砂巖油藏油井緩速解堵技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：化學(xué)解堵技術(shù)是砂巖油藏主要應(yīng)用的增產(chǎn)措施之一。低壓低產(chǎn)區(qū)塊的砂巖油藏因不配伍的洗井液進入更易產(chǎn)生深部堵塞，這種區(qū)塊特性決定了對其實施的化學(xué)酸化和解堵技術(shù)所選用的解堵液必須要較常規(guī)解堵液更具有反應(yīng)速度慢，穿透距離大的特點，這一特點將直接影響到對該類油藏油層的解堵成功率及作用效果。而目前，對這類油田采用的多是常規(guī)酸化解堵酸，因作用速度相對較快，無法較好解決油水井深層次產(chǎn)生的堵塞，故此存在著措施效果差、有效期短的問題。為切實提高此類油藏化學(xué)解堵效果，需要在解堵劑緩速長效深穿透機理方面進行深入細致的研究，以求有效提高化學(xué)解堵技術(shù)效果。因此針對我廠復(fù)雜斷塊油藏黃金帶及于樓油田，我們開展了緩速酸酸化解堵技術(shù)的研究與試驗，實施后取得了明顯的措施效果，為提高區(qū)塊采收率提供了有力的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：砂巖;油井;解堵

1 地質(zhì)概況

黃金帶油田，儲集層以硬砂巖質(zhì)石英—長石砂巖為主，礦物成分以石英、長石為主，膠結(jié)物以泥質(zhì)為主，巖石碎屑以火成巖塊為主，膠結(jié)類型以孔隙式、接觸式為主。孔隙度從淺到深變小，滲透率逐漸變差。

于樓油田，巖性相對較粗，主要以中-粗砂巖。巖石類型主要為硬質(zhì)石英砂巖、長石砂巖及混合砂巖。膠結(jié)物類型主要以孔隙式、孔隙-接觸式為主，少量基底式膠結(jié)。膠結(jié)物主要為泥質(zhì)，其次為碳酸鹽、方解石等，儲層多屬于高中滲透層，儲層物性較好，非均質(zhì)性較重。

黃金帶、于樓油田多為小斷塊油田，連通性不好，地層能量較低，油井多屬低壓、低產(chǎn)，易在生產(chǎn)維護、作業(yè)過程中受污染供液不足。堵塞類主要以粘土膨脹產(chǎn)生的無機類堵塞為主，若低溫流體進入易使?jié)B流條件惡化，產(chǎn)生有機堵塞。針對以上存在的具體問題，需要開展有效的油層解堵工作對堵塞低效油井進行治理。

2 傷害因素分析

儲層傷害是在外界條件影響下油氣層內(nèi)部性質(zhì)變化造成的結(jié)果，油氣層傷害的實質(zhì)就是有效滲透率的下降。造成儲層傷害的原因，主要有以下幾個方面：

a.隨著地層壓力的下降，地層自身滲透率降低、連通性變差;

b，外來流體與儲層巖石礦物不配伍造成的“五敏”現(xiàn)象;

c，外來流體與儲層流體不配伍產(chǎn)生的無機垢和有機沉淀;

d，在油水井生產(chǎn)、作業(yè)過程中，各種機械雜質(zhì)、細菌等被帶入地層造成的堵塞;

e.潤濕性改變、水鎖及賈敏效應(yīng)造成的傷害。

近年來，油井化學(xué)解堵主要采取常規(guī)酸化解堵技術(shù)。酸化解堵劑采取有機酸、無機酸（鹽酸、HF酸）、各種添加劑等為主。這種技術(shù)在措施初期均取得較好效果，但存在措施有效期短，效果不能延續(xù)的問題，分析原因主要是酸化過程中會出現(xiàn)兩個問題一是反應(yīng)速度過快，酸液穿透的距離小，酸化效果達不到預(yù)期效果;二是砂巖與解堵劑中的HF酸反應(yīng)易生成二次沉淀，造成新的傷害。

砂巖酸化是表面反應(yīng)控制而不是擴散傳質(zhì)控制，這意味著酸化反應(yīng)一旦發(fā)生其速度就會相當快，酸液都消耗于井眼附近，穿透的距離小，酸化效果達不到預(yù)期效果。

砂巖與解堵劑中的HF酸反應(yīng)生成物有非晶化合物、復(fù)雜的氟硅酸鹽、氟鋁酸鹽和氟鹽，這些化合物具有很低的溶解度。它們在很低濃度條件下達到飽和，并且在不同濃度下生成沉淀，對地層造成新的傷害。

在確定堵塞因素后，從最難解決也是影響酸化效果關(guān)鍵的兩個問題入手，我們開展了緩速酸酸化解堵技術(shù)研究試驗。在細致油藏分析的基礎(chǔ)上，研究解堵劑與油藏的配伍性，經(jīng)過室內(nèi)實驗的反復(fù)篩選、各種常用解堵酸液體系的實驗數(shù)據(jù)對比，確定出緩速酸酸液解堵體系的組成。

3 緩速酸解堵室內(nèi)研究

PFA酸液體系的主體酸是磷酸和氫氟酸，它們與砂巖成份和地層堵塞物如粘土、石英、碳酸鹽、長石、硫化物、腐蝕產(chǎn)物等均發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)中雖然生成CaF2（氟化鈣），但在PH值較低時呈溶解狀態(tài)。這是由于 H3PO4（磷酸）為中強酸，又是三元酸，在水中發(fā)生三級電離，在25℃條件下的三級電離常數(shù)分別為K1=7.5×10-3，K2=6.3×10-3，K3=3.6×10-3，使PFA酸液與地層反應(yīng)過程中PH值始終處于較低狀態(tài)（pH<2），所以不會有 CaF2沉淀生成。同時，正因為H3PO4（磷酸）發(fā)生三級電離，和通常酸化作用的HCl（氯化氫）相比（HCl電離常數(shù)為10）電離常數(shù)顯然要小得多，這正是H3PO4（磷酸）酸化可以延緩反應(yīng)，達到深部酸化的關(guān)鍵所在。

為確定合理的PF（苯酚甲醛樹脂）液濃度，需根據(jù)地層的成份和堵塞物進行多次室內(nèi)巖屑實驗。我們發(fā)現(xiàn)當PFA（氟烷基化物）中磷酸濃度固定在12%時，HF（氫氟酸）酸濃度取1.5%合理。PFA高效緩速酸具有反應(yīng)速度慢，穿透距離大的優(yōu)點，可溶蝕砂巖油層深部的巖石顆粒，膠結(jié)物，解除低滲油層深部的油層堵塞。PFA酸液對粘土礦物、鐵離子等具有良好的穩(wěn)定作用，減少了對地層的二次污染。該技術(shù)對高壓低滲砂巖油藏針對性強，作用效果好，有效期長，且對金屬腐蝕率低，緩解了酸化解堵施工的緊張局面，是這些油藏增產(chǎn)增注的一項更有效的措施。

為確保酸液對砂巖具有一定的溶蝕能力和緩速作用，在45℃ 和常壓條件下，分別選PFA和CAIF兩種緩速酸，并與土酸進行溶解能力的對比實驗。 結(jié)果顯示，PFA與CAIF兩種緩速酸與巖屑反應(yīng)24h后，酸液活性僅為50%左右，而土酸僅反應(yīng)16h就消耗了75.5%。這表明前兩種酸具有反應(yīng)速度慢，活性保持時間長的特點。

對比不同緩速酸對巖心的酸化效果，我們在室溫20℃ 條件下，分別選取PFA、CAIF、FBA三種緩速酸，每塊巖心上注入酸液100ml，進行巖心酸化實驗。結(jié)果顯示PFA酸液處理的巖心平均滲透率增加23.5%，好于其它兩種酸，因此優(yōu)選PFA酸液體系。

選用IMC-5、WN-01和QC-08三種酸化緩蝕劑，用相同濃度分別加入到PFA緩速酸液中，在常溫常壓下，分別對45#鋼片進行腐蝕實驗測定，結(jié)果WN-01緩蝕效果最好。然后用不同濃度WN-01緩蝕劑分別加入到PFA酸液中篩選出0.3%左右的濃度最佳。

選用常用7種表面活性劑分別進行乳化性能，潤濕性能和表面張力三個方面室內(nèi)實驗，發(fā)現(xiàn)605活性劑在PFA酸液中效果最佳，最終確定其使用濃度為0.03%左右。

在同一塊巖樣上取4塊巖心，用PFA酸化其中兩塊，然后用電鏡掃描4塊巖心進行分析，可以看出：酸化前的兩塊巖心伊利石及碎悄巖粘附在顆粒表面，堵塞孔隙喉道。酸化后粘土礦化物及其它膠結(jié)物基本被解除，擴大了孔喉喉道，未發(fā)生反應(yīng)物的二次堵塞，且酸化后的巖心失去酸敏性。

對PFA酸液與天然巖屑反應(yīng)24h后的乏酸分析后表明PH<2。而Fe2+沉淀條件是PH>7.7，F(xiàn)e3+沉淀條件是PH>2.2，因此乏酸中不會有鐵離子沉淀。這是因為H3PO4（磷酸）與地層反應(yīng)后，可生成磷酸二氫鹽，磷酸和磷酸二氫鹽形成緩沖溶液，從而使PH值始終保持在低于Fe2+、Fe3+形成沉淀的條件，避免了沉淀產(chǎn)生。

4 結(jié)束語

經(jīng)過室內(nèi)實驗和現(xiàn)場試驗，表明緩速酸酸化解堵技術(shù)的優(yōu)越性，該技術(shù)與以往常規(guī)酸化解堵技術(shù)相比效果明顯、避免二次沉淀生成、酸化時間長、穿透距離大等優(yōu)勢，現(xiàn)場實施后取得了比較理想的效果，為老油田增加油井產(chǎn)量，提高區(qū)塊采收率起到重要的作用。

參考文獻

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作者簡介

姓名：孫鵬，性別：男，出生年月日：1987年2月13日，畢業(yè)日期：2013年6月，畢業(yè)院校：西南石油大學(xué)，最后學(xué)位：碩士研究生，工作單位：興隆臺采油廠工藝研究所。