渤海油田油井酸化作業過程控制研究

宿曉晴(中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，天津 300450)

1 酸化可行性研究

1.1 地質研究

油井酸化選井一般滿足以下條件：產層或井筒受污染的井；含油飽和度較高，地層能力較為充足的井層；產層應具有一定的滲流能力；油、氣、水邊界清楚；被選井井況良好。明確是否由不合理的開采方式及生產參數導致油井堵塞，了解污染的原因和污染類型，確定污染程度，通過對儲層的礦物成分、流體特性的綜合分析，確定酸化的可行性，以及將采用酸液的類型[1]。

1.2 配酸設計原則

不破壞儲層骨架；與儲層及流體配伍，在地層中液體及反應物不產生沉淀；穩定黏土，保持水潤濕；能解除近井帶污染堵塞物；穩定鐵離子、防止二次沉淀；防乳、破乳、降低表面張力；對金屬的腐蝕速度低于規定標準；施工方便、安全、經濟。

1.3 酸液設計

砂巖地層常用土酸(鹽酸和氫氟酸的混合液)，為了達到深部解堵的目的，有時采用氫硼酸、地下自生土酸、緩沖調節土酸、磷酸等處理砂巖。對于聚合物堵塞的井選用螯合酸或解聚液。一般在酸液中加入添加劑，如緩蝕劑、穩定劑、破乳劑等，改善酸液性能和防止酸液在油氣層中產生有害影響。針對可能產生的二次有害沉淀，常用酸液體系包括清洗液、前置液、處理液、后置液、頂替液，或者清洗劑、解堵液、頂替液。

2 現場擠注作業

2.1 參數設計

施工壓力一般不高于地層破裂壓力：

現場施工中一般?。簆破=0.9pmax。

為安全起見，施工時控制排量不高于最大施工排量Qmax的90%[2]：

式中：Qmax為最大施工排量(m3/min)；K為儲層平均滲透率(mD)；h為儲層厚度(m)；pF為儲層破裂壓力(MPa)；ps為儲層壓力(MPa)；μ為流體注入黏度(mPa·s)；re為酸化處理半徑(m)；rw為井眼的半徑(m)；S為儲層表皮系數。

在保證酸化效果的前提下盡量少地向地層注入酸液：

式中：V為處理酸液用量(m3)；d為酸化直徑(m)；h為油層厚度(m)；φ為平均孔隙度(%)。

2.2 擠注酸液

目前多采用的是不動管柱酸化，在電泵機組都在井下時擠注酸液，對井下引接電纜或動力電纜會有一定程度的損傷，易造成電纜無絕緣或燒泵，油井酸化前做好充分準備，保證一次快速注入酸液，控制擠注壓力不高合理，加強對緩蝕酸配方的研究，將化學腐蝕井下擠注管柱電纜降到最低。確定擠注方式，根據井的管柱結構，普通合采管柱常采用反擠注酸方式，為了保護井下機組和電纜，擠注壓力要低，一般不超12 MPa；Y管分采管柱常采用正擠注酸方式，擠注壓力可增加，一般不超17.2 MPa。施工過程中保持壓力不超最大值，且相對平穩，防止壓力波動損害電泵機組。對于油套連通的井要嚴格進行環空補液，控制補液壓力與速度，保護好井下放氣閥，防止酸液進入環空，保護管柱的同時有效解除地層堵塞。大型油井酸化作業設備、藥劑較多，工序復雜，需要認真做好泵注設計。

3 殘酸返排控制

擠酸完畢后，除去反應時間，盡快起泵返排，減少酸液腐蝕井筒。酸化后起泵常常會遇到一系列問題，如憋壓、欠載、泵卡等，現場需立即解決。起泵返排殘酸，同時啟動注堿泵在井口向返排流程注入5%～10%堿液中和后，進入平臺計量分離器進行脫氣，最后進入泥漿池。期間要求殘酸中和后pH值為7～8，返排液量控制在5～10 m3/h，記錄返排液總量、油壓、套壓、日產液量、化驗含水及產出液是否出砂或含有絮狀物等其他雜質，必要時可取返排液5 L返回陸地做進一步化驗。返排要嚴格檢查可燃氣和硫化氫氣體的含量，時刻保持警惕，若超標，降低排量，必要時暫停返排，頂替地熱水保護井筒。殘酸返排過程中，要控制返排速度，防止水平井出砂。

3.1 油井解堵后泵卡及解卡

對于聚合物或者垢堵塞較為嚴重的井，擠注酸液完畢后，由于酸液反應會造成井下電泵堵塞，無法進行起泵返排。造成電泵泵卡，分析堵塞原因，首先嘗試正反循環洗井解卡，其次可嘗試正反轉起泵，盡量避免反循環酸洗或者頻繁正反轉起泵，否則可能造成井下電纜無絕緣或者電泵卡死。有條件的平臺可以嘗試低頻10 Hz逐漸加頻起泵，設置好過載電流。若無其他辦法，可正擠酸液浸泡解卡。

3.2 返排殘酸控制要點

(1)返排殘酸必須用到平臺計量分離器脫氣，但實際好多平臺由于分離器無法連續用于酸化作業，這對于含氣井返排液進入泥漿池后會引起可燃氣探頭報警，存在隱患?，F場可根據可燃氣濃度值減小返排量，但返排速度慢，容易造成井筒腐蝕或地層二次堵塞，現場需增加可燃氣處理裝置。(2)返排過程中，油井流壓下降較快，返出液量逐漸變少，甚至無液，此種情況可能是酸化效果不佳，或者地層、泵造成二次堵塞，應及時環空補液生產，或者正擠水確認通道，及時解決少液問題。

3.3 返排液對平臺流程的影響

(1)返排殘酸時，盡管加堿中和，但酸液對地面流程會造成腐蝕損壞，再加上平臺流程管匯老化，嚴重時返排期間就會發生平臺管匯刺漏，所以加堿中和技術和強化地面流程仍需改進。(2)目前渤海地區的生產流程對進入液要求很高，返排殘液必須pH≥7，否則將對污水處理系統產生很大影響，污水水質明顯變差，而且殘酸進入下游處理廠，會使電脫水器運行工況惡化，脫水效果受到很大影響[3]。目前主要是靠井口加堿中和除酸，盡量保證返排液pH≥7降低危害，但該種方法難以控制加堿量，后續爭取能研發出一種自動檢測返排液pH值，并隨之自動加堿的智能設備。

4 安全環保控制

4.1 安全有效控制酸液

酸化設備管線較長或跨棧橋連接最好選用硬管線。酸化擠注壓力不超管線額定壓力值80%，管線具有合格證書，接頭配帶安全鏈，預防發生管線爆裂傷人事故。作業過程中如遇酸液刺漏，立即停泵關井，領隊組織將管線緩慢放壓，頂替清水，并及時匯報平臺總監。酸化作業最大的污染是酸液對平臺設施的腐蝕，所以現場無論是配液還是擠注，都不能讓酸液失控，腐蝕甲板或井口采油樹。若配液及擠注作業期間滴漏酸液而不及時中和科學回收處理，輕則酸液腐蝕甲板設備，重則排入地漏影響平臺流程和整個平臺生產。

4.2 擠注作業套壓控制

油井酸化對采油樹電纜穿越密封要求較高。擠酸過程中由于井下管柱油套連通，造成套壓較高，且采油樹電纜穿越密封試壓標準13.8 MPa，容易擠漏電纜密封，造成安全事故。再加上密封老化等問題，所以酸化選井要找采油樹新式電纜穿越密封或BIW連接電纜井，可降低擠漏風險；同時，下入Y分生產管柱時帶孔管改為循環滑套，可通過鋼絲作業封閉油套連通。注入酸液前要試注水，逐級加壓，觀察采油樹電纜穿越密封是否有滲漏，套壓最高一般不超過10 MPa。同時要參考井況，對高含氣井要格外謹慎。對采油樹密封刺漏提前有應急防備，在作業過程中如遇采油樹刺漏，井口失控，現場立即關井，啟動應急程序，盡快檢修井口或流程管線，并將現場情況及時上報。

4.3 含硫化氫返排風險大

例如某A油井酸化過程中，H2S含量高達40 mg/L，使用呼吸面罩，接氣管線遠程測量H2S含量，首先要保證人員安全。本次作業返排過程中H2S超過氣體探測儀安全值20 mg/L，現場立即啟動如下應急程序：現場應急人員穿戴好專用勞保用品，減小返排量到最低1～2 m3/h，并將返排管線插入泥漿池底(H2S易溶于水)；對泥漿池周圍隔離帶進行擴大，全平臺廣播通知，隔離區域專人巡查，防止無關人員進入隔離區域；泥漿池頂部加裝排風扇，保證泥漿池頂部空氣流通；泥漿池頂部值守人員轉至上風口觀察，并按時用氣體探測儀遠程監測；根據值守人員測量結果調整返排量，保證安全返排。

5 效果評價及跟蹤

5.1 效果評價

(1)通過酸化前后油井日產量或者采油指數的對比進行酸化效果評價。(2)通過酸化前后測得壓力恢復曲線求得的表皮系數、堵塞比來進行酸化解堵情況的評價。表皮系數的變化有以下三種趨勢：①下降趨勢：注入的處理液有效，因而表皮系數逐漸減小；②上升趨勢：注入的處理液在儲層中產生了二次沉淀傷害，污染了儲層，或是注入處理層的暫堵劑起了作用；③平緩趨勢：盡管還在注入液體，但沒有獲得更好的處理效果。(3)通過酸化前后測得的產出剖面對比情況進行酸化效果的評價。

5.2 分析跟蹤

通過酸化后有效期進行效果跟蹤評價，從公司開發生產系統觀察作業井動態，詳細記錄酸化后井的壓力產量變化數據，分析趨勢，確定酸化周期；定期取樣，做產液物性分析，便于分析污染堵塞物。

6 結語

綜上所述，在油井酸化可行性研究、參數設計、擠注作業、殘酸返排、安全環?？刂萍靶Чu價跟蹤方面做到精細化管理，才能最大限度控制好作業井安全，提高酸化成功率，避免因方法控制不當酸化失敗，甚至造成安全事故。油井作業過程由于井況不明或方法不當出現復雜情況，如二次堵塞、電泵卡、采油樹泄漏、硫化氫危害等特殊情況，現場要做好應急準備，認真分析事故原因，加強與技術專家聯系，找出合理的方法及時解決。油井酸化目標是提高油氣產量，要做好井的效果評價和跟蹤，科學量化作業成效。