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超低渗透油藏活性酸酸化增注技术研究-顾燕凌

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渗透 油藏 活性 酸酸 化增注 技术研究 顾燕凌
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2012 年 7 月第 27 卷第 4 期西安石油大学学报 ( 自然科学版 )i'20127 收稿日期 : 2012 顾燕凌 ( 1974-) , 女 , 工程师 , 从事压裂酸化技术研究与应用 . 章编号 : 16732012) 04 陆红军 , 李建山 , 王建麾 , 吴甫让 , 何 衡 , 董立全 , 范 鹏( 长庆油田公司 超低渗透油藏研究中心 , 陕西 西安 710018)摘要 : 受储层物性及注入方式的影响 , 镇北 、华庆油田部分井投注后达不到配注要求 . 依据对超低渗欠注区块储层物性及目前注水现状的分析 , 通过室内实验研究了酸液配方体系 , 并对施工工艺进行了优化 . 所研制的酸液体系可使岩心的渗透率提高 30%; 通过酸液驱替可以有效消除注水对岩心造成的伤害 , 渗透率得以恢复 .15 口井现场酸化增注试验措施有效率达到 93.3%, 平均注水压力下降 2.9 平均单井日增注量 15 取得了较好的增注效果 .关键词 : 超低渗透油藏 ; 增注措施 ; 活性酸 ; 酸化注水中图分类号 : 献标识码 : 达不到配注要求的井数逐年增多 , 注水效率快速降低 , 成为制约油田稳产的关键因素 . 特别是实施超前注水方式以来 , 这一矛盾更为突出 , 严重影响了油田的开发效果及经济效益 , 不利于区块的稳产[ 1]. 因此 , 探索适合超低渗油藏的增注技术就显得尤为重要 .对超低渗油藏 , 注水井增注措施主要有酸化 、压裂 、爆压等 , 压裂会使注入水沿裂缝方向推进 , 使裂缝侧向油井受效变差 , 容易导致裂缝方向上的油井过早水淹 , 不利于油田的长期稳产 . 常规酸化措施有效期短 , 达不到油田 “注够水 、注好水 、平稳注水 ”要求 . 结合超低渗油藏的特点 , 研究酸化增注技术 , 对于油田增产 、稳产具有重要的意义 .1 储层地质特征长庆镇北 、华庆油田超低渗透油藏储层渗透率K <1 ×10-3μ平均埋深 2 000 m 左右 , 主要分布在华庆 、姬塬 、吴旗 、安塞 、镇北 、合水等区带 . 与已经规模开发的渗透率在 1 ×10-3μ 超低渗储层的颗粒细小 , 以细砂岩为主 , 储层物性差 , 孔喉细微 , 胶结物含量高 , 黏土矿物类型丰富[ 2]. 自超低渗油藏大规模投入开发以来 , 目前共有油井 4 482 口 , 日产液水平 13 594 日产油水平 7 679 t, 综合含水率 43.5%, 平均动液面 1 254m; 注水井 1 641 口 , 开井 1 415 口 , 日注水 30 386平均单井日注 21. 5 配注合格率 87. 5%, 油压 12.8 套压 12. 5 超低渗油藏部分区块注水井因为注水压力高 , 投注后压力上升快 , 达不到配注的井逐年增多 , 对区块的稳产极为不利 . 欠注井主要集中在庄 36 区 、元 284 区 、堡子湾南 、镇 28 区和镇 218 等区块 .2 欠注原因分析2.1 储层物性差欠注井主要分布在镇北油田 、华庆油田元 284区 , 储层物性差 . 元 284 区储层整体上为低孔 、超低渗特征 , 但孔渗分布范围大 , 非均质性强 . 储层孔隙度主要分布在 6% ~16%, 平均孔隙度 10. 8%, 渗透率主要分布范围 ( 0. 04 ~0. 60) ×10-3μ欠注井顾燕凌等 : 超低渗透油藏活性酸酸化增注技术研究主要分布在储层物性差 、泥质含量高的油藏边部①.2.2 注入水与地层水配伍性差超低渗油藏延长组储层水型以 矿化度 64 ~118 g/L, 注入水主要取用洛河层水 , 水型以 矿化度 1. 5 ~4. 4 g/L.由于地层水有较高的 、含量 , 注入水中含, 因此注入水与地层水混合后能产生垢物 , 垢型以 注入水与地层水配伍性差 , 导致地层结垢是注水压力上升的主要原因之一 . 结垢现象会随注入水波及范围的增大而更加严重②.2.3 储层敏感性华庆长 6、堡子湾南长 4 +5 和镇北油田长 8 储层都表现为中等偏弱水敏 , 储层的水敏伤害是导致注水压力上升最终达不到配注的原因之一 .2.4 地层伤害在钻井过程中 , 钻井液造成近井地带部分孔隙堵塞 、岩石颗粒水化膨胀 , 导致近井地层堵塞 ; 在注水过程中 , 由于地层温度降低 , 储层中石蜡 、沥青等有机质析出 , 存在一定伤害 .酸化增注对超低渗透油藏造成伤害 : 酸化液进入地层后 , 酸与岩石间发生复杂的物理 、化学反应 .盐酸主要与碳酸盐岩作用 , 氢氟酸与石英 、长石 、黏土矿物 、钻井泥浆等发生反应 . 地层中含有大量的K+、、、、、等 , 这些离子在一定条件下 ( 压力 、温度 、等 ) 结合形成沉淀 , 造成二次伤害 . 对超低渗油藏来说 , 酸化后的沉淀物二次伤害对储层渗流通道影响巨大 , 直接影响酸化施工的效果 , 所以如何防止酸化过程中二次沉淀物的生成是酸化增注的主要难点[ 3].超低渗透欠注层的孔隙度 、渗透性 、孔隙通道 、岩石颗粒大小和分布等都与酸化后的二次沉淀物关系非常紧密 , 直接影响酸化增注的效果[ 43 酸化液体系室内评价活性酸体系是将超低界面张力的表面活性剂2 与缓蚀剂 、防膨剂 、破乳剂等复配 , 形成活性酸酸化增效剂 1 及活性酸酸液配方体系 . 体系具有解除生产 、工程作业等过程中引起的地层堵塞 、对金属设备腐蚀性小 、对储层伤害小 、添加剂在酸中和地层温度条件下配伍性好等特点 .3.1 表面活性剂的性能评价通过加入适量 、适宜的表面活性剂可以显著降低油水界面的自由能 , 减小油水界面张力 , 提高有效毛管数量 ; 同样也可以降低水和岩石界面的自由能 ,减小岩石和水的界面张力 , 减小水流动时的启动压力和流动阻力 . 实验通过悬滴界面张力仪分析了 2种阳离子表面活性剂 ( 2) 和 3 种阴离子表面活性剂 ( 2 、3、2) . 如果体系中加碱 , 如 使水呈碱性 , 可以明显降低油水界面张力 ,达到 10-3mN/m 或 10-4mN/m 数量级 . 结合考虑注水对地层的伤害 , 以及预防酸化二次沉淀 , 避免选用改变注入水酸碱性的活性剂[ 6实验评价结果表明 , 阴离子型表面活性剂2在不改变注入水的酸碱性条件下降低油水界面张力的能力较强 , 可以达到 2.0 ×10-2mN/m.3.2 酸液体系性能评价综合考虑酸液配方效果 , 进行了酸液溶蚀率 、缓蚀性和配伍性等实验 , 确定了酸液的最终配方 : 洗油管液为 5%1. 5% 1 +3% 前置酸为 12%5%3% 1; 主体酸为 12%5% ( 1. 5% ~ 1. 8%) 3% 1; 后置酸为 7. 5% 3% 3% 1 +3%顶替液为 3% 2.3.2.1 酸液配方室内性能评价 表 1 为前置酸 、主体酸综合性能评价结果 . 通过室内评价显示 , 酸液配方外观呈黄色均匀透明液体 , 无沉淀 、絮凝 、分层现象 , 在 70 ℃静置 4 h, 无异常变化 , 对金属的腐蚀速率明显降低 , 表 、界面张力也明显降低 .表 1 前置酸 、主体酸综合性能评价结果 of 置液 主体液外观黄红色均匀透明液体 ,无沉淀 、絮凝 、分层黄红色均匀透明液体 ,无沉淀 、絮凝 、分层稳定性静置 72 h, 同上 ;70 ℃静置 4 h, 同上静置 72 h, 同上 ;70 ℃静置 4 h, 同上腐蚀速度2.11 g/( m2·h)( 70 ℃, 4 h)2.12 g/( m2·h)( 70 ℃, 4 h)表 、界面张力28.05 ×10-3mN/m;1.15 ×10-3mN/2 ×10-3mN/m;1.13 ×10-3mN/.2 岩心驱替模拟实验( 1) 岩心注入水流动实验为综合评价优选的酸液对超低渗储层的适应—15—①②长庆油田超低渗透油藏采油工程方案 , 2011 年 ( 内部资料 ) .长庆油田超低渗透油藏研究中心 . 降压增注复合酸化技术研究 ( 内部资料 ) .西安石油大学学报 ( 自然科学版 )性 , 首先进行了岩心模拟实验 , 模拟酸液体系在现场应用的效果 . 首先进行了注入水驱替实验 , 结果显示( 如图 1) , 在注入水后期 , 岩心渗透率大幅度下降 ,下降了 30%. 说明注入水对地层的伤害比较明显 .图 1 岩心注入水驱替实验结果 o.6 2) 岩心酸化流动实验注入酸驱替实验结果如图 2. 实验初期和实验后期分别注入 3% 置液和后置液 , 使岩心的渗透率趋于平稳 , 对比前后渗透率的变化评价酸液体系对储层的适应性 .图 2 岩心酸液驱替实验结果 o.2 实验岩心的渗透率急剧下降 ,分析认为注入盐酸后岩心渗透率下降 , 主要是由于盐酸与碳酸盐岩反应后 , 伴有大量的 对测定结果有一定影响 , 随着气泡的减少 , 岩心渗透率缓慢回升 , 前置酸后期基本无气泡 . 其次 , 盐酸与碳酸盐岩使一些胶结颗粒脱落 , 并发生运移 , 堵塞了孔喉通道 , 导致渗透率下降 .注入主体酸后 , 岩心渗透率逐渐升高 . 在注入后置液后岩心的渗透率趋于稳定 . 最终岩心渗透率提高 30%.对注入水和酸液驱替模拟实验结果的分析显示 , 该酸液体系能显著提高岩心渗透率 , 可望实现超低渗油藏酸化增注 .( 3) 驱替流动实验本次用短岩心流动实验装置进行了现场注入水对岩心渗透性影响以及接着注入酸液后渗透性变化的评价实验 , 用以分析优选的酸化配方对注入水的伤害的消除效果以及对岩心渗透性的影响程度 .图 3 所示 , 首先用氯化铵溶液测得岩心的液相渗透率 , 然后注入现场用清水 23. 5 倍孔隙体积 , 渗透性在前面 9 倍孔隙体积受到伤害比较大 , 下降25%, 后面基本稳定 ; 再注入 5 倍孔隙体积的前置酸时 , 渗透性得到一定程度的提高 , 主要是水中部分可溶物及岩心中的碳酸盐岩发生反应 , 可观察到少量气泡 , 然后渗透性开始明显降低 , 这是二氧化碳气堵与反应微粒的运移所致 ; 接着注入主体酸 , 渗透性迅速增加 , 主要是酸溶蚀增强 , 多数水中污染物被溶解 , 岩心矿物得到快速溶蚀 , 渗透性的波动反映了主体酸与岩石矿物反应后孔隙空间的变化 ; 最后注入氯化铵溶液 , 待岩心渗透性变化不明显后 , 测得最终的岩心渗透率和酸化溶蚀效果 .图 3 岩心注入水伤害 +酸液驱替实验 o.8 注入水造成了岩心渗透性的伤害 , 酸化也有一定的伤害 , 但是前置酸和主体酸又对岩心中的部分可溶矿物进行了溶蚀 , 与注入水中的微粒等发生反应 , 使得岩心的渗透性最后都得到较好的恢复和提高 . 这些表明 , 现场注入水在生产中会造成地层伤害 , 而有效的酸液体系通过合适的酸化工艺措施可以解除这些伤害 , 提高地层的吸水能力 ,降低井口的注入压力 .( 4) 活性水 2 注入实验图 4 显示了岩心在 2 活性水注入过程中渗透性的变化 . 首先注氯化铵溶液测定岩心的液相渗透率 ; 然后注活性水 , 可见在注入初期 , 大约 5 倍孔隙体积时 , 渗透性的增加比较快 , 达到了 15%, 分析认为主要是降低了水和岩石间的表面自由能 , 部分尺寸喉道的毛细管的启动压力降低 . 后期大约继—25—顾燕凌等 : 超低渗透油藏活性酸酸化增注技术研究续注入 30 倍孔隙体积的活性水 , 渗透性的增加不明显 , 表明后期已不能对更细小的毛细管的启动压力产生明显影响 . 最后又注入了氯化铵溶液 , 岩心受到外来电荷影响 , 渗透性开始有所降低 , 但很快趋于稳定 . 总体看 , 表面活性剂降低了部分毛细管的注水启动压力 , 增加了可参与流动的毛细管的数量 , 具有一定的降压增注效果 .图 4 岩心活性水注入驱替实验 o.3 化增注现场试验在对超低渗油藏各个区块地层物性资料分析 、伤害机理分析研究 、储层敏感性研究 、室内添加剂筛选和酸液体系综合性能评价的基础上 , 对多个超低渗区块实施了酸化增注现场试验 .4.1 施工工艺现场采用分段塞交替注入的方式 , 首先用洗油管液 5%1.5%1 +3%炮眼及油管内壁进行预清洗 , 以降低施工泵压 , 同时将炮眼及油管内壁的腐蚀物 、垢 、细菌及油污清洗干净 , 防止酸化时随酸液进入地层造成新的堵塞 . 第一段塞前置酸 12%5%3% 1, 用以溶解砂岩中碳酸盐岩矿物 , 在一定作用距离内保持低 ,溶解层内孔隙堵塞物 ; 第二段塞主体酸 12% 5% ( 1. 5% ~1. 8%) 3% 1, 解除井底堵塞 ( 硅质 、泥质 、碳酸钙 、硫化铁等 ) , 扩大处理半径 ; 第三段塞后置酸 7. 5%3% 3%1 + 3% 防止 升高 , 溶解第二段塞作用后由于 变化而重新析出的堵塞物 , 防止二次沉淀伤害 ; 第四段塞超低界面张力表面活性剂液 3% 2, 降低油水界面张力 , 提高有效毛管数量 , 同时降低水和岩石界面张力 , 减小水流启动压力和流动阻力 .4.2 现场实施效果在室内研究的基础上 , 在超低渗透油藏开展了15 口井活性酸酸化增注试验 , 有效 14 口 , 措施有效率 93.3%, 增注后平均注水压力下降 2.9 平均单井日增注水量 15 取得了较好的增注效果 .5 结 论( 1) 具有超低界面性质的阴离子表面活性剂2, 在保持注入水酸碱性条件下 , 可降低油水界面张力接近 10-3mN/m, 减小注入水的流动阻力 ,不会在后期形成潜在伤害 .( 2) 通过超低界面张力表面活性剂 2 和酸化增效剂 1 的复配 , 形成了适合超低渗透油藏储层水井酸化增注的活性酸配方体系 .( 3) 活性酸酸化增注试验 15 口井 , 酸化过程中的施工压力平均降低 2. 9 酸化前后的生产动态特征表明酸化解除了储层伤害 , 获得了较好的增注效果 .参 考 文 献 :[ 1] 王宝峰 , 汪绪刚 , 蒋卫东 , 等 . 低渗欠注井酸化增注技术研究与应用 [ J] . 河南石油 , 2002, 16( 2) : 12of in J] . 2002, 16( 2) : 12 2] 史成恩 , 万晓龙 , 赵继勇 , 等 . 鄂尔多斯盆地超低渗透油层开发特征 [ J] . 成都理工大学学报 : 自然科学版 ,2007, 34( 5) : 538et of J] . 007, 34( 5) : 538 3] 王贯中 , 张光明 , 张顶学 . 低渗透酸敏性地层酸化技术研究 [ J] . 石油天然气学报 , 2009, 31( 1) : 124in J] . il 2009, 31( 1) : 124 4] 王宝峰 . 砂岩基质酸化酸岩反应及两次伤害机理试验研究的新方法 [ J] . 钻井液与完井液 , 2000, 17( 3) : 32 5] L, A C] . 7015, 1996: 477 6] 舒玉华 . 新型砂岩酸化体系 [ J] . 钻井液与完井液 ,1995( 4) : 52 7] 廷斯利 J M. 完井酸化压裂 [ M] . 北京 : 石油工业出版社 , 1986: 225任编辑 : 田美娥—35—of is 000 m. of be in of ey in , 02249, 012 V.27 N.4 p.46of of is to to of it is of is by is It of 0%. It of to of 5 of 3.3%, .9 5 m3/d on ey Xi'10018, 012 V.27 N.4 p.50D of of be to of in In to of it is is to D D of At is to a of an in ey 1. , 2. Xi'Xi'10065, 012 V.27N.4 p.5461of on of of it is to of in of in a of a in a be is in So a of ey 1. 24000, 2. 41000,3. 16009, 4. 24000, 5. 34023,012 V.27 N.4 p.58
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