砂巖酸化應注意的問題分析與探討

程俊 裴金貴(延安職業技術學院，陜西 延安 716000)

1 砂巖的結構及構成

砂巖是指主要由砂(1～0.8 粒級的陸源碎屑顆粒)組成的碎屑巖。在砂巖中砂的含量大于50%，砂巖的碎屑成分較為復雜。砂級碎屑組分以石英為主，其次是長石和各種巖屑，有時含云母和綠泥石等碎屑礦物。砂巖分類有各種不同方案，意見不一致。但是主要砂巖類型有三類，即石英砂巖、長石砂巖和巖屑砂巖。

2 酸化的原因及過程

然而在油井開采前或開采過程中，由于施工不當或入井液與儲層流體不配伍；壓裂液殘留物的滯留及酸化時的二次沉淀等原因，難免使儲層出現次生堵塞。針對這一問題就必須對儲層進行酸化處理，即向地層泵入一種或幾種酸液及添加劑的混合物，利用酸液的化學溶蝕作用及擠酸時的水力作用來提高地層滲透性能。其作用是：(1)溝通原生孔喉，增加油層的連通性。(2)解除次生堵塞。原理是：①利用酸與地層中某些礦物進行反應，溶蝕儲層中的連通孔隙，天然裂縫及人造裂縫壁面巖石，增加流體在孔隙、裂縫中的流動空間。②與井底附近空隙中的堵塞物質起反應解除污染物堵塞，并盡可能地將其反應物返排至地面。以最大限度的恢復，提高近井地帶的滲透率。

前述已及。砂巖地層的酸處理中常用的酸液體系有：(1)常規土酸。即10%～15%濃度的鹽酸和3%～8%濃度的氫氟酸與添加劑所組成的混合酸液，主要用于處理近井地層。(2)氟硼酸，其注入地層能生成氫氟酸，目的在于達到低滲透砂巖油層的深部酸化，克服酸化初期增產而后產量迅速下降的普遍性問題。還可起到防膨固砂的作用。(3)自生酸體系：①用有機脂水解成為相應羧酸。②與銨鹽反應生成氫氟酸土酸，能降低酸鹽反應速度并增加酸的有效作用距離。

上述酸液體系中最常用的是常規土。其現場施工較為簡單，一般施工順序為：注前置液—注土酸—注后置液—注頂替液

3 酸化工作液的優化

酸化時必須針對施工井層的具體情況選用適當的酸液，選用的酸液必須符合以下幾個要求：(1)能與油層巖石反應并生成易容的產物;(2)加入化學添加劑后，配置成酸液的化學性質和物理性質能滿足施工要求；(3)施工方便，安全，易于返排；(4)價格便宜，來源廣。在綜合考慮的情況下得出合理優化的方案。

4 造成砂巖油層損害的原因

施工作業中酸化使油層受到損害。可歸納為兩個主要方面。

(1)酸液與油層巖石和流體不配伍造成的損害 ①酸液與油層巖石不配伍造成的損害。a：酸液的沖刷及溶解作用造成的微粒運移。如：高嶺石類粘土和伊利石類土、綠泥石類粘土，在酸化過程中會不同程度的使油層巖石的顆粒或微粒松散，脫落并運移，從而破壞巖石的結構，引起地層出砂或骨架破壞，堵塞地層，嚴重時則造成地層坍塌。b：酸液與巖石礦物反應產生二次沉淀，如鐵質沉淀、氫氟酸反應產物沉淀。c：酸液不能穿透巖石和垢面上的有機覆蓋層，而導致處理失敗。②酸液與油層流體不配伍造成的損害。a：酸液與油層中原油不配伍。。當酸液與油層中瀝青原油相接觸，就會產生酸渣，即由瀝青，樹脂，石蠟和其他高分子碳氫化合物組成，是一種膠狀不溶性產物，也是堵塞孔道的主要產物。b：酸液與油層中的水不配伍。由于油層中的水本身含鉀離子K+、鈉離子Na+、鎂離子Mg2+、鐵離子Fe2+、Fe3+鋁離子Al3+等離子，或酸化過程中不斷生成上述離子時就會產生有害沉淀，尤為氫氟酸與他們相遇時會生成氟化物沉淀：2K++SiF62-=K2SiF6↓ 2Na++SiF62-=NaSiF6↓

(2)不合理的施工造成的損害 ①由于施工管線設備銹蝕物帶入油層生成鐵鹽沉淀。不論配液過程中或是施工設備、管線、管柱等，外來溶于酸液中的鐵大多為三價鐵離子，在地層中當殘酸pH 值降到一定程度時，就會產生沉淀。②施工參數設計不合理。a.選擇施工方式(正注、反注)。b.施工壓力，壓裂車臺數若施工壓力過大，則造成地層壓穿或設計酸液量不夠，致使酸化效果不明顯或酸化失敗。c.酸液濃度和有效距離的控制。

5 實例分析

延長油礦蟠龍采油廠，蟠2024—7 井位于蟠龍鎮榆樹峁，地屬鄂爾多斯盆地陜北斜坡構造。儲層為長2 油組，井深809.8米，油層厚1.5 米，孔隙度11.89%，含油飽和度41.25%泥質含量20%，滲透率3.18md。日產液0.8 噸，日產油0.4 噸，含水50%左右。分析認為該井產狀不佳是由于前面施工作業中對油層污染所致，該井為典型的細小微粒運移造成孔喉堵塞所引起的產量下降。經酸化作業后該井產量由酸化前的0.2m3/日，到酸化后15 天測產，其產量能達1.44m3/日，到施工后3 個月后測其為1m3/日(測產時間為甲方連同施工單位，在施工后十天至三個月內分期進行測量)屬于同批酸化增產作業中最成功的一例。

綜上所述，根據酸化作業中造成油層損害的原因及方式，分析認為，砂巖油層酸化應該注意下列問題：(1)選用與油層巖石和流體相配伍的酸液和添加劑。(2)使用前置液隔離地層水，保護主處理液，減少酸化耗與二次沉淀生成。(3)使用合適的酸液濃度。(4)及時排液。(5)施工前弄清地層損害的類型和程度，堵塞物、巖石及膠結物的組成，選出優良的酸液體系。(6)選擇合適的注酸工藝。

[1]趙福麟.油田化學[M].中國石油大學出版社,2000,6.

[2]于云琦.采油工程[M].石油工業出版社,北京,2006,5.