注水井微弱酸在線酸化增注技術(shù)研究

孟令浩，鄭艷芬，張 娟，陳 立，鄭 偉

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第六采油廠，陜西西安 710200）

微弱酸酸化液體系是由一種酸性溶液和一種超低界面分子成膜溶液組成，由撬裝柱塞泵注入注水流程，通過酸蝕除垢、降低毛細(xì)管壓力、提高滲透率，達(dá)到降壓增注的目的。

創(chuàng)新點(diǎn)：（1）相比常規(guī)酸化技術(shù)，解堵半徑擴(kuò)大近10 倍；（2）實(shí)現(xiàn)了不動(dòng)管柱連續(xù)混配酸化，簡(jiǎn)化了施工工序；（3）注水、酸化同步進(jìn)行，不影響水井正常生產(chǎn)。

1 微弱酸在線酸化技術(shù)研究試驗(yàn)

1.1 胡尖山三疊系長(zhǎng)2 儲(chǔ)層地質(zhì)特征研究

對(duì)三疊系長(zhǎng)2 儲(chǔ)層的巖石特征、孔隙類型、潤(rùn)濕性、滲透率、水驅(qū)油特性、敏感性、流體性質(zhì)等進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研和分析。

巖石類型以長(zhǎng)石巖屑砂巖為主，結(jié)構(gòu)上主要為細(xì)砂巖。孔隙類型主要為原生剩余孔及粒間、粒內(nèi)溶孔。膠結(jié)物含量普遍高，嚴(yán)重影響了儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能，使物性具中孔低滲及特低滲性質(zhì)。

潤(rùn)濕性表明，三疊系長(zhǎng)2 油層無因次吸水量為8.68 %，無因次吸油量為4.002 %，表現(xiàn)為弱親水性，胡尖山長(zhǎng)2 儲(chǔ)層敏感程度相對(duì)較低，表現(xiàn)為弱水敏，無-弱鹽敏，長(zhǎng)2 總礦化度73.63 g/L，水型為CaCl2。

1.2 注水井注入壓力高的原因

元166 區(qū)塊注水井注入壓力偏高，存在高壓欠注井。通過水質(zhì)分析，注入水和地層水混合存在結(jié)垢趨勢(shì)；結(jié)垢物主要為鈣垢堵塞，注水過程中水質(zhì)不配伍產(chǎn)生結(jié)垢是導(dǎo)致注水井高壓欠注的主要原因之一。

通過對(duì)儲(chǔ)層潤(rùn)濕性研究顯示儲(chǔ)層呈弱親水性，儲(chǔ)層巖石親水性會(huì)使注水壓力升高，隨著注水時(shí)間增長(zhǎng)，注入水中細(xì)菌使巖石親水性緩慢增強(qiáng)，潤(rùn)濕指數(shù)緩慢增加，增加巖石孔隙毛細(xì)管力，從而導(dǎo)致注水井壓力升高。

1.3 注水井微弱酸酸化液研究

圖1 注水井微弱酸酸化液研究思路

1.3.1 前期研究現(xiàn)象 前期室內(nèi)在對(duì)二氧化碳驅(qū)油實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

隨二氧化碳對(duì)填砂管驅(qū)替時(shí)間的增長(zhǎng)，填砂管滲透率不斷增加，滲透率增加的原因可能是石英砂表面潤(rùn)濕性的變化所致。

CO2壓力為0.2 MPa，pH 值為4.23，當(dāng)CO2壓力超過2.5 MPa，pH 值降低至3.5，CO2能降低體系pH 值；隨pH 值的升高石英接觸角降低（見圖2 ，圖3）。

溶液體系pH 值降低到4.5 以下時(shí)，石英接觸角快速上升，同時(shí)石英表面的Zeta 電位快速增大，接觸角與Zeta 電位變化結(jié)果同步。

pH 值可以改變巖心組分中巖石礦物的接觸角從而改變巖心表面潤(rùn)濕性，使巖心表面親水性降低，增大巖心滲透率。

圖2 CO2 對(duì)pH 值的影響

圖3 pH 值變化對(duì)石英接觸

1.3.2 酸化液體系研究

第一步：為儲(chǔ)層提供較低的pH 值環(huán)境，溶蝕儲(chǔ)層結(jié)垢堵塞物，疏通堵塞通道，降低巖石表面親水性，提高儲(chǔ)層滲透率。

第二步：通過降低溶液的界面張力來降低毛細(xì)管壓力，并結(jié)合離子靜電吸附特性在油藏礦物表面沉積形成的單層分子膜，延長(zhǎng)注水井有效時(shí)間。

（1）酸液選擇：室內(nèi)對(duì)結(jié)合酸液進(jìn)行了初步選擇，酸液主要有無機(jī)酸和有機(jī)酸兩大類。

室內(nèi)選擇無機(jī)和有機(jī)酸中鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、檸檬酸和CR-2（CR-2 是一種有機(jī)酸）六種不同酸液，將酸液配制成不同濃度（體積分?jǐn)?shù)）對(duì)J55 鋼片進(jìn)行了腐蝕評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見圖4）。

圖4 不同酸液對(duì)J55 掛片腐蝕照片

由實(shí)驗(yàn)得多元酸符合微弱酸酸化技術(shù)選擇。又通過實(shí)驗(yàn)對(duì)不同酸液溶蝕性能、pH 值性能、緩速性能進(jìn)行了對(duì)比優(yōu)選。

（2）表面活性劑選擇：要求表面活性劑有以下功能：配伍性良好，耐溫耐鹽性能好，有較低的表界面張力，增大巖心片在溶液中的接觸角，同時(shí)有一定的驅(qū)油性能，能提高對(duì)應(yīng)的油井采收率。室內(nèi)通過前期研究初步復(fù)配出YL-21，YL-22 ，YL-23 ，YL-24 四種表面活性劑體系。

通過實(shí)驗(yàn)，對(duì)以上4 種表面活性劑的耐溫性能、耐鹽性能、表界面張力、接觸角、水驅(qū)油性能進(jìn)行了對(duì)比優(yōu)選。

（3）鐵離子穩(wěn)定劑、緩蝕劑選擇：室內(nèi)評(píng)價(jià)了幾種鐵離子穩(wěn)定劑的絡(luò)合鐵離子和緩蝕劑的性能，對(duì)鐵離子穩(wěn)定劑、緩蝕劑進(jìn)行了優(yōu)選。

（4）微弱酸體系的確定：為了增強(qiáng)微弱酸體系在注水井中效果，室內(nèi)將微弱酸體系分為微弱酸體系A(chǔ)和微弱酸體系B 兩套配方。

微弱酸體系A(chǔ) 主要是為儲(chǔ)層提供較低的pH 值環(huán)境，溶蝕儲(chǔ)層結(jié)垢堵塞物，為溶液的表界面張力降低起到承上啟下的階梯作用；微弱酸體系B 使溶液的界面張力降低超低界面張力，體系中表面活性劑通過離子靜電吸附特性在油藏礦物表面沉積形成的單層分子膜。

通過以上研究和篩選，微弱酸體系A(chǔ)：從保護(hù)管柱和維持儲(chǔ)層pH 條件考慮，選擇溶液中含有0.25 %CR-2；維持體系表界面張力驅(qū)油性能考慮，選擇0.15%YL-21 表面活性劑；防止酸液與礦物反應(yīng)使溶液中鐵離子析出；鐵離子穩(wěn)定劑選擇0.05 %vitC；保護(hù)管柱選擇溶液中緩蝕劑濃度為0.05 %TDA。

微弱酸體系B：使溶液界面張力降低至超低，選擇0.4 %YL-23 防止后期注水溶液中鐵離子析出；鐵離子穩(wěn)定劑選擇0.05 %vitC；保護(hù)管柱選擇溶液中緩蝕劑濃度為0.05 %TDA。

微弱酸體系濃縮液配方：

微弱酸體系A(chǔ) 配方：50 %CR-2+30 %YL-21+10 %vitC+10%TDA。

微弱酸體系B 配方: 80 %YL-23+10 %vitC+10 %TDA。

1.4 注水井微弱酸設(shè)備研究

開展了微弱酸酸化降壓增注技術(shù)研究，為了實(shí)現(xiàn)微弱酸酸化技術(shù)設(shè)計(jì)了微弱酸酸化撬裝設(shè)備。

微弱酸酸化設(shè)備由主箱體、動(dòng)力裝置、控制裝置、高壓管線、儲(chǔ)液罐、單流閥、高壓截止閥、高壓耐酸接頭、自吸式離心泵、密封球等組成。

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及效果分析

元167-12 井2008 年6 月12 月投注，位于元166井區(qū)南部，注水初期油壓7.6 MPa，套壓7.4 MPa，日注水量30 m3。2009 年3 月注水井壓力上升，油壓15.0 MPa，套壓14.0 MPa，日注水量30 m3。

2010 年實(shí)施深部酸化措施改造效果不夠明顯。2011 年針對(duì)此類井實(shí)施微弱酸酸化現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

從5 月7 日至7 月24 日注入酸化液6.0 m3，其中酸化液A 濃度0.23 %，酸化液B 濃度0.53 %，平均濃度0.28 %。加入酸化液A 后，注水量增加8 m3/d，同時(shí)壓力下降3.5 MPa，加入酸化液B 后，壓力略有上升（0.5 MPa），實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)壓力下降3 MPa。

分析認(rèn)為，由于酸化液B，能將注入水溶液的界面張力降低至10-4以下，可能由于施工完后，注入水界面張力差別較大，在水流層產(chǎn)生啟動(dòng)壓力，導(dǎo)致注水壓力有所上升，同時(shí)界面張力差別過大使酸化液B 中分子成膜劑不能完全吸附在巖石表面，減弱了微弱酸酸化液B 的降壓效率。

效益情況：每口注水井微弱酸在線酸化增注費(fèi)用約15 萬元，遠(yuǎn)小于常規(guī)酸化增注費(fèi)用（約20 萬元）或壓裂措施費(fèi)用（約30 萬元）；同時(shí)可避免措施停注、放噴泄壓造成的地層能量損失。

表1 各種增注措施費(fèi)用對(duì)比

3 認(rèn)識(shí)及下步建議

研發(fā)的微弱酸酸化液體系初步達(dá)到了高壓注水井降壓增注的目的。

該工藝實(shí)現(xiàn)了不動(dòng)管柱連續(xù)混配酸化，簡(jiǎn)化了施工工序，可避免措施停注、放噴泄壓造成地層能量損失；措施成本較常規(guī)酸化低；解堵半徑較大(較常規(guī)酸化擴(kuò)大近10 倍)，對(duì)常規(guī)酸化有效期短或無效井提供了新的解決途徑。

建議繼續(xù)加大實(shí)驗(yàn)力度，為新技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

（1）深化酸液體系研究，發(fā)掘該工藝降壓增注的潛力，適當(dāng)提高微弱酸酸化液B 界面張力，降低兩種液體界面張力差值，避免因流體差異過大產(chǎn)生額外啟動(dòng)壓力，同時(shí)提高微弱酸酸化液B 降壓效率。

（2）優(yōu)化工藝設(shè)備，改進(jìn)酸化液撬裝設(shè)備，加強(qiáng)撬裝設(shè)備注入管線銜接性能，優(yōu)化施工中撬裝設(shè)備輸出排量準(zhǔn)確性。

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