注水井暫堵酸化技術研究與應用

閆偉 張治東 惠瑞瑞 孟東飛 張獻平

摘 要：長慶油田鄂爾多斯盆地儲層非均質性較強，不同儲層滲透率差異明顯。長期注水開發后，注水剖面嚴重不均勻。當井況惡化時，分層酸化受到限制。一般酸化過程中酸液容易進入高滲透儲層。中、低滲透儲層損害無法有效消除。相反，差異被放大了。通過室內試驗，篩選出適合注水井酸化的暫堵劑和纖維。通過模擬試驗，優化了暫堵酸化工藝參數。更有利于消除中低滲透傷害，改善吸水剖面，提高酸利用率。為非均質嚴重致密油藏低滲透層精細分層注水提供了新思路。現場試驗1井次，技術成功率100%。

關鍵詞：吸水剖面;暫堵酸化;一般酸化;儲層損害

中圖分類號：TE357.2 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）04-0043-04

Abstract：The reservoirs in Ordos Basin of Changqing Oilfield have stronger heterogeneity and the permeability of different reservoirs is obviously different. After long-term water injection development， water injection profile is seriously uneven. When the condition of the well is deteriorated， separate zone acidizing is limited. In general acidification the acid is easy to enter the high permeability reservoir. Medium and low permeability reservoir damage cannot be effectively eliminated. Instead， the differences are magnified. The temporary plugging agent and fibre for water injection well acidification were selected through laboratory experiments. The temporary plugging acidification process parameters were optimized by the simulation experiment. It is more conducive to removing the middle， low permeability damage and improve the water absorption profile and improve acid utilization rate. A new idea is provided for the fine stratified water injection of low permeability layer in the heterogeneous serious tight reservoir. Field experiment is 1 well times with technological successfulness of 100%.

Key words：water absorption profile; temporary plugging acidification; general acidification;? reservoir damage

0 引言

堵水酸化聯合技術是改善開采中后期地層非均質性的有效措施。該技術是20世紀90年代提出的，從那時起在堵劑體系和施工方法上都有了新的進展。酸化選擇性堵漏技術是目前已取得的進展。但隨著現場應用的增加，也出現了一些問題，如堵劑體系的耐酸性差，封堵強度和有效期不足，低滲透層易受混注損害等。因此，建議采用組合式堵漏系統。多級注水是解決裂縫性水渠的一種措施，油溶性分流器對堵水系統起著保障作用。在提高地層均質性的條件下，可以進行連續酸化，使含水下降，油量增加。

在常規酸化工程中注入暫堵劑。通過其自然選擇，暫堵劑首先進入吸水能力強的地層。臨時堵塞劑在沸騰的喉部形成橋接顆粒。由于暫堵液不斷注入儲層，滲流喉道在近井地層中暫時堵塞。該方法限制了酸化液注入高滲透層，避免了由于單層酸液過量而造成的二次傷害，并迫使隨后的酸液注入低滲透層。酸溶解了這些層段中的污染物和堵塞物，提高了地層的有效滲透率。達到了多層酸化的目的，有效地改善了吸水剖面，緩解了層間矛盾。酸化完成后，酸液有效濃度降低，水濃度升高，地層溫度恢復，暫堵顆粒逐漸溶解。暫時封堵段的滲透性得到恢復。利用這一原理，在一個結構中無需設置分離器，就可以達到同時實現多層多簇重建的目的。目前市場上有顆粒狀暫堵劑、羊絨膠囊暫堵劑、凝膠暫堵劑和生物暫堵劑。

1 研究現狀和重要研究成果

吳雄軍等人對低滲透油藏裂縫性見水油井堵水酸化聯合技術開展了一系列研究，他在低滲透油藏的勘探過程研究中發現，由于注水井與油井之間通過裂縫和大孔道的連通，油井往往會突然被淹沒，導致整個區塊的產能下降。而通過采用弱凝膠、強凝膠和暫堵劑組成的復合堵劑，通過多段塞注入，封堵裂縫和大孔道，改善地層均質性。測定了凝膠堵劑的基本性能和暫堵劑在不同溶劑中的溶解度。并對復合堵劑的選擇性封堵能力和新工藝的可行性進行了評價。結果表明，復合堵漏劑可使高滲透巖心的滲透率降低99%以上，而對低滲透巖心的滲透率幾乎沒有降低，經后續酸化處理后，低滲透巖心的滲透率提高了30倍以上，而高滲透巖心的滲透率只增加了一點點。吳雄軍等人將此技術在在長慶油田進行了現場應用。發現參與試驗的三口試驗井都得到了很好的改善效果。采用組合工藝后，每口井增產2.7t。含水量平均降低42.9%。有效期418d以上。試驗期間，該工藝共為油井增產原油3260.4t，增產效果十分明顯。

喬夢嬌等人對注水井酸化暫堵劑的研究與應用開展了一系列研究工作。為了實現低滲透油藏的解堵，有必要對暫堵導向酸化技術進行研究。采用室內實驗、暫堵劑的研發、輔助藥劑的篩選，最后通過室內巖心模擬實驗，形成暫堵酸化配方體系，從而實現暫堵技術，不僅解決了非均質油田的難題，同時也節約了成本，提高了經濟效益。研究結果如下：① 以CCZD-1為原料，經過各種助劑的篩選，其粒度可調，穩定時間3h以上。暫堵劑配方如下所示：注酸暫堵劑：CCZD-1：CCJ：acid =1：4：150，加入0.9%添加劑A，50～100mg/L FS-3;暫堵劑及注酸：CCZD-1：CCJ：acid= 1：4：150，加0.9%添加劑A，80～100mg/L FS-1;②采用研制的暫堵劑進行轉向酸化，效果理想，選擇性明顯。暫堵劑對低滲透層封堵率為32.4%～45.2%，采收率達到120%以上;對高滲透層封堵率達到90%以上，采收率在90%以上。

2 室內實驗

2.1 暫堵劑及纖維性能評價

暫堵劑是能暫時降低地層滲透性或暫時封堵高滲透油層的物質。本實驗所用暫堵劑主要采用纖維暫堵劑，實驗方案及其過程如下所示：

（1）實驗方案。稱取數份纖維暫堵劑，分別加入200mL水和螯合酸中，并置于60℃恒溫水浴中，測定其溶解速率。

（2）實驗結果。60℃下的纖維暫堵劑溶解過程和條件分別如圖1和圖2所示。從圖1和圖2中可以看出，在60℃下，纖維早期降解很快，在2h內降解60%，2h后溶解速率逐漸趨于平緩，最終降解程度約80%，并形成一些不溶物。實驗結果證實了纖維不能滿足酸化暫堵應用，從而對后續實驗產生影響。

圖3顯示了60℃纖維暫堵劑在水和螯合酸中的降解率變化。從圖3可以看出，將含有兩種暫堵劑的螯合酸溶液和清水加熱到60℃，然后分別放置，以查看其降解情況。通過以上實驗表明，該暫堵劑溶于水，溶解速度慢，在酸中溶解速度慢，適合作為暫堵酸化過程中的暫堵劑。在60℃下放置60h后，在水中的溶解率可達90%以上。

2.2 螯合酸分散液中的纖維和暫堵劑

2.2.1 實驗方法

在實驗過程中，分別制備了400mL螯合酸溶液，并在恒定攪拌的條件下，分別加入了16目和80目兩種纖維暫堵劑，觀察了其懸浮穩定性和沉淀效果。

2.2.2 實驗結果

圖4結果表明，兩種目數的纖維暫堵劑都具有良好的分散性和相容性。其中，80目的纖維暫堵劑具有更好的分散性和相容性。

2.3 暫堵劑壓力強度

2.3.1 實驗方法

將巖心放入加芯試驗裝置，在儲層溫度下向恒溫箱中加入3MPa的圍壓，用巖心驅替裝置，用地層水以0.1mL/min的速度頂替，直至壓力穩定，記錄壓力值。隨著驅替時間的延長，暫堵劑在巖心中逐漸老化，并持續到0.1mL/min，注入巖心后注入地層水。任何時候都可以觀察到壓力變化。記錄突破點處的壓力值，繼續位移直到壓力穩定，并記錄穩定壓力。

2.3.2 實驗結果

不同纖維和顆粒暫堵劑厚度的注入液PV值與暫堵壓力的關系主要數據如表1所示。

由表1可知，暫堵劑PV與暫堵劑的關系與表1相似。早期壓力隨注入液量的增加而顯著增加，達到最大壓力值。流體沖破臨時堵頭，使壓力下降逐漸趨于平衡。0.5cm和1.1cm厚16目暫堵劑突破值分別為39.7MPa、55.7MPa，0.5cm和1.1cm厚80目暫堵劑分別突破25.0和41.2MPa。大顆粒的暫堵效果略好于小顆粒的暫堵效果。

然后，隨著60℃驅替時間的延長，暫堵材料逐漸老化，失去了暫堵效果，使注入液壓力明顯降低，PV突破值在1.14～1.35之間，時間約7d，老化時間比靜態時間短，主要是由于暫堵劑在破膠時并沒有完全降解，而是在暫堵劑不完全降解的情況下。在儲層溫度條件下，高驅替壓力形成暫堵失效。隨著注入時間的增加，暫堵劑的老化降解過程持續到壓力穩定為止。同時，纖維和顆粒暫堵劑的暫堵壓力與堵劑用量有很大關系。隨著暫堵劑用量的增加，暫堵壓力增大。

2.4 暫堵劑組合優化

2.4.1 實驗方法

采用近井帶暫堵室內模擬實驗裝置（圖5），用2mm寬模擬酸化井內流體暫堵，流速為200mL/min，觀察當時的壓力變化，記錄突破點的壓力值。

2.4.2 實驗結果

不同纖維和顆粒的暫堵劑濃度與暫堵壓力的關系如表2所示。在暫堵劑用量一定時，大顆粒可降解顆粒和纖維暫堵效果最好，最大暫堵裂縫達到15.32MPa。

2.5 巖芯損壞的降解纖維和臨時堵劑

2.5.1 實驗方法

根據巖心損壞的行的評價方法，可以在損害暫堵劑和纖維后對巖心的損害程度進行評價。測量初始滲透率，將暫堵后的巖心連續注入蒸餾水中60蒸餾水，觀察滲透率恢復情況。

2.5.2 實驗結果

根據XX井環巖心，原始滲透率為0.39mD，暫堵滲透率為85%。XX井巖心原始滲透率為0.97mD，纖維驅替后滲透率為0.94mD，暫堵滲透率為97%。高滲透采收率較高，纖維對巖心的損傷率小于12%。

3 實例研究

將上述研究結果應用于鄂爾多斯盆地油氣暫堵酸化現場實例。長慶油田鄂爾多斯盆地大部分注水井注水剖面嚴重失衡。對于長慶X井，暫堵酸化可以有效地將酸分流到低滲透儲層，改善吸水段。不吸水層的吸水率提高到25%。

4 結論

（1）實驗表明，暫堵劑和纖維符合理化要求，與螯合酸配伍分散性好，對地層傷害小。

（2）通過巖心流動實驗，暫堵劑的最大暫堵壓力可達55.7MPa，能夠滿足暫堵的要求。

（3）附近區域的臨時封堵應作為臨時封堵劑和纖維使用。在一定量的暫堵劑條件下，最大暫堵裂縫可達15.32MPa。利用暫堵顆粒可以達到選擇性暫堵效果。

（4）對低滲透層進行酸化，可以大幅度地降低層間酸化的成本。

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