花場油田酸化解堵用酸液體系的評價與應用

尹光偉，王玉忠，李詩仙，姜有才，劉玉虎（渤海鉆探井下技術服務公司，天津　300283）

花場油田酸化解堵用酸液體系的評價與應用

尹光偉，王玉忠，李詩仙，姜有才，劉玉虎
（渤海鉆探井下技術服務公司，天津300283）

本文針對海南福山花場油田注水井井筒近井地帶污染，導致其滲流能力降低，注入壓力升高，注入量達不到配注要求的問題，開發了低滲儲層解堵酸液體系。室內實驗系統地進行了緩蝕、穩定粘土能力、穩定鐵離子能力等性能評價，并用巖心驅替實驗檢驗了其解堵性能。該酸液體系在花場油田5口注水井進行施工，應用效果良好。

花場油田；注水井；酸液體系；酸化；解堵

海南福山油田屬于福山凹陷，是北部灣盆地的一部分，位于海南島的瓊北丘林和瓊州海峽之中。花場油田是海南福山主要油田之一，地質條件較為復雜，屬小型斷塊構造，油層滲透率低，泥質含量較高。近年來，花場油田采用注水補充地區能量和驅油，漸漸地注水井注入壓力升高，注入量減少，達不到配注要求。針對此開發出了適合花場油田注水井酸化解堵用的酸液體系并進行了系統的實驗室內評價，該體系在注水井降壓增注施工中得到了成功應用。

1　福山油田地質特征

福山油田注水井主要分布在花場油田，集中在流一段。花場流一段砂巖陸源巖屑組分主要由石英、長石、巖屑組成，其中石英平均含量為62.5％。長石為10.7％，巖屑以變質巖為主，平均含量為26.8％，連通性較差。巖心常規物性分析，孔隙度最大21.2％，最小僅0.3％，平均11.29％，滲透率最大75.7×10-3μm2，最小0.00×10-3μm2，平均16×10-3μm2左右。為中孔、低滲儲層，碳酸巖含量低，平均為0.22％。注水層位埋藏較深，酸處理難度大，為此根據花場油田的特點，做了相對應的酸液研究及優選。

2　注水井面臨主要問題

對于注水井來說，需要進行改造的注水井一般注入壓力比較高，而且由于長期注水，使得炮眼附近的近井地帶滲流面積大大減小，地層污染比較嚴重，從而難以達到配注的要求，甚至于停注。另外，一般注水井的層數較多，井段跨度大，射孔厚度大，層間的非均質比較嚴重，滲透率變異系數差異大，孔隙喉道多為細喉型，孔隙通道迂回曲度大，易造成水鎖損害，粘土膨脹等［1］。

3　酸液體系優選

結合花場油田注水井資料分析，對注水井進行酸化解堵。優選酸液體系為：（1）預處理液清理井筒及巖石表面的有機物，避免酸液與儲層中的原油接觸產生酸渣。（2）前置酸（即20％HCl+緩蝕劑+鐵離子穩定劑+長效粘土穩定劑+破乳助排劑）處理儲層中的鈣質、鐵質等。（3）主體酸為土酸酸液體系（即12％HCl+3％HF+緩蝕劑+鐵離子穩定劑+長效粘土穩定劑+破乳助排劑+沉淀抑制劑），處理近井地帶的泥漿污染造成的堵塞，改造低滲層，提高注水能力。

3.1酸液體系評價

3.1.1配伍性評價

（1）添加劑之間的配伍性：添加劑之間的配性實驗結果（見表1）。

表1　添加劑之間配伍性實驗結果

（2）添加劑與酸液的配伍性：各添加劑與酸液的配伍性實驗結果（見表2）。

以上實驗說明：該體系中各添加劑之間以及添加劑與酸液體系均具有良好的配伍性，不會產生沉淀，造成堵塞。

表2 添加劑與20％HCl配伍性實驗結果

3.1.2腐蝕性評價向酸液中加入緩蝕劑，可以有效緩解酸液對施工設備和管柱的腐蝕［2］，參照行業標準SY/T 5405-1996《酸化用緩蝕劑性能實驗方法及評價指標》，采用N80鋼片進行腐蝕速率進行緩蝕性能評價。根據評價實驗（見表3）可知酸液對鋼材的腐蝕速率符合標準要求。

表3　酸液緩蝕性能評價結果

3.1.3沉淀抑制性能評價主體酸中加入沉淀抑制劑可以控制酸化產生的CaF2、K2SiF6、Na2SiF6等沉淀。CaF2是一種非常難溶的化合物，K2SiF6、Na2SiF6等六氟硅酸鹽在地層中呈膠狀物沉淀，它們對地層產生很大危害，必須加以消除。評價結果（見表4）證明：加入沉淀抑制劑的酸液，酸化過程中不會有CaF2、K2SiF6、Na2SiF6等沉淀的生成，不會對地層造成二次傷害，從而提高酸化后的效果。

表4　溶蝕能力評價實驗

表5　鐵離子穩定實驗

3.1.4鐵離子穩定性能評價酸化中鐵化物沉淀主要是Fe（OH）3。目前國內外對該沉淀采用兩種方式處理。（1）還原：將Fe3+還原成Fe2+；（2）絡合：將Fe3+形成可溶性穩定的絡合離子。使Fe3+與OH-無法形成Fe（OH）3。目前國內外普遍使用Fe3+穩定劑進行穩鐵處理［3］。該酸液的Fe3+穩定劑穩鐵實驗（見表5）說明其能有效地控制Fe3+與OH-發生反應生成沉淀。

3.1.5抑制粘土晶格膨脹性能評價粘土晶格膨脹的預防方法，一是防止水進入晶格內部，二是水一旦進入晶格內部，采取一定措施奪取其水份。解決這類問題主要是在酸液中加入粘土穩定劑（陽離子聚合物），它對粘土膨脹有影響作用［4］。加入粘土穩定劑可以降低粘土膨脹率，實驗結果（見表6）。

表6　粘土穩定實驗結果

3.2巖心酸化驅替實驗

實驗溫度和壓力，是根據花場油田油藏實際情況確定的。在篩選出的酸化用液基礎上，考慮到酸化施工的注液程序，對泥漿污染后的巖心依次注入以下實驗工作液：3％NH4Cl溶液作前置液；20％鹽酸+添加劑作前置酸；主體酸分別為標準土酸（12％鹽酸+3％氫氟酸）+添加劑；3％NH4Cl作后置液或頂替液。根據滲透率與初始滲透率的比值K/K0，判斷酸化解堵效果。實驗巖心取自H114-6x井，巖心直徑25 mm，實驗結果（見圖1）。

圖1說明注入前置酸后被污染的巖心滲透率有了提高，而注入主體酸后，被污染的巖心滲透率提高明顯。頂替完成后巖心滲透率提高至原始滲透率的1.4倍。該實驗說明采用該酸液體系和泵注程序，可以解除泥漿污染造成的空隙堵塞，提高巖心滲透率。

圖1　巖心酸化模擬實驗結果

4　現場應用及效果分析

4.1現場實驗概況

2014年3月～10月，利用原井注水管柱，采用降壓增注技術處理了花場油田5口注水井（施工用液詳見表7），均獲得成功，取得了良好的降壓增注效果。

4.2典型井例分析

H114-6x井注水層位為流一段，射孔井段層位為227-247#層，2 602.8 m～2 708.5 m，總厚度25.9 m。于2013年5月轉注，初期注水壓力18MPa日注水量30m3。2013年8月因地質需要上調配注量至40 m3，注入壓力上升到22.5 MPa；2014年2月注入壓力24 MPa，無法達到配注量。綜合分析，該井注水困難的主要原因是井筒周圍雜質污染低層，造成吸水能力下降，注入壓力升

表7　5口施工井酸液用量統計表

圖2H114-6x井施工曲線

高。工藝設計為：土酸酸液體系，處理近井地帶的泥漿污染造成的堵塞，改造低滲層，提高注水能力。

2014年3月2日進行了酸化解堵施工，設計程序為正擠前置處理液10 m3，排量0.6 m3/min～0.9 m3/min，正擠前置酸15 m3，排量0.9 m3/min～1.3 m3/min，正擠主體酸30 m3，排量1.3 m3/min，正擠主體酸30 m3，排量1.3 m3/min擠頂替液20 m3，排量1.3 m3/min。關井反應后立即注水，現場施工曲線（見圖2）。

施工后，該井注水壓力從酸化前24 MPa降為酸化后11 MPa，日注水量由酸化前30 m3提升到40 m3，達到了配注要求，降壓增注效果明顯。

5　結論

（1）針對福山花場油田注水井降壓增注研制的酸液體系各添加劑配伍性好，其緩蝕效果、穩定鐵離子能力、穩定粘土能力、抑制沉淀能力等性能均優良。

（2）巖心酸化驅替實驗證明該酸化液可以有效解除地層污染，提高巖心滲透率。

（3）現場應用表明該體系針對福山花場油田注水井解堵性能良好，成功率高，有效地起到了降壓增注的效果。

［1］孫晶.注水井暫堵酸化技術研究［J］.科技視界，2012，（25）：405-406.

［2］許東莉，劉鵬飛，等.緩蝕劑的性能研究［J］.廣東化工，2012，39（11）：129-130.

［3］韓潔，馬喜平，等.鐵離子穩定劑的實驗室評價［J］.化學工程與裝備，2010，（9）：18-20.

［4］馬喜平，羅嵐，等.聚季銨粘土穩定劑的性能評價［J］.鉆井液與完井液，1995，（2）：48-51.

The evaluation and application of acidizing fluid for acidizing and plugging removal of Huachang oilfield

YIN Guangwei，WANG Yuzhong，LI Shixian，JIANG Youcai，LIU Yuhu
（Downhole Technology Service Company，BHDC，Tianjin 300283，China）

Concerning the problem of contamination around the wellbore of water injection well，which resulting in the decrease of seepage flow ability，increase of injection pressure and failing to reach the require injection volume，an acidizing fluid was developed for the plugging removal of low permeability formation.The properties，such as corrosion inhabitability，clay stabilizing ability and iron ion stabilizing ability were evaluated systematically in laboratory tests.Core flooding experiment was also performed to evaluate the plugging removal ability. This system was successfully used in 5 water injection wells of Huachang oilfield.

Huachang oilfield；water injection well；acidizing fluid system；acidizing；plugging removal

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.01.008

TE357.62

A

1673-5285（2015）01-0030-04

2014－11-03

尹光偉（1986-），工程師，主要從事壓裂酸化措施研究工作。