多氫酸酸化技術(shù)降壓增注節(jié)能實(shí)踐

郭棟　竇勤光　李明（華北油田公司第五采油廠）

?

多氫酸酸化技術(shù)降壓增注節(jié)能實(shí)踐

郭棟竇勤光李明（華北油田公司第五采油廠）

針對(duì)冀中南部C油田注水井欠注嚴(yán)重的問(wèn)題，在認(rèn)真分析儲(chǔ)層巖性的基礎(chǔ)上，優(yōu)選出了多氫酸酸化技術(shù)對(duì)8口注水井實(shí)施降壓增注，平均注水壓力降低3.4 MPa，增注316 m3/d，注水系統(tǒng)效率由52.1%上升至54.3%，注水單耗由6.8 kWh/m3下降至6.4 kWh/m3，累計(jì)節(jié)電3.6× 104kWh，對(duì)應(yīng)油井累計(jì)增油500余噸，起到了良好的降壓增注增油效果。

多氫酸；酸化；降壓；增注；系統(tǒng)效率

冀中南部C油田儲(chǔ)層以長(zhǎng)石石英砂巖為主，粒度為中～細(xì)粒級(jí)，巖屑中石英含量40%～50%，長(zhǎng)石含量20%～30%，粒級(jí)主要為細(xì)、粉砂巖，分選中等，硅、鈣質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)類型為孔隙式膠結(jié)，膠結(jié)物含量10%左右。儲(chǔ)層平均孔隙度19.5%，平均滲透率60.8 md，屬中孔低滲儲(chǔ)層。由于長(zhǎng)期開(kāi)采，地層黏土礦物等容易堵塞油水滲流通道以及注入水礦化度相對(duì)較低，黏土礦物水敏性較強(qiáng)，造成黏土晶格膨脹使孔喉愈加細(xì)小[1]，從而導(dǎo)致該油田注水井嚴(yán)重欠注。為此，采用了多氫酸酸化技術(shù)實(shí)施酸化解堵，達(dá)到了降壓增注的目的。

1　多氫酸酸化機(jī)理及性能

1.1機(jī)理

多氫酸由復(fù)合酸和氟鹽組成，復(fù)合酸H5R(有機(jī)磷酸)中含有5個(gè)氫離子，因此被稱為多氫酸。分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1　多氫酸分子結(jié)構(gòu)

酸化過(guò)程中，氟鹽與有機(jī)磷酸逐漸釋放的H+結(jié)合形成HF，HF與砂巖的主要成分鋁硅酸鹽進(jìn)行一次反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物氟硅酸與鋁硅酸鹽進(jìn)行二次反應(yīng)，從而達(dá)到溶蝕巖石及膠結(jié)物的作用。

一次反應(yīng)通式[2]：

二次反應(yīng)通式：

1.2性能

常規(guī)土酸體系與礦物反應(yīng)具有反應(yīng)速度快、酸液有效作用距離短和容易產(chǎn)生二次沉淀等特點(diǎn)，與常規(guī)土酸相比，多氫酸具有反應(yīng)速度慢、溶解能力強(qiáng)、不產(chǎn)生二次沉淀且有效期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

1）有機(jī)磷酸逐步電離出的H+與氟鹽緩慢生成HF，維持低濃度的鮮酸（圖2），同時(shí)二次反應(yīng)生成的硅膠體膜附著在黏土表面形成保護(hù)膜，起到了緩速作用（圖3），能夠?qū)崿F(xiàn)儲(chǔ)層的深部酸化。

圖2　多氫酸與HCl酸度對(duì)比曲線

2）多氫酸具有較好的螯合能力，能夠束縛金屬離子（圖4），不產(chǎn)生二次沉淀，從而避免了二次污染的產(chǎn)生，降低對(duì)地層的傷害。

3）多氫酸對(duì)石英的潤(rùn)濕角小于土酸，能夠增大酸與石英的接觸面積（圖5），因此，多氫酸對(duì)石英的溶蝕率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于土酸（圖6）。

圖3　蒙脫石與土酸及多氫酸反應(yīng)對(duì)比

圖4　加入多氫酸前后過(guò)飽和CaCl2溶液現(xiàn)象

圖5　多氫酸與土酸對(duì)石英潤(rùn)濕角對(duì)比

圖6　土酸與多氫酸對(duì)石英溶蝕對(duì)比曲線

2　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及實(shí)施效果

2.1實(shí)施情況

2015年，共應(yīng)用多氫酸對(duì)C油田8口注水井實(shí)施酸化解堵，截至2015年12月20日，平均注水壓力較措施前下降3.4 MPa，日注水量平均增加316 m3/d，措施后累計(jì)增注2.8817×104m3，最長(zhǎng)有效期達(dá)到278 d且持續(xù)有效，注水系統(tǒng)效率由52.1%上升至54.3%，注水單耗由6.8 kWh/m3下降至6.4 kWh/m3，累計(jì)節(jié)約電量3.6×104kWh，對(duì)應(yīng)油井見(jiàn)效明顯，累計(jì)增油500 t，取得了良好的降壓增注效果，見(jiàn)表1。

表1　2015年C油田水井多氫酸酸化效果統(tǒng)計(jì)

2.2典型井例

C-01井投產(chǎn)初期油壓20 MPa，日注水44 m3。解堵前油壓21 MPa，日注20 m3，分析是長(zhǎng)期注水造成近井地帶地層堵塞。2015年1月15日實(shí)施多氫酸酸化，酸化后初期油壓10 MPa，日注40 m3，累計(jì)增注3705 m3，見(jiàn)圖7。

圖7　C-01井酸化前后生產(chǎn)曲線

3　結(jié)論及建議

多氫酸酸化是注水井降壓增注、油井增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的有效措施之一，與常規(guī)土酸相比，其具有石英溶蝕率高、有效作用距離遠(yuǎn)、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，尤其在低滲透油田具有良好的推廣應(yīng)用前景。

多氫酸屬緩釋酸，可抑制二次沉淀產(chǎn)生，施工后無(wú)需大規(guī)模注水推至深遠(yuǎn)地層，建議初期日注水量為配注的60%，待注水穩(wěn)定后，臺(tái)階式提升注水量直至達(dá)到配注要求，以延長(zhǎng)酸化有效期。

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.03.006

2015-12-26

（編輯 杜麗華）

郭棟，工程師，2010年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京）（石油工程專業(yè)），從事注水管理工作，E-mail: cy5_guod@petrochina.com.cn，地址：河北省石家莊辛集市華北油田公司第五采油廠工程技術(shù)研究所，052360。

[1]鄭苗，羅躍，陸小兵，等.多氫酸體系酸化技術(shù)在鎮(zhèn)被油田的應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(bào)（江漢石油學(xué)報(bào)），2014，36 （10）：176-178.

[2]李學(xué)文，趙立強(qiáng)，景步宏，等.多氫酸對(duì)砂巖礦物的緩速性能分析[J].鉆采工藝，2009，32（1）：78-80.