自轉(zhuǎn)向酸體系在蘇里格氣田召51區(qū)塊的應(yīng)用

陳若銘 王肅凱 鄭克祥 殷福亮 冉照輝

1.西部鉆探鉆井工程技術(shù)研究院2.新疆油田工程技術(shù)公司3.西部鉆探蘇里格氣田項(xiàng)目經(jīng)理部

自轉(zhuǎn)向酸體系在蘇里格氣田召51區(qū)塊的應(yīng)用

陳若銘1王肅凱1鄭克祥1殷福亮2冉照輝3

1.西部鉆探鉆井工程技術(shù)研究院2.新疆油田工程技術(shù)公司3.西部鉆探蘇里格氣田項(xiàng)目經(jīng)理部

蘇里格氣田召51區(qū)塊下古生界奧陶系馬家溝組屬于以碳酸鹽巖為主夾蒸發(fā)巖的復(fù)雜巖性地層，是典型的“三低儲(chǔ)層”。采用常規(guī)酸液體系存在酸蝕反應(yīng)過快、酸蝕裂縫作用距離短、高低滲儲(chǔ)層改造不均勻等問題，最終導(dǎo)致酸壓改造效果不理想。因此，針對該問題，開發(fā)了一種新的表面活性劑自轉(zhuǎn)向酸體系，該體系在90℃時(shí)殘酸黏度超過150 mPa·s，在地層內(nèi)遇油氣自動(dòng)破膠，返排液黏度低于5 mPa·s。該酸液體系在蘇里格氣田召51區(qū)塊現(xiàn)場應(yīng)用1口井，轉(zhuǎn)向效果明顯，試氣產(chǎn)量6×104m3/d，較采用常規(guī)酸壓的鄰井試氣產(chǎn)量平均增加2倍，并創(chuàng)下了區(qū)塊內(nèi)單井酸壓產(chǎn)量最高記錄。

蘇里格氣田召51區(qū)塊碳酸鹽巖酸壓自轉(zhuǎn)向酸

蘇里格氣田召51區(qū)塊下古生界奧陶系馬家溝組屬于以碳酸鹽巖為主夾蒸發(fā)巖的復(fù)雜巖性地層。馬家溝組地層自下而上可劃分為六段，其中馬五段主要為富含膏鹽質(zhì)的白云巖，白云巖層中間夾石灰?guī)r和膏巖，縱向上巖性和厚度（0.5～147.6 m，平均厚度為20.9 m）變化大，具有東南厚西北薄的特點(diǎn)，是該區(qū)重要的油氣儲(chǔ)集層，儲(chǔ)層平均有效孔隙度為9.4%；平均滲透率為0.702 mD，平均壓力系數(shù)為0.86，屬典型“三低儲(chǔ)層”[1-2]。酸化壓裂是下古生界馬五段儲(chǔ)層增產(chǎn)改造的一種有效措施，對下古生界的開發(fā)、提高召51區(qū)塊的產(chǎn)氣量至關(guān)重要。但是采用常規(guī)酸液體系存在酸蝕反應(yīng)過快、酸蝕裂縫作用距離短、高低滲儲(chǔ)層改造不均勻等問題，最終導(dǎo)致酸壓改造效果不理想。因此，研究開發(fā)出一套適合召51區(qū)塊酸液體系勢在必行。

1 自轉(zhuǎn)向酸轉(zhuǎn)向機(jī)理

表面活性劑單體在溶液性質(zhì)發(fā)生突變時(shí)（pH值和礦化度改變），會(huì)逐漸形成較大的球狀膠束聚集體，當(dāng)球狀膠束數(shù)量繼續(xù)增加且有大量無機(jī)鹽存在狀況下（主要為Ca2+、Mg2+），球狀膠束聚集體逐漸形成棒狀膠團(tuán)，繼而形成粘度較高的類似凝膠的物質(zhì)。對于碳酸鹽巖油氣藏基質(zhì)酸化來說，就地自轉(zhuǎn)向酸與巖石反應(yīng)后酸液黏度增大，從而導(dǎo)致酸液流動(dòng)阻力增加，使得后續(xù)的酸液要繼續(xù)進(jìn)入，必須外界給予更高的注入壓力，注酸壓力升高的過程中，之前不吸酸的或吸酸相對少的儲(chǔ)層開始吸酸,從而實(shí)現(xiàn)酸液在地層內(nèi)實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)向[3-6]。

2 自轉(zhuǎn)向酸體系配方及性能

2.1 自轉(zhuǎn)向酸體系配方

蘇里格氣田召51區(qū)塊碳酸鹽巖氣藏頂界埋藏深度介于3 100～3 300 m，屬中高溫氣藏，儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)。要實(shí)現(xiàn)理想的酸壓改造效果，必須能對儲(chǔ)層內(nèi)高低滲區(qū)進(jìn)行均勻改造、深度改造，同時(shí)，為了降低儲(chǔ)層污染，要求酸壓液體體系盡量清潔無殘?jiān)Ｒ虼?，最終選用表面活性劑基酸壓液體系，該體系在地層內(nèi)可自動(dòng)破膠，具備就地自轉(zhuǎn)向性能，在實(shí)現(xiàn)清潔改造的同時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)對不同滲透率級差的儲(chǔ)層均勻酸化。因此，研發(fā)了新型中高溫（80～120℃）自轉(zhuǎn)向酸體系配方：20%HCl+5%ZX-5+1.0%B-125+1%鐵離子穩(wěn)定劑+0.5%A-26+0.5%D-60+0.5%QP-202。

2.2 自轉(zhuǎn)向酸體系變黏轉(zhuǎn)向性能

自轉(zhuǎn)向酸體系在一定Ca2+濃度條件下，隨著鹽酸濃度或pH值變化時(shí)，體系具有變黏轉(zhuǎn)向性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

從圖1可知，在一定的Ca2+濃度下，當(dāng)鹽酸濃度逐漸降低時(shí)，酸液體系黏度呈現(xiàn)逐漸增大趨勢，當(dāng)鹽酸濃度為2%時(shí)黏度出現(xiàn)峰值，鹽酸濃度繼續(xù)降低時(shí)，體系黏度迅速降低。因此，鹽酸濃度為2%時(shí)體系轉(zhuǎn)向性能最好。

圖1 自轉(zhuǎn)向酸體系在不同鹽酸濃度下變黏性能曲線圖

2.3 CaCl2濃度對體系轉(zhuǎn)向性能影響

通過真實(shí)巖心與模擬巖心研究CaCl2濃度對體系轉(zhuǎn)向性能的影響，改變CaCl2濃度，其他條件不變，最終發(fā)現(xiàn)CaCl2濃度對體系轉(zhuǎn)向性能影響規(guī)律，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 CaCl2濃度與自轉(zhuǎn)向酸體系轉(zhuǎn)向性能曲線圖

由圖2可知，前期隨著CaCl2加量的增大，酸液體系轉(zhuǎn)向性能逐漸變好，當(dāng)CaCl2加量達(dá)到20%后，酸液最終黏度不再出現(xiàn)明顯變化。表明CaCl2濃度為20%時(shí)，酸液變黏轉(zhuǎn)向性能最理想。

2.4 自轉(zhuǎn)向酸體系破膠性能

通過實(shí)驗(yàn)分析自轉(zhuǎn)向酸體系在高黏度殘酸時(shí)的破膠性能是否能夠滿足地層破膠返排要求，對比了煤油、原油、凝析油三種破膠劑破膠效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 自轉(zhuǎn)向酸體系破膠實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

三種破膠劑在相同濃度條件下，凝析油破膠速度稍微快，其他兩個(gè)較為接近。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明自轉(zhuǎn)向劑為純表面活性劑類型，可以保證體系清潔無殘?jiān)?/p>

2.5 自轉(zhuǎn)向酸體系配伍性能研究

破膠液與召51區(qū)塊馬家溝組地層水比例分別為1:1、2:1、1:2混合搖勻后靜止1 h后觀其現(xiàn)象，破膠液與地層水配伍性良好，無絮凝和沉淀生成，表明自轉(zhuǎn)向酸體系與召51區(qū)塊地層水配伍性良好。

破膠液與原油比例分別為1:1、2:3、1:3混合搖勻后放入85℃水浴鍋內(nèi)靜止1 h后觀察其現(xiàn)象，無乳化現(xiàn)象出現(xiàn)，表明自轉(zhuǎn)向酸體系與召51區(qū)塊原油配伍性良好。

2.6 自轉(zhuǎn)向酸體系儲(chǔ)層傷害研究

選取直徑為2.5 cm的召51區(qū)塊儲(chǔ)層巖心柱，按照《石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5107-2005水基壓裂液性能評價(jià)方法》進(jìn)行壓裂液濾液對巖心傷害實(shí)驗(yàn)。

通過巖心傷害試驗(yàn)結(jié)果（表2）可知，自轉(zhuǎn)向酸體系對巖心具有較低的傷害率，以水為介質(zhì)，平均傷害率為16.63%；以油為介質(zhì)，平均傷害率為12.56%。

表2 巖心傷害試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

3 自轉(zhuǎn)向酸體系現(xiàn)場應(yīng)用

召51-2-XX井為蘇里格氣田東區(qū)召51區(qū)塊2014年部署的一口開發(fā)井，完鉆井深3 262.0 m，完鉆層位馬家溝組，目的層馬五63。目的層有效厚度較薄，僅有2.8 m。

自轉(zhuǎn)向酸體系在召51-2-XX井成功開展了現(xiàn)場試驗(yàn)，采用了自轉(zhuǎn)向酸+稠化酸多級交替注入泵注方法，相比常規(guī)酸壓體系（圖3），自轉(zhuǎn)向酸體系轉(zhuǎn)向效果明顯（圖4）。

從現(xiàn)場施工曲線圖3、圖4可以看出，常規(guī)酸壓施工過程中，排量不變時(shí)，施工壓力較平緩，波動(dòng)很小，只有在排量大幅波動(dòng)引起摩阻改變的情況下，施工壓力才出現(xiàn)明顯變化。而召51-2-XX井采用自轉(zhuǎn)向酸體系施工，經(jīng)過多級交替注入，排量穩(wěn)定情況下施工壓力有三次明顯上升階段，表明自轉(zhuǎn)向酸體系在地層內(nèi)至少發(fā)生三次明顯轉(zhuǎn)向效果，達(dá)到了預(yù)期目的，可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層的有效均勻改造。

圖3 召51-6-XX井馬五64層常規(guī)酸壓施工曲線圖

圖4 召51-2-XX井馬五63層自轉(zhuǎn)向酸施工曲線圖

召51-2-XX井壓后返排液黏度低于5 mPa·s，返排率75%，測試產(chǎn)氣量為6.0×104m3/d，該井采用自轉(zhuǎn)向酸體系酸壓改造后所獲取的日產(chǎn)氣量分別是采用常規(guī)酸壓的鄰井召51-3-XX井（馬五63、馬五64段測試產(chǎn)氣量為2.2×104m3/d）、召51-4-XX井（五64、馬五7段測試產(chǎn)氣量為3.7×104m3/d）日產(chǎn)氣量的2.7倍、1.6倍，創(chuàng)下了召51區(qū)塊酸壓井試產(chǎn)最高紀(jì)錄。

馬五63儲(chǔ)層主要巖性為泥晶-細(xì)粉晶云巖、粗粉晶云巖，儲(chǔ)集空間主要為晶間溶孔、溶縫和裂縫。召51-2-XX井自轉(zhuǎn)向酸在馬五63的成功應(yīng)用，主要在于酸體系腐蝕白云巖晶體，使晶間溶孔打開，不斷轉(zhuǎn)向的酸蝕裂縫實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層的充分深度改造、高低滲儲(chǔ)層的均一改造，從而使產(chǎn)能充分釋放。召51區(qū)塊馬五段的地質(zhì)條件和召51-2-XX井的現(xiàn)場試驗(yàn)證明，自轉(zhuǎn)向酸體系在本區(qū)塊具備推廣應(yīng)用潛力。

4 結(jié)論

1）開發(fā)一套適合召51區(qū)塊馬家溝組碳酸鹽巖低滲透儲(chǔ)層的自轉(zhuǎn)向酸體系，該體系具備良好的變黏轉(zhuǎn)向效果，在鹽酸濃度為2%、CaCl2濃度為20%時(shí)體系轉(zhuǎn)向性能最好，變黏后最高黏度達(dá)160 mPa·s。

2）開發(fā)的自轉(zhuǎn)向酸體系與地層配伍性良好，在地層內(nèi)遇油氣能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)破膠，破膠液黏度低于5 mPa.s，返排效果好。

3）自轉(zhuǎn)向酸現(xiàn)場應(yīng)用轉(zhuǎn)向效果明顯，采用該體系酸壓改造后測試日產(chǎn)氣量最高達(dá)鄰井的2.7倍，增產(chǎn)效果顯著，可推廣應(yīng)用。

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（修改回稿日期 2016-10-13 編輯 陳古明）

陳若銘，1961年生，教授級高工，碩士；主要從事鉆完井及油氣田開發(fā)技術(shù)研究與決策咨詢工作，中國石油集團(tuán)公司高級技術(shù)專家。新疆克拉瑪依市鴻雁路80號，電話：（0990）6884169。E-mail:15739531260@163.com