地层自生酸解堵降压增注技术研究

2014-08-04彭建文张喜玲张婷

石油天然气学报 2014年12期

关键词：氢氟酸酸化岩心

彭建文,张喜玲,张婷

田蕾,孙武,韩博宇 (中石化河南油田分公司石油工程技术研究院,河南郑州450017)

地层自生酸解堵降压增注技术研究

彭建文,张喜玲,张婷

田蕾,孙武,韩博宇 (中石化河南油田分公司石油工程技术研究院,河南郑州450017)

针对宝浪油田注水井注水压力高、效果差的问题,在对自生酸的筛选基础上,进行岩屑溶蚀率试验,得到的自生酸体系具有腐蚀低、反应速度慢、深部解堵能力强的特点。岩心模拟试验评价表明,该自生酸体系可以使低渗透岩心的渗透率提高215.7%,并在宝浪油田3口井上进行实践应用,取得良好的应用效果。

宝浪油田;自生酸;溶蚀率;解堵

宝浪油田为低孔、低渗油气藏,主要依靠注水开发,由于物性差、注入水水质及注入水与地层水配伍性等方面的原因,注水井欠注现象突出。酸化措施是实现注水井增注的重要技术手段,常规酸液体系(盐酸、氢氟酸和土酸)由于反应速度快导致作用距离短、产生沉淀物 (氟铝配价物、硅酸、偏硅酸、氟化钙、氟化镁、氟硅酸盐等)导致二次伤害,对低渗透储层解堵效果差,鉴于此,笔者研制了一种自生酸并在宝浪油田3口井进行现场使用,措施后增注效果明显。

1 自生酸体系的选择及配比确定

油田酸化用所谓自生酸是指在地面无明显的强酸特征,但在地层混合后在温度或诱导剂的催化作用下缓慢反应形成盐酸或土酸的体系。其缓速酸化原理是利用其慢反应的特点,实现活性H+的缓慢释放,在较长时间内保持酸液的低p H值,从而确保体系中活性酸分子与岩石具有较长的反应时间,穿透距离大,实现深部解堵[1,2]。

1.1 自生酸体系的选择

对于自生酸体系的选择需要考虑以下因素:①在水或盐水中溶解性好;②释酸速度缓慢使之安全进入目的层;③母体具有高浓度的释酸能力;④酸母体具有尽可能低的分子量,以便单位产酸浓度高。

1)卤化铵-自生酸铵盐在加入醛、羧酸盐的情况下,醛同铵盐缓慢反应生成活性酸,如甲醛、氟化铵、有机羧酸盐的组成体系,该体系中的甲醛与氟化铵在一定条件下经多级反应形成氢氟酸和六次甲基四胺。氢氟酸在地层中消耗后促使该多级反应正方向进行,从而不断提供氢氟酸以保持酸液的活性,达到深部酸化目的。

2)单一酸或盐在砂岩地层采用氟硼酸、氟磺酸及其盐等,可与水发生水解反应产生氢氟酸:

HBF4+3H2O→4 HF+H3BO3

3)卤代烃主要是CCl4、氯仿、四氯乙烷等,它们在121～371℃的地层温度下水解产生卤酸。以滴定的方法优选酸液,如果滴定过程中p H值缓慢上升,表明H+释放是一个缓慢过程。通过试验优选出了由铵盐(AM或FM)、醛类物质(DH)组成的自生酸RAA体系及多元酸HP。比较HCl、自生酸RAA体系、多元酸HP的H+释放过程,RAA体系反应速度慢而均匀,说明自生酸RAA可以比较稳定地维持反应速度。反应组分接触后反应产生的酸度较低,p H值接近2,另外含N的多元酸HP也有较好的缓速作用,其产酸释放H+是一个逐渐消耗逐渐产生的过程。初步筛选自生酸RAA及多元酸HP为研究对象,下面主要通过溶蚀率试验优化RAA酸液组成[3,4]。

1.2 RAA体系配比的确定

1.2.1 自生盐酸组分配比对溶蚀能力的影响

试验温度90℃,将AM与DH按照不同摩尔比混合溶解产生不同质量分数的盐酸,测试不同配比产生的酸在1～8h对岩屑的溶蚀率,试验结果如表1所示。AM过量时,溶蚀率提高幅度最大,在8h时的溶蚀率最大。研究选取21%AM+15%DH(配方中的百分数为质量分数,下同)。

1.2.2 自生氢氟酸组分配比对溶蚀能力的影响

通过理论计算得到反应产生不同质量氢氟酸的FM与DH的摩尔比,测试1、4、8h时的溶蚀率,试验结果如表2所示。

自生质量分数为2%和5%的氢氟酸对岩屑的最大溶蚀率分别为5.14%和6.5%,而实际配出的质量分数为2%和5%的氢氟酸对岩屑的溶蚀率最大分别为5.21%和7.81%,说明部分物质没有完全反应生成氢氟酸;从反应物配比可知,DH过量可以最大限度提高溶蚀率并具有良好缓速性。

1.2.3 自生土酸组分配比对溶蚀能力的影响

将AM、DH和FM配成一定质量分数的溶液,使之产生10%HCl+3%～5%氢氟酸,体系配方中考察了FM和DH配比对溶蚀能力的影响,溶蚀率测试结果如表3所示。

自生土酸具有很好的缓速能力,当FM过量时,1h与8h的溶蚀率相差16%以上, 8h溶蚀率达到29.65%。在体系中加入多元有机酸HP(带有N的多元有机酸)后,1h的溶蚀率有所下降,且1h与8h的溶蚀率差值大,也就是说加有HP的配方体系,其缓速性能增强,越能注入地层深部,解除远井地层的堵塞物。综合以上分析,选择自生土酸体系:9%FM+15%AM+24%DH(RAA-1),9%FM+15%AM+24% DH+3%HP(RAA-2)。

表1 产生不同质量分数的盐酸对岩屑的溶蚀率

表2 产生不同质量分数氢氟酸对岩屑的溶蚀率

表3 产生不同质量分数土酸对岩屑的溶蚀率

2 岩心酸化效果评价

2.1 试验准备

1)酸液配制前置液:21%AM+15%DH;自生酸:RAA-1,RAA-2;添加剂:0.5%ACI+2% TWA+2%FRA。

2)岩心准备 ①清洗,用乙醇-苯抽提1周;②烘干,测定空气渗透率;③抽空饱和3%KCl的盐水,放置24h以上,分别测定饱和了液体后样品的质量和样品在液体中的质量,计算样品的孔隙度和孔隙体积。

2.2 试验方法

首先用质量分数为3%的NH4Cl正向测原始渗透率K1,流体注入量20PV以上,测得稳定值;再正向注入前置液+添加剂体系2PV,反应4h;然后正向注入自生土酸RAA-1+添加剂体系或RAA-2+添加剂体系,关闭岩心夹持器两端阀门,反应8h;最后正向用质量分数为3%的NH4Cl测渗透率K2。

2.3 试验结果

试验结果见表4,可以看出NY1岩心经前置液处理后渗透率从初始的3.8m D增加到4.5m D,渗透率提高18.4%;用主体土酸RAA-1处理反应8h后,渗透率增至7.3mD,渗透率提高了92%。对于NY2岩心,自生盐酸酸化后渗透率提高58%,经过主体土酸RAA-2酸化后测得液相渗透率为0.922m D,渗透率提高了215.7%。因此选择RAA-2自生酸体系更有利于低渗透地层深部解堵。