砂巖油藏油井緩速解堵技術的應用

摘 要：化學解堵技術是砂巖油藏主要應用的增產措施之一。低壓低產區塊的砂巖油藏因不配伍的洗井液進入更易產生深部堵塞，這種區塊特性決定了對其實施的化學酸化和解堵技術所選用的解堵液必須要較常規解堵液更具有反應速度慢，穿透距離大的特點，這一特點將直接影響到對該類油藏油層的解堵成功率及作用效果。而目前，對這類油田采用的多是常規酸化解堵酸，因作用速度相對較快，無法較好解決油水井深層次產生的堵塞，故此存在著措施效果差、有效期短的問題。為切實提高此類油藏化學解堵效果，需要在解堵劑緩速長效深穿透機理方面進行深入細致的研究，以求有效提高化學解堵技術效果。因此針對我廠復雜斷塊油藏黃金帶及于樓油田，我們開展了緩速酸酸化解堵技術的研究與試驗，實施后取得了明顯的措施效果，為提高區塊采收率提供了有力的技術支持。

關鍵詞：砂巖;油井;解堵

1 地質概況

黃金帶油田，儲集層以硬砂巖質石英—長石砂巖為主，礦物成分以石英、長石為主，膠結物以泥質為主，巖石碎屑以火成巖塊為主，膠結類型以孔隙式、接觸式為主。孔隙度從淺到深變小，滲透率逐漸變差。

于樓油田，巖性相對較粗，主要以中-粗砂巖。巖石類型主要為硬質石英砂巖、長石砂巖及混合砂巖。膠結物類型主要以孔隙式、孔隙-接觸式為主，少量基底式膠結。膠結物主要為泥質，其次為碳酸鹽、方解石等，儲層多屬于高中滲透層，儲層物性較好，非均質性較重。

黃金帶、于樓油田多為小斷塊油田，連通性不好，地層能量較低，油井多屬低壓、低產，易在生產維護、作業過程中受污染供液不足。堵塞類主要以粘土膨脹產生的無機類堵塞為主，若低溫流體進入易使滲流條件惡化，產生有機堵塞。針對以上存在的具體問題，需要開展有效的油層解堵工作對堵塞低效油井進行治理。

2 傷害因素分析

儲層傷害是在外界條件影響下油氣層內部性質變化造成的結果，油氣層傷害的實質就是有效滲透率的下降。造成儲層傷害的原因，主要有以下幾個方面：

a.隨著地層壓力的下降，地層自身滲透率降低、連通性變差;

b，外來流體與儲層巖石礦物不配伍造成的“五敏”現象;

c，外來流體與儲層流體不配伍產生的無機垢和有機沉淀;

d，在油水井生產、作業過程中，各種機械雜質、細菌等被帶入地層造成的堵塞;

e.潤濕性改變、水鎖及賈敏效應造成的傷害。

近年來，油井化學解堵主要采取常規酸化解堵技術。酸化解堵劑采取有機酸、無機酸（鹽酸、HF酸）、各種添加劑等為主。這種技術在措施初期均取得較好效果，但存在措施有效期短，效果不能延續的問題，分析原因主要是酸化過程中會出現兩個問題一是反應速度過快，酸液穿透的距離小，酸化效果達不到預期效果;二是砂巖與解堵劑中的HF酸反應易生成二次沉淀，造成新的傷害。

砂巖酸化是表面反應控制而不是擴散傳質控制，這意味著酸化反應一旦發生其速度就會相當快，酸液都消耗于井眼附近，穿透的距離小，酸化效果達不到預期效果。

砂巖與解堵劑中的HF酸反應生成物有非晶化合物、復雜的氟硅酸鹽、氟鋁酸鹽和氟鹽，這些化合物具有很低的溶解度。它們在很低濃度條件下達到飽和，并且在不同濃度下生成沉淀，對地層造成新的傷害。

在確定堵塞因素后，從最難解決也是影響酸化效果關鍵的兩個問題入手，我們開展了緩速酸酸化解堵技術研究試驗。在細致油藏分析的基礎上，研究解堵劑與油藏的配伍性，經過室內實驗的反復篩選、各種常用解堵酸液體系的實驗數據對比，確定出緩速酸酸液解堵體系的組成。

3 緩速酸解堵室內研究

PFA酸液體系的主體酸是磷酸和氫氟酸，它們與砂巖成份和地層堵塞物如粘土、石英、碳酸鹽、長石、硫化物、腐蝕產物等均發生反應，反應中雖然生成CaF2（氟化鈣），但在PH值較低時呈溶解狀態。這是由于 H3PO4（磷酸）為中強酸，又是三元酸，在水中發生三級電離，在25℃條件下的三級電離常數分別為K1=7.5×10-3，K2=6.3×10-3，K3=3.6×10-3，使PFA酸液與地層反應過程中PH值始終處于較低狀態（pH<2），所以不會有 CaF2沉淀生成。同時，正因為H3PO4（磷酸）發生三級電離，和通常酸化作用的HCl（氯化氫）相比（HCl電離常數為10）電離常數顯然要小得多，這正是H3PO4（磷酸）酸化可以延緩反應，達到深部酸化的關鍵所在。

為確定合理的PF（苯酚甲醛樹脂）液濃度，需根據地層的成份和堵塞物進行多次室內巖屑實驗。我們發現當PFA（氟烷基化物）中磷酸濃度固定在12%時，HF（氫氟酸）酸濃度取1.5%合理。PFA高效緩速酸具有反應速度慢，穿透距離大的優點，可溶蝕砂巖油層深部的巖石顆粒，膠結物，解除低滲油層深部的油層堵塞。PFA酸液對粘土礦物、鐵離子等具有良好的穩定作用，減少了對地層的二次污染。該技術對高壓低滲砂巖油藏針對性強，作用效果好，有效期長，且對金屬腐蝕率低，緩解了酸化解堵施工的緊張局面，是這些油藏增產增注的一項更有效的措施。

為確保酸液對砂巖具有一定的溶蝕能力和緩速作用，在45℃ 和常壓條件下，分別選PFA和CAIF兩種緩速酸，并與土酸進行溶解能力的對比實驗。 結果顯示，PFA與CAIF兩種緩速酸與巖屑反應24h后，酸液活性僅為50%左右，而土酸僅反應16h就消耗了75.5%。這表明前兩種酸具有反應速度慢，活性保持時間長的特點。

對比不同緩速酸對巖心的酸化效果，我們在室溫20℃ 條件下，分別選取PFA、CAIF、FBA三種緩速酸，每塊巖心上注入酸液100ml，進行巖心酸化實驗。結果顯示PFA酸液處理的巖心平均滲透率增加23.5%，好于其它兩種酸，因此優選PFA酸液體系。

選用IMC-5、WN-01和QC-08三種酸化緩蝕劑，用相同濃度分別加入到PFA緩速酸液中，在常溫常壓下，分別對45#鋼片進行腐蝕實驗測定，結果WN-01緩蝕效果最好。然后用不同濃度WN-01緩蝕劑分別加入到PFA酸液中篩選出0.3%左右的濃度最佳。

選用常用7種表面活性劑分別進行乳化性能，潤濕性能和表面張力三個方面室內實驗，發現605活性劑在PFA酸液中效果最佳，最終確定其使用濃度為0.03%左右。

在同一塊巖樣上取4塊巖心，用PFA酸化其中兩塊，然后用電鏡掃描4塊巖心進行分析，可以看出：酸化前的兩塊巖心伊利石及碎悄巖粘附在顆粒表面，堵塞孔隙喉道。酸化后粘土礦化物及其它膠結物基本被解除，擴大了孔喉喉道，未發生反應物的二次堵塞，且酸化后的巖心失去酸敏性。

對PFA酸液與天然巖屑反應24h后的乏酸分析后表明PH<2。而Fe2+沉淀條件是PH>7.7，Fe3+沉淀條件是PH>2.2，因此乏酸中不會有鐵離子沉淀。這是因為H3PO4（磷酸）與地層反應后，可生成磷酸二氫鹽，磷酸和磷酸二氫鹽形成緩沖溶液，從而使PH值始終保持在低于Fe2+、Fe3+形成沉淀的條件，避免了沉淀產生。

4 結束語

經過室內實驗和現場試驗，表明緩速酸酸化解堵技術的優越性，該技術與以往常規酸化解堵技術相比效果明顯、避免二次沉淀生成、酸化時間長、穿透距離大等優勢，現場實施后取得了比較理想的效果，為老油田增加油井產量，提高區塊采收率起到重要的作用。

參考文獻

[1]陳旺民，李德富，王清平，韓志昌.熱氣酸解堵技術及其在大慶油田的應用[J].石油鉆采工藝，1999。

[2]李萍，胡玉輝，何長，劉吉武，馬宏偉，管允峰.熱酸深部解堵劑研究及應用[J].西安石油學院學報（自然科學版），2000。

作者簡介

姓名：孫鵬，性別：男，出生年月日：1987年2月13日，畢業日期：2013年6月，畢業院校：西南石油大學，最后學位：碩士研究生，工作單位：興隆臺采油廠工藝研究所。