分层解堵工艺在西区采油厂注水井中的应用

郝毅 马裕武 闫小瑛 魏玮

(陕西省延安市志丹县西区采油厂,陕西志丹 717500)

分层解堵工艺在西区采油厂注水井中的应用

郝毅 马裕武 闫小瑛 魏玮

(陕西省延安市志丹县西区采油厂,陕西志丹 717500)

西区采油厂是个多层系同时注水开发的油田,由于注水井各单井层数多、间隔远、物性差别大,易造成高渗层吸水指数高,受益油井层见水快,而低渗层甚至不吸水,受益油井见不到注水效果,为改善剖面动用状况,提高油层动用程度,实现油田稳产,开展分层解堵试验,探索出一条解决问题的有效途径。

分层解堵 注水井 试验

1 开展注水井分层酸工艺的必要性

西区采油厂目前已有注水井1400余口，笼统注水井占80%以上，两层之间跨度大，从30到300米不等，在转投注不久后，因注水压力升高无法完成配注的欠注井逐年增加，目前仍有日渐严重的趋势。

酸化解堵是目前渗透油田解决中高含水时期堵塞井的重要措施之一，目前在西区采油厂注水井解堵主要以常规土酸酸化为主。对于含水、非均质性严重的油藏，常规酸化往往无法达到预期的增注效果。低渗透层和伤害最严重的层，酸液无法正常进入，近两年平均每年常规解堵井次70井次以上，针对跨度大注水井实施效果差，难以达到90天的有效期。为此，我们通过封隔器将油层分开，实现在跨度较大的层间酸液分布不均的现象，改善吸水剖面。为此开展分层解堵试验。

2 油层堵塞成因及解堵机理

2.1 成因

西区采油厂属于“三低”油田，油井需压裂后投产，大部分注水井是油井转注，在生产过程中，地层中已经存在有机和无机物的堵塞，转注后注入水进入油层，由于流体配伍性、管线防腐不到位、水质处理不达标、无定期洗井制度等综合原因造成储层的进一步伤害，从而引起注入压力上升，直至因压力高停注。笼统注水井堵塞成因，一是在作业前已停注许久，作业前不洗井，酸液泵入与井筒中流体发生反应，影响作业效果；二是层之间跨度大，酸液在泵入地层过程中，与油管等接触时易发生反应；三是由于每个层吸水情况不同，因而酸对每个层的效果不同，也无法知道每个层的耗酸量；四是常规作业后不测试各层吸水指数来评定吸水能力，只通过作业时记录的压力数据预判最终效果，未及时采取其他增注措施。

2.2 机理

注水井解堵就是通过封隔器将油套环空分开，用水泥车将酸液分别挤入需要处理的油层中去，让酸液和油层孔隙中物质发生接触化学反应，溶解孔隙中的堵塞物，解除井底污染，扩大地层孔隙，提高渗透率，达到降压增注的目的。

(1)土酸与地层中矿物反应。例如：盐酸与碳酸盐岩矿物及铁质矿物反应，生成可溶性盐类，可以随洗井液排出，从而提高井底附近的渗透率，其简单反应式如下：

CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2↑CaMg(CO3)2+4HCl→CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑

FeCO3+2HCl→FeCl2+H2O+CO2↑Fe2O3+6Hcl→2FeCl3+3H2O↑

FeS+2HCl→FeCl2+H2S↑

氢氟酸与石英、粘土矿物中硅酸盐类反应化学方程式如下：SiO2+4 HF→SiF4+2H2O Na2SiO3+6 HF→SiF4+2NaF+3H2O

2NaF+SiF4→Na2SiF6SiF4+2HF→H2SiF6

CaMg(CO3)2+4HF→CaF2↓+MgF2↓+2H2O+CO2↑

为了防止CaF2和MgF2沉淀的发生，造成二次污染，一般在施工时首先泵入一定量盐酸作预处理液。

(2)反应过程中酸液及添加剂的使用。酸液作为一种通过井筒注入地层并能改善储集层渗透能力的工作体，必须根据储集层条件和工艺要求加入各种化学添加剂，以完善和提高酸液体系性能，保证施工效果。酸液和添加剂的选择应符合以下四个要求：一是能与油气层岩石反应并生成易溶的产物；二是加入化学添加剂后，配制的酸液的化学和物理性质能够满足施工要求；三是同地层矿物、流体配伍；四是施工安全、方便。为实现酸化增产目的，常常需要改变酸液的某些物理、化学性质以满足酸化工艺的要求，因此本次试验中将增加如下添加剂。

①蚀剂。主要用于减少酸液对金属管件的腐蚀、降低对地层的污染。

②防膨剂。即粘土稳定剂，在酸化作业时，水敏性强的粘土矿物(本区主要是绿泥石)与酸液接触就会膨胀，进而分散、运移，降低地层的渗透率，并堵塞井眼通道。酸液中加入防膨剂，可防止粘土膨胀和微粒运移。

③铁离子稳定剂。铁离子稳定剂是为了防止铁及其他金属直形成络合离子而沉淀的一种化学剂。钢铁腐蚀产物(如氧化铁等)和含铁矿物在酸中的溶解。

④助排剂。酸化后的返排直接关系到酸化效果，尤其对低渗透或低能量气井，加入助排剂可降低酸液的表面张力，同时增大接触角，使地层毛细管压力降低，保证酸液的顺利返排。

⑤缓速剂。在酸液中加入缓速剂，可以改变岩石表面的润湿性，降低酸岩的反应速度，增加酸液的作用距离。缓速剂能在岩石表面形成一层油膜，使岩石变为油润湿，从而降低了酸与岩石的反应速度。

3 现场作业流程

(1)接到设计后，由作业队联系管区，落实作业前水量、压力，并憋压落实管柱密封情况。符合施工条件后，起出原井管柱，下入酸化管柱，将Y221-114封隔器卡在两油层中间适当位置，接好地面正挤管线，试压20.0MPa，不刺、不漏为合格；

(2)作业前洗井。备40～60m3清水，使用8068洗井液，配制为0.5%的洗井液后洗井，观察进出口水质相同时为合格。

(3)解封封隔器。

(4)挤酸。以上措施完成后，实施挤酸。第一步正循环至环空返水后，替入盐酸，关套管闸门，正挤活性水，关井反应后大排量反循环洗井。第二步酸化上层，反替土酸后坐封封隔器，反挤顶替液，施工压力≤20MPa，第三步酸化下层，正挤土酸顶替液施工压力≤20MPa，排量尽可能大。酸化过程中需要确保以下规定得以完成：一是酸量，严格按设计用量进行施工，保证达到足够的作业半径，二是实时记录施工过程中压力变化数据。

(5)按设计要求关井反应。

(6)返排。将从地层中反应后的杂质排出井筒，以防二次污染。大排量反循环洗井至彻底返出反应残酸。反洗后进行试挤，确定启动压力。

4 效果评价

在西区共实施3口井，2口有效期达到90天，1口作业后有效期60天，作业成功率67%。针对2口效果较好的井分析，作业的两层之间跨度小，物性相近，配制相同浓度的土酸效果较好，而酸化效果较差的井由于2层间跨度大，物性差距较大，且上层是油井转注前生产层段，下层射孔后未采取其他方式投产投产，物性相比上次较差，酸液配比相同，对两层的作业效果相差较大，未达到预期效果。

5 结语

对笼统注水井吸水剖面测试后，2层或2层以上跨度较大的井，针对各层吸水能力差距大的，采取分层酸化以提高各层吸水能力，提高动用程度。目前受作业费用的影响(每井次7万元)，尚未大面积开展实施，从目前效果看，有一定推广的价值。

[1]赵亚杰.《低渗透油田水井降压增注技术研究与应用》.化学工程与装备,2010.