基于物性差異的低滲礁灰巖多分支水平井酸化設計

＊侯博恒 李黎 王坤 倪丹煒 楊彥偉

（1.中海石油（中國）有限公司深圳分公司 廣東 518000 2.中海油服油田生產事業部 天津 300000）

海上油田開發投資巨大，多采用“少井高產”開發策略。多分支水平井技術能減少成本支出，釋放油田潛力[1-3]，能夠適應海上油田開發過程中少井高產的特定需求，但由于多分支水平井作業周期長、泥漿浸泡時間長，鉆完井過程中液體漏失往往會形成儲層污染，導致單井產能下降和油層開發效果不理想等情況。為了恢復或提高單井產量，通常需要采取一系列增產措施，如酸化、酸壓等。碳酸鹽巖儲層酸化機理與砂巖儲層不同。碳酸鹽巖酸化能在井筒附近形成酸蝕蚓孔，旁通污染帶；砂巖儲層酸化通常直接解除近井污染帶。由于酸蝕蚓孔滲流能力遠大于基質儲層，碳酸鹽巖儲層酸化往往能恢復、甚至提單井產量。

對于非均質較強的碳酸鹽巖油藏，在如何優化水平段改造位置，實現均勻布酸方面提出了更高的要求。理論研究及礦場實踐表明[4-6]，連續油管酸化通過定點或拖動連續油管實現對儲層用酸強度的全過程控制，在一定程度上能做到全井段均勻布酸，提升酸化效果。此外，連續油管技術在類似條件下的作業時間相比傳統作業平均縮短約十到幾十個小時，這顯著提高了作業效率，減少了作業成本[7]。通常，水平井連續油管酸化采用錐形布酸原則，重點解除水平井根部因長期侵泡，污染相對嚴重的問題[8]。然而，這種布酸模式未考慮水平段儲層非均質性對用酸強度的需求。

為使酸化改造更具有針對性，將酸液布置在需要被改造的儲層段，本研究深入分析目標油藏地質動態特征，優選適合目標油藏酸化的酸液體系，并結合水平段精細分段測井解釋成果，提出基于儲層物性變化的連續油管差異化布酸方法，通過控制水平段優質儲層與差儲層酸蝕蚓孔的差異增長，讓水平段均勻供液，進而恢復或提高油井產量。

1.概況

A油藏為陸豐A油田的主力油藏，儲層埋深-1802m，油藏溫度80.1℃，孔隙度19.7%～21.3%，滲透率17.9～41.2mD，為中等孔隙度、低等滲透率儲層。

表2 A油藏礦物X-射線衍射分析表

巖石薄片鑒定表明（微觀巖石研究方法，用于分析巖石的礦物組成、結構和孔隙特征。實驗通常包括取樣、切割巖石、磨制成薄片，然后在顯微鏡下進行觀察），A油藏為非均質較強的碳酸鹽巖儲層，主要為泥晶生物屑生物灰巖、泥晶藻粘結灰巖和泥晶礫屑灰巖，填隙物為泥晶基質，極少見到生物屑泥晶灰巖，較少見到亮晶膠結物，原生粒間孔為主，孔隙分布不均，連通性差。

探井LFA-1在A油藏進行酸化DST測試。酸化DST測試流程主要包括根據儲層特征選擇測試井段、射孔、注入酸液酸化、返排、記錄井口產量。LFA-1井射孔井段為1854～1862m，日產油218m3，采油指數83.2 m3/（d·MPa）；評價井LFA-2在A油藏進行DST測試，日產油128m3，采油指數23.9m3/（d·MPa）。對比2口井的產能知，A油藏酸化增產倍比達3倍以上。

開發井LFA-1M為三分支水平井，水平段長度分別為1432m、1000m、604m，測井解釋滲透率20～150mD，水平段滲透率極差3～5倍。該井于2023年3月18日投產，日產油388m3，含水率16.2%，產液指數低于同期其它開發井（表1），井底可能存在污染，計劃采用酸化措施恢復或提高單井產量。

表1 A油藏開發井初期開發指標對比表

2.膠凝酸液體系

礦物X-射線衍射分析報告顯示，該油藏方解石/白云石礦物含量43%～64%，石英含量16%～37%，黏土礦物總量12%～19%（表2）。其中，黏土礦物以伊/蒙混層為主，其次為伊利石、高嶺石、綠泥石。考慮目標油藏為儲層非均質性較強的礁灰巖，且LFA-1M水平段總進尺超3000m，鉆井周期長，鉆完井液長期侵泡井筒，形成儲層污染，設計采用膠凝酸體系酸化，旁通污染帶，恢復單井產能。

膠凝酸（又稱稠化酸、緩速酸）體系廣泛用于儲層改造，具備穩定性好、阻力小、以及優秀的降濾失等效果，能增加酸液的作用范圍，實現深層次酸化[9-10]。目標儲層采用優選的膠凝酸體系15%HCL+2.0%PA-SS+1%PA-PI+1%PA-EH+1%PA-VERT+1%PA-COH。其中，PA-SS為防膨縮劑，防止黏土礦物在酸液中膨脹；PA-PI為鐵離子穩定劑，避免鐵離子與酸液反應產生沉淀物；PA-EH為破乳劑，防止酸液與原油之間的乳化現象；PA-VERT為助排劑，降低流體間的界面張力。

（1）溶蝕實驗。采用A油藏巖屑進行溶蝕實驗，實驗采集2個不同深度的巖屑，每個深度設計4組實驗樣品，每兩組分別采用10%鹽酸與15%鹽酸進行實驗。實驗結果表明，鹽酸溶蝕率介于43%～51%之間，其中15%鹽酸的溶蝕率略高于10%鹽酸。這表明，15%鹽酸能更好的溶解巖屑中的方解石/白云石，有利于改善儲層滲流能力，提升酸化效果。

（2）添加劑評價實驗。研究表明[11-13]，黏土礦物是含水的層狀硅酸鹽和含水的非晶質硅酸鹽礦物，在接觸水時容易膨脹，堵塞儲層；鑒于綠泥石和蒙皂石混層的礦物特性，它們對酸液較為敏感，考慮地層中鐵離子（Fe2+和Fe3+）可能發生沉淀的問題，可在酸液體系中加入鐵離子螯合劑，以減少鐵的氫氧化物（Fe(OH)3）沉淀生成；對于低滲儲層開發，采用壓裂、酸化等增產技術手段后，大量的返排液會在一定程度上影響地層原油的特性，進而出現原油乳化等問題，使得破乳過程更加復雜。因此，需加入添加劑提升酸化效果。實驗結果表明，防膨縮膨劑PA-SS在質量分數為1%和2.0%時具有良好的防膨性能；鐵離子穩定劑PA-PI為無色透明液體，穩定鐵離子濃度217.98mg/mL；破乳劑PA-EH為黃色透明液體，2h破乳率96%；助排劑PA-VERT表面張力和界面張力分別為19.95mN/m、0.32mN/m。

（3）配伍性實驗。除上述實驗外，還評估了酸液工作體系與鉆井液、完井液、原油與配伍性。實驗結果表面，優選酸液工作體系與鉆井液、完井液，以及原油均表現出良好配伍性。

3.連續油管差異化布酸計算方法

在錐形布酸方式的基礎上，本文重點考慮水平段的儲層非均質性，以控制水平段不同位置的蚓孔長度為核心，以期實現整個水平段均勻供液。將水平井細分為若干小段，分別進行測井解釋，利用連續油管控制不同小段用酸量：在滲透率較低的區域，加大酸用量，以擴大蚓孔增長，增強低滲透區的流動能力；在滲透率較高的區域，減少酸用量，以限制蚓孔增長，使得水平井在處理后能達到較均勻的產液剖面[14]。

Gdanski等人[15]的研究表明，酸蝕蚓孔長度與用酸強度滿足公式（1）：

式中：xtip—蚓孔穿深，cm；V—用酸強度，m3/m；?—孔隙度，%。

Hawkins等人[16]的研究表明，酸化后的表皮系數S與酸液有效作用半徑滿足公式（2）：

式中：S—表皮系數；K—儲層原始滲透率，10-3μm2；Ks—改變后（污染或增產后）的儲層滲透率，10-3μm2。

考慮碳酸鹽巖儲層酸蝕蚓孔的滲流能力遠大于基質儲層，可忽略基質儲層的供液，酸液有效作用半徑rs與蚓孔穿透深度xtip近似相等。

LFA-1M水平段分段測井解釋滲透率介于0.1～157mD（圖1），采用差異布酸方法設計不同位置用酸量。假定該井酸化解除污染，各小段表皮系數為0，考慮酸蝕蚓孔滲透率遠大于基質滲透率，即K/Ks趨近于0。由公式（2）知，rs近似等于rw。考慮xtip近似等于rs，根據公式（1）即可求取各段用酸強度（圖2）。

圖1 LFA-1M分段滲透率分布圖

圖2 LFA-1M分段用酸強度設計圖

為使水平井各段用酸強度達到設計，可考慮采用連續油管交替注入液體封隔器與酸液，在水平段物性分段的位置形成液體封隔器，然后在不同液體封隔器間調整用酸強度，進而避免酸液在相同井筒壓力下優先進入相對高滲的儲層。

考慮探井酸化DST測試結果以及LFA-1M同層開發井生產動態，考慮注酸過程中酸液進入分支的不確定性，該井連續油管酸化前日產油388m3/d，預計酸化日產油580～776m3/d，酸化增產倍比1.5～2.0倍。

4.結論

（1）灰巖A油藏為低滲灰巖儲層，碳酸鹽巖含量43%～50%，探井酸化前采油指數23.9m3/（d·MPa），酸化后采油指數83.2m3/（d·MPa），酸化效果良好，能有效釋放低滲灰巖油藏生產能力。

（2）LFA-1M井存在污染可能性高，建議采用膠凝酸體系，并根據水平段物性變化情況，分段設計不同小段用酸強度，最終采用連續油管差異布酸方式實現水平段均勻布酸，預測酸化增產倍比1.5～2.0倍。