注水井多氢酸解堵技术研究与试验

马文天　夏胜淼

【摘 要】本文针对沈阳油田沈161块、沈95块等低渗透砂岩油藏特点、储层物性特征、污染等原因导致注水井注水压力升高、注入量下降的现状，开展了多氢酸解堵增注技术的研究与试验。现场应用情况表明，该解堵技术可有效解除地层污染，提高注水井近井地带渗透率，降低注水压力，提高注水量。

【关键词】高凝油；多氢酸；低渗透砂岩；解堵增注

0 前言

沈阳油田沈161块、沈95块低渗透砂岩油藏由于油藏埋藏深、储层物性差、储层受伤害，沈161块黏土含量高、沈95块还由于油品性质特殊等原因导致注水井注水压力升高、注入量下降。目前两个低渗透砂岩区块因注水压力高而停注的井数为34口，及时恢复这些注水井将极大改善地层供液条件，稳定地层压力，降低自然递减率，对稳定对应油井产量将起到很大作用。多年以来，针对低渗透砂岩注水井主要采用了土酸酸化解堵技术，清除注水井近井地带的污染，恢复地层渗透率或者溶蚀地层岩石胶结物以提高地层渗透率。土酸与黏土矿物反应速度快，酸液大量消耗在近井地带，处理半径小，生成的二次沉淀对地层有新的伤害，解堵效果不明显。为此，进行了多氢缓速酸解堵增注技术的研究，室内实验进行了酸液复配类型和添加剂优选，对处理剂用量、注入速度、施工工艺等几个方面进行了研究。2009年现场试验4井次，应用多氢缓速酸解除地层污染，提高注水井近井地带渗透率，降低注水压力，提高注水量，取得了良好的解堵效果。

1 项目原理

近年来砂岩酸化的发展方向是利用缓慢生成HF的方法来控制酸岩反应速度，达到深部酸化解堵的目的。氟硼酸和磷酸都是这类缓速酸，但是这些体系不能克服酸与黏土和石英界面反应速率的巨大反差。为此，借鉴国外20世纪90年代相关资料，通过室内研究，开发了一种新型多氢缓速酸体系，解决常规土酸酸化、氟硼酸和磷酸酸化存在的问题。

1.1 反应机理

膦酸酯复合物理论上可电离出5个氢离子，因此被称为多氢酸。多氢缓速酸体系主要由膦酸酯复合物和氟盐反应生成HF，生成的HF再与岩石矿物反应。实质上与砂岩储层反应的物质仍然是HF，但膦酸酯复合物可以逐步电离出氢离子与氟盐反应，缓慢生成HF，因此控制了酸岩反应速度，实现了缓速。在酸液与地层开始反应时，由于化学吸附作用，在黏土表面形成硅酸-磷酸铝膜的隔层（厚度不超过1微米），阻止黏土与HF进一步反应，防止了地层基质被肢解。隔层在弱酸（HF酸/碳酸）和水中溶解度小，在有机酸中溶解其次，但在HCL酸中溶解很快。因此，可以用少量的盐酸和甲酸调整粘土的溶解度，达到优化设计的目的。

1.2 岩心溶蚀及流动效果实验

选用包括多氢酸、氟硼酸、土酸各三种浓度共9种酸液来进行室内实验，针对不同区块优选出适合的主体酸。下面主要以优选出的结果进行对比评价。

1.2.1 岩心溶蚀实验

通过实验可以为设计酸化解堵方案提供资料，优选酸化解堵主体酸液体系。

（1）多氢酸体系与其它体系对石英的溶蚀率对比试验

从溶蚀结果看，多氢酸对石英的溶蚀率从反应开始就一直高于土酸和氟硼酸，反应进行到120分钟的时候，土酸的最终溶蚀率为8.35%，氟硼酸为0.50%，多氢酸体系为14.78%。

（2）多氢酸体系与其它体系对黏土的溶蚀率对比试验

从溶蚀结果看，多氢酸对黏土的溶蚀率从反应开始就一直低于土酸和氟硼酸，反应进行到120分钟的时候，土酸的最终溶蚀率为95%，氟硼酸为59%，多氢酸体系为38%。

（3）多氢酸体系与其它体系对碳酸钙的反应性能对比

多氢酸与碳酸钙反应过程中，氢离子浓度基本保持恒定的较高水平，而土酸和氟硼酸与碳酸钙反应到20分钟时，氢离子浓度就下降到1.0mol/l，成为残酸，失去反应活性。多氢酸有利于保持溶液的低PH值，同时，多氢酸可以电离出充足的氢离子，与氟盐反应生成氢氟酸。

1.2.2 三种酸液体系流动性实验

通过流动性实验，对比不同酸液体系对岩心渗透率的改善程度。

用土酸体系和氟硼酸体系处理效后，渗透率比值在1.0左右。而多氢酸的试验表明，多氢酸可以取得较好的酸化处理效果，渗透率比值均大于2.0。

1.3 多氢缓速酸酸化解堵工艺

1.3.1 处理剂用量

处理剂用量按处理半径计算：

Q=πr2hФ

式中：Q-酸化解堵处理剂用量，m3；r-酸化解堵处理半径，m，一般在2～3m；h-酸化解堵井段油层厚度，m；Ф-酸化解堵井段油层有效孔隙度，%。

1.3.2 施工工艺

根据不同油藏特性，油藏特点和水井情况来确定不同的酸化工艺，主要依据泥质含量的不同，利用少量的盐酸和甲酸调整粘土的溶解度；依据孔隙度和渗透率的不同，利用少量的盐酸和醋酸调整酸液的PH值，从而调节多氢酸对石英的溶解度。

总的施工工艺为：利用基液防膨，前置液和前置酸预处理油层，清洗附着在孔隙岩石表面原油，溶解岩石矿物中钙质，防止注入主体酸时钙、镁离子沉淀；注入主体酸溶解黏土矿物和无机堵塞，恢复地层渗透率；后续注入顶替液，冲洗进井地带，提高酸化解堵效果。

施工压力和排量：要求在低于地层破裂压力的条件下，尽可能提高注酸速度，根据现场情况注酸速度在0.5～2m3/min。

2 现场实施情况

沈161块、沈95块多氢缓速酸试验应用4井次，至目前注水压力比措施前低2～11MPa，措施后累増注19036 m3，措施有效率100%，对应油井11口，间接增油378.8吨，前42-57、前46-60处理后由増注泵注水改为干压注水。

3 结论

（1）多氢缓速酸解堵增注技术解决了常规土酸处理半径小，生成二次沉淀的问题，提高了措施成功率，延长了措施有效期。

（2）该技术在缓速的同时，解决了基质骨架被过度肢解问题，找到了一种先进的砂岩酸化体系。

【参考文献】

[1][美]B.B.威廉斯（B.B.Williams），等著.油井酸化原理[M].罗景琪译石油工业出版社，1983，3.

[2]中国石油天然气总公司.发布.油水井化学剂解堵效果评价作法[M].北京：石油工业出版社，1994.

[3][美]埃克诺米德斯，油藏增产措施[M].石油工业出版社，1991.

[4]王鑫，等.低渗透油田注水井解堵规模的探讨[J].大庆石油地质与开发，23卷第3期，2004，6.

[责任编辑：杨玉洁]