注水井多氫酸解堵技術研究與試驗

馬文天　夏勝淼

【摘 要】本文針對沈陽油田沈161塊、沈95塊等低滲透砂巖油藏特點、儲層物性特征、污染等原因導致注水井注水壓力升高、注入量下降的現狀，開展了多氫酸解堵增注技術的研究與試驗。現場應用情況表明，該解堵技術可有效解除地層污染，提高注水井近井地帶滲透率，降低注水壓力，提高注水量。

【關鍵詞】高凝油；多氫酸；低滲透砂巖；解堵增注

0 前言

沈陽油田沈161塊、沈95塊低滲透砂巖油藏由于油藏埋藏深、儲層物性差、儲層受傷害，沈161塊黏土含量高、沈95塊還由于油品性質特殊等原因導致注水井注水壓力升高、注入量下降。目前兩個低滲透砂巖區塊因注水壓力高而停注的井數為34口，及時恢復這些注水井將極大改善地層供液條件，穩定地層壓力，降低自然遞減率，對穩定對應油井產量將起到很大作用。多年以來，針對低滲透砂巖注水井主要采用了土酸酸化解堵技術，清除注水井近井地帶的污染，恢復地層滲透率或者溶蝕地層巖石膠結物以提高地層滲透率。土酸與黏土礦物反應速度快，酸液大量消耗在近井地帶，處理半徑小，生成的二次沉淀對地層有新的傷害，解堵效果不明顯。為此，進行了多氫緩速酸解堵增注技術的研究，室內實驗進行了酸液復配類型和添加劑優選，對處理劑用量、注入速度、施工工藝等幾個方面進行了研究。2009年現場試驗4井次，應用多氫緩速酸解除地層污染，提高注水井近井地帶滲透率，降低注水壓力，提高注水量，取得了良好的解堵效果。

1 項目原理

近年來砂巖酸化的發展方向是利用緩慢生成HF的方法來控制酸巖反應速度，達到深部酸化解堵的目的。氟硼酸和磷酸都是這類緩速酸，但是這些體系不能克服酸與黏土和石英界面反應速率的巨大反差。為此，借鑒國外20世紀90年代相關資料，通過室內研究，開發了一種新型多氫緩速酸體系，解決常規土酸酸化、氟硼酸和磷酸酸化存在的問題。

1.1 反應機理

膦酸酯復合物理論上可電離出5個氫離子，因此被稱為多氫酸。多氫緩速酸體系主要由膦酸酯復合物和氟鹽反應生成HF，生成的HF再與巖石礦物反應。實質上與砂巖儲層反應的物質仍然是HF，但膦酸酯復合物可以逐步電離出氫離子與氟鹽反應，緩慢生成HF，因此控制了酸巖反應速度，實現了緩速。在酸液與地層開始反應時，由于化學吸附作用，在黏土表面形成硅酸-磷酸鋁膜的隔層（厚度不超過1微米），阻止黏土與HF進一步反應，防止了地層基質被肢解。隔層在弱酸（HF酸/碳酸）和水中溶解度小，在有機酸中溶解其次，但在HCL酸中溶解很快。因此，可以用少量的鹽酸和甲酸調整粘土的溶解度，達到優化設計的目的。

1.2 巖心溶蝕及流動效果實驗

選用包括多氫酸、氟硼酸、土酸各三種濃度共9種酸液來進行室內實驗，針對不同區塊優選出適合的主體酸。下面主要以優選出的結果進行對比評價。

1.2.1 巖心溶蝕實驗

通過實驗可以為設計酸化解堵方案提供資料，優選酸化解堵主體酸液體系。

（1）多氫酸體系與其它體系對石英的溶蝕率對比試驗

從溶蝕結果看，多氫酸對石英的溶蝕率從反應開始就一直高于土酸和氟硼酸，反應進行到120分鐘的時候，土酸的最終溶蝕率為8.35%，氟硼酸為0.50%，多氫酸體系為14.78%。

（2）多氫酸體系與其它體系對黏土的溶蝕率對比試驗

從溶蝕結果看，多氫酸對黏土的溶蝕率從反應開始就一直低于土酸和氟硼酸，反應進行到120分鐘的時候，土酸的最終溶蝕率為95%，氟硼酸為59%，多氫酸體系為38%。

（3）多氫酸體系與其它體系對碳酸鈣的反應性能對比

多氫酸與碳酸鈣反應過程中，氫離子濃度基本保持恒定的較高水平，而土酸和氟硼酸與碳酸鈣反應到20分鐘時，氫離子濃度就下降到1.0mol/l，成為殘酸，失去反應活性。多氫酸有利于保持溶液的低PH值，同時，多氫酸可以電離出充足的氫離子，與氟鹽反應生成氫氟酸。

1.2.2 三種酸液體系流動性實驗

通過流動性實驗，對比不同酸液體系對巖心滲透率的改善程度。

用土酸體系和氟硼酸體系處理效后，滲透率比值在1.0左右。而多氫酸的試驗表明，多氫酸可以取得較好的酸化處理效果，滲透率比值均大于2.0。

1.3 多氫緩速酸酸化解堵工藝

1.3.1 處理劑用量

處理劑用量按處理半徑計算：

Q=πr2hФ

式中：Q-酸化解堵處理劑用量，m3；r-酸化解堵處理半徑，m，一般在2～3m；h-酸化解堵井段油層厚度，m；Ф-酸化解堵井段油層有效孔隙度，%。

1.3.2 施工工藝

根據不同油藏特性，油藏特點和水井情況來確定不同的酸化工藝，主要依據泥質含量的不同，利用少量的鹽酸和甲酸調整粘土的溶解度；依據孔隙度和滲透率的不同，利用少量的鹽酸和醋酸調整酸液的PH值，從而調節多氫酸對石英的溶解度。

總的施工工藝為：利用基液防膨，前置液和前置酸預處理油層，清洗附著在孔隙巖石表面原油，溶解巖石礦物中鈣質，防止注入主體酸時鈣、鎂離子沉淀；注入主體酸溶解黏土礦物和無機堵塞，恢復地層滲透率；后續注入頂替液，沖洗進井地帶，提高酸化解堵效果。

施工壓力和排量：要求在低于地層破裂壓力的條件下，盡可能提高注酸速度，根據現場情況注酸速度在0.5～2m3/min。

2 現場實施情況

沈161塊、沈95塊多氫緩速酸試驗應用4井次，至目前注水壓力比措施前低2～11MPa，措施后累増注19036 m3，措施有效率100%，對應油井11口，間接增油378.8噸，前42-57、前46-60處理后由増注泵注水改為干壓注水。

3 結論

（1）多氫緩速酸解堵增注技術解決了常規土酸處理半徑小，生成二次沉淀的問題，提高了措施成功率，延長了措施有效期。

（2）該技術在緩速的同時，解決了基質骨架被過度肢解問題，找到了一種先進的砂巖酸化體系。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊玉潔]