多氫酸酸化技術在海上油田中的應用與研究

楊 子，馮衛華，施 洋，張興華，高科超，姜 文

（1.中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津塘沽 300452；2.中海石油（中國）有限公司天津分公司勘探部，天津塘沽 300452）

QHD29-A 井和PL9-B 井作為渤海油田低孔滲區塊中的代表性的探井，在應用常規測試工藝射孔后，初開井井口顯示微弱，均無自然產能。經過對這兩口探井的測試層段巖性分析、孔滲飽儲層物性參數綜合研究，決定對其相應測試層段實施酸化儲層改造工藝。現場施工作業的酸液體系均是經過室內實驗綜合評價優選的，現場實踐也證明了優選的多氫酸酸液體系能滿足測試作業要求，取全取準了測試資料的同時，有效的解決了渤海油田該區塊構造的產能。

1 機理研究

為了實現深穿透、解除深部污染，就需要降低酸液與地層的反應速率，因此需要采用緩速酸體系。目前幾乎所有用于砂巖酸化處理的酸液體系都是用含有HF或者在地層產生HF 的酸液體系。從氫氟酸與鋁硅酸鹽的一次反應動力學可知：巖石與HF 的反應速率取決于HF 的濃度，HF 濃度越大，一次反應速率越大，HF濃度越小，一次反應速率越小[1-2]。而多氫酸正是一種能在酸液中低速提供低濃度HF 的新型酸液體系，它是由一種特殊復合物代替HCl 與氟鹽發生氫化反應。多氫酸為一種新型的砂巖儲層酸化酸液體系，它是由一種特殊復合物代替HCl 與氟鹽發生氫化反應。多氫酸為一中強酸，本身存在電離平衡，該酸液體系可以在不同化學計量條件下通過多級電離分解釋放出多個氫離子。

多氫酸的酸化機理是在地層中有酸液釋放出H+與氟鹽生成可供反應的HF，新生產的HF 再與巖石發生反應而完成酸化作用。多氫酸本身是一種多級弱酸，H+是逐級緩慢釋放的，這樣就延緩了HF 的生存速度，從而降低了酸化速度，為酸液進入深部地層爭取了時間。多氫酸的電離過程如下列方程式（①→⑤）所示：

其中，H5R 表示多氫酸，R 代表膦酸根基團。多氫酸與氟鹽反應的實質就是電離出的氫離子與氟鹽發生氫化反應，生產HF。反應方程式如下示，其中，NH4RH4表示膦酸鹽[3]：

2 多氫酸酸化效果室內評價

QHD29-A 井酸液體系優選：用15 %鹽酸對測試層段（3 475.0～3 500.0 m）巖屑的溶蝕率為9.32 %～21.85 %，平均值為15 %，說明此段碳酸鹽巖含量不高，溶蝕率相對較低，使用多氫酸體系（配方1：5 %HCl+6 %MH+2 %MF；配方2：5 %HCl+6 %MH+4 %MF）做溶蝕實驗，平均溶蝕率分別為28 %和35 %，比鹽酸體系增加13 %～20 %，且多氫酸體系的兩種配方溶蝕率差別較大，所以建議使用多氫酸體系（如配方2：5 %HCl+6 %MH+4 %MF）。

PL9-B 井酸液體系優選：15 %鹽酸對1 385.0～1 400.0 m 巖屑的平均溶蝕率為11.5 %，說明此段巖屑中碳酸鹽巖膠結物含量不高，對此兩段巖屑用多氫酸體系（配方1：5 %HCl+6 %MH+2 %MF；配方2：5 %HCl+6%MH+4%MF）做溶蝕實驗溶蝕率平均為26.39%和36.9 %，由于此段巖石主要以石英長石為主，局部裂縫較發育，長石大部分風化為高嶺土，較疏松；且裂縫中油呈斑塊狀分布，面積30 %，油味淡、油脂感弱、滴水滲，建議使用多氫酸體系（配溶蝕率配方2：5 %HCl+6 %MH+4 %MF）。

表1 A 井和B 井儲層主要物性參數

表2 測試層段溶蝕實驗匯總

表3 QHD29-A 井現場施工酸化液配方

3 現場應用

2013 年對渤海油田X 構造QHD29-A 井3 475.0～3 500.0 m 進行了常規DST 測試。誘噴壓差為18.0 MPa，初開井時，井口氣泡微弱，井口壓力：0.002～0.010 MPa，井口溫度：3.82～5.44 ℃，無自然產能。初開井累計3.58 h，存儲壓力計壓力上漲2.286 MPa，折合管柱液面上升271.05 m，折合產液2.45 m3。在二開井期間，對DST1測試層段進行了多氫酸酸化儲層改造作業，酸化泵擠注前置液15.0 m3，排量由0.24 上升到0.49 m3/min，泵壓29.723～36.880 MPa；酸化泵擠入主體酸20.0 m3，排量由0.24 上升到0.49 m3/min，泵壓由34.515 上升到34.757 又下降到22.629 MPa；酸化泵擠入后置液5.0 m3，排量0.48 m3/min，泵壓19.554～22.229 MPa；酸化泵頂替柴油26.0 m3，排量由0.49 下降到0.33 又上升到0.37 m3/min，泵壓由30.103 下降到19.526 MPa。在QHD29-A 井測試作業中，經地面關井后，進行開井返排。從開始返排到井口見原油，井口壓力1.296 上升到3.047 MPa，后用7.94 mm 固定油嘴求產地層產能，平均日產原油113.8 m3，平均天然氣7 522 m3。存儲壓力計回放后，計算得生產壓差5.701 MPa，下降16.75 %。

對PL9-B 井也應用了多氫酸酸液體系進行儲層改造作業，后經過氣舉誘噴，其也達到了測試的目的，解決了該區塊產能。表4 從酸化前和酸化后相關產能數據分析了多氫酸酸液體系在該區塊油氣井測試中的成功應用情況（見表4）。

表4 探井B 和探井C 酸化前后數據對比分析

渤中油田位于中國渤海遼東灣南部海域，屬于高黏度大型常規稠油油藏。儲層巖性為長石砂巖，石英平均含量為50.6 %，長石平均含量為38.9 %，填屑物主要為水云母、泥質及結晶高嶺土。油藏壓力系數0.998～1.009，油藏溫度60～75 ℃。平均孔隙度為30 %，平均滲透率1.750 μm2，為高孔、高滲儲層。渤中油田C 井投產以來，產量一直較低，采油強度為0.6 m3/（d·m）[4]。

圖1 酸化前后產液量的變化曲線

圖2 酸化前后的產油量變化曲線

圖3 酸化前后含水率變化曲線

通過統計數據分析，渤中油田C 井酸化之前的平均產液量為35.85 m3/d，酸化處理之后的平均產液量平均上升到74.80 m3/d，產液量提高了110.23 %。產油量也從酸化之前的24.6 m3/d 上升到57.19 m3/d，上升幅度達到132.48 %[4]。

4 總論

（1）多氫酸液是目前酸化改造的較為新型酸液體系，能夠較好的彌補目前其它砂巖儲層酸化酸液體系的缺陷，是砂巖油藏基質酸化的理想酸化液。

（2）多氫酸酸化針對深部堵塞的探井酸化效果良好，增油效果顯著，能達到深部解堵的目的。

（3）應用多氫酸酸液體系在渤海油田能很好得實施酸化解堵功效，適用于目前的海上油田探井測試工藝和油田開發作業中，具有一定的針對性和有效性。

［1］ Gdandski R D.Kinetics of the Primary Reaction of HF on Alumino-Silicates［J］.SPE 66564，2000.

［2］ 郭文英，趙立強，曾曉慧.多氫酸酸液體系的性能評價［J］.石油與天然氣化工，2007，36（2）：139-141.

［3］ 陸杏英，李秀存.多氫酸深穿透酸化應用效果分析［J］.內蒙古石油化工，2011，37（12）：2-4.

［4］ 李年銀，趙立強，劉平禮，等.多氫酸酸化技術及其應用［J］.西南石油大學學報（自然科學版），2009，31（4）：131.