適合文昌油田中高含水篩管井的復(fù)合酸液體系

夏光， 劉春祥， 周際永

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津塘沽300452）

0 引言

南海西部文昌油田群部分油井儲(chǔ)層膠結(jié)疏松，為防止地層出砂普遍采用射孔+篩管的完井方式，射孔段油層非均質(zhì)性強(qiáng)，滲透率極差大，各小層之間滲透率差異達(dá)到幾倍甚至幾十倍，且隨著開發(fā)生產(chǎn)的進(jìn)行，均已進(jìn)入中高含水期。針對(duì)這類井的酸化，常規(guī)酸化工藝及酸液體系遇到了很大的難題：籠統(tǒng)酸化，難以控制酸液走向，酸液過多地進(jìn)入高滲出水層，往往出現(xiàn)含水暴性增加，產(chǎn)液量增加而產(chǎn)油量下降的現(xiàn)象；機(jī)械分層酸化，受篩管完井方式的限制難以實(shí)現(xiàn)；化學(xué)顆粒暫堵酸化，在封堵高滲出水層的同時(shí)，往往出現(xiàn)油層被堵住，產(chǎn)油量難以恢復(fù)的情況；連續(xù)油管酸化，對(duì)于懸掛篩管井下入困難，且施工排量小，處理半徑有限，堵塞解除不徹底，增產(chǎn)效果不明顯。

針對(duì)文昌油田群儲(chǔ)層特點(diǎn)及完井方式，并借鑒中國(guó)油田分流酸化[1-5]相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，自主創(chuàng)新研發(fā)出了適合該油田應(yīng)用的“WZX-02自轉(zhuǎn)向酸+WHS-05緩速酸”復(fù)合酸液體系，該體系施工簡(jiǎn)單，采用籠統(tǒng)酸化工藝即可。WZX-02自轉(zhuǎn)向酸作為酸化前置液，其黏度隨酸液濃度的降低有個(gè)先上升后下降的過程，進(jìn)入地層后，隨著酸巖反應(yīng)的進(jìn)行，酸液濃度不斷下降，酸液黏度快速上升，能夠暫時(shí)封堵高滲出水層，使得后續(xù)酸液自動(dòng)轉(zhuǎn)向低滲層，酸化結(jié)束時(shí)，酸液濃度大幅降低，酸液黏度也隨之大幅降低，易于返排。WHS-05緩速酸作為處理液，能有效溶蝕儲(chǔ)層中無機(jī)垢、泥質(zhì)等堵塞物，能有效控制二次沉淀的產(chǎn)生，對(duì)石英溶蝕率低，能有效保護(hù)儲(chǔ)層骨架。該體系在文昌M油田D井進(jìn)行了先導(dǎo)性試驗(yàn)，酸化后產(chǎn)量增加明顯，同時(shí)避免了含水的大幅提升，效果顯著。

1 WZX-02自轉(zhuǎn)向酸實(shí)驗(yàn)研究

WZX-02自轉(zhuǎn)向酸作為酸化前置液使用，由鹽酸、自轉(zhuǎn)向劑k及緩蝕劑y組成。主要成分自轉(zhuǎn)向劑為黏彈性表面活性劑，具有甜菜堿式特殊結(jié)構(gòu)，在酸液體系中，隨酸液濃度變化，其結(jié)構(gòu)發(fā)生自動(dòng)變化。用該自轉(zhuǎn)向劑配制的自轉(zhuǎn)向酸，黏度隨酸液濃度可變，可以降低酸液的濾失，提高酸液的穿透深度和處理范圍，形成具有較高導(dǎo)流能力的裂縫或滲流通道。需要通過實(shí)驗(yàn)確定鹽酸、自轉(zhuǎn)向劑的使用濃度及緩蝕劑對(duì)自轉(zhuǎn)向酸體系的影響情況，以此確定WZX-02自轉(zhuǎn)向酸配方。

1.1 自轉(zhuǎn)向劑濃度的確定

定鹽酸濃度為10%，變自轉(zhuǎn)向劑的濃度，配制成自轉(zhuǎn)向酸溶液，在不同溫度下測(cè)試其黏度，黏度越高，自轉(zhuǎn)向酸體系對(duì)高滲層的封堵效果越好，結(jié)果見圖1。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)鹽酸濃度為10%時(shí)，隨著自轉(zhuǎn)向劑濃度的增加，自轉(zhuǎn)向酸的黏度也隨之增加，并且隨著溫度的升高，黏度有個(gè)先上升再下降的過程；當(dāng)自轉(zhuǎn)向劑濃度高于5%時(shí)，體系黏度增加程度不太明顯，因此確定自轉(zhuǎn)向劑的使用濃度為5%。

圖1 不同自轉(zhuǎn)向劑濃度下的自轉(zhuǎn)向酸體系黏度

1.2 鹽酸濃度的確定

定自轉(zhuǎn)向劑濃度為5%，變鹽酸的濃度，配制成自轉(zhuǎn)向酸溶液，測(cè)試其黏度，結(jié)果見圖2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：自轉(zhuǎn)向酸黏度隨鹽酸濃度可變，隨著鹽酸濃度的降低，體系黏度先升高再降低。由于自轉(zhuǎn)向酸作為前置液使用，為便于泵注，初始黏度不需太高，酸液進(jìn)入儲(chǔ)層后，隨著酸巖反應(yīng)的進(jìn)行，酸液濃度下降，黏度隨之升高，起到暫堵高滲層的作用，實(shí)現(xiàn)均勻酸化。因此確定鹽酸的濃度為12%。

圖2 不同鹽酸濃度下的自轉(zhuǎn)向酸體系黏度

1.3 緩蝕劑的確定

為防止自轉(zhuǎn)向酸體系對(duì)管柱造成腐蝕，需加入一定量的緩蝕劑y。90 ℃條件下，在自轉(zhuǎn)向酸體系中加入2%濃度的緩蝕劑y，通過測(cè)試體系的黏度來確定緩蝕劑是否會(huì)影響自轉(zhuǎn)向酸體系黏度的變化規(guī)律，結(jié)果見圖3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在相同條件下，自轉(zhuǎn)向酸體系加入y緩蝕劑后黏度略有下降，但整體上對(duì)體系黏度變化規(guī)律影響不大。因此確定自轉(zhuǎn)向酸中加入2%y緩蝕劑。

1.4 自轉(zhuǎn)向酸配方的確定

通過上述實(shí)驗(yàn)，確定WZX-02自轉(zhuǎn)向酸的配方為：12%HCl+5%k自轉(zhuǎn)向劑+2%y緩蝕劑。

圖3 未添加緩蝕劑與添加緩蝕劑的自轉(zhuǎn)向酸體系黏度

2 WHS-05緩速酸實(shí)驗(yàn)研究

WHS-05緩速酸體系作為主體酸使用，由鹽酸、GS多功能酸及多種添加劑組成。鹽酸用于清洗地層，溶解儲(chǔ)層中的碳酸鹽礦物，解除無機(jī)垢堵塞。GS多功能酸為多級(jí)電離酸，深部緩速，能溶蝕儲(chǔ)層黏土礦物、泥質(zhì)等物質(zhì)，基本不與巖石骨架反應(yīng)，減少產(chǎn)生Na2SiF6、K2SiF6二次沉淀的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)對(duì)疏松砂巖具有良好的黏合作用。添加劑由緩蝕劑、防膨劑、鐵離子穩(wěn)定劑及助排劑組成。需要通過實(shí)驗(yàn)研究，優(yōu)選出鹽酸、GS多功能酸的使用濃度及性能最優(yōu)的添加劑，以此確定WHS-05緩速酸配方。

2.1 鹽酸濃度優(yōu)選

在90 ℃地層溫度條件下，用不同濃度鹽酸溶液分別對(duì)文昌油田ZH2-1油組巖心粉進(jìn)行溶蝕，反應(yīng)時(shí)間為2 h，結(jié)果見圖4。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨著鹽酸濃度的升高，巖心粉溶蝕率也隨之升高，當(dāng)鹽酸濃度達(dá)到10%時(shí)，溶蝕率達(dá)到最高，因此確定鹽酸的最佳使用濃度為10%。

圖4 不同鹽酸濃度下的巖心粉溶蝕率

2.2 GS多功能酸濃度優(yōu)選

將鹽酸與GS多功能酸進(jìn)行復(fù)配，定鹽酸濃度為10%，變GS多功能酸的濃度，進(jìn)行溶蝕實(shí)驗(yàn)，確定GS多功能酸的最佳使用濃度，結(jié)果見圖5。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)鹽酸濃度為10%時(shí)，隨著GS多功能酸濃度的升高，巖心粉溶蝕率也隨之升高，但濃度升至8%以后，溶蝕率上升緩慢，因此確定GS多功能酸的最佳使用濃度為8%。

圖5 10%鹽酸和不同濃度GS多功能酸的巖心粉溶蝕率

2.3 緩蝕劑優(yōu)選

為有效控制酸液對(duì)油套管、篩管等鋼材的腐蝕，酸液中需要加入一定濃度的緩蝕劑。進(jìn)行N80鋼片腐蝕速率測(cè)定，在15%HCl中加入濃度為1%的不同緩蝕劑，測(cè)試溫度為90 ℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為4 h，測(cè)得緩蝕劑a、b、c、d和e的腐蝕速率分別為5.17、6.28、4.15、7.59 和 3.16 g/（m2·h）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：緩蝕劑e的緩蝕效果最佳[6]。該緩蝕劑主要成分為咪唑啉，可吸附在油套管、篩管等金屬表面，避免直接與酸接觸，從而大大降低酸液腐蝕速率。

2.4 防膨劑優(yōu)選

為防止酸化過程中引起儲(chǔ)層黏土礦物膨脹，酸液中需要加入一定濃度的防膨劑。選擇鈉膨潤(rùn)土進(jìn)行防膨率測(cè)定。膨潤(rùn)土質(zhì)量為0.5 g，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2 h，濃度為1%的防膨劑a、b、c、d和e的防膨率分別為66.79%、74.17%、83.03%、88.87%和80.56%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：防膨劑d的防膨效果最佳[7]。該防膨劑主要成分為氯化銨，依靠離子交換作用穩(wěn)定黏土，防止酸化過程中酸液引起儲(chǔ)層中黏土膨脹、分散、運(yùn)移造成的污染。

2.5 鐵離子穩(wěn)定劑優(yōu)選

為防止酸化過程中產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀，酸液中需要加入一定濃度的鐵離子穩(wěn)定劑。進(jìn)行鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)鐵能力測(cè)定。穩(wěn)定劑用量為2 mL，F(xiàn)eCl3濃度為5 mg/mL，鐵離子穩(wěn)定劑a、b、c、d和e的穩(wěn)定鐵離子能力分別為52.5、145、112.5、90和110 mg/mL。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：鐵離子穩(wěn)定劑b的穩(wěn)鐵效果最佳[8]。該鐵離子穩(wěn)定劑主要成分為檸檬酸，能與鐵離子結(jié)合生成溶于水的絡(luò)合物，從而減少了氫氧化鐵沉淀的機(jī)會(huì)。

2.6 助排劑優(yōu)選

為了提高酸液的返排效果，使酸化后殘酸盡可能從地層排出，同時(shí)防止酸液乳化，酸液中需加入一定量的助排劑。進(jìn)行助排劑表界面張力測(cè)定。濃度為0.5%，助排劑a、b、c、d和e的表面張力分別為27.7、24.4、25.4、31.4和29.5 mN/m；與煤油界面張力分別為0.7、0.3、0.6、1.1和1.3 mN/m。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：助排劑b的表界面張力最低[9]，性能最優(yōu)。該助排劑主要成分為氟碳表面活性劑，能夠降低酸液和原油之間的表面張力，降低毛管阻力，改變地層潤(rùn)濕性，加速返排，防止殘?jiān)纬伞?/p>

2.7 配伍性實(shí)驗(yàn)

評(píng)價(jià)鹽酸、GS多功能酸、優(yōu)選出的添加劑、ZH2-1油組地層水之間的配伍性情況，溫度為90℃，復(fù)配后在地層溫度下放置48 h，觀察得到試液均保持均勻，過濾無沉淀。配伍配方如下。

10%鹽酸+8%多功能酸GS+1%緩蝕劑e+1%防膨劑d+1%鐵離子穩(wěn)定劑b+0.5%助排劑b

10%鹽酸+8%多功能酸GS+2%緩蝕劑e+1%防膨劑d+1%鐵離子穩(wěn)定劑b+1%助排劑b

配方酸液（10%鹽酸+8%多功能酸GS+2%緩蝕劑e+1%防膨劑d+1%鐵離子穩(wěn)定劑b+1%助排劑b）與ZH2-1油組地層水

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：鹽酸、GS多功能酸與添加之間配伍性良好，配方酸液與地層水之間配伍性良好。

2.8 WHS-05緩速酸配方確定

通過上述實(shí)驗(yàn)，確定WHS-05緩速酸的配方為：10%鹽酸+8%GS多功能酸+2%e緩蝕劑+1%d防膨劑+1%b鐵離子穩(wěn)定劑+1%b助排劑。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

D井是文昌M油田的一口單層系采油井，生產(chǎn)層位為ZH2-1油組，采用射孔+篩管+礫石充填防砂的完井方式。該井屬于典型的復(fù)合韻律厚油層底水油藏，儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，上部物性差，中下部物性好，滲透率級(jí)差達(dá)數(shù)百倍，且剩余油研究表明底部水淹更為嚴(yán)重。D井初期存在鉆完井液污染、生產(chǎn)中存在修井液污染，導(dǎo)致產(chǎn)能變低，得不到釋放，酸化前產(chǎn)液量為68 m3/d，產(chǎn)油量為32 m3/d，含水53%。且地質(zhì)條件和水淹模式與該井相似的鄰井在酸化后均出現(xiàn)了增液不增油、含水暴性增加的情況。

針對(duì)該井儲(chǔ)層特點(diǎn)及存在的問題選擇“WZX-02自轉(zhuǎn)向酸+WHS-05緩速酸”復(fù)合酸液體系進(jìn)行解堵，酸化過程中，自轉(zhuǎn)向酸進(jìn)入儲(chǔ)層后泵壓明顯提高，起到了暫堵高滲層的作用，使得后續(xù)酸液自動(dòng)轉(zhuǎn)向低滲層，實(shí)現(xiàn)了均勻酸化。該井酸化后產(chǎn)液量為207 m3/d，產(chǎn)油量為117 m3/d，含水43%，后續(xù)含水逐步穩(wěn)定在60%左右，產(chǎn)液量和產(chǎn)油量大幅提高的同時(shí)有效避免了含水的大幅上升，效果顯著，D井酸化前后生產(chǎn)情況見圖6。“WZX-02自轉(zhuǎn)向酸+WHS-05緩速酸”復(fù)合酸液體系在中高含水篩管井上先導(dǎo)性試驗(yàn)取得了成功。

圖6 文昌M油田D井酸化前后生產(chǎn)情況

4 結(jié)論

1.根據(jù)南海西部文昌油田群中高含水篩管井儲(chǔ)層膠結(jié)疏松、射孔段油層非均質(zhì)性強(qiáng)、滲透率極差大、常規(guī)酸化措施效果差的特點(diǎn)，針對(duì)性地研發(fā)出了“WZX-02自轉(zhuǎn)向酸+WHS-05緩速酸”復(fù)合酸液體系。

2.經(jīng)過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究，確定WZX-02自轉(zhuǎn)向酸的配方為：12%HCl+5%k自轉(zhuǎn)向劑+2%y緩蝕劑，WHS-05緩速酸的配方為：10%鹽酸+8%GS多功能酸+2%e緩蝕劑+1%d防膨劑+1%b鐵離子穩(wěn)定劑+1%b助排劑。

3.“WZX-02自轉(zhuǎn)向酸+WHS-05緩速酸”復(fù)合酸液體系在文昌M油田D井進(jìn)行先導(dǎo)試驗(yàn)取得成功，酸化前產(chǎn)液量為68 m3/d，產(chǎn)油量為32 m3/d，含水53%，酸化后產(chǎn)液量為207 m3/d，產(chǎn)油量為117 m3/d，含水43%，增產(chǎn)效果顯著。

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