渤海油田油井酸化作業(yè)過程控制研究

宿曉晴(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 300450)

1 酸化可行性研究

1.1 地質(zhì)研究

油井酸化選井一般滿足以下條件：產(chǎn)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(chǎn)層應(yīng)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(chǎn)參數(shù)導(dǎo)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(duì)儲(chǔ)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(shè)計(jì)原則

不破壞儲(chǔ)層骨架；與儲(chǔ)層及流體配伍，在地層中液體及反應(yīng)物不產(chǎn)生沉淀；穩(wěn)定黏土，保持水潤(rùn)濕；能解除近井帶污染堵塞物；穩(wěn)定鐵離子、防止二次沉淀；防乳、破乳、降低表面張力；對(duì)金屬的腐蝕速度低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；施工方便、安全、經(jīng)濟(jì)。

1.3 酸液設(shè)計(jì)

砂巖地層常用土酸(鹽酸和氫氟酸的混合液)，為了達(dá)到深部解堵的目的，有時(shí)采用氫硼酸、地下自生土酸、緩沖調(diào)節(jié)土酸、磷酸等處理砂巖。對(duì)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(wěn)定劑、破乳劑等，改善酸液性能和防止酸液在油氣層中產(chǎn)生有害影響。針對(duì)可能產(chǎn)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(xiàn)場(chǎng)擠注作業(yè)

2.1 參數(shù)設(shè)計(jì)

施工壓力一般不高于地層破裂壓力：

現(xiàn)場(chǎng)施工中一般取：p破=0.9pmax。

為安全起見，施工時(shí)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(chǔ)層平均滲透率(mD)；h為儲(chǔ)層厚度(m)；pF為儲(chǔ)層破裂壓力(MPa)；ps為儲(chǔ)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(chǔ)層表皮系數(shù)。

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(dòng)管柱酸化，在電泵機(jī)組都在井下時(shí)擠注酸液，對(duì)井下引接電纜或動(dòng)力電纜會(huì)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(zhǔn)備，保證一次快速注入酸液，控制擠注壓力不高合理，加強(qiáng)對(duì)緩蝕酸配方的研究，將化學(xué)腐蝕井下擠注管柱電纜降到最低。確定擠注方式，根據(jù)井的管柱結(jié)構(gòu)，普通合采管柱常采用反擠注酸方式，為了保護(hù)井下機(jī)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(duì)平穩(wěn)，防止壓力波動(dòng)損害電泵機(jī)組。對(duì)于油套連通的井要嚴(yán)格進(jìn)行環(huán)空補(bǔ)液，控制補(bǔ)液壓力與速度，保護(hù)好井下放氣閥，防止酸液進(jìn)入環(huán)空，保護(hù)管柱的同時(shí)有效解除地層堵塞。大型油井酸化作業(yè)設(shè)備、藥劑較多，工序復(fù)雜，需要認(rèn)真做好泵注設(shè)計(jì)。

3 殘酸返排控制

擠酸完畢后，除去反應(yīng)時(shí)間，盡快起泵返排，減少酸液腐蝕井筒。酸化后起泵常常會(huì)遇到一系列問題，如憋壓、欠載、泵卡等，現(xiàn)場(chǎng)需立即解決。起泵返排殘酸，同時(shí)啟動(dòng)注堿泵在井口向返排流程注入5%～10%堿液中和后，進(jìn)入平臺(tái)計(jì)量分離器進(jìn)行脫氣，最后進(jìn)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(chǎn)液量、化驗(yàn)含水及產(chǎn)出液是否出砂或含有絮狀物等其他雜質(zhì)，必要時(shí)可取返排液5 L返回陸地做進(jìn)一步化驗(yàn)。返排要嚴(yán)格檢查可燃?xì)夂土蚧瘹錃怏w的含量，時(shí)刻保持警惕，若超標(biāo)，降低排量，必要時(shí)暫停返排，頂替地?zé)崴Ｗo(hù)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(duì)于聚合物或者垢堵塞較為嚴(yán)重的井，擠注酸液完畢后，由于酸液反應(yīng)會(huì)造成井下電泵堵塞，無法進(jìn)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(huán)洗井解卡，其次可嘗試正反轉(zhuǎn)起泵，盡量避免反循環(huán)酸洗或者頻繁正反轉(zhuǎn)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(tái)可以嘗試低頻10 Hz逐漸加頻起泵，設(shè)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(diǎn)

(1)返排殘酸必須用到平臺(tái)計(jì)量分離器脫氣，但實(shí)際好多平臺(tái)由于分離器無法連續(xù)用于酸化作業(yè)，這對(duì)于含氣井返排液進(jìn)入泥漿池后會(huì)引起可燃?xì)馓筋^報(bào)警，存在隱患?，F(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)可燃?xì)鉂舛戎禍p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(xiàn)場(chǎng)需增加可燃?xì)馓幚硌b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(yīng)及時(shí)環(huán)空補(bǔ)液生產(chǎn)，或者正擠水確認(rèn)通道，及時(shí)解決少液?jiǎn)栴}。

3.3 返排液對(duì)平臺(tái)流程的影響

(1)返排殘酸時(shí)，盡管加堿中和，但酸液對(duì)地面流程會(huì)造成腐蝕損壞，再加上平臺(tái)流程管匯老化，嚴(yán)重時(shí)返排期間就會(huì)發(fā)生平臺(tái)管匯刺漏，所以加堿中和技術(shù)和強(qiáng)化地面流程仍需改進(jìn)。(2)目前渤海地區(qū)的生產(chǎn)流程對(duì)進(jìn)入液要求很高，返排殘液必須pH≥7，否則將對(duì)污水處理系統(tǒng)產(chǎn)生很大影響，污水水質(zhì)明顯變差，而且殘酸進(jìn)入下游處理廠，會(huì)使電脫水器運(yùn)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(xù)爭(zhēng)取能研發(fā)出一種自動(dòng)檢測(cè)返排液pH值，并隨之自動(dòng)加堿的智能設(shè)備。

4 安全環(huán)?？刂?/h2>

4.1 安全有效控制酸液

酸化設(shè)備管線較長(zhǎng)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(yù)防發(fā)生管線爆裂傷人事故。作業(yè)過程中如遇酸液刺漏，立即停泵關(guān)井，領(lǐng)隊(duì)組織將管線緩慢放壓，頂替清水，并及時(shí)匯報(bào)平臺(tái)總監(jiān)。酸化作業(yè)最大的污染是酸液對(duì)平臺(tái)設(shè)施的腐蝕，所以現(xiàn)場(chǎng)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(yè)期間滴漏酸液而不及時(shí)中和科學(xué)回收處理，輕則酸液腐蝕甲板設(shè)備，重則排入地漏影響平臺(tái)流程和整個(gè)平臺(tái)生產(chǎn)。

4.2 擠注作業(yè)套壓控制

油井酸化對(duì)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(biāo)準(zhǔn)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(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，下入Y分生產(chǎn)管柱時(shí)帶孔管改為循環(huán)滑套，可通過鋼絲作業(yè)封閉油套連通。注入酸液前要試注水，逐級(jí)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(shí)要參考井況，對(duì)高含氣井要格外謹(jǐn)慎。對(duì)采油樹密封刺漏提前有應(yīng)急防備，在作業(yè)過程中如遇采油樹刺漏，井口失控，現(xiàn)場(chǎng)立即關(guān)井，啟動(dòng)應(yīng)急程序，盡快檢修井口或流程管線，并將現(xiàn)場(chǎng)情況及時(shí)上報(bào)。

4.3 含硫化氫返排風(fēng)險(xiǎn)大

例如某A油井酸化過程中，H2S含量高達(dá)40 mg/L，使用呼吸面罩，接氣管線遠(yuǎn)程測(cè)量H2S含量，首先要保證人員安全。本次作業(yè)返排過程中H2S超過氣體探測(cè)儀安全值20 mg/L，現(xiàn)場(chǎng)立即啟動(dòng)如下應(yīng)急程序：現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)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(duì)泥漿池周圍隔離帶進(jìn)行擴(kuò)大，全平臺(tái)廣播通知，隔離區(qū)域?qū)Ｈ搜膊?，防止無關(guān)人員進(jìn)入隔離區(qū)域；泥漿池頂部加裝排風(fēng)扇，保證泥漿池頂部空氣流通；泥漿池頂部值守人員轉(zhuǎn)至上風(fēng)口觀察，并按時(shí)用氣體探測(cè)儀遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；根據(jù)值守人員測(cè)量結(jié)果調(diào)整返排量，保證安全返排。

5 效果評(píng)價(jià)及跟蹤

5.1 效果評(píng)價(jià)

(1)通過酸化前后油井日產(chǎn)量或者采油指數(shù)的對(duì)比進(jìn)行酸化效果評(píng)價(jià)。(2)通過酸化前后測(cè)得壓力恢復(fù)曲線求得的表皮系數(shù)、堵塞比來進(jìn)行酸化解堵情況的評(píng)價(jià)。表皮系數(shù)的變化有以下三種趨勢(shì)：①下降趨勢(shì)：注入的處理液有效，因而表皮系數(shù)逐漸減??；②上升趨勢(shì)：注入的處理液在儲(chǔ)層中產(chǎn)生了二次沉淀傷害，污染了儲(chǔ)層，或是注入處理層的暫堵劑起了作用；③平緩趨勢(shì)：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(cè)得的產(chǎn)出剖面對(duì)比情況進(jìn)行酸化效果的評(píng)價(jià)。

5.2 分析跟蹤

通過酸化后有效期進(jìn)行效果跟蹤評(píng)價(jià)，從公司開發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)觀察作業(yè)井動(dòng)態(tài)，詳細(xì)記錄酸化后井的壓力產(chǎn)量變化數(shù)據(jù)，分析趨勢(shì)，確定酸化周期；定期取樣，做產(chǎn)液物性分析，便于分析污染堵塞物。

6 結(jié)語

綜上所述，在油井酸化可行性研究、參數(shù)設(shè)計(jì)、擠注作業(yè)、殘酸返排、安全環(huán)?？刂萍靶Чu(píng)價(jià)跟蹤方面做到精細(xì)化管理，才能最大限度控制好作業(yè)井安全，提高酸化成功率，避免因方法控制不當(dāng)酸化失敗，甚至造成安全事故。油井作業(yè)過程由于井況不明或方法不當(dāng)出現(xiàn)復(fù)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(xiàn)場(chǎng)要做好應(yīng)急準(zhǔn)備，認(rèn)真分析事故原因，加強(qiáng)與技術(shù)專家聯(lián)系，找出合理的方法及時(shí)解決。油井酸化目標(biāo)是提高油氣產(chǎn)量，要做好井的效果評(píng)價(jià)和跟蹤，科學(xué)量化作業(yè)成效。