砂巖油藏注水井連續注入酸化技術

楊乾龍，李年銀，張隨望，馮艷琳，薛發鳳

(1.中國石油長慶油田分公司，甘肅 慶陽 745100；2.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室 西南石油大學，四川 成都 610500；3.中國石油長慶油田分公司，陜西 西安 710018；4.中國石油長慶油田分公司，陜西 西安 710021)

?

砂巖油藏注水井連續注入酸化技術

楊乾龍1，李年銀2，張隨望3，馮艷琳4，薛發鳳1

(1.中國石油長慶油田分公司，甘肅 慶陽 745100；2.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室 西南石油大學，四川 成都 610500；3.中國石油長慶油田分公司，陜西 西安 710018；4.中國石油長慶油田分公司，陜西 西安 710021)

針對長慶油田注水井酸化增注工作量大、工藝復雜、勞動強度大等問題，提出了砂巖注水井連續注入酸化技術，即酸化施工前無配液工序，施工過程中無換液工序，施工結束后無返排作業，完全實現砂巖連續酸化作業，同時酸化施工時注水井不停注。通過實驗研制了智能酸SA608酸液體系，并進行室內實驗評價，同時將研究成果應用于現場。截至2014年12月，連續注入酸化技術在長慶油田共實施5井次，有效率為100%。現場應用效果表明，該技術工藝簡單，施工風險低，勞動強度小，能夠達到較好的降壓增注效果，適用性強，建議推廣使用。

砂巖油藏；注水井；連續注入；酸化；降壓增注；視吸水指數；SA608酸液體系

0 引 言

長慶油田屬于低滲、特低滲油田。2014年轉入穩產期后，注水井集中表現出欠注、注入壓力高等問題，嚴重影響油田的穩產[1-4]。為保持油藏壓力，酸化降壓增注技術是常用的穩產措施。目前，長慶油田砂巖注水井酸化增注施工時均采用前置液、處理液、后置液三段式注入方式[5-10]，但隨著欠注井數的增加，酸化施工作業暴露出工序多、動用設備多、勞動強度大等問題。為降低施工勞動強度，簡化施工工序，提出了一種新型砂巖注水井降壓增注技術——連續注入酸化技術，即將常規砂巖三段式酸化模式簡化為一段，施工途中無換液步驟，同時無返排工序。通過室內實驗研究和現場應用，此技術取得了較好的降壓增注效果。

1 技術原理

連續注入酸化技術是將常規的砂巖三段式酸化程序簡化為一步，即只需將裝有高效酸液的酸罐和撬裝泵接在原有注水管線上，再調節注水泵和撬裝泵，將泵注速度控制在設計范圍內，使高濃縮的酸液在注入管道內被稀釋至所需濃度，達到一次性對目標地層進行酸化增注作業的目的。該技術施工前期無配液工序，施工過程中無換液工序，施工結束后無返排作業，真正實現了連續注入酸化施工，從而大幅度降低施工勞動強度，縮短施工周期，同時酸化施工時不影響注水井的正常作業。

要實現連續注入酸化，必須要求酸液體系同時具有常規酸化技術中各段酸液體系的作用，并且不會產生二次傷害。為此，研發了新型智能酸SA608酸液體系。智能酸SA608由鹽酸、氫氟酸、有機磷酸、螯合劑等組合而成，為多元弱酸，隨著酸液與儲層礦物反應生成氫氟酸，水解平衡被破壞，為了保持水解平衡，智能酸SA608不斷生成氫氟酸，與地層砂巖礦物作用，故可以達到深穿透目的；同時，由于酸液具有對Ca2+、Mg2+、Fe3+離子的螯合作用，因此，能夠防止酸化過程中Ca2+、Mg2+、Fe3+離子的二次沉淀，避免了酸化施工后的返排工序。

2 SA608酸液體系評價

2.1 SA608酸液溶蝕性能

酸對巖石的溶蝕性表征酸液實際可溶解巖石的量。為評價SA608酸液能否代替常規砂巖酸化工藝中的土酸，進行了儲層巖粉(巖心取自A01注水井長8層位，主要富含石英、長石，同時含少量黃鐵礦，將巖心研磨，過100目篩網制成所需巖粉)溶蝕實驗(表1)。

由表1可知，2種酸液體系對巖石的溶蝕率均隨著酸液濃度的增加而增加。智能酸SA608與水體積比為1.0∶1.0時與土酸12%HCl+2%HF體系的溶蝕速度相當，說明在溶蝕性能方面智能酸SA608能代替土酸；初步推薦酸化時酸液體系濃度為1.0∶1.0～1.0∶1.5，對于注水時間長，結垢嚴重的注水井可適當提高酸液濃度。

表1 智能酸SA608與土酸溶蝕率對比

2.2 SA608酸液巖心流動酸化效果

為了更加真實地反映智能酸SA608的酸化效果，進行了土酸常規三段式酸化、單步酸化和智能酸SA608巖心酸化流動實驗。

2.2.1 土酸巖心流動酸化效果

(1) 常規三段式砂巖酸化巖心流動酸化效果。實驗選用的酸液為前置液(12%HCl)、處理液(12%HCl+2%HF)、后置液(12%HCl)、基液(3%NH4Cl)。酸化實驗效果用K/Ko(Ko為巖心原始滲透率，10-3μm2；K為酸化后巖心的滲透率，10-3μm2)與累計注入孔隙體積倍數的關系表征。實驗結果見圖1。

圖1 常規三段式巖心酸化效果曲線

實驗結果表明：經過常規三段式酸化后，通過基液測得巖心滲透率比初始值提高了18倍左右，酸化效果好，但巖心注酸端面破壞嚴重，存在過度溶蝕儲層骨架的風險。

(2) 土酸單步酸化巖心流動酸化效果。實驗選用的酸液為土酸體系(12%HCl+2%HF)，實驗結果見圖2。

圖2 巖心土酸酸化效果曲線

實驗結果表明：注入土酸階段滲透率逐漸降低，酸液流過巖心時，滲透率明顯低于初始滲透率，其主要是因為酸液與儲層巖石接觸后溶解CaCO3、MgCO3等礦物形成CaF2、MgF2等沉淀造成孔隙堵塞，隨著注液過程進行，滲透率進一步降低，最終滲透率降至原始滲透率的44%，酸化改造效果差。

2.2.2 智能酸SA608巖心流動酸化效果評價

實驗選用智能酸SA608與水體積比為1.0∶1.5的酸液體系，實驗結果見圖3、4。

實驗結果表明：采用智能酸SA608作為連續注入酸化酸液，酸化后滲透率逐步升高，滲透率提高4.37倍，通過基液測得巖心滲透率為原始的11.59倍，同時巖心注酸端面沒有出現過度溶蝕的現象，酸化改造效果顯著，說明智能酸SA608酸液體系可以作為連續注入酸化體系。

圖3 智能酸SA608酸化效果曲線

圖4 智能酸SA608酸化前后巖心進酸端面對比

2.3 智能酸SA608酸液適用性

智能酸SA608主要是為了簡化砂巖儲層常規三段式酸化而研發，對于注水時間長、累計注水量大，注入水中機雜含量高、注入水水質差，從而導致儲層結垢嚴重的井效果較為顯著。

3 現場應用及效果分析

截至2014年12月，連續注入酸化工藝在長慶油田共實施5井次，有效率為100%，單井酸化平均用時為17.3 h(從酸化前準備到施工結束)，酸化前無需配液，酸化施工中無換液步驟和返排工序，大大簡化了酸化工序。酸化后單井注水壓力平均下降4.6 MPa，注水量平均增加18.6 m3/d，視吸水指數平均增加10.25倍，酸化后均達到配注要求，降壓增注效果顯著。5口注水井共對應油井30口，酸化增注后，其中有17口油井見效，日增油12.75 m3/d，油井見效顯著。以A01井為例。

3.1 A01井基本情況

A01井是長慶油田的一口注水井，注水層位為長81，儲層孔喉較小、滲透率低，物性較差；初期投注后注水壓力為13.5 MPa，日注水量為20 m3/d。目前，該井注水壓力為18.9 MPa，配注量為20 m3/d，日注水量為1 m3/d。與相鄰注水井對比，注入壓力相同的情況下，日注水量遠低于鄰井平均水平。較投注初期注水壓力升高5.5 MPa，日注水量下降19 m3/d，欠注問題突出，通過對該井水樣取樣分析，發現注入水與地層水不配伍，存在結垢的問題，同時注入水中機雜含量高、粒徑大，易堵塞孔隙喉道，故決定將A01井作為試驗井，進行連續注入酸化施工。

3.2 A01井連續注入酸化施工情況及效果分析

通過對該井的資料分析，設計注酸量為14 m3，智能酸SA608與水體積比為1.0∶1.5，酸液主要由智能酸SA608、緩蝕劑、黏土穩定劑、黏土防膨劑等組成。施工時將酸罐和撬裝泵接在注水管線上，使酸液隨著注入水進入儲層。為了使酸液快速注入目標儲層，以1.2 m3/h的速度正替原酸，注入水以1.8 m3/h的速度注入，待酸液到達地層，壓力逐漸下降到12.7 MPa，酸化施工作業中未出現異常。

與酸化前相比，酸化后A01井注水壓力下降6.2 MPa，日注水量增加24 m3/d，視吸水指數提高29.77倍，酸化增注效果非常明顯，目前配注量為25 m3/d，日注水量為25 m3/d。酸化后，注水井恢復正常注水，地層能量得到補充，周邊6口油井中有3口井產油量得到不同程度的上升，較酸化前油井日增產油3.4 m3/d，酸化效果顯著。

4 結論與認識

(1) 研制的新型智能酸SA608酸液體系具有較好的溶蝕性能，巖心酸液流動效果較好，不會產生過量溶蝕，導致儲層骨架坍塌；對于儲層物性差、注水時間長、井底結垢嚴重、注入水水質差的注水井有較好的酸化解堵效果。

(2) 酸化后A01井注水壓力下降6.2 MPa，日注水量增加24 m3/d，視吸水數指提高了29.77倍，達到了配注要求，周邊油井見效，產液量明顯增加，酸化效果顯著。

(3) 砂巖注水井連續注入酸化技術大幅簡化了酸化施工步驟，縮短了施工周期，減少了現場施工勞動強度，酸化效果顯著，建議大力推廣使用。

[1] 李亮，胡建國，閻紀輝.超前注水是低滲透油田開發的重要途徑[J].新疆石油地質，2001，22(3)：232-234.

[2] 李積祥，侯洪濤，張麗，等.低滲油藏注水井解堵增注技術研究[J].特種油氣藏，2011，18(3)：106-108.

[3] 楊永華，胡丹，林立世.砂巖酸化非常規土酸酸液綜述[J].海洋石油，2006，2(3)：61-65.

[4] 陳華興，劉義剛，唐洪明，等.綏中36-1油田注入井欠注原因及治理建議[J].特種油氣藏，2011，18(3)：129-131.

[5] Uchendu C V， Nwoke L A， Akinlade O， et al. A new approach to matrix sandstone acidizing using a single step HF system： s niger delta case study[C].SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers，2006.

[6] 王瑋，趙立強，劉平禮，等.國外“單步法”基質酸化技術綜述[J].國外油田工程，2010，26(7)：20-24.

[7] Qu Q， Boles J L， Gomaa A M， et al. Matrix stimulation： an effective One-Step sandstone acid system[C].SPE Production and Operations Symposium.Society of Petroleum Engineers，2013.

[8] Zhou L，Nasr-El-Din H A.Acidizing sandstone formations using a sandstone acid system for high temperatures[C].SPE European Formation Damage Conference & Exhibition. Society of Petroleum Engineers，2013.

[9] 劉平禮，張璐，潘億勇，等.海上油田注水井單步法在線酸化技術[J].西南石油大學學報：自然科學版，2014，36(5)：148-154.

[10] 蘭夕堂.注水井單步法在線酸化技術研究及應用[D].成都：西南石油大學，2014.

編輯 孟凡勤

20150428；改回日期：20150924

國家自然科學基金面上項目“多孔介質中酸液的流動反應行為研究”(51574197)

楊乾龍(1988-)，男，助理工程師，2012年畢業于西南石油大學石油工程專業，2015年畢業于該校石油與天然氣工程專業，獲碩士學位，現從事采油采氣工藝技術研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.032

TE355.5

A

1006-6535(2015)06-0137-04