塔河油田井筒轉向酸壓技術研究與應用

羅 云，趙 建，馮 軼

(中國石化西北油田分公司，新疆烏魯木齊 830011)

塔河油田井筒轉向酸壓技術研究與應用

羅 云，趙 建，馮 軼

(中國石化西北油田分公司，新疆烏魯木齊 830011)

塔河油田屬于縫洞型碳酸鹽巖油藏，新井大多數需要酸壓改造才能投產，采用常規的酸壓只能形成一條主裂縫，儲層動用程度低。經過多年的探索，在前期暫堵轉向工藝的基礎上，研究應用了轉向酸+可降解纖維+多粒徑可降解顆粒的復合暫堵工藝，實現了井筒內的轉向酸壓，有效提高了長裸眼井段的動用程度。

塔河油田；長裸眼段；暫堵轉向；酸壓

塔河油田為碳酸鹽巖縫洞型油藏，縫洞受構造和斷裂控制，儲層非均質性極強，75%以上的新井需要酸壓改造才能投產。籠統酸壓往往只能形成一條主裂縫，裸眼段儲層一次性動用程度低，且頻繁作業造成井筒故障頻發，嚴重影響油田高效開發。對此，急需研發出適應性較強的井筒內轉向酸壓技術以提高長裸眼水平段的儲層動用程度。

1 塔河油田暫堵轉向工藝現狀

井筒轉向工藝的關鍵是暫堵材料或轉向工具，國內外井筒暫堵轉向技術主要分為化學轉向和物理轉向，化學轉向主要依靠轉向酸類[1]、油溶性暫堵劑類實現[2]，物理轉向主要依靠分段工具或物理材料進行暫堵裂縫縫口來實現。自2008年以來，為提高長裸眼井段的動用程度，塔河油田主要開展了轉向酸暫堵轉向工藝以及裸眼封隔器分段酸壓工藝。

1.1 轉向酸暫堵酸壓

轉向酸暫堵轉向是利用黏彈性表面活性劑作酸化轉向劑，依靠殘酸黏度急劇增大而實現暫堵轉向[1]。實驗表明在120 ℃，170 s-1條件下，殘酸黏度可達2 300 mPa·s，與同等條件下膠凝酸相比，注入壓差最高達到2.0 MPa。

2011-2013年現場累計應用24井次，有效率45.83%，其中水平井應用20井次，有效率50%。分析轉向酸有效率相對較低的主要原因是：①塔河油田酸壓規模平均在850 m3，施工時間較長，無論是采用轉向酸+膠凝酸酸化或轉向酸+隔離液+壓裂液轉向酸壓工藝，長時間的施工必然導致pH偏離其最佳值，導致黏度降低，暫堵能力下降[3]；②轉向酸暫堵突破壓差過小，僅在2.0 MPa左右。綜合來看，轉向酸適應物性相對均勻的水平井，而對縱向非均質性強的直井適應性差，具體表現在直井有效率遠低于水平井。

1.2 裸眼封隔+滑套分段酸壓

該工藝采用裸眼封隔器對水平段進行卡封，在儲層發育良好的薄弱點放置滑套進行分段定點酸壓。2012年在塔河開展應用評價4井次，2口井未按實際進行分段，分段成功率73.3%，到2014年底，平均單井累產油2 300 t，綜合效果差。造成裸眼分段酸壓工藝效果較差的主要因素是：①井眼不規則，平均擴徑率達到5%以上且呈現明顯橢圓狀，井下工具可靠性差；②井深，無法實施連續油管開關滑套找堵水等后續作業措施。因此，該工藝還需對工具可靠性進行攻關，同時配套深井連續油管作業手段，提高其適應性。

2 纖維暫堵工藝評價及優化

Schlumberger和Aramco公司2008年提出在存在天然裂縫和滲透率差異大的儲層實施纖維暫堵轉向酸壓技術，該技術于2009年在哈斯克斯坦某碳酸鹽巖油藏應用成功[5]；國內連勝江等研發了耐溫120 ℃的可降解纖維，開展了纖維+陶粒暫堵工藝實驗并在砂巖儲層中成功應用(連勝江,周福建,楊賢友.用于水平井的可降解纖維暫堵裂縫轉向壓裂技術實驗研究.第十一屆中國油田化學品開發應用研討會論文集,2010.)；2013年可降解纖維在川東5 000 m左右的中深水平井轉向酸壓取得成功[4]，在元壩7 000 m井深轉向酸化取得成功[5]，纖維暫堵轉向工藝取得較大進展。

目前，塔河油田單層酸壓平均規模850 m3，其中壓裂液平均為450 m3，施工總時長3 h左右。前期井下監測表明，注壓裂液降溫后，井筒溫度能保持在70～80 ℃，注酸后酸巖反應放熱，井筒溫度略有回升，但低于100 ℃。根據國內外應用情況，結合前期井筒暫堵轉向取得的認識，2014年塔河油田引進可降解纖維，對纖維暫堵工藝進行評價。

2.1 纖維降解時間評價

溶解實驗表明(表1)，2%纖維在120 ℃條件下，4 h溶解率為4.5%；20%HCl+2%纖維1h溶解率在19.5%，滿足單層酸壓施工要求。

2.2 纖維暫堵能力評價

表1 可降解纖維在不同介質中溶解數據

塔河油田0.1～2.0 mm寬的天然裂縫占總數的60%，大于2 mm裂縫占5%以下，對纖維暫堵能力影響有限；酸壓后縫口寬度2～3 cm，近井地帶裂縫平均寬度0.5～1 cm，對纖維暫堵能力影響較大。針對性實驗表明，純纖維對1 cm縫寬的夾持巖板的暫堵能力在6.0 MPa，與地應力差異值相比，暫堵能力偏弱。

暫堵方式優化：結合塔河油田2010年以來開展的大型復合酸壓暫堵降濾試驗[6]以及連勝江等人的研究成果[7]，以可降解顆粒替代陶粒(120 ℃酸液中，1 h溶解率16.2%，見表2)，并以不同粒徑顆粒組合可以提高暫堵能力。實驗表明，纖維+顆粒注入順序對空心填砂的暫堵影響不大，最高驅替壓力在10 MPa左右，可滿足部分油井暫堵轉向壓力要求。結合轉向酸應用情況，優化暫堵方式為：轉向酸+隔離液+纖維+多粒徑可降解顆粒組合，預計暫堵能力可達到13 MPa，能滿足大多數油井的暫堵轉向要求。

暫堵劑加量優化：對常規裂縫型儲層，暫堵劑組合為1.0%纖維+0.5%顆粒；對漏失量較大的裂縫型儲層，暫堵劑組合為2.0%纖維+1.0%顆粒。顆粒的粒徑組合，根據測井解釋的孔-縫尺寸及前一階段酸壓工藝進行優化；施工現場可多備纖維、顆粒和壓裂液，泵注過程中根據壓力變化對顆粒組合及時進行調整。

表2 3～4 mm可降解顆粒在不同介質中溶解數據

3 現場實施案例

選井條件：①無放空井段，同時擬改造層間有足夠的距離以避免壓裂過程中垂向裂縫串通多目的層；②擬改造層間地應力差5～15 MPa；③底部目的層有足夠的避水高度。

B12-540井位于區塊次級斷裂附近，井區無底水，完鉆井深6 608 m，目的層深度為6 532 m，鉆進至6 534.3 m時發生漏失，最高漏速26 m3/h，之后漏速下降并保持在一個相對穩定的水平，累計漏失754 m3后停止漏失。錄井顯示2層油跡，厚2 m，油跡段槽面見20%～40%針尖狀氣泡。測井解釋I類儲層1層厚2 m，II類儲層3層厚10.5m，其中I類儲層位于漏失段。測井數據計算地應力表明地應力薄弱點存在，對應層段為測井解釋II類儲層。

綜合分析認為，漏失井段為裂縫發育帶，該井段距第二個地應力薄弱點距離為40 m，兩者應力差為9.5 MPa。目前酸壓技術裂縫高度可控，暫堵工藝可實現轉向，適合暫堵分段改造。優選暫堵劑組合為2.0%纖維+1.0%纖維球，纖維球中1 mm纖維顆粒與3～4 mm纖維球的比值為5∶1。

該井分兩段暫堵酸壓，累計注入滑溜水650 m3，壓裂液650 m3，高溫膠凝酸580 m3，轉向酸60 m3，纖維1.0 t，1 mm纖維顆粒250 kg，3～4 mm顆粒50 kg，施工曲線見圖1。投產后，5 mm油嘴，油壓11.6 MPa，日產油67 t，不含水，遠高于鄰井35 t/d的平均初產水平。

施工轉向壓力、溝通有利儲集體類型以及生產測井三個方面證實了該井轉向暫堵取得成功：①第二段注壓裂液時，在排量5.3 m3/min時，最高壓力93.3 MPa，第一段注壓裂液5.8 m3/min，最高壓力87.6 MPa，暫堵特征明顯，計算暫堵壓力達到12.2 MPa。②第二段溝通的儲層類型為溶洞型，而第一段為裂縫型；③生產測井結果表明，6 582 m以下為主產層，占總產量70%，6 533～6 541 m為次產層，占總產量25%，這與酸壓溝通的溶洞型、裂縫型儲層特征相匹配。

圖1 B12-540井暫堵分段酸壓施工曲線

生產測井同時表明，下部產層段與計算的薄弱點位置存在近10 m差異，在后期油井設計中應予以重視，避免層間距離過小使施工過程中裂縫串通。

4 結論

(1)暫堵材料的優選是裂縫型長裸眼井轉向酸壓的關鍵，必須和儲層巖石力學特征以及儲集體特征等結合。轉向酸暫堵轉向壓力低，現場應用效果較差；機械分段酸壓受限于井身條件及完井工具穩定性，現有工藝條件下無法在裸眼深井推廣。

(2)轉向酸+可降解纖維+多粒徑可降解顆粒復合暫堵工藝，最高暫堵能力可達13MPa，能對塔河油田大多數長裸眼井段進行有效暫堵分段酸壓。

(3)目前可降解顆粒高溫溶解速度快，耐酸性能較差，仍需進行攻關以滿足長裸眼井分多段轉向酸壓要求。

[1] 趙增迎,楊賢友,周福建,等.轉向酸化技術現狀與發展趨勢[J].大慶石油地質與開發,2006,(2):68-71，108.

[2] 陳緒清,胡守志.油溶性暫堵劑YRC-1的性能及應用研究[J].西南石油大學學報(自然科學版),2009,(5):139-142，206.

[3] 李克智,徐兵威,秦玉英,等.致密碳酸鹽巖氣藏轉向酸酸壓技術研究[J].西南石油大學學報(自然科學版),2013,(2):97-101.

[4] 齊天俊,韓春艷,羅鵬,等.可降解纖維轉向技術在川東大斜度井及水平井中的應用[J].天然氣工業,2013,(8):58-63.

[5] 孫剛.碳酸鹽巖儲層纖維暫堵轉向酸壓技術研究與應用[J].內蒙古石油化工,2012,(1):112-113.

[6] 鐘森,任山,黃禹忠,等.元壩超深水平井纖維暫堵酸化技術[J].特種油氣藏,2014,(2):138-140，158.

[7] 張燁,楊勝來,焦克波.塔河油田超大型復合酸壓降濾失技術研究[J].西南石油大學學報(自然科學版),2014,(3):121-126.

編輯：李金華

1673-8217(2015)05-0110-03

2015-03-19

羅云，工程師，1982年生，2006年畢業于中國地質大學(北京)資源勘查專業，現從事儲層改造工程管理。

中國石油化工股份有限公司科研項目“超深碳酸鹽巖水平井分段完井及酸壓關鍵技術”( P13119)。

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