深層稠油油藏堿加泡沫酸增注技術(shù)

王 豐

(中油吐哈油田分公司，新疆 吐魯番 838202)

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深層稠油油藏堿加泡沫酸增注技術(shù)

王 豐

(中油吐哈油田分公司，新疆 吐魯番 838202)

針對(duì)魯克沁深層稠油油藏酸化增注存在的難點(diǎn)，開展了堿加泡沫酸增注技術(shù)研究。通過堿加泡沫酸解堵增注機(jī)理、堿液和泡沫酸配方研究及性能評(píng)價(jià)，形成了深層稠油“堿+泡沫酸”復(fù)合解堵增注體系和先擠堿后擠泡沫酸的施工工藝。2014年堿加泡沫酸增注技術(shù)在魯克沁油田開展了4井次的礦場(chǎng)試驗(yàn)，有效率為100%，平均單井注水壓力降低12 MPa，注水增加21.3 m3/d，有效期為102 d，降壓增注效果顯著，具有較好推廣應(yīng)用前景。

堿；泡沫酸；復(fù)合解堵；增注；深層稠油；魯克沁油田

引 言

近年來魯克沁深層稠油油田欠注井增多，欠注率上升，酸化增注幅度小，有效期短。魯克沁稠油油藏酸化增注主要存在以下難點(diǎn)：儲(chǔ)層埋藏深，溫度高，地層壓力高，井筒和管柱抗酸液腐蝕性能要求高；稠油黏度高，瀝青質(zhì)膠質(zhì)含量高，酸化易形成酸渣，造成二次污染堵塞；稠油冷傷害嚴(yán)重；儲(chǔ)層疏松，膠結(jié)性差，酸液解堵易造成巖石骨架坍塌[1]。針對(duì)魯克沁稠油油藏酸化增注難點(diǎn)，開展了堿加泡沫酸增注技術(shù)研究。

1 堿+泡沫酸解堵增注機(jī)理

堿液作用：降低油水界面張力，同時(shí)通過堿酸反應(yīng)產(chǎn)生熱和CO2氣體的綜合作用，降低原油黏度，增加稠油流動(dòng)性，有利于解除瀝青質(zhì)、膠質(zhì)析出堵塞污染[2]。

酸液作用：溶蝕無機(jī)垢、黏土礦物及砂粒等[3]。

泡沫作用：將泡沫引入酸液體系，可以提高酸液緩速性能[4-6]，同時(shí)，可快速有效攜帶殘酸及酸渣返排，減少傷害[5-7]。

2 堿+泡沫酸體系室內(nèi)研究

2.1 堿液的優(yōu)選

選擇堿液時(shí)，首先要考慮注入的堿盡可能避免引發(fā)鈣鎂結(jié)垢。另外，酸堿液進(jìn)入地層后會(huì)混合反應(yīng)，為了避免稠油冷傷害，盡可能選擇放熱反應(yīng)的配方。對(duì)比燒堿、小蘇打和純堿3種常見的堿溶液，燒堿容易在地層中結(jié)垢，小蘇打與酸液反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，而純堿與酸液反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此，優(yōu)選濃純堿溶液作為堿液。

實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了不同濃度的純堿溶液與魯克沁原油的界面張力。實(shí)驗(yàn)采用TX500C型全量程旋轉(zhuǎn)滴表界面張力儀，在80℃下分別測(cè)定1～3號(hào)純堿液(濃度依次降低)及空白樣與魯克沁原油混合后的界面張力(表1)。由表1可知，濃純堿溶液與魯

表1 純堿溶液與魯克沁原油混合后界面張力數(shù)據(jù)

克沁原油混合后的界面張力明顯低于空白水樣與魯克沁原油混合后的界面張力，且隨著純堿液濃度的增加界面張力逐漸降低。綜合考慮堿液成本，優(yōu)選了與魯克沁原油混合后界面張力低、濃度較小的2號(hào)純堿液配方。

2.2 泡沫酸配方研究

2.2.1 酸液基礎(chǔ)配方研究

酸液的主劑決定了對(duì)儲(chǔ)層可溶礦物和外來堵塞物的溶解量。通過儲(chǔ)層巖心溶蝕實(shí)驗(yàn)，可以確定各種酸液對(duì)巖心中可溶物的溶蝕率大小，并根據(jù)儲(chǔ)層巖石結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)層流體性質(zhì)等進(jìn)行綜合分析，從而初步確定酸液的主體配方。

在70℃恒溫水浴下，用鹽酸、土酸、緩速酸溶蝕魯克沁油田玉西2井T2K層60～80目的巖心粉末，2 h酸溶實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。表2中前置酸、主體酸1、主體酸2分別是不同濃度的鹽酸、土酸和緩速酸配方，且1～4號(hào)配方濃度依次增大。

表2 玉西2井T2K層巖心酸溶實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，實(shí)驗(yàn)使用的巖心中鹽酸可溶物含量為7.6%左右，因此，前置酸選擇濃度較低的前置酸2配方即可完全溶解掉巖心中的可溶物；主體酸1對(duì)巖心的溶蝕率為22.05%～35.76%，為了不破壞巖石骨架，一般要求酸液對(duì)巖心的溶蝕率小于25%，因此，優(yōu)選主體酸1-1配方；為了既能節(jié)約酸液成本，又能在高溫情況下實(shí)現(xiàn)強(qiáng)緩速、深穿透的解堵目的，主體酸2優(yōu)選主體酸2-1號(hào)配方即可。從而形成酸液基礎(chǔ)配方：前置酸2+主體酸1-1+主體酸2-1。

2.2.2 起泡劑和穩(wěn)泡劑的優(yōu)選

室內(nèi)評(píng)價(jià)了多種起泡劑和穩(wěn)泡劑。實(shí)驗(yàn)采用Waring Blender法測(cè)定泡沫的起泡能力和穩(wěn)定性。將100 mL泡沫酸液倒入?yún)且鸹煺{(diào)器中，在110 V電壓、5檔轉(zhuǎn)速下攪拌1 min，測(cè)定此時(shí)所產(chǎn)生的泡沫體積為起泡能力，靜止的泡沫析出50 mL液體所需的時(shí)間為半衰期。在未加穩(wěn)泡劑的情況下，分別測(cè)定加入JM-A、JM-B、JM-C和JM-D 4種不同類型不同濃度耐酸起泡劑泡沫酸液的泡沫體積和半衰期(表3)。由表3可知，起泡劑JM-A-2的泡沫體積達(dá)到420 mL，起泡能力最強(qiáng)，半衰期達(dá)到220 s，半衰期最長(zhǎng)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，篩選起泡能力最強(qiáng)、半衰期最長(zhǎng)的JM-A-2作為起泡劑。

表3 起泡劑起泡能力評(píng)價(jià)結(jié)果

為了提高泡沫的穩(wěn)定性，在選定起泡劑JM-A-2的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)選穩(wěn)泡劑。在酸液中加入起泡劑JM-A-2后，按照上述實(shí)驗(yàn)方法，分別測(cè)定加入JMW-A、JMW-B、JMW-C 3種不同類型不同濃度穩(wěn)泡劑泡沫酸液的泡沫體積和半衰期(表4)。由表4可知，加入穩(wěn)泡劑JMW-A和JMW-C泡沫酸的泡沫體積都能維持在400 mL以上，但加入穩(wěn)泡劑JMW-A-3的泡沫酸半衰期更長(zhǎng)，能達(dá)到18 min，因此，優(yōu)選JMW-A-3為穩(wěn)泡劑。

表4 穩(wěn)泡劑篩選實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

2.3 泡沫酸性能評(píng)價(jià)

2.3.1 緩速性能

土酸和泡沫酸溶蝕巖心粉末對(duì)比實(shí)驗(yàn)(圖1)顯示：土酸體系在30 min內(nèi)與巖心基本反應(yīng)完全，而泡沫酸溶蝕反應(yīng)時(shí)間則達(dá)到4 h，并且溶蝕率的遞增速度隨時(shí)間減緩。結(jié)果表明泡沫酸體系具有較強(qiáng)緩速性能，能夠有效解除地層深部污染。

2.3.2 懸砂性能

攜砂能力決定了酸化后是否能快速有效地?cái)y帶殘酸及殘?jiān)蹬臶7]，因此進(jìn)行了泡沫酸的懸砂極限實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)顯示：粒徑為0.45～0.56 mm的石英砂在泡沫液中基本不沉降；粒徑為0.63～0.90 mm的石英砂部分緩慢沉降；粒徑為0.90～1.25 mm的石英砂緩慢沉降，沉降速度小于8 cm/min。結(jié)果表明該泡沫酸體系具有較好的懸砂能力，能有效攜帶殘酸及殘?jiān)蹬拧?/p>

圖1 泡沫酸與土酸緩速能力對(duì)比曲線

2.3.3 其他性能

對(duì)泡沫酸的其他性能的評(píng)價(jià)結(jié)果表明，該泡沫酸體系黏度高，泡沫穩(wěn)定性好，腐蝕速率低，鐵離子穩(wěn)定性能強(qiáng)，表面張力小，防膨性能好，酸渣含量低，對(duì)地層傷害小，各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足稠油油藏酸化施工要求(表5)。

表5 泡沫酸其他各項(xiàng)性能指標(biāo)

3 施工工藝

管柱：采用酸化排液一體化卡封解堵管柱。施工壓力：低于儲(chǔ)層破裂壓力。注入方式：先擠堿液，再擠隔離液(清水)，后擠酸(伴注液氮)。排液方式：利用氣舉閥氣舉排液。

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施效果評(píng)價(jià)

2014年在魯克沁深層稠油油藏實(shí)施堿+泡沫酸增注技術(shù)4井次，施工成功率為100%，除1口井剛作業(yè)完未投注不可比外，其他3口井均有效，有效井平均單井注水壓力下降12 MPa，日注水量增加21.3 m3/d，有效期為102 d，累計(jì)增注6 500 m3。

以玉9-19井為例。2014年7月3日該井實(shí)施堿加泡沫酸增注技術(shù)，先擠堿液23 m3，再擠隔離液(清水)2 m3，后擠泡沫酸165 m3，擠酸過程中伴注液氮42 m3，酸化半徑達(dá)2 m，酸液排量為300～400 L/min，施工最高壓力為43 MPa，停泵壓力為22 MPa，酸化殘液返排率為92%。該井酸化前注水壓力為29 MPa，日注水為10 m3/d，措施后初期注水壓力降至19 MPa，日注水增加至28 m3/d，2個(gè)月后注水壓力穩(wěn)定在26 MPa，平均注水量為30 m3/d，有效期已達(dá)到134 d，目前繼續(xù)有效。

5 結(jié) 論

(1) 針對(duì)魯克沁深層稠油油藏，優(yōu)選了2號(hào)堿液配方、酸液基礎(chǔ)配方、起泡劑和穩(wěn)泡劑，形成深層稠油“堿+泡沫酸”復(fù)合解堵增注體系和先擠堿后擠泡沫酸的施工工藝。

(2) 2014年魯克沁油田開展了4井次的堿+泡沫酸礦場(chǎng)試驗(yàn)，可比3井次，有效率為100%，平均單井注水壓力降低12 MPa，日注水量增加21.3 m3/d，有效期達(dá)到102 d，降壓增注效果顯著，具有較好推廣應(yīng)用前景。

[1] 張澤蘭.吐哈油田深層稠油水平井酸化解堵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程，2007，21(4)：86-88.

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編輯 孟凡勤

20150207；改回日期：20150331

中國石油天然氣股份有限公司項(xiàng)目 “深層稠油經(jīng)濟(jì)有效動(dòng)用技術(shù)攻關(guān)研究”(2012E-34-06)

王豐(1982-)，女，工程師， 2004年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)，2007年畢業(yè)于該校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事壓裂酸化技術(shù)研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.03.037

TE357

A

1006-6535(2015)03-0141-03