多氫酸體系在粘土礦物傷害井中的應(yīng)用

郭成 張濤 簡(jiǎn)成

（1、中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)湛江分公司，廣東 湛江524000 2、中法渤海地質(zhì)服務(wù)有限公司湛江分公司，廣東 湛江524000 3、中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東 湛江524000）

1 粘土礦物傷害分析

雖然粘土礦物在儲(chǔ)層中含量不高，但其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、成分、形態(tài)以及在儲(chǔ)層中的產(chǎn)狀等會(huì)導(dǎo)致在油氣開采中出現(xiàn)各種儲(chǔ)層傷害問題。對(duì)于不同種類不同成分的粘土礦物在相同或者不同的儲(chǔ)層條件下由于各種生產(chǎn)狀況會(huì)造成不同的傷害，主要來(lái)說(shuō)分為三種，酸敏、微粒運(yùn)移和結(jié)垢[1]。

酸敏主要是粘土礦物中的綠泥石在酸性環(huán)境中會(huì)破壞晶體結(jié)構(gòu)，造成結(jié)構(gòu)中的Fe2+、Fe3+、Mg2+等離子出溶，易生成Fe（OH）3和Mg（OH）2等沉淀[2-3]。微粒運(yùn)移主要發(fā)生在富含蒙脫石這種易膨脹的成分含量較高的粘土礦物儲(chǔ)層，粘土礦物結(jié)構(gòu)易被破壞，在破壞的邊緣部分會(huì)產(chǎn)生電荷，吸引極性分子，造成微粒運(yùn)移的現(xiàn)象。

結(jié)垢是指鉆完井液中的鈉離子置換了粘土礦物中含有的Mg2+和Ca2+，然后與溶液中的OH-、CO32-等生成CaCO3、Mg（OH）2等沉淀，隨著鉆完井液不斷的注入，置換反應(yīng)一直存在，沉淀不斷地堆積造成儲(chǔ)層通道堵塞，嚴(yán)重傷害儲(chǔ)層，過早結(jié)束油田的壽命[4-5]。

2 油井概況

2.1 儲(chǔ)層特征分析

A 井位于南海西部北部灣盆地，儲(chǔ)層孔隙度為15.1%～21.0%，平均孔隙度19.7%；滲透率為12.6～359.9mD，平均滲透率247mD，主要為中孔、中滲儲(chǔ)層，油藏壓力系數(shù)0.7，溫度為92℃。

根據(jù)測(cè)井資料，儲(chǔ)層段泥質(zhì)含量較高，大部分井段泥質(zhì)含量在18%～22%，全井段加權(quán)泥質(zhì)含量平均為10.3%。粘土礦物中伊蒙混層和綠泥石占比較高，伊蒙混層中蒙脫石含量75%～80%，粘土礦物吸收膨脹性較強(qiáng)。

2.2 儲(chǔ)層傷害原因分析

A 井配產(chǎn)100 方/天，完井后實(shí)際產(chǎn)量18 方/天。初步分析該井產(chǎn)液量未達(dá)到預(yù)期的主要原因?yàn)閮?chǔ)層中蒙脫石含量較高，在高密度鉆井液條件下微粒運(yùn)移加劇，造成粘土礦物膨脹，堵塞流道。

表1 是在鉆二開及打開儲(chǔ)層階段，使用的PDF-MOM體系油基鉆井液數(shù)據(jù)，此時(shí)鉆井液中陽(yáng)離子含量較多，同時(shí)升高了地層的PH 值，粘土礦物的結(jié)垢反應(yīng)生成大量沉淀，降低地層的聯(lián)通性，從而導(dǎo)致產(chǎn)液量未達(dá)到預(yù)期。

3 酸液體系設(shè)計(jì)

針對(duì)儲(chǔ)層傷害基于粘土礦物的微粒運(yùn)移和結(jié)垢反應(yīng)造成儲(chǔ)層通道堵塞，優(yōu)選解堵藥劑。多氫酸體系[6-7]配置主要分以下部分：預(yù)處理液、前置液、主處理液、后置液、頂替液。

預(yù)處理液：清洗油管內(nèi)壁附著的死油和膠質(zhì)瀝青質(zhì)，溶解和分散在目的層近井地帶由于重?zé)N而存在的薄層，防止沉淀和堵塞。

前置液：主要功能是溶解地層中碳酸鹽成分（主要包括方解石、白云石、綠泥石等膠結(jié)物）和隔離地層水，防止地層pH 偏高。

主體酸：與巖層發(fā)生反應(yīng)，溶解巖石的骨架顆粒（石英、方解石、長(zhǎng)石等），解除儲(chǔ)層深部堵塞。

后置酸：將主體酸頂替入地層深部，保證活性酸能在基質(zhì)中形成足夠的穿透深度，保持pH 值，防止二次沉淀的生成。

頂替液：將酸化管住內(nèi)的后置酸頂入地層，防止腐蝕管住，同時(shí)把主體酸頂入地層更深部。

多氫酸體系選擇：

（1）巖屑溶蝕實(shí)驗(yàn)

采用鹽酸以及多種濃度的多氫酸處理液進(jìn)行巖屑溶蝕實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖1 所示。

從柱狀圖可以看出優(yōu)選前置液為50%集成多氫酸預(yù)處理液，優(yōu)選處理液為50%多氫酸主處理液。

圖1 多氫酸體系選擇

（2）多氫酸體系與地層流體配伍性實(shí)驗(yàn)

圖2 是是前置液（50%多氫酸預(yù)處理液）和與油樣混合液和50%多氫酸主處理液與油樣混合液配伍性實(shí)驗(yàn)過程圖，實(shí)驗(yàn)表明，配伍性良好。

圖2 多氫酸和地層流體配伍性實(shí)驗(yàn)

通過上述情況，設(shè)計(jì)酸液配方見表3。

表2 多氫酸配方表

4 現(xiàn)場(chǎng)施工及應(yīng)用效果分析

該井酸化施工壓力25MPa 左右，施工排量0.1～0.4m3/min，人地酸量50m3，入地液量70m3。整個(gè)施工過程順利。A 井酸化施工曲線圖如下，從曲線可以看到隨著酸液的進(jìn)入，施工壓力明顯降低，由17MPa 降低到了7MPa，吸液能力明顯增強(qiáng)，同時(shí)返排殘液62.75m3，返排率達(dá)到89.6%，說(shuō)明應(yīng)用酸液體系施工后殘酸返排率高，能有效降低由于殘酸滯留地層引起的水鎖損害。

酸化后日產(chǎn)液量從18m3/d 提升到了68m3/d，充分說(shuō)明了多氫酸解除粘土礦物傷害的效果顯著。

圖3 酸化解堵作業(yè)曲線圖

5 結(jié)論

5.1 多氫酸體系相較于常規(guī)酸如土酸、鹽酸等在砂巖儲(chǔ)層酸化解堵作業(yè)中具有成本低，施工方便，效果好等特點(diǎn)，能夠延緩酸液與儲(chǔ)層粘土的反應(yīng)速度，加強(qiáng)對(duì)石英的溶蝕作用，降低了二次沉淀的對(duì)儲(chǔ)層造成新傷害的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于恢復(fù)和提高油井產(chǎn)能有著顯著的效果。

5.2 通過巖屑溶蝕實(shí)驗(yàn)、地層流體配伍性實(shí)驗(yàn)等優(yōu)選多氫酸配方體系，并在A 井砂巖儲(chǔ)層中實(shí)際應(yīng)用，提高了油井產(chǎn)能，解除了粘土礦物對(duì)儲(chǔ)層的傷害，施工效果顯著。