活性自均向稠化酸解堵技术在克拉玛依油田的应用

    新疆克拉玛依石西作业区属石炭系油藏,油层中部埋深4385.7m,原始地层压力为65.21MPa,压力系数1.49,地层温度121℃｡岩性为中性的安山岩､安山质火山砾岩｡有效覆压下基质有效渗透率为0.148×10^-3μm²,总有效渗透率为17.84×10^-3μm²,基质渗透率变异系数为0.795,各方向裂缝渗透率比值k_fy/k_fx=0.257,k_fz/k_fx=1.903,属裂缝 孔隙性储集体,裂缝宽度在4—350μm范围,以构造缝为主,裂缝长达几百甚至几千米｡

在裂缝-孔隙型油藏油井酸化解堵中,常规酸液沿裂缝漏失严重,目的油层得不到有效解堵;使用以有机高分子物作稠化剂的胶凝酸时,高温下有机高分子物发生降解,不仅达不到解堵目的,还造成二次污染;使用泡沫酸化液时,发泡剂在高温高压下发泡率较低,携酸液能力急剧下降,有效酸液仍会漏失｡因此使用常规酸化方法很难达到预期的解堵目的｡为此我们开发了活性自均向稠化酸技术并于1998年用该技术对新疆克拉玛依石西作业区石炭系油藏10口油井进行了酸化解堵,取得了显著的效果｡

1活性自均向稠化酸作用原理及特点

活性自均向稠化酸技术除具有一般常规酸化的优点外,还具有以下特点｡首先,该酸液体系的稠化与酸液在地层内的转向作用机理不同｡常规酸液的稠化依靠在酸液中加入有机高分子稠化剂,转向依靠在挤酸前或挤酸过程中单独挤入暂堵剂,暂堵剂堵塞裂缝或大孔道,迫使后续酸液转向,酸液在地层中的分布不能自调｡而活性自均向稠化酸的稠化与转向是通过表面活性剂的作用在储集层内同时进行的｡挤酸前向地层内挤入的一种特殊表面活性剂及稠化转向调节剂,依据储集层孔隙大小自行量地分布,酸液进入储集层后,所含的另两种表面活性剂与前一种表面活性剂相遇,在鲜酸低pH条件下使酸液稠化并转向,从而达到均向酸化｡当乏酸液pH升高时,稠化作用完全消除,无残渣生成,对地层无二次污染｡其次,活性自均向稠化酸体系的表面张力较低(≤17mN/m)对岩石表面的润湿性能较强,能有效降低酸液与岩石的反应速率,达到均向缓速深部酸化解堵之目的｡

2 活性自均向稠化酸体系组成

(1)稠化转向调节液 0.5%—1%表面活性剂1号+1%—2%稠化调节剂+0.5%—1%稳定剂｡

(2)前置酸 6%—8%盐酸+6%—10%磷酸+0.5%—1.5%氢氟酸+1%—1.5%表面活性剂2号+0.6%—1.2%表面活性剂3号+1.0%—2%缓蚀助排抑膨剂+其它添加剂｡

(3)主体酸 8%—12%盐酸+3%—6%磷酸+2%—3%氢氟酸+0.5%—1.0%表面活性剂2号+0.3%—0.6%表面活性剂3号+0.5%—1.5%稠化调节剂+1%—2%缓蚀助排抑膨剂+pH调节剂+其它添加剂｡

(4)顶替液 防膨剂+自来水｡

3活性自均向稠化酸应用性能

3.1 自均稠化转向性

用粒径0.5mm的石英砂､80—280目CaCO₃､320目钙膨润土压制､烧结,制成直径4.5cm､长40cm的两个人造砂岩岩心A和B,其孔隙体积为180cm³,初始渗透率K₀为2.043μm²｡在岩心A上人工制作0.4—0.5mm的贯穿裂缝｡先用油再用钻井泥浆饱和两个岩心,用地层水驱替至残余油饱和度为0.521｡将两个岩心并联,在室温下注入稠化转向调节液(1)0.2PV(按岩心B计),测得流经岩心A和B的分流量为80%和20%,接着注入主体酸(3)1.8PV(按岩心B计),然后用地层水驱替,这时含裂缝的岩心A分流量迅速下降,而岩心B分流量迅速上升,最后趋于稳定｡在流出量为120mL时,岩心A和B的分流量约为20%和80%｡实验结果见图1｡

经测定,含裂缝的岩心A初始渗透率为1.60×K₀,解堵后渗透率为1.05×K₀,而不含裂缝的岩心B初始渗透率为K₀,解堵后大幅增至1.59×K₀｡

这一组并联岩心实验结果表明,自均向稠化酸能清除裂缝内的污染物(泥浆),也能提高基质储集层的渗透率｡

3.2 腐蚀性

根据石油天然气行业标准SY/T5405-1996的规定,在120℃时检测活性自均向稠化酸(主体酸)对N80钢片的4h静态腐蚀速率,为9.67g/m²·h,小于该标准规定的一级标准(10—20g/m²·h)｡

3.3 酸岩反应速率

取等量人造岩心粉与不同的酸液反应,测定反应终止时间,结果见表1｡

由表1实验结果知,活性自均向稠化酸的缓速性能良好,在每一个实验温度下与岩心的反应时间都是盐酸､HAC混合酸反应时间的10倍以上,最长的达31倍｡这表明活性自均向稠化酸穿透深度大,有效酸化半径大｡

4 酸化工艺技术

4.1 选井原则

符合下述条件的油井,可采用活性自均向稠化酸酸化解堵:①油气显示好而试油效果差的井层;②层间矛盾突出､非均质严重且生产史长的多产层井;③修井污染井､负压井;④井况恶化,无法卡封分层酸化解堵的井;等｡

4.2 酸液用量

活性自均向稠化酸用量由下式选定:

V=απ(R²-r²)Φh

其中:V—酸液用量,m³;R—酸化半径,m;r—井筒半径,m;Φ—油层有效孔隙度,%;h—油层有效厚度,m;α—修正系数,一般取1.005—1.01｡

4.3 现场施工工艺

活性水正洗井1—2周→正挤活性自均向稠化转向调节液→正挤前置酸→正挤主体酸→顶替液→并井反应1—2h,开井排乏酸至完全→装油嘴正常生产｡

4.4 现场试验概况

活性自均向稠化酸解堵试验于1998年6月,在新疆克拉玛依石西作业区石炭系油藏10口油井上进行,工艺成功率100%｡10口试验井中有9口井见到较好的效果,见效率90%｡有效期长,一般4—5个月,最长达半年以上｡与酸化前相比,在生产制度不变情况下,单井产量明显增大,油套压显著回升,9口见效油井累计增油33336吨｡详细经济核算结果表明,该技术投入产出比为1∶7.53｡

10口油井酸化情况和效果见表2｡

*斜线前为施工前一个月,斜线后为施工后一个月平均值;SH1117井施工前为间开井,共生产11.8天/月,施工后连续开,共生产30天/月;SH1019井泵车柱塞密封圈刺,酸化施工参数未达到施工要求｡

4.5 施工效果分析

9口见效试验井在酸化解堵前处于低产或停产的主要原因基本相同,即油层受到一定的伤害,产生了不同程度的堵塞,油流通道受阻｡酸化解除了油井近井地带及油层较深部的堵塞,恢复并扩大了油流通道,提高了油层的渗透导油能力,使油井恢复了产能｡

SH1020油井1997年元月含水62%,1997年3月封下采上后含水1%,1998年6月酸化施工,酸液用量75m³,施工规模较大,导致了窜槽,酸化后含水量急剧上升到56.9%,造成酸化无效｡

4.6 典型井示例

(1)SH1025油井 开采层位为石炭系,通过FMI图象与岩心对比发现目的层储集岩裂缝发育,且钻井过程中泥浆漏失频繁,量较大,油层污染严重｡1997年4月常规酸化后新投产,用4mm油嘴生产,日产液31.7m³,日产油31.2t,含水2%,油压9MPa,套压12.5MPa｡酸化前一个月(1998年5月)用4mm油嘴生产,日产液13.3m³,日产油12.4t,含水7%,油压1.5MPa,套压14MPa｡

1998年6月酸化后,用3.5mm油嘴生产,日产液61.5m³,日产油57.2t,含水7%,油压31.8MPa,套压32MPa｡平均日增油44.8t,有效期长达半年｡

该井挤活性自均向稠化调节液20m³,前置酸30m³,主体酸Ⅰ20m³,主体酸Ⅱ20m³,关井反应60分钟,排乏酸液到第三天时仍返出早期泥浆污染物｡本次酸化不仅解除了井筒周围污染,也解除了早期泥浆污染,启动了新的裂缝储集空间,油井产量显著提高｡

(2)SH1009油井 泥含量在20%以上,含水31%,在开采过程中产生了粘土膨胀､分散､运移,造成井筒周围近井地带污染｡1998年7月用活性自均向稠化调节液20m³,前置酸40m³,主体酸35m³酸化解堵,见到了较好的效果,产量显著提高,平均日增原油46.7t,含水由酸化前31%大幅度降到3%｡

参考文献:

[1]李峰,赵海龙,梅玉芬.固体有机酸 潜伏酸酸化用于稠油井解堵[J].油田化学,1999,16(2):113.

[2]Whittington L E,Naae D G,Braun R W.由盐引发的凝胶———一种新型堵水剂[A].载:刘翔鹗等.第九次改善石油采收率会议译文集[C].北京:石油出版社,1995:664.