砂岩油藏注水井连续注入酸化技术

杨乾龙，李年银，张随望，冯艳琳，薛发凤

(1.中国石油长庆油田分公司，甘肃 庆阳 745100；2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室 西南石油大学，四川 成都 610500；3.中国石油长庆油田分公司，陕西 西安 710018；4.中国石油长庆油田分公司，陕西 西安 710021)



砂岩油藏注水井连续注入酸化技术

杨乾龙1，李年银2，张随望3，冯艳琳4，薛发凤1

(1.中国石油长庆油田分公司，甘肃 庆阳 745100；2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室 西南石油大学，四川 成都 610500；3.中国石油长庆油田分公司，陕西 西安 710018；4.中国石油长庆油田分公司，陕西 西安 710021)

针对长庆油田注水井酸化增注工作量大、工艺复杂、劳动强度大等问题，提出了砂岩注水井连续注入酸化技术，即酸化施工前无配液工序，施工过程中无换液工序，施工结束后无返排作业，完全实现砂岩连续酸化作业，同时酸化施工时注水井不停注。通过实验研制了智能酸SA608酸液体系，并进行室内实验评价，同时将研究成果应用于现场。截至2014年12月，连续注入酸化技术在长庆油田共实施5井次，有效率为100%。现场应用效果表明，该技术工艺简单，施工风险低，劳动强度小，能够达到较好的降压增注效果，适用性强，建议推广使用。

砂岩油藏；注水井；连续注入；酸化；降压增注；视吸水指数；SA608酸液体系

0 引 言

长庆油田属于低渗、特低渗油田。2014年转入稳产期后，注水井集中表现出欠注、注入压力高等问题，严重影响油田的稳产[1-4]。为保持油藏压力，酸化降压增注技术是常用的稳产措施。目前，长庆油田砂岩注水井酸化增注施工时均采用前置液、处理液、后置液三段式注入方式[5-10]，但随着欠注井数的增加，酸化施工作业暴露出工序多、动用设备多、劳动强度大等问题。为降低施工劳动强度，简化施工工序，提出了一种新型砂岩注水井降压增注技术——连续注入酸化技术，即将常规砂岩三段式酸化模式简化为一段，施工途中无换液步骤，同时无返排工序。通过室内实验研究和现场应用，此技术取得了较好的降压增注效果。

1 技术原理

连续注入酸化技术是将常规的砂岩三段式酸化程序简化为一步，即只需将装有高效酸液的酸罐和撬装泵接在原有注水管线上，再调节注水泵和撬装泵，将泵注速度控制在设计范围内，使高浓缩的酸液在注入管道内被稀释至所需浓度，达到一次性对目标地层进行酸化增注作业的目的。该技术施工前期无配液工序，施工过程中无换液工序，施工结束后无返排作业，真正实现了连续注入酸化施工，从而大幅度降低施工劳动强度，缩短施工周期，同时酸化施工时不影响注水井的正常作业。

要实现连续注入酸化，必须要求酸液体系同时具有常规酸化技术中各段酸液体系的作用，并且不会产生二次伤害。为此，研发了新型智能酸SA608酸液体系。智能酸SA608由盐酸、氢氟酸、有机磷酸、螯合剂等组合而成，为多元弱酸，随着酸液与储层矿物反应生成氢氟酸，水解平衡被破坏，为了保持水解平衡，智能酸SA608不断生成氢氟酸，与地层砂岩矿物作用，故可以达到深穿透目的；同时，由于酸液具有对Ca2+、Mg2+、Fe3+离子的螯合作用，因此，能够防止酸化过程中Ca2+、Mg2+、Fe3+离子的二次沉淀，避免了酸化施工后的返排工序。

2 SA608酸液体系评价

2.1 SA608酸液溶蚀性能

酸对岩石的溶蚀性表征酸液实际可溶解岩石的量。为评价SA608酸液能否代替常规砂岩酸化工艺中的土酸，进行了储层岩粉(岩心取自A01注水井长8层位，主要富含石英、长石，同时含少量黄铁矿，将岩心研磨，过100目筛网制成所需岩粉)溶蚀实验(表1)。

由表1可知，2种酸液体系对岩石的溶蚀率均随着酸液浓度的增加而增加。智能酸SA608与水体积比为1.0∶1.0时与土酸12%HCl+2%HF体系的溶蚀速度相当，说明在溶蚀性能方面智能酸SA608能代替土酸；初步推荐酸化时酸液体系浓度为1.0∶1.0～1.0∶1.5，对于注水时间长，结垢严重的注水井可适当提高酸液浓度。

表1 智能酸SA608与土酸溶蚀率对比

2.2 SA608酸液岩心流动酸化效果

为了更加真实地反映智能酸SA608的酸化效果，进行了土酸常规三段式酸化、单步酸化和智能酸SA608岩心酸化流动实验。

2.2.1 土酸岩心流动酸化效果

(1) 常规三段式砂岩酸化岩心流动酸化效果。实验选用的酸液为前置液(12%HCl)、处理液(12%HCl+2%HF)、后置液(12%HCl)、基液(3%NH4Cl)。酸化实验效果用K/Ko(Ko为岩心原始渗透率，10-3μm2；K为酸化后岩心的渗透率，10-3μm2)与累计注入孔隙体积倍数的关系表征。实验结果见图1。

图1 常规三段式岩心酸化效果曲线

实验结果表明：经过常规三段式酸化后，通过基液测得岩心渗透率比初始值提高了18倍左右，酸化效果好，但岩心注酸端面破坏严重，存在过度溶蚀储层骨架的风险。

(2) 土酸单步酸化岩心流动酸化效果。实验选用的酸液为土酸体系(12%HCl+2%HF)，实验结果见图2。

图2 岩心土酸酸化效果曲线

实验结果表明：注入土酸阶段渗透率逐渐降低，酸液流过岩心时，渗透率明显低于初始渗透率，其主要是因为酸液与储层岩石接触后溶解CaCO3、MgCO3等矿物形成CaF2、MgF2等沉淀造成孔隙堵塞，随着注液过程进行，渗透率进一步降低，最终渗透率降至原始渗透率的44%，酸化改造效果差。

2.2.2 智能酸SA608岩心流动酸化效果评价

实验选用智能酸SA608与水体积比为1.0∶1.5的酸液体系，实验结果见图3、4。

实验结果表明：采用智能酸SA608作为连续注入酸化酸液，酸化后渗透率逐步升高，渗透率提高4.37倍，通过基液测得岩心渗透率为原始的11.59倍，同时岩心注酸端面没有出现过度溶蚀的现象，酸化改造效果显著，说明智能酸SA608酸液体系可以作为连续注入酸化体系。

图3 智能酸SA608酸化效果曲线

图4 智能酸SA608酸化前后岩心进酸端面对比

2.3 智能酸SA608酸液适用性

智能酸SA608主要是为了简化砂岩储层常规三段式酸化而研发，对于注水时间长、累计注水量大，注入水中机杂含量高、注入水水质差，从而导致储层结垢严重的井效果较为显著。

3 现场应用及效果分析

截至2014年12月，连续注入酸化工艺在长庆油田共实施5井次，有效率为100%，单井酸化平均用时为17.3 h(从酸化前准备到施工结束)，酸化前无需配液，酸化施工中无换液步骤和返排工序，大大简化了酸化工序。酸化后单井注水压力平均下降4.6 MPa，注水量平均增加18.6 m3/d，视吸水指数平均增加10.25倍，酸化后均达到配注要求，降压增注效果显著。5口注水井共对应油井30口，酸化增注后，其中有17口油井见效，日增油12.75 m3/d，油井见效显著。以A01井为例。

3.1 A01井基本情况

A01井是长庆油田的一口注水井，注水层位为长81，储层孔喉较小、渗透率低，物性较差；初期投注后注水压力为13.5 MPa，日注水量为20 m3/d。目前，该井注水压力为18.9 MPa，配注量为20 m3/d，日注水量为1 m3/d。与相邻注水井对比，注入压力相同的情况下，日注水量远低于邻井平均水平。较投注初期注水压力升高5.5 MPa，日注水量下降19 m3/d，欠注问题突出，通过对该井水样取样分析，发现注入水与地层水不配伍，存在结垢的问题，同时注入水中机杂含量高、粒径大，易堵塞孔隙喉道，故决定将A01井作为试验井，进行连续注入酸化施工。

3.2 A01井连续注入酸化施工情况及效果分析

通过对该井的资料分析，设计注酸量为14 m3，智能酸SA608与水体积比为1.0∶1.5，酸液主要由智能酸SA608、缓蚀剂、黏土稳定剂、黏土防膨剂等组成。施工时将酸罐和撬装泵接在注水管线上，使酸液随着注入水进入储层。为了使酸液快速注入目标储层，以1.2 m3/h的速度正替原酸，注入水以1.8 m3/h的速度注入，待酸液到达地层，压力逐渐下降到12.7 MPa，酸化施工作业中未出现异常。

与酸化前相比，酸化后A01井注水压力下降6.2 MPa，日注水量增加24 m3/d，视吸水指数提高29.77倍，酸化增注效果非常明显，目前配注量为25 m3/d，日注水量为25 m3/d。酸化后，注水井恢复正常注水，地层能量得到补充，周边6口油井中有3口井产油量得到不同程度的上升，较酸化前油井日增产油3.4 m3/d，酸化效果显著。

4 结论与认识

(1) 研制的新型智能酸SA608酸液体系具有较好的溶蚀性能，岩心酸液流动效果较好，不会产生过量溶蚀，导致储层骨架坍塌；对于储层物性差、注水时间长、井底结垢严重、注入水水质差的注水井有较好的酸化解堵效果。

(2) 酸化后A01井注水压力下降6.2 MPa，日注水量增加24 m3/d，视吸水数指提高了29.77倍，达到了配注要求，周边油井见效，产液量明显增加，酸化效果显著。

(3) 砂岩注水井连续注入酸化技术大幅简化了酸化施工步骤，缩短了施工周期，减少了现场施工劳动强度，酸化效果显著，建议大力推广使用。

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编辑 孟凡勤

20150428；改回日期：20150924

国家自然科学基金面上项目“多孔介质中酸液的流动反应行为研究”(51574197)

杨乾龙(1988-)，男，助理工程师，2012年毕业于西南石油大学石油工程专业，2015年毕业于该校石油与天然气工程专业，获硕士学位，现从事采油采气工艺技术研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.06.032

TE355.5

A

1006-6535(2015)06-0137-04