將酸液注入低滲透帶或傷害嚴重井段,達到均勻改善井壁周圍地層的滲透率,均勻解堵目的。因此水平井酸化時,水平井段的均勻布酸是取得預期效果的關鍵。結合雷52-杜H301井儲層巖性、油層物性、完井方式和水平段特點,研制了投球分段酸化工藝,設計了四級分段酸化管柱來達到均勻布酸的目的。

4.1 結構原理

投球分段酸化工藝管柱由滑套噴砂器、滑套密封器、扶正器等工具組成(圖4),通過自下而上的處理方式可以實現(xiàn)不動管柱酸化3～4層或對其中任意1層進行施工。

4.2 施工工藝

(1)第四段:按設計要求配好管柱,連接管線,循環(huán)泵,小排量替液(排量小于0.7 m3/min,正反頂替均可),此時,由于滑套的作用,上部各級噴器均處于密封狀態(tài),而四級噴砂器處于工作狀態(tài)。此時,可直接依照施工設計進行第四段酸化施工。

(2)第三段:待第四段施工結束后,投球(φ28 mm)至三級噴砂器坐封球座處,油管內憋壓15 M Pa將滑套打落至滑套密封器處,使三級噴器處于工作狀態(tài),并密封下層噴砂器。依照施工設計進行第三段酸化施工。

圖4 投球分段酸化工藝酸化管柱示意圖

(3)第二段:待第三段施工結束后,投球(φ32 mm)至二級噴砂器坐封球座處,油管內憋壓15 M Pa將滑套打落至密封面處,使二級噴器處于工作狀態(tài),此時三級噴器以下各工具處于非工作狀態(tài)。依照施工設計進行第二段酸化施工。

(4)第一段:待第二段施工結束后,投球(φ36 mm)至一級噴砂器坐封球座處,油管內憋壓15 M Pa將滑套打落至密封面處,使一級噴器處于工作狀態(tài),此時二級噴器以下各工具處于非工作狀態(tài)。依照施工設計進行第一段酸化施工。

酸化施工完成以后,從套管泵入洗井液進行反洗井快速排酸,然后上提管柱解封封隔器,起出施工管柱。

4.3 施工參數(shù)

為了提高酸液的波及面積,現(xiàn)場施工中盡量提高施工排量,設計注酸排量3 m3/min。

4.4 現(xiàn)場應用效果

2008年現(xiàn)場試驗一口井,即雷52-杜 H301井。該井于2008年12月17日酸化,共注入酸液720 m3,分四段注入:第一段注酸量130 m3,第二段注酸量160 m3,第三段注酸量190 m3,第四段注酸量240 m3,注酸排量控制在2.6～3.2 m3/min。由施工過程壓力變化情況看,各段塞施工壓力均有不同程度下降,說明油層污染堵塞得到解除。雷52-杜 H301井于2008年12月23日轉抽,初期產液量32.5 t/d,產油量 14.6 t/d,含水 55%(圖 5),產液量較措施前提高了5.4倍,產油量增加3.9倍。

5 結論

(1)在水平井儲層物性分析基礎上,明確了水平井低產原因和油層污染特點。

圖5 雷52-杜 H301井采油曲線

(2)通過室內試驗與試驗評價,采用膠束酸替代常規(guī)酸液,不但可降低酸-巖反應速度,而且可以有效保證在不破壞巖石主體骨架條件下,提高溶蝕率,解除油層污染。

(3)采用多級注酸管柱可以實現(xiàn)篩管完井多分支水平井均勻布酸。

(4)多分支水平井酸化技術的試驗和成功應用,不但解決了雷家地區(qū)水平井增產問題,而且為類似區(qū)塊應用水平井改善開發(fā)效果提供了新途徑。

[1] 劉曉旭.水平井傷害的分析與計算[J].石油鉆采工藝,2003,25(6):471-474.

[2] Frick T P,Economides M J.Horizontal well damage characterization and removal[A].SPE 21795.

tion;acidizing technology;Gaoshen oilfield

102 Application of multi-lateral horizontal well section acidizing technology in Gaosheng oilfield

Yin Hua(Gaosheng Production Plant,Liaohe Oilfield Company,PetroChina,Panjing,Liaoning 124125)

M ulti-lateral ho rizontal well technology is important measure to enhance the p roduction capability of difficult p roducing reserve and low speed development block.In the p rocess of horizontal well drilling and comp letion,input fluid caused different immersion time fo r different position,w hich caused uneven distribution of damage belt.Therefo re,even distribution acid of ho rizontalwell section is key element to acidizing effect.Analysing damage featuresof Gaoshen oilfield Lei 52 horizontal wells,acco rding to oil layer physical p roperty,micelle acid fluid systematical formula is selected and sliding sleeve ball section acidizing technique is studied.After app lication of horizontal well section acidizing technology in Lei 52-Du H301 well,oil layer pollution is released,fluid p roduction is enhanced in large scale,w hich realized the even distribution acid in screen comp letion multi-lateral horizontal well.

multi-lateral ho rizontal well;oil layer pollu-

TE357

A

1673-8217(2011)05-0102-03

2011-05-20

尹華,工程師,1975年生,1999年畢業(yè)于東北大學鋼鐵冶金系,現(xiàn)從事油田化學科研工作。

編輯:李金華