消淀酸酸化技術研究與應用

許波兵 胡寶軍

（江蘇如通石油機械股份有限公司，江蘇 如東226400）

1 概述

酸化是實現油氣水井增產、增注的重要措施。為了保護油氣層，提高酸化效果，必須根據油氣層的特點和酸化液、添加劑的作用、性能，通過試驗選擇合適的酸化液及其配方，使之與油氣層配伍，制定切實可行的施工工藝，才能達到措施的目的。否則將損害油氣層，使產量減少。因此國內外石油工作者，對酸化增產技術十分重視，開展了大量的研究工作。

試驗油田的儲層物性及巖性都比較復雜，主要有：碳酸巖鹽、砂巖、玄武巖、火成巖、輝綠巖等，由于巖石的成份不同，所以酸化時采用的酸液也就有所區別，不然會給地層造成傷害。碳酸巖鹽主要采用鹽酸酸化，氫氟酸一旦進入則會產生氟化物沉淀。砂巖則采用土酸酸化，土酸的主要成分是鹽酸和氫氟酸，其酸化解堵的特點是能有效去除孔隙堵塞物的30～40%，改善和提高地層滲透率。其主要缺陷是去除堵塞物效率低，當地層鈣質含量高或氫氟酸用量不當時，易于形成氟化物及硅氟酸鹽的二次沉淀。同時常規土酸一個更為突出的不足是，解堵作業只能改善井眼周圍滲透率，與地層中酸溶蝕性物質反應很快，有效半徑不足1m，結果是井眼附近過度酸化，嚴重時會引起地層出砂，而深部地層得不到處理，達不到作業的目的。同時由于普通酸的揮發性強，刺激性氣味大，環境污染嚴重，周邊群眾干擾大，給施工造成諸多困難。

XD-18 消淀酸是根據我油田地層物性，研制的一種新型砂巖地層處理液，它是以磷酸和氟硼酸為主體，復配其他酸及添加劑而成的一種混合酸，它與硫化物、氟化物、泥漿、腐蝕產物、碳酸鹽、粘土、石英等都能發生反應。因為磷酸為中強酸，在水中發生三級電離，且電離常數比鹽酸小得多，達到延緩反應速度，擴大酸化半徑的目的。同時由于氟硼酸的存在，它使黏土產生化學熔化，熔化微粒在原地膠結，使得處理后因流量加大而引起的微粒移動受到限制。砂巖地層均含有不同程度的鈣質和泥質，酸化時往往顧此失彼，影響酸化效果，XD-18 不僅能解決鈣質和泥質同時存在的問題，且反應速度慢，酸化半徑大，對地層無傷害，效果明顯，同時具有緩蝕、鐵離子穩定、粘土防膨、表面張力低等功能。特別是它降低了酸的揮發速度，無刺激性氣味，環保，深受施工人員和周邊群眾的歡迎，是最有發展前景的一種酸化方法。

2 室內評價實驗

2.1 實驗儀器及巖心

分析天平、電熱干燥箱、恒溫水鍋、塑料燒杯、量筒50、100ml 各1 個，現場使用的泥漿、Fe（OH）3。實驗所用巖心選用段六撥油田段40-40 井巖屑，礦物成份（見表1）。

表1 巖芯礦物組成

2.2 實驗方法

用分析天平稱取2g 巖芯于50ml 塑料燒杯中，加入30ml 酸液，恒溫反應至一定時間后取出過濾、沖洗至中性，將巖芯在105℃下烘至8h 后取出稱重，并計算其溶蝕率。再用同樣的方法做已烘干的泥漿和Fe（OH）3溶蝕實驗，并計算其溶蝕率。

2.3 實驗結果

2.3.1 XD-18 消淀酸與巖芯、泥漿、Fe（OH）3的溶蝕試驗

表2 巖芯、泥漿、Fe（OH）3 的溶蝕試驗

由上表可以看出, XD-18 消淀酸與巖心的反應比土酸反應速度慢，比鹽酸反應快，有利于實現地層深部酸化。XD-18 消淀酸對泥漿和Fe（OH）3 都有很強的溶解能力。

2.3.2 溫度對XD-18 消淀酸性能的影響。

表3 不同溫度下XD-18 消淀酸的溶蝕率

由上表可以看出，隨著溫度的升高，反應速度加快，溶蝕率增加，說明XD-18 消淀酸不受地層溫度的影響。

2.3.3 XD-18 消淀酸與地層水的配伍性能

試驗條件：溫度80℃ 酸液用量50ml 地層水用量50ml反應時間10h

表4 XD-18 消淀酸與地層水配伍試驗結果

從上表可以看出，XD-18 消淀酸與地層水反應后，無沉淀生成，證明此酸液體系與地層水配伍性能良好。

2.3.4 XD-18 消淀酸與粘土膨脹的控制

試驗條件：溫度25℃ 酸液100ml

表5 防膨試驗

從表5 可以看出：XD-18 消淀酸中加入FB-3 長效粘土穩定劑可以有效的抑制粘土的膨脹，阻止顆粒的運移，使地層滲透率得以改善。

2.3.5 XD-18 消淀酸對鋼材腐蝕性能的評價

試驗方法：失重法，試驗程序和標準參照SY/T5405-1996 酸化緩蝕劑評價指標和試驗方法。

試驗條件：鋼材：N80 酸液加量：20ml/cm2試片 試驗時間：4h

表6 腐蝕性能評價結果（靜態）

可見，XD-18 消淀酸對鋼材腐蝕性很小。

2.3.6 配方優選試驗

試驗方法：將XD-18 與水按比例配好后，量取50ml 倒入反應杯中，在將稱量好的并測量原始潤濕角的板深51 井砂巖巖心放入反應杯中，并放入水浴鍋內開始記時。到時取出再測酸后潤濕角的變化情況。烘干稱量，計算溶蝕率。

試驗條件:溫度90℃ 試驗時間：2h

表7

由上表可見, 酸化前后的潤濕角變化不大,不會產生潤濕反轉。

3 現場應用及酸化效果分析

XD-18 消淀酸自投入現場應用以來，先后在四個油田現場應用共計7 井次，施工成功率和有效成功率均為100%，酸后效果非常明顯。

三個油田都是細砂巖油藏，一個油田玄武巖，粘土含量高，泥質膠結，粘土礦物，以高嶺石、綠泥石含量最高，伊蒙混層其次，伊利石和綠泥石含量較少。巖石以石英、斜長石為主。膠結微密，油層物性差。在油田開采和注水開發過程中，有許多深部堵塞的井多次經鹽酸或土酸處理無效或效果差。采用XD-18 消淀酸進行酸化（壓）處理，獲得了良好的效果。試驗結果表明，該酸化工藝技術具有反應速度慢，施工簡單，對設備腐蝕性小，有效期長，增產增注效果顯著的特點（詳見附表）。

實驗證明，7 口井采用XD-18 消淀酸酸化后，都取得了很好的效果。如1 號井，井段1505.3～1560m，巖性為生物灰巖和玄武巖，泥質膠結，采用XD-18 酸化，酸化后效果明顯,日增油達12.3t，有效期達3 個月以上。累計增油756t。2 號井，井段1743.6～1754.1m，巖性細砂巖和生物灰巖，兩層間隙很小無法下封隔器進行選酸。采用消淀酸進行籠統酸化，酸后日產油達到21.05t，累計增油3162t。

3 號井這是一口非常典型的老百姓干擾的井，該井于先期就要進行酸化作業，因井周圍都是民房，老百姓怕有毒有害氣體傷害，幾次搬上又幾次搬下，后協商采用無刺激性氣味的XD-18 消淀酸酸化，給老百姓的承諾是地不見酸、空氣中不見味。卸酸時村民現場監督，待證實無味方離開現場。第二天進行酸壓施工，酸后注水壓力雖然下降不明顯，但注水始終穩定在80m3左右，該井截止到目前，已經累計增加注水4753 m3，目前繼續有效。

通過以上7 口井現場應用情況分析，我們認為消淀酸酸化技術符合我油田的地質情況；與地層水配伍性好；工藝合理，并滲透了保護油層技術，消除了可能產生的沉淀，保持了巖心的原來潤濕性，使油層傷害減少到最低限度；最主要的是它解決了不同巖性籠統酸化的難題

4 結論

4.1 XD-18 消淀酸酸化技術效果明顯,成功率高.

4.2 由于XD-18 消淀酸對鋼片的腐蝕速度小, 表面張力低，所以酸液中可免加緩蝕劑和助排劑。

4.3 XD-18 消淀酸中加入FB-3 長效粘土穩定劑可以有效的抑制粘土的膨脹，阻止顆粒的運移，使地層滲透率得以改善。

4.4 XD-18 消淀酸對含鈣質、泥質的砂巖地層都適用。

4.5 XD-18 消淀酸與普通酸化作業相比，施工簡單，常規作業即可滿足施工要求。

4.6 該項技術如推廣應用，定能拓寬技術服務市場，產生很高的經濟效益。