多氢酸酸化技术在海上油田中的应用与研究

2014-12-24冯卫华张兴华高科超

石油化工应用 2014年2期

杨子，冯卫华，施洋，张兴华，高科超，姜文

（1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津塘沽 300452；2.中海石油（中国）有限公司天津分公司勘探部，天津塘沽 300452）

QHD29-A 井和PL9-B 井作为渤海油田低孔渗区块中的代表性的探井，在应用常规测试工艺射孔后，初开井井口显示微弱，均无自然产能。经过对这两口探井的测试层段岩性分析、孔渗饱储层物性参数综合研究，决定对其相应测试层段实施酸化储层改造工艺。现场施工作业的酸液体系均是经过室内实验综合评价优选的，现场实践也证明了优选的多氢酸酸液体系能满足测试作业要求，取全取准了测试资料的同时，有效的解决了渤海油田该区块构造的产能。

1 机理研究

为了实现深穿透、解除深部污染，就需要降低酸液与地层的反应速率，因此需要采用缓速酸体系。目前几乎所有用于砂岩酸化处理的酸液体系都是用含有HF或者在地层产生HF 的酸液体系。从氢氟酸与铝硅酸盐的一次反应动力学可知：岩石与HF 的反应速率取决于HF 的浓度，HF 浓度越大，一次反应速率越大，HF浓度越小，一次反应速率越小[1-2]。而多氢酸正是一种能在酸液中低速提供低浓度HF 的新型酸液体系，它是由一种特殊复合物代替HCl 与氟盐发生氢化反应。多氢酸为一种新型的砂岩储层酸化酸液体系，它是由一种特殊复合物代替HCl 与氟盐发生氢化反应。多氢酸为一中强酸，本身存在电离平衡，该酸液体系可以在不同化学计量条件下通过多级电离分解释放出多个氢离子。

多氢酸的酸化机理是在地层中有酸液释放出H+与氟盐生成可供反应的HF，新生产的HF 再与岩石发生反应而完成酸化作用。多氢酸本身是一种多级弱酸，H+是逐级缓慢释放的，这样就延缓了HF 的生存速度，从而降低了酸化速度，为酸液进入深部地层争取了时间。多氢酸的电离过程如下列方程式（①→⑤）所示：

其中，H5R 表示多氢酸，R 代表膦酸根基团。多氢酸与氟盐反应的实质就是电离出的氢离子与氟盐发生氢化反应，生产HF。反应方程式如下示，其中，NH4RH4表示膦酸盐[3]：

2 多氢酸酸化效果室内评价

QHD29-A 井酸液体系优选：用15 %盐酸对测试层段（3 475.0～3 500.0 m）岩屑的溶蚀率为9.32 %～21.85 %，平均值为15 %，说明此段碳酸盐岩含量不高，溶蚀率相对较低，使用多氢酸体系（配方1：5 %HCl+6 %MH+2 %MF；配方2：5 %HCl+6 %MH+4 %MF）做溶蚀实验，平均溶蚀率分别为28 %和35 %，比盐酸体系增加13 %～20 %，且多氢酸体系的两种配方溶蚀率差别较大，所以建议使用多氢酸体系（如配方2：5 %HCl+6 %MH+4 %MF）。

PL9-B 井酸液体系优选：15 %盐酸对1 385.0～1 400.0 m 岩屑的平均溶蚀率为11.5 %，说明此段岩屑中碳酸盐岩胶结物含量不高，对此两段岩屑用多氢酸体系（配方1：5 %HCl+6 %MH+2 %MF；配方2：5 %HCl+6%MH+4%MF）做溶蚀实验溶蚀率平均为26.39%和36.9 %，由于此段岩石主要以石英长石为主，局部裂缝较发育，长石大部分风化为高岭土，较疏松；且裂缝中油呈斑块状分布，面积30 %，油味淡、油脂感弱、滴水渗，建议使用多氢酸体系（配溶蚀率配方2：5 %HCl+6 %MH+4 %MF）。

表1 A 井和B 井储层主要物性参数

表2 测试层段溶蚀实验汇总

表3 QHD29-A 井现场施工酸化液配方

3 现场应用

2013 年对渤海油田X 构造QHD29-A 井3 475.0～3 500.0 m 进行了常规DST 测试。诱喷压差为18.0 MPa，初开井时，井口气泡微弱，井口压力：0.002～0.010 MPa，井口温度：3.82～5.44 ℃，无自然产能。初开井累计3.58 h，存储压力计压力上涨2.286 MPa，折合管柱液面上升271.05 m，折合产液2.45 m3。在二开井期间，对DST1测试层段进行了多氢酸酸化储层改造作业，酸化泵挤注前置液15.0 m3，排量由0.24 上升到0.49 m3/min，泵压29.723～36.880 MPa；酸化泵挤入主体酸20.0 m3，排量由0.24 上升到0.49 m3/min，泵压由34.515 上升到34.757 又下降到22.629 MPa；酸化泵挤入后置液5.0 m3，排量0.48 m3/min，泵压19.554～22.229 MPa；酸化泵顶替柴油26.0 m3，排量由0.49 下降到0.33 又上升到0.37 m3/min，泵压由30.103 下降到19.526 MPa。在QHD29-A 井测试作业中，经地面关井后，进行开井返排。从开始返排到井口见原油，井口压力1.296 上升到3.047 MPa，后用7.94 mm 固定油嘴求产地层产能，平均日产原油113.8 m3，平均天然气7 522 m3。存储压力计回放后，计算得生产压差5.701 MPa，下降16.75 %。

对PL9-B 井也应用了多氢酸酸液体系进行储层改造作业，后经过气举诱喷，其也达到了测试的目的，解决了该区块产能。表4 从酸化前和酸化后相关产能数据分析了多氢酸酸液体系在该区块油气井测试中的成功应用情况（见表4）。

表4 探井B 和探井C 酸化前后数据对比分析

渤中油田位于中国渤海辽东湾南部海域，属于高黏度大型常规稠油油藏。储层岩性为长石砂岩，石英平均含量为50.6 %，长石平均含量为38.9 %，填屑物主要为水云母、泥质及结晶高岭土。油藏压力系数0.998～1.009，油藏温度60～75 ℃。平均孔隙度为30 %，平均渗透率1.750 μm2，为高孔、高渗储层。渤中油田C 井投产以来，产量一直较低，采油强度为0.6 m3/（d·m）[4]。