分層解堵工藝在西區采油廠注水井中的應用

郝毅 馬裕武 閆小瑛 魏瑋

(陜西省延安市志丹縣西區采油廠,陜西志丹 717500)

分層解堵工藝在西區采油廠注水井中的應用

郝毅 馬裕武 閆小瑛 魏瑋

(陜西省延安市志丹縣西區采油廠,陜西志丹 717500)

西區采油廠是個多層系同時注水開發的油田,由于注水井各單井層數多、間隔遠、物性差別大,易造成高滲層吸水指數高,受益油井層見水快,而低滲層甚至不吸水,受益油井見不到注水效果,為改善剖面動用狀況,提高油層動用程度,實現油田穩產,開展分層解堵試驗,探索出一條解決問題的有效途徑。

分層解堵 注水井 試驗

1 開展注水井分層酸工藝的必要性

西區采油廠目前已有注水井1400余口，籠統注水井占80%以上，兩層之間跨度大，從30到300米不等，在轉投注不久后，因注水壓力升高無法完成配注的欠注井逐年增加，目前仍有日漸嚴重的趨勢。

酸化解堵是目前滲透油田解決中高含水時期堵塞井的重要措施之一，目前在西區采油廠注水井解堵主要以常規土酸酸化為主。對于含水、非均質性嚴重的油藏，常規酸化往往無法達到預期的增注效果。低滲透層和傷害最嚴重的層，酸液無法正常進入，近兩年平均每年常規解堵井次70井次以上，針對跨度大注水井實施效果差，難以達到90天的有效期。為此，我們通過封隔器將油層分開，實現在跨度較大的層間酸液分布不均的現象，改善吸水剖面。為此開展分層解堵試驗。

2 油層堵塞成因及解堵機理

2.1 成因

西區采油廠屬于“三低”油田，油井需壓裂后投產，大部分注水井是油井轉注，在生產過程中，地層中已經存在有機和無機物的堵塞，轉注后注入水進入油層，由于流體配伍性、管線防腐不到位、水質處理不達標、無定期洗井制度等綜合原因造成儲層的進一步傷害，從而引起注入壓力上升，直至因壓力高停注。籠統注水井堵塞成因，一是在作業前已停注許久，作業前不洗井，酸液泵入與井筒中流體發生反應，影響作業效果；二是層之間跨度大，酸液在泵入地層過程中，與油管等接觸時易發生反應；三是由于每個層吸水情況不同，因而酸對每個層的效果不同，也無法知道每個層的耗酸量；四是常規作業后不測試各層吸水指數來評定吸水能力，只通過作業時記錄的壓力數據預判最終效果，未及時采取其他增注措施。

2.2 機理

注水井解堵就是通過封隔器將油套環空分開，用水泥車將酸液分別擠入需要處理的油層中去，讓酸液和油層孔隙中物質發生接觸化學反應，溶解孔隙中的堵塞物，解除井底污染，擴大地層孔隙，提高滲透率，達到降壓增注的目的。

(1)土酸與地層中礦物反應。例如：鹽酸與碳酸鹽巖礦物及鐵質礦物反應，生成可溶性鹽類，可以隨洗井液排出，從而提高井底附近的滲透率，其簡單反應式如下：

CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑CaMg(CO3)2+4HCl→CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑

FeCO3+2HCl→FeCl2+H2O+CO2↑Fe2O3+6Hcl→2FeCl3+3H2O↑

FeS+2HCl→FeCl2+H2S↑

氫氟酸與石英、粘土礦物中硅酸鹽類反應化學方程式如下：SiO2+4 HF→SiF4+2H2O Na2SiO3+6 HF→SiF4+2NaF+3H2O

2NaF+SiF4→Na2SiF6SiF4+2HF→H2SiF6

CaMg(CO3)2+4HF→CaF2↓+MgF2↓+2H2O+CO2↑

為了防止CaF2和MgF2沉淀的發生，造成二次污染，一般在施工時首先泵入一定量鹽酸作預處理液。

(2)反應過程中酸液及添加劑的使用。酸液作為一種通過井筒注入地層并能改善儲集層滲透能力的工作體，必須根據儲集層條件和工藝要求加入各種化學添加劑，以完善和提高酸液體系性能，保證施工效果。酸液和添加劑的選擇應符合以下四個要求：一是能與油氣層巖石反應并生成易溶的產物；二是加入化學添加劑后，配制的酸液的化學和物理性質能夠滿足施工要求；三是同地層礦物、流體配伍；四是施工安全、方便。為實現酸化增產目的，常常需要改變酸液的某些物理、化學性質以滿足酸化工藝的要求，因此本次試驗中將增加如下添加劑。

①蝕劑。主要用于減少酸液對金屬管件的腐蝕、降低對地層的污染。

②防膨劑。即粘土穩定劑，在酸化作業時，水敏性強的粘土礦物(本區主要是綠泥石)與酸液接觸就會膨脹，進而分散、運移，降低地層的滲透率，并堵塞井眼通道。酸液中加入防膨劑，可防止粘土膨脹和微粒運移。

③鐵離子穩定劑。鐵離子穩定劑是為了防止鐵及其他金屬直形成絡合離子而沉淀的一種化學劑。鋼鐵腐蝕產物(如氧化鐵等)和含鐵礦物在酸中的溶解。

④助排劑。酸化后的返排直接關系到酸化效果，尤其對低滲透或低能量氣井，加入助排劑可降低酸液的表面張力，同時增大接觸角，使地層毛細管壓力降低，保證酸液的順利返排。

⑤緩速劑。在酸液中加入緩速劑，可以改變巖石表面的潤濕性，降低酸巖的反應速度，增加酸液的作用距離。緩速劑能在巖石表面形成一層油膜，使巖石變為油潤濕，從而降低了酸與巖石的反應速度。

3 現場作業流程

(1)接到設計后，由作業隊聯系管區，落實作業前水量、壓力，并憋壓落實管柱密封情況。符合施工條件后，起出原井管柱，下入酸化管柱，將Y221-114封隔器卡在兩油層中間適當位置，接好地面正擠管線，試壓20.0MPa，不刺、不漏為合格；

(2)作業前洗井。備40～60m3清水，使用8068洗井液，配制為0.5%的洗井液后洗井，觀察進出口水質相同時為合格。

(3)解封封隔器。

(4)擠酸。以上措施完成后，實施擠酸。第一步正循環至環空返水后，替入鹽酸，關套管閘門，正擠活性水，關井反應后大排量反循環洗井。第二步酸化上層，反替土酸后坐封封隔器，反擠頂替液，施工壓力≤20MPa，第三步酸化下層，正擠土酸頂替液施工壓力≤20MPa，排量盡可能大。酸化過程中需要確保以下規定得以完成：一是酸量，嚴格按設計用量進行施工，保證達到足夠的作業半徑，二是實時記錄施工過程中壓力變化數據。

(5)按設計要求關井反應。

(6)返排。將從地層中反應后的雜質排出井筒，以防二次污染。大排量反循環洗井至徹底返出反應殘酸。反洗后進行試擠，確定啟動壓力。

4 效果評價

在西區共實施3口井，2口有效期達到90天，1口作業后有效期60天，作業成功率67%。針對2口效果較好的井分析，作業的兩層之間跨度小，物性相近，配制相同濃度的土酸效果較好，而酸化效果較差的井由于2層間跨度大，物性差距較大，且上層是油井轉注前生產層段，下層射孔后未采取其他方式投產投產，物性相比上次較差，酸液配比相同，對兩層的作業效果相差較大，未達到預期效果。

5 結語

對籠統注水井吸水剖面測試后，2層或2層以上跨度較大的井，針對各層吸水能力差距大的，采取分層酸化以提高各層吸水能力，提高動用程度。目前受作業費用的影響(每井次7萬元)，尚未大面積開展實施，從目前效果看，有一定推廣的價值。

[1]趙亞杰.《低滲透油田水井降壓增注技術研究與應用》.化學工程與裝備,2010.