多氫酸酸化技術(shù)在冀東油田的研究與應(yīng)用

陳永生李琪 胡彬彬于慧艷 趙英杰

（1.西安石油大學，陜西 西安 710065；

(2.唐山冀油瑞豐化工有限公司，河北 曹妃甸 063200)

(3.中國石油冀東油田公司 開發(fā)技術(shù)公司，河北 曹妃甸 063200）

酸化是油氣井穩(wěn)產(chǎn)、增產(chǎn)，注水井穩(wěn)注、增注的主要措施之一。[1]砂巖油藏酸化最常用的處理手段為常規(guī)土酸，其可以解除部分近井地層的傷害，提高近井地帶的滲透率。但是土酸與黏土膠結(jié)物反應(yīng)速斷非常迅速，大部分酸液消耗在進井地帶，作用距離短，特別是在高溫地層，土酸的增產(chǎn)效果并不理想。

1 儲層特點

冀東油田陸上作業(yè)區(qū)儲層為砂巖為主，巖石類型主要為巖屑砂巖（11%-51%），其次為長石砂巖（10%-52%）。砂巖碎屑成分主要由石英、長石和巖屑組成，其中石英含量平均為43%，長石含量平均為27%，巖屑含量平均為30%。

部分區(qū)塊油井儲層研究報告表明，該區(qū)域儲層的粘土礦物中高嶺石含量約為20%，蒙脫石含量約為50%，此外還含有一定量的伊利石、綠泥石等敏感性強的礦物，綜合分析屬于強酸敏、中強水敏、弱速敏、中強堿敏、中強鹽敏儲層。

2 多氫酸酸化原理

多氫酸是一種在低pH值條件下，1moL酸分子可電離3moL以上的氫離子的酸化工作液。1996年，由Di Lullo等人提出的一種新的應(yīng)用與砂巖油藏的酸液體系多氫酸酸液體系基本原理是酸液中的多氫酸通過電離提供的氫離子與氟化物電離出來的氟離子結(jié)合生成氟化氫，來對儲層進行酸化。由于多氫酸中的氫離子是逐漸電離，使酸液中氫離子保持一定濃度，控制了氫離子與氟化物反應(yīng)生成氟化氫的速度，因此只要氟化物能提供足夠的氟離子，即可使酸液持續(xù)有效。

早期多氫酸是由多種有機酸、無機酸和磷酸復合而成，后期又在此基礎(chǔ)上衍生出有機復合磷酸以及其他不同配比的復合酸型多氫酸。但此類多氫酸由于主劑為磷酸，其氫離子電離程度弱，在pH≥7值時才能達到三級，緩速性僅比鹽酸等強酸略好，其容易形成永久性二次沉淀，會對儲層造成嚴重損壞。

3 JRDH-1多氫酸的合成

通過對傳統(tǒng)多氫酸所存在的問題進行研究，綜合有機酸、無機酸以及磷酸在酸化時的優(yōu)點，合成了一種以不飽和脂肪酸、不飽和磷酸和不飽和磺酸為單體的有機合成酸，并按一定比例與氟化物進行復配所得的一種新型的多氫酸。該多氫酸主要酸性官能團分為強酸、中強酸和弱酸三個梯度，氫離子分布較為合理，多氫酸本身具有一定絡(luò)合鈣、鎂、鐵等堿金屬離子的能力，降低了二次沉淀對儲層的傷害程度。

4 JRDH-1多氫酸的性能評價

4.1 氫離子電離能力

單位質(zhì)量的酸液所電離出氫離子的總量，對酸液溶蝕巖心的能力具有決定性的影響，當總氫離子量越大時，其溶蝕巖心的總量也越多，因此，我們通過測定酸液總氫離子的量將多氫酸和土酸進行對比，實驗結(jié)果見表1。

表1、JRDH-1多氫酸和土酸氫離子濃度測定結(jié)果

從表1的實驗結(jié)果可以看出，多氫酸的總氫離子濃度為土酸的1.5倍，分為五步進行電離，其中第一步和第四步為強電離，第五步為中強偏弱電離，第二、三兩步為弱電離，這種氫離子的電離分布不會使氫離子在進井地帶快速消耗完全，有利于儲層的深部酸化。

4.2 絡(luò)合堿金屬離子能力

在油水井酸化過程中，二次沉淀是對儲層造成傷害的重要因素之一，好的酸液體系一定要具備良好的防二次沉淀能力。從表2的實驗結(jié)果可以看出，JRDH-1多氫酸大幅度提高了鈣離子和鐵離子的沉淀pH值，當酸液的pH值大于3時，鐵離子開始沉淀，當酸液pH值大于6時，鈣離子開始沉淀，這表明JRDH-1多氫酸具有良好的防二次沉淀能力，可有效地降低酸液由于產(chǎn)生二次沉淀對儲層造成的傷害。

表2、多氫酸和土酸抑制二次沉淀能力的評價

4.3 巖心溶蝕能力

酸液溶蝕巖心的能力，是酸液改造儲層能力的直接體現(xiàn)?，F(xiàn)代酸化理論表明，單純的高溶蝕率已經(jīng)不能滿足要求，而是逐漸趨向使用溶蝕速率低，溶蝕率高的酸液體系。從圖1的巖心溶蝕曲線可以看欻，土酸在60min時已到達溶蝕終點，JRDH-1多氫酸的溶蝕率則持續(xù)增加，至240min時溶蝕率仍持續(xù)上升。在180min時多氫酸的溶蝕率曲線出現(xiàn)一個上翹的拐點，此時多氫酸開始了第四步的電離。因此，JRDH-1多氫酸具有良好的緩速性能，不但能解除進井的堵塞物質(zhì)，還能有油井深部實現(xiàn)有效的酸化，增加深部儲層的深透率。

4.4 巖心流動實驗

對圖2巖心流動曲線分析可知，使用JRDH-1多氫酸進行酸化處理的巖心，其滲透率得到大幅度提升，由9.1×10-3μm2提升至12×10-3μm2，且驅(qū)替15pv后，滲透率仍高于酸化前。JRDH-1多氫酸酸化時，有效地提高了儲層巖心的滲透率，解除了儲層堵塞，同時對巖心骨架有一定保護作用，沒有出現(xiàn)因巖心坍塌而導致的滲透路大幅度下降。

5 現(xiàn)場應(yīng)用效果

JRDH-1多氫酸自投產(chǎn)以來，已在冀東油田陸上作業(yè)區(qū)應(yīng)用105井次，酸化有效率達到85%以上，平均有效期可達到180天，累計使用酸液3200方，累計增油4.8萬噸，部分油井至今持續(xù)有效，經(jīng)濟投入產(chǎn)出比達到1：25，具有良好的應(yīng)用價值。

表3、JRDH-1多氫酸典型井酸化效果統(tǒng)計

6 結(jié)語

6.1 JRDH-1多氫酸是一種新型多氫酸，不僅能克服常規(guī)砂巖酸存在的問題，同時也彌補了復合磷酸型多氫酸所存在的缺陷；

6.2 JRDH-1多氫酸具有五級電離能力，其中強電離兩級弱電離三級，氫離子分布合理，有效地控制了酸液中氟化氫的生成速度，降低了酸液和砂巖的反應(yīng)速度，延長了酸液的作用時間，達到了深部酸化的目的；

6.3 JRDH-1多氫酸具有良好絡(luò)合性，可絡(luò)合鈣、鎂、鐵等堿金屬離子，抑制二次沉淀的產(chǎn)生，降低對儲層造成損壞的程度；

6.4 建議繼續(xù)對JRDH-1多氫酸進行研究，增加前置液段塞和后置液段塞，使其可用于注水井不動管柱、不返排的快速酸化工藝。

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