多氢酸体系酸化技术在镇北油田的应用

郑苗，罗跃 （长江大学化学与环境工程学院，湖北 荆州434023）

陆小兵 （中石油长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西 西安710018）

安科 （中石油新疆油田工程技术公司，新疆 克拉玛依834000）

镇北油田延10油层组属于低渗透砂岩储层，主要欠注原因有：①由于长期开采，地层黏土矿物等运移堵塞油水渗流通道；②注入水矿化度相对较低，黏土矿物水敏性较强，造成黏土晶格膨胀使孔喉愈加细小；③注入水为Na2SO4型，地层水为CaCl2型，水质不配伍产生了CaSO4垢加重了地层堵塞。常规土酸酸化通常酸液与岩层反应时间短，作用半径小，不能实现深部解堵，且HF能与黏土矿物反应造成二次沉淀堵塞地层［1］；新型的缓速酸液工艺体系如SHF工艺体系等，不是工艺太繁琐就是无法针对强水敏或酸敏性的地层使用［2］。因此，研发了适用于低渗砂岩油藏的清洁缓速多氢酸体系，该多氢酸体系是用一种复合膦酸与氟盐反应生成HF，该复合膦酸含有多个氢离子，故被称为 “多氢酸”［3］。

1 主要药剂与仪器

1）主要药剂 NaCl、KCl、CaCl2、MgCl2·6H2O、Na2CO3，分析纯；HCl、HF、HBF4、HAc、CA，化学纯；多氢酸体系 （自主研发）；延10储层天然岩心。

2）主要仪器 岩心流动试验仪 （荆州现代石油科技有限公司）；2PB00C系列平流泵 （北京卫星制造厂）；电热鼓风干燥箱 （天津市华北实验仪器有限公司）；水浴锅 （金坛市鸿科仪器厂）；电子天平（赛多利斯科学仪器有限公司）。

2 试验方法

2.1 螯合Ca2＋性能评价

室温下配制200mL过饱和的CaCl2溶液，溶液呈混浊状态，加入一定量的多氢酸后观测溶液浊度变化。

2.2 抑制氟化物沉淀性能评价

室温下，采用蒸馏水配制一定量含有Ca2＋、Na＋、K＋、NH＋4的盐水溶液和不同体系的酸液，将酸液与盐水按体积比1∶1混合后，分别向各混合溶液中分多次加入等量的碳酸钠固体以调节溶液pH值，观察溶液现象。

2.3 溶蚀率测定

将延10储层岩心经过洗油干燥处理后粉碎，通过40目的试验筛，将过筛的岩样混匀待用。量取一定量的酸液于烧杯中，50℃下水浴恒温15min后，倒入已准确称量的岩样，并开始计时。待反应完全后过滤，将残样连同滤纸放入干燥箱中105℃下干燥，直至恒重，计算岩样溶蚀率。

2.4 岩心流动试验

试验温度50℃，将延10储层天然岩心洗油，并饱和地层水；先注入水驱替测岩心渗透率K1，再注入0．5PV前置酸 （2%HCl＋2%缩膨剂）（配方中百分数为质量分数，下同），继续注入1PV主体酸 （8%HCl＋6%多氢酸体系＋1．5%HAc＋0．5%CA），反应8h后返排残酸，再用注入水驱替测得岩心渗透率K2。

3 结果与讨论

3.1 螯合钙离子试验研究

图1为过饱和CaCl2溶液中加入多氢酸前后现象对比图，可以看出，过饱和的氯化钙溶液呈混浊状态，加入多氢酸后溶液变澄清。这是由于多氢酸是一种膦酸酯类物质，能通过 “低限效应”螯合多价金属离子［4］，将溶解过剩的Ca2＋变成可溶性的螯合离子。结果表明，多氢酸对Ca2＋具有良好的螯合能力，可以防止镇北油田因水质不配伍产生硫酸钙垢而堵塞地层孔隙。

图1 加入多氢酸前 （a）后 （b）过饱和CaCl2溶液现象

3.2 抑制氟化物沉淀研究

试验中盐水配方为：2%KCl＋2%NaCl＋2%MgCl2＋2%CaCl2；酸液配方为：12%HCl＋3%HF （酸液1），9%HCl＋3%HF＋3%多氢酸 （酸液2）。将盐水和酸液分别混合后，调节pH值，试验结果见表1。

酸液1前两次加入碳酸钠后溶液已出现浑浊和沉淀现象，而酸液2第3次加入碳酸钠后才有微浑浊现象，说明多氢酸能够吸附金属离子，抑制氟化物沉淀的生成。多氢酸能通过吸附作用吸附Na＋、K＋、Ca2＋、Mg2＋等离子，防止这些离子与F－、SiF2－6形成氟化物沉淀和氟硅酸盐的沉淀［4］。因此，避免了常规酸化容易产生二次沉淀的问题。

3.3 缓速性能研究

室内分别配制了土酸体系 （5%HCl＋1%HF＋1．5%HAc＋0．5%CA）、氟硼酸体系 （10%HCl＋2%HBF4＋1．5%HAc＋0．5%CA）、多氢酸体系 （8%HCl＋6%多氢酸＋1．5%HAc＋0．5%CA）。3种酸液体系对延10储层岩心的溶蚀率与时间的关系如图2所示，土酸体系具有与岩石反应过快的缺陷，4h溶蚀率即达最高值，导致酸液的穿透距离短，地层深部或远井地带酸化效果差。5h后溶蚀率降低，表明反应产生了二次沉淀。氟硼酸体系溶蚀率较低，酸化效果较差，且6h后溶蚀率明显减低，产生二次沉淀易堵塞地层。多氢酸体系在8h时溶蚀率达到最大值29%，反应速率较土酸明显减缓，能够大幅增加酸岩作用时间，增加酸液作用半径，提高酸化效率。随着反应时间增加，溶蚀率增至最大值后趋于平稳，表明反应并无二次沉淀产生，因而多氢酸体系具有良好的缓速酸化效果。

表1 氟化物沉淀试验现象 （室温）

3.4 多氢酸岩心流动试验

试验中所用延10储层岩心尺寸Ø2．517cm×7．003cm，孔隙度0．858，气相渗透率1．24mD。多氢酸体系酸化处理前后压力与岩心渗透率的变化见图3，可以看出前置酸液和主体酸液酸化前后，岩心渗透率分别为0．176、0．198mD，最终渗透率比K2／K1为1．1235，渗透率提高12．35%。水驱压力由2．1MPa降至1．7MPa，表明多氢酸体系酸化效果良好，降压增注效果明显。

图2 不同酸液体系缓速效果对比

图3 多氢酸体系岩心流动试验

4 现场应用

2013年9月至12月，应用多氢酸酸液在镇北油田延10储层酸化施工2口井，油压分别降低了5．2、2．7MPa，累计增注670、190m3，表明多氢酸酸液体系研究取得了较好的试验价值和推广效果。具体措施效果见表2。

表2 现场试验效果统计表

5 结论

1）相较土酸、氟硼酸体系，多氢酸体系具有良好的缓速效果，能够延长酸岩反应时间，实现深部酸化，改善油水渗流通道。

2）多氢酸体系对Ca2＋、Mg2＋等金属离子具有螯合和吸附作用，因此具有防垢和抑制产生二次沉淀的作用。酸岩反应过程中不会产生二次沉淀伤害地层，并解决了镇北油田延10储层注入水与地层水不配伍的问题。

3）室内岩心模拟试验和现场试验表明多氢酸体系降压增注效果良好，建议加大试验井次并通过现场试验进一步优化措施施工工艺，提高措施有效率，延长措施有效期。

［1］郭文英，赵立强，陈冀嵋，等 ．多氢酸体系酸化效果的室内试验研究 ［J］．中国海上油气，2007，19（1）：52～54．

［2］李年银，赵立强，刘平礼，等 ．多氢酸酸化技术及其应用 ［J］．西南石油大学学报，2009，31（6）：131～134．

［3］Ginodl P．A new acid for taste stimulation of sandstone reservoirs ［J］．SPE37015，1996．

［4］郭文英 ．砂岩储层多氢酸酸化技术研究 ［D］．成都：西南石油大学，2006．