伊拉克Mishrif油层水平井酸化工艺研究

邢希金，黄晶，刘书杰，李玉光 （中海油研究总院，北京100027）

伊拉克的Mishrif油层埋深约4200m，温度120℃；储层主要为颗粒灰岩、泥质颗粒灰岩、泥晶灰岩；储层非均质性强，北区孔隙度约10%、渗透率约1mD，南区孔隙度约14%、渗透率约5mD；储集空间主要为溶蚀孔隙型、溶蚀孔洞型，局部发育微裂缝。

1 水平井酸化作业难点

由于水平井与直井相比，受到污染伤害更严重且伤害程度不均，水平井酸化时，酸液分布受到影响，水平井酸化处理作业更为复杂和困难。Mishrif油层水平井酸化作业时面临如下技术难点：

1）储层非均质性强，同时由于工作液对水平段不同位置的浸泡时间不同，造成水平段伤害带呈不均匀分布，酸化水平段时需按不同污染程度布酸，实施分流布酸措施[1]。

2）水平井与直井相比，酸化施工规模大，酸液在地层中滞留时间长，残酸返排困难，易造成二次伤害，需选择低伤害、易返排的酸液。

3）水平井酸化处理层段较长 （设计长度约500～600m），用酸量大、施工时间长，设备及管柱腐蚀更严重，需使用高性能、长效缓蚀剂。

4）水平井段污染较深，要求酸液有较强的穿透距离和良好的缓速性能。

5）水平井布酸工艺受完井形式的限制，Mishrif油层水平井采用裸眼完井、下入打孔管支撑井壁的完井方式。为了确保均匀解堵，需要采用相应的分流酸化技术。

2 酸液体系及分流剂研究

根据目标储层特点对酸液体系性能要求，提出适于目标储层的酸型为胶凝酸、自转向酸，分流剂为可解除油溶性化学微粒的SA－1。

2.1 酸液性能测试

胶凝酸具有较高的黏度，能有效控制滤失，还可抑制对流及氢离子向岩石表面扩散的速度，从而实现延缓酸岩反应速度，增加活性酸的穿透距离。自转向酸刚注入进地层时，黏度低，酸液优先进入高渗透层，随酸液的消耗，pH值升高，同时酸岩反应产生游离的金属阳离子，在pH值和金属阳离子的共同作用下，转向剂的结构发生变化，黏度剧增，增加了酸液在高渗透层的渗透阻力，从而使后续酸液转向其他储层。酸化后，产出的油气与杆状胶束接触，将其转换成球形胶束，黏度下降，使得残酸能够顺利返排。酸液配方及其性能测试结果见表1。评价结果表明，2种配方酸液腐蚀速率较低，均达到行业一级指标 （120℃下腐蚀速率＜30g/（m2·h）），缓蚀性能优良；酸液表面张力均较低，有助于残酸返排。

表1 酸液腐蚀性、助排性测试

2.2 自转向酸转向性测试

采用岩心流动试验进行自转向酸转向性能评价 （图1），随着自转向酸的注入，压力升高，最高达到9.9MPa，并出现4次明显的压力降落，说明自转向酸发生变黏封堵孔隙后又能实现转向；而常规酸在岩心中压力基本没有上升。

2.3 分流剂性能测试

可解除油溶性化学微粒的SA－1分流剂可以实现一次酸化同时解开各层伤害堵塞的效果，其分流原理为：颗粒在岩石基质表面形成一个低渗滤饼或者进入岩石内部堵塞孔喉、充填裂缝溶洞形成桥塞，增加了流入岩层的渗流阻力。在酸液中加入适当的化学微粒，由于酸液优先进入最小阻力的高渗层，随着注酸过程的进行，高渗井段吸酸多，化学微粒进入量也多，对高渗井段的堵塞也大，将酸液转向分流进入其他低渗层段，从而逐步改变进入井段各部位的酸量分布，最后达到井段各部位均匀进酸的目的。

图1 岩心注液过程中的压力响应曲线

采用渗透率 （K）分别为264mD及100mD的2块人造岩心进行并联岩心流动试验，研究SA－1分流剂在不同基质渗透率级差的分流效果。试验时首先注入质量分数为3%的NH4Cl基液测定岩心基准渗透率，再将携带油溶性化学微粒质量分数为3%的NH4Cl基液注入岩心，评价其分流效果。分流后通过正向注入柴油及反向注入柴油解除油溶性化学微粒滤饼，评价其解堵效果 （图2）。

图2 SA－1的分流效果试验曲线

试验结果表明，注入分流液后，岩心渗透率开始下降。对于高渗透率的岩心，由于吸收液体多，注入SA－1后其渗透率急剧降低，当其渗透率降到接近或低于低渗透率岩心渗透率时，两块岩心渗透率开始达到平衡，最终两块岩心基本趋于同一流量，岩心渗透率趋于一致，为20mD左右，说明注入SA－1后，能起到暂堵分流作用。随后注入柴油，2块岩心的渗透率迅速恢复，表明解堵效果良好。

3 水平井酸化工艺研究

目前水平井基质酸化主要的均匀布酸技术可分为：机械分流技术[2]、连续油管布酸技术、酸液稠化分流技术、泡沫分流技术[3]、化学微粒分流技术[4]、纤维暂堵分流[5]等。由于机械分流技术施工工艺复杂、施工周期长、对设备要求较高，并且分隔水平井的段数有限，同时对完井条件有极强的针对性，对固井质量要求严格；泡沫分流技术存在泡沫的韧性与持久性不强，地层流体使大多数泡沫的强度削弱甚至破坏，且该技术受到温度的严格限制等问题。中东地区目前所应用的水平井基质酸化工艺主要包括连续油管拖动酸化[6，7]、连续油管喷射酸化[8]等，并结合自转向酸[9]、可降解颗粒材料、降解纤维等材料改善布酸效果[10]。

研究主要考虑连续油管、酸液稠化分流、化学微粒分流3种均匀布酸技术，结合目标储层特点及酸液体系和分流降滤材料研究结果，提出适宜于Mishrif油层水平井的2套基质酸化工艺。

3.1 连续油管拖动酸化

使用连续油管对水平井进行酸化的主要优点是不用起出生产管柱，作业时间短；作业过程中不需设置封隔器及起出管柱。连续油管注酸处理措施是通过控制连续油管的上提速度和注入酸液速度来实现酸液的均匀分布。根据地层椭圆锥台体的损害特点，通过不断降低连续油管上提速度的布酸方式进行布酸。

胶凝酸与自转向酸2种稠化体系利用其高黏性质或黏弹性质以减缓酸液在酸蚀蚓孔、天然裂缝中的穿透速度，使酸液有机会进入无蚓孔或低渗地层。同时，由于黏度的升高，将增加酸液进入地层的阻力，在相同的注入排量下、显著增加注入压差，使酸液能够进入更多的低渗层段。采用组合酸液体系可利用不同酸液体系的黏度、反应性差异，实现非均匀刻蚀，最大化发挥每种酸液体系的优势，最终形成较长、且具有较高导流能力的酸蚀裂缝。组合酸液进行交替注入能获得较高的施工成功率及有效率。

拖动酸化前，先将连续油管下到水平改造段的底界，开套管或油管从连续油管内替入酸液，将水平改造段底界到油管鞋以下的井筒内置换成酸液。再关油套管，开始从连续油管高压注入胶凝酸、自转向酸，并以一定的速度拖动连续油管，拖动到射孔顶界下附近位置后停止拖动连续油管，继续泵入酸液，泵注酸液结束后，用活性水顶替，将连续油管内的酸液置换成活性水，然后起出连续油管。

3.2 化学微粒分流酸化

根据化学微粒分流性能研究成果，水平井酸化时采用组合注入胶凝酸、自转向酸并加入油溶性化学微粒SA－1。根据室内流动模拟结果和多个油田的现场实践经验表明，分流剂质量分数一般在3%～6%条件下可实现有效分流。具体应用时应重点考虑以下两点：

1）根据井段不同位置处渗透率差异和分布调整浓度。渗透率差异越大，适当加大浓度；高渗透储层段比例大，适当加大浓度。

2）根据井段长度和总液量多少选择其最终用量。总液量越大，其浓度应适当加大。

分流剂可随酸液一起混注或分段间隔注入。具体注入速度和时机没有一成不变的确定方式，应根据现场施工压力和排量的演变实时调整。总体原则是在注入压力较低、排量较大时适当加大其注入速度，以憋起压力，起到分流作用，相反的情况应该停止注入或降低其注入速度。

4 结论与认识

1）Mishrif油层非均质性强，水平井伤害比直井更严重、更复杂，需采取针对性的措施进行均匀布酸，并加强缓速、缓蚀措施。

2）对适于目标储层的胶凝酸、自转向酸和可解除油溶性化学微粒的SA－1分流剂进行了性能评价，常规性能测试表明酸液具有低腐蚀性、易返排性，胶凝酸具有较高黏度，具有降滤、缓速的优点，自转向酸能够实现酸液分流转向、返排能力强；SA－1分流剂能实现有效分流。

3）结合目标储层特点及酸液体系和分流降滤材料研究结果，提出适宜于Mishrif油田水平井的2套基质酸化工艺：胶凝酸＋自转向酸组合的连续油管拖动酸化，胶凝酸＋自转向酸组合的化学微粒分流酸化。

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