注水井微弱酸在线酸化增注技术研究

孟令浩，郑艳芬，张 娟，陈 立，郑 伟

（中国石油长庆油田分公司第六采油厂，陕西西安 710200）

微弱酸酸化液体系是由一种酸性溶液和一种超低界面分子成膜溶液组成，由撬装柱塞泵注入注水流程，通过酸蚀除垢、降低毛细管压力、提高渗透率，达到降压增注的目的。

创新点：（1）相比常规酸化技术，解堵半径扩大近10 倍；（2）实现了不动管柱连续混配酸化，简化了施工工序；（3）注水、酸化同步进行，不影响水井正常生产。

1 微弱酸在线酸化技术研究试验

1.1 胡尖山三叠系长2 储层地质特征研究

对三叠系长2 储层的岩石特征、孔隙类型、润湿性、渗透率、水驱油特性、敏感性、流体性质等进行了详细调研和分析。

岩石类型以长石岩屑砂岩为主，结构上主要为细砂岩。孔隙类型主要为原生剩余孔及粒间、粒内溶孔。胶结物含量普遍高，严重影响了储层的储集性能，使物性具中孔低渗及特低渗性质。

润湿性表明，三叠系长2 油层无因次吸水量为8.68 %，无因次吸油量为4.002 %，表现为弱亲水性，胡尖山长2 储层敏感程度相对较低，表现为弱水敏，无-弱盐敏，长2 总矿化度73.63 g/L，水型为CaCl2。

1.2 注水井注入压力高的原因

元166 区块注水井注入压力偏高，存在高压欠注井。通过水质分析，注入水和地层水混合存在结垢趋势；结垢物主要为钙垢堵塞，注水过程中水质不配伍产生结垢是导致注水井高压欠注的主要原因之一。

通过对储层润湿性研究显示储层呈弱亲水性，储层岩石亲水性会使注水压力升高，随着注水时间增长，注入水中细菌使岩石亲水性缓慢增强，润湿指数缓慢增加，增加岩石孔隙毛细管力，从而导致注水井压力升高。

1.3 注水井微弱酸酸化液研究

图1 注水井微弱酸酸化液研究思路

1.3.1 前期研究现象 前期室内在对二氧化碳驱油实验中发现了部分实验现象。

随二氧化碳对填砂管驱替时间的增长，填砂管渗透率不断增加，渗透率增加的原因可能是石英砂表面润湿性的变化所致。

CO2压力为0.2 MPa，pH 值为4.23，当CO2压力超过2.5 MPa，pH 值降低至3.5，CO2能降低体系pH 值；随pH 值的升高石英接触角降低（见图2 ，图3）。

溶液体系pH 值降低到4.5 以下时，石英接触角快速上升，同时石英表面的Zeta 电位快速增大，接触角与Zeta 电位变化结果同步。

pH 值可以改变岩心组分中岩石矿物的接触角从而改变岩心表面润湿性，使岩心表面亲水性降低，增大岩心渗透率。

图2 CO2 对pH 值的影响

图3 pH 值变化对石英接触

1.3.2 酸化液体系研究

第一步：为储层提供较低的pH 值环境，溶蚀储层结垢堵塞物，疏通堵塞通道，降低岩石表面亲水性，提高储层渗透率。

第二步：通过降低溶液的界面张力来降低毛细管压力，并结合离子静电吸附特性在油藏矿物表面沉积形成的单层分子膜，延长注水井有效时间。

（1）酸液选择：室内对结合酸液进行了初步选择，酸液主要有无机酸和有机酸两大类。

室内选择无机和有机酸中盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、柠檬酸和CR-2（CR-2 是一种有机酸）六种不同酸液，将酸液配制成不同浓度（体积分数）对J55 钢片进行了腐蚀评价，实验结果（见图4）。

图4 不同酸液对J55 挂片腐蚀照片

由实验得多元酸符合微弱酸酸化技术选择。又通过实验对不同酸液溶蚀性能、pH 值性能、缓速性能进行了对比优选。

（2）表面活性剂选择：要求表面活性剂有以下功能：配伍性良好，耐温耐盐性能好，有较低的表界面张力，增大岩心片在溶液中的接触角，同时有一定的驱油性能，能提高对应的油井采收率。室内通过前期研究初步复配出YL-21，YL-22 ，YL-23 ，YL-24 四种表面活性剂体系。

通过实验，对以上4 种表面活性剂的耐温性能、耐盐性能、表界面张力、接触角、水驱油性能进行了对比优选。

（3）铁离子稳定剂、缓蚀剂选择：室内评价了几种铁离子稳定剂的络合铁离子和缓蚀剂的性能，对铁离子稳定剂、缓蚀剂进行了优选。

（4）微弱酸体系的确定：为了增强微弱酸体系在注水井中效果，室内将微弱酸体系分为微弱酸体系A和微弱酸体系B 两套配方。

微弱酸体系A 主要是为储层提供较低的pH 值环境，溶蚀储层结垢堵塞物，为溶液的表界面张力降低起到承上启下的阶梯作用；微弱酸体系B 使溶液的界面张力降低超低界面张力，体系中表面活性剂通过离子静电吸附特性在油藏矿物表面沉积形成的单层分子膜。

通过以上研究和筛选，微弱酸体系A：从保护管柱和维持储层pH 条件考虑，选择溶液中含有0.25 %CR-2；维持体系表界面张力驱油性能考虑，选择0.15%YL-21 表面活性剂；防止酸液与矿物反应使溶液中铁离子析出；铁离子稳定剂选择0.05 %vitC；保护管柱选择溶液中缓蚀剂浓度为0.05 %TDA。

微弱酸体系B：使溶液界面张力降低至超低，选择0.4 %YL-23 防止后期注水溶液中铁离子析出；铁离子稳定剂选择0.05 %vitC；保护管柱选择溶液中缓蚀剂浓度为0.05 %TDA。

微弱酸体系浓缩液配方：

微弱酸体系A 配方：50 %CR-2+30 %YL-21+10 %vitC+10%TDA。

微弱酸体系B 配方: 80 %YL-23+10 %vitC+10 %TDA。

1.4 注水井微弱酸设备研究

开展了微弱酸酸化降压增注技术研究，为了实现微弱酸酸化技术设计了微弱酸酸化撬装设备。

微弱酸酸化设备由主箱体、动力装置、控制装置、高压管线、储液罐、单流阀、高压截止阀、高压耐酸接头、自吸式离心泵、密封球等组成。

2 现场试验及效果分析

元167-12 井2008 年6 月12 月投注，位于元166井区南部，注水初期油压7.6 MPa，套压7.4 MPa，日注水量30 m3。2009 年3 月注水井压力上升，油压15.0 MPa，套压14.0 MPa，日注水量30 m3。

2010 年实施深部酸化措施改造效果不够明显。2011 年针对此类井实施微弱酸酸化现场试验。

从5 月7 日至7 月24 日注入酸化液6.0 m3，其中酸化液A 浓度0.23 %，酸化液B 浓度0.53 %，平均浓度0.28 %。加入酸化液A 后，注水量增加8 m3/d，同时压力下降3.5 MPa，加入酸化液B 后，压力略有上升（0.5 MPa），实验结束时压力下降3 MPa。

分析认为，由于酸化液B，能将注入水溶液的界面张力降低至10-4以下，可能由于施工完后，注入水界面张力差别较大，在水流层产生启动压力，导致注水压力有所上升，同时界面张力差别过大使酸化液B 中分子成膜剂不能完全吸附在岩石表面，减弱了微弱酸酸化液B 的降压效率。

效益情况：每口注水井微弱酸在线酸化增注费用约15 万元，远小于常规酸化增注费用（约20 万元）或压裂措施费用（约30 万元）；同时可避免措施停注、放喷泄压造成的地层能量损失。

表1 各种增注措施费用对比

3 认识及下步建议

研发的微弱酸酸化液体系初步达到了高压注水井降压增注的目的。

该工艺实现了不动管柱连续混配酸化，简化了施工工序，可避免措施停注、放喷泄压造成地层能量损失；措施成本较常规酸化低；解堵半径较大(较常规酸化扩大近10 倍)，对常规酸化有效期短或无效井提供了新的解决途径。

建议继续加大实验力度，为新技术发展奠定基础。

（1）深化酸液体系研究，发掘该工艺降压增注的潜力，适当提高微弱酸酸化液B 界面张力，降低两种液体界面张力差值，避免因流体差异过大产生额外启动压力，同时提高微弱酸酸化液B 降压效率。

（2）优化工艺设备，改进酸化液撬装设备，加强撬装设备注入管线衔接性能，优化施工中撬装设备输出排量准确性。

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