深层稠油油藏碱加泡沫酸增注技术

2015-02-17王丰

特种油气藏 2015年3期

关键词：酸液碱液稠油

王丰

(中油吐哈油田分公司，新疆吐鲁番 838202)

深层稠油油藏碱加泡沫酸增注技术

王丰

(中油吐哈油田分公司，新疆吐鲁番 838202)

针对鲁克沁深层稠油油藏酸化增注存在的难点，开展了碱加泡沫酸增注技术研究。通过碱加泡沫酸解堵增注机理、碱液和泡沫酸配方研究及性能评价，形成了深层稠油“碱+泡沫酸”复合解堵增注体系和先挤碱后挤泡沫酸的施工工艺。2014年碱加泡沫酸增注技术在鲁克沁油田开展了4井次的矿场试验，有效率为100%，平均单井注水压力降低12 MPa，注水增加21.3 m3/d，有效期为102 d，降压增注效果显著，具有较好推广应用前景。

碱；泡沫酸；复合解堵；增注；深层稠油；鲁克沁油田

引言

近年来鲁克沁深层稠油油田欠注井增多，欠注率上升，酸化增注幅度小，有效期短。鲁克沁稠油油藏酸化增注主要存在以下难点：储层埋藏深，温度高，地层压力高，井筒和管柱抗酸液腐蚀性能要求高；稠油黏度高，沥青质胶质含量高，酸化易形成酸渣，造成二次污染堵塞；稠油冷伤害严重；储层疏松，胶结性差，酸液解堵易造成岩石骨架坍塌[1]。针对鲁克沁稠油油藏酸化增注难点，开展了碱加泡沫酸增注技术研究。

1 碱+泡沫酸解堵增注机理

碱液作用：降低油水界面张力，同时通过碱酸反应产生热和CO2气体的综合作用，降低原油黏度，增加稠油流动性，有利于解除沥青质、胶质析出堵塞污染[2]。

酸液作用：溶蚀无机垢、黏土矿物及砂粒等[3]。

泡沫作用：将泡沫引入酸液体系，可以提高酸液缓速性能[4-6]，同时，可快速有效携带残酸及酸渣返排，减少伤害[5-7]。

2 碱+泡沫酸体系室内研究

2.1 碱液的优选

选择碱液时，首先要考虑注入的碱尽可能避免引发钙镁结垢。另外，酸碱液进入地层后会混合反应，为了避免稠油冷伤害，尽可能选择放热反应的配方。对比烧碱、小苏打和纯碱3种常见的碱溶液，烧碱容易在地层中结垢，小苏打与酸液反应为吸热反应，而纯碱与酸液反应为放热反应，因此，优选浓纯碱溶液作为碱液。

实验评价了不同浓度的纯碱溶液与鲁克沁原油的界面张力。实验采用TX500C型全量程旋转滴表界面张力仪，在80℃下分别测定1～3号纯碱液(浓度依次降低)及空白样与鲁克沁原油混合后的界面张力(表1)。由表1可知，浓纯碱溶液与鲁

表1 纯碱溶液与鲁克沁原油混合后界面张力数据

克沁原油混合后的界面张力明显低于空白水样与鲁克沁原油混合后的界面张力，且随着纯碱液浓度的增加界面张力逐渐降低。综合考虑碱液成本，优选了与鲁克沁原油混合后界面张力低、浓度较小的2号纯碱液配方。

2.2 泡沫酸配方研究

2.2.1 酸液基础配方研究

酸液的主剂决定了对储层可溶矿物和外来堵塞物的溶解量。通过储层岩心溶蚀实验，可以确定各种酸液对岩心中可溶物的溶蚀率大小，并根据储层岩石结构、储层流体性质等进行综合分析，从而初步确定酸液的主体配方。

在70℃恒温水浴下，用盐酸、土酸、缓速酸溶蚀鲁克沁油田玉西2井T2K层60～80目的岩心粉末，2 h酸溶实验结果见表2。表2中前置酸、主体酸1、主体酸2分别是不同浓度的盐酸、土酸和缓速酸配方，且1～4号配方浓度依次增大。

表2 玉西2井T2K层岩心酸溶实验结果

由表2可知，实验使用的岩心中盐酸可溶物含量为7.6%左右，因此，前置酸选择浓度较低的前置酸2配方即可完全溶解掉岩心中的可溶物；主体酸1对岩心的溶蚀率为22.05%～35.76%，为了不破坏岩石骨架，一般要求酸液对岩心的溶蚀率小于25%，因此，优选主体酸1-1配方；为了既能节约酸液成本，又能在高温情况下实现强缓速、深穿透的解堵目的，主体酸2优选主体酸2-1号配方即可。从而形成酸液基础配方：前置酸2+主体酸1-1+主体酸2-1。

2.2.2 起泡剂和稳泡剂的优选

室内评价了多种起泡剂和稳泡剂。实验采用Waring Blender法测定泡沫的起泡能力和稳定性。将100 mL泡沫酸液倒入吴茵混调器中，在110 V电压、5档转速下搅拌1 min，测定此时所产生的泡沫体积为起泡能力，静止的泡沫析出50 mL液体所需的时间为半衰期。在未加稳泡剂的情况下，分别测定加入JM-A、JM-B、JM-C和JM-D 4种不同类型不同浓度耐酸起泡剂泡沫酸液的泡沫体积和半衰期(表3)。由表3可知，起泡剂JM-A-2的泡沫体积达到420 mL，起泡能力最强，半衰期达到220 s，半衰期最长。根据实验结果，筛选起泡能力最强、半衰期最长的JM-A-2作为起泡剂。

表3 起泡剂起泡能力评价结果

为了提高泡沫的稳定性，在选定起泡剂JM-A-2的基础上，进一步优选稳泡剂。在酸液中加入起泡剂JM-A-2后，按照上述实验方法，分别测定加入JMW-A、JMW-B、JMW-C 3种不同类型不同浓度稳泡剂泡沫酸液的泡沫体积和半衰期(表4)。由表4可知，加入稳泡剂JMW-A和JMW-C泡沫酸的泡沫体积都能维持在400 mL以上，但加入稳泡剂JMW-A-3的泡沫酸半衰期更长，能达到18 min，因此，优选JMW-A-3为稳泡剂。

表4 稳泡剂筛选实验数据表

2.3 泡沫酸性能评价

2.3.1 缓速性能

土酸和泡沫酸溶蚀岩心粉末对比实验(图1)显示：土酸体系在30 min内与岩心基本反应完全，而泡沫酸溶蚀反应时间则达到4 h，并且溶蚀率的递增速度随时间减缓。结果表明泡沫酸体系具有较强缓速性能，能够有效解除地层深部污染。

2.3.2 悬砂性能

携砂能力决定了酸化后是否能快速有效地携带残酸及残渣返排[7]，因此进行了泡沫酸的悬砂极限实验。实验显示：粒径为0.45～0.56 mm的石英砂在泡沫液中基本不沉降；粒径为0.63～0.90 mm的石英砂部分缓慢沉降；粒径为0.90～1.25 mm的石英砂缓慢沉降，沉降速度小于8 cm/min。结果表明该泡沫酸体系具有较好的悬砂能力，能有效携带残酸及残渣返排。

图1 泡沫酸与土酸缓速能力对比曲线

2.3.3 其他性能

对泡沫酸的其他性能的评价结果表明，该泡沫酸体系黏度高，泡沫稳定性好，腐蚀速率低，铁离子稳定性能强，表面张力小，防膨性能好，酸渣含量低，对地层伤害小，各项性能指标满足稠油油藏酸化施工要求(表5)。

表5 泡沫酸其他各项性能指标

3 施工工艺

管柱：采用酸化排液一体化卡封解堵管柱。施工压力：低于储层破裂压力。注入方式：先挤碱液，再挤隔离液(清水)，后挤酸(伴注液氮)。排液方式：利用气举阀气举排液。

4 现场实施效果评价

2014年在鲁克沁深层稠油油藏实施碱+泡沫酸增注技术4井次，施工成功率为100%，除1口井刚作业完未投注不可比外，其他3口井均有效，有效井平均单井注水压力下降12 MPa，日注水量增加21.3 m3/d，有效期为102 d，累计增注6 500 m3。

以玉9-19井为例。2014年7月3日该井实施碱加泡沫酸增注技术，先挤碱液23 m3，再挤隔离液(清水)2 m3，后挤泡沫酸165 m3，挤酸过程中伴注液氮42 m3，酸化半径达2 m，酸液排量为300～400 L/min，施工最高压力为43 MPa，停泵压力为22 MPa，酸化残液返排率为92%。该井酸化前注水压力为29 MPa，日注水为10 m3/d，措施后初期注水压力降至19 MPa，日注水增加至28 m3/d，2个月后注水压力稳定在26 MPa，平均注水量为30 m3/d，有效期已达到134 d，目前继续有效。