一种适用于陆丰油田爆燃压裂酸化的高效酸

蒋林宏

（1.中国石油大学（北京），北京102249；2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300457）



油气工程

一种适用于陆丰油田爆燃压裂酸化的高效酸

蒋林宏1，2

（1.中国石油大学（北京），北京102249；2.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津300457）

为了解决我国海上低渗油田一直面临的酸化注入压力过高的问题，引进了爆燃压裂酸化或称爆燃诱导酸化的技术并在陆丰油田首先运用，其特点是利用爆燃压裂预处理地层从而提升酸液注入能力。针对陆丰13-1油田低渗层的爆燃压裂酸化施工研发了一种专门处理爆燃压裂产生裂缝的高效酸，其基础酸液由盐酸、多元酸、有机弱酸构成，加入了缓蚀剂、防膨剂、表面活性剂、防垢剂和抗氧化剂。实验评价表明该酸液成品对陆丰13-1油田低渗层的岩粉溶蚀率约为26.5%，对N80标准钢片腐蚀速率为1.242 g/m2·h，具有溶蚀能力强、防膨、缓蚀性能优越的特点，为陆丰油田低渗层的爆燃压裂酸化施工提供了一种可选酸液。

爆燃压裂酸化；低渗层；高效酸；爆燃压裂裂缝；注入能力

近年来，具备独特优势且成本低廉的爆燃压裂技术在我国陆地油田已经具备了十分广泛的运用而且已经开始在海上油田推广［1］。2014年5月陆丰13-1油田26H井进行了我国海上油田首次爆燃压裂酸化施工，该井在爆燃压裂之前在15.86 MPa压力下的排量为0.11m3/min，经过两次爆燃压裂施工以后，在酸化作业时，15.86 MPa压力下的排量增大至0.32 m3/min［2］。实际运用效果表明爆燃压裂施工明显改善了地层渗透性，降低了酸液的注入压力。然而借鉴陆地油田的经验来看［3］，爆燃压裂酸化施工过程中，爆燃压裂形成的裂缝理论上可以大幅度降低酸液注入压力，但爆燃压裂不使用支撑剂的特点导致其形成的裂缝抗闭合能力较差，作用有效时间较短。为了增强爆燃压裂酸化施工的作用效果，本文结合爆燃压裂产生的裂缝具体特征，针对陆丰油田低渗层的特征研发了一种适合爆燃压裂酸化的高效酸。

1　陆丰油田低渗层基本情况

陆丰13-1油田位于南海珠江口盆地，所在海域水深140m～150 m。处于惠州和陆丰次凹之间的低凸起带上，南邻东沙隆起带，北邻北部断阶带，为油气运移聚集的有利区带。爆燃压裂酸化施工的主要目标层是位于2 500m左右的低渗层，低渗层的岩性主要为泥灰质粉细砂岩，泥质-灰质胶结，岩性较致密，非均质性强。其平均厚度13m，孔隙度约13.5%，渗透率约90× 10-3μm2，大部分小层泥质含量在20%左右，除此之外还有较高的钙质。陆丰油田低渗层一直存在酸液挤注困难的问题，部分井在进行酸化施工时注入压力已经接近地层破裂压力，但排量还是持续在很低的水平，分析其原因可知是由于储层渗透率低并且缺少微裂缝。

2　高效酸研发思路

一般认为爆燃压裂施工产生的裂缝是由爆燃冲击波的拉伸和高温高压气体的扩张共同造成的，其整个施工过程中没有任何支撑剂，所以裂缝的“支撑”是依靠不均匀剪切和壁面颗粒的不均匀脱落。相比水力压裂的裂缝而言爆燃压裂产生裂缝的缝长、缝宽都处于较低的水平，而且更加容易闭合。这就要求爆燃结束之后的酸液有以下特征：（1）具有较强的溶蚀能力，能够进一步扩张裂缝；（2）和地层流体配伍性好，不会产生污染堵塞裂缝；（3）缓蚀性能好，对油田管材伤害小。

针对陆丰油田低渗层泥灰质粉细砂岩为主且富含泥质、钙质的特点，为了达到以上目的，在酸液配方的选择上考虑多种酸液的复配［4］。首先考虑到储层骨架的岩性，选择溶蚀效果好的HCl作为主要辅剂，为了防止产生沉淀加入有机多元酸H3X和无机多元酸H3Y作为H+补充剂，其将在整个反应过程中不断电离出H+从而抑制Ca2+和SiF62-形成沉淀。爆燃裂缝中可能会有脱落的固体颗粒，需要整个酸液体系具有一定的黏度，且一直保持较高的H+浓度。因此选择加入H1X酸，该产品可以使整个体系保持较高的黏度而且对硅酸盐有较强的溶解作用。在保证酸液的溶蚀效果以后，需要加入有机物A，盐P和盐D，其中有机物A是一种广泛使用的新型非离子表面活性剂，同时有很好的降低滤失作用；盐P是一种少见的有机盐，其有机酸根对离子有极强的螯合能力可以同时阻止金属和非金属垢的形成；盐D是一种常用的抗氧化剂，用以保证体系的质量。

3　高效酸配方的确定和评价

3.1高效酸基准液浓度的确定

基准液的成分为HCl，H3X和H3Y。为了确定三种酸液的最佳浓度，用不同浓度的酸液对陆丰13-1低渗层的岩心在60℃水浴条件下进行静态溶蚀实验，时间为6 h，试验结果（见图1）。为了达到最佳溶蚀效果，选择岩粉溶蚀率最高的浓度，通过图1可知基准液最佳配方为6%HCl+5.5%H3X+5.5%H3Y。

图1　陆丰13-1油田岩粉溶蚀率随酸液浓度变化

3.2H1X酸的浓度优选

H1X酸是一种盐的饱和水溶液加微量增稠剂和弱酸配制而成，它是针对砂岩地层研发的一种复配用酸液。现场运用证明适当浓度的H1X能够提升整个酸液体系溶蚀硅酸盐的能力，但是其浓度过高反而会降低整个体系的H+浓度从而影响基准酸液的溶蚀能力。向基准酸液中加入不同浓度的H1X以后再次以陆丰13-1低渗层的岩心在60℃水浴条件下进行静态溶蚀6 h，试验结果（见图2）。因此确定H1X浓度为3%。

图2　陆丰13-1油田岩粉溶蚀率随H1X浓度变化

3.3添加剂优选

3.3.1缓蚀剂优选为了保证正常注入，酸液必须添加缓蚀剂，在60℃常压下用几种市场上的缓蚀剂成品做了腐蚀实验［5］，实验结果（见表1），因此本酸液体系选择配伍性好，且缓蚀效果突出的缓蚀剂HS-4。

3.3.2防膨剂优选为了避免引起地层黏土膨胀，酸液必须添加防膨剂。防膨剂的性能对于陆丰油田低渗层的爆燃压裂酸化是至关重要的，因为前期爆燃压裂产生的裂缝本身就缝宽、缝长较小，而且储层泥质相对含量较高。如果黏土在裂缝中发生膨胀会引起裂缝渗透能力的大幅度降低，最坏的情况就是直接将裂缝堵塞，阻止酸液与岩石进行反应，从而使整个爆燃压裂酸化施工无效。用几种市场上的防膨剂成品做了防膨实验［6］，实验结果（见表2），本酸液体系选择配伍性好，且防膨效果最佳的防膨剂FP-01，其添加量一般为3%。

3.3.3表面活性剂、防垢剂和抗氧化剂的浓度优选首先，将A盐和P盐分别配制成常温下的饱和溶液A和P，再按照一定的浓度一次加入酸液中。现场使用经验表明A溶液的添加量一般为1%～3%，P溶液的添加量一般为2%～5%。考虑到本体系已具有较强的缓蚀能力，不需要太多金属离子阻垢剂，从节约成本的角度出发选择A溶液添加量为1%，P溶液添加量为2%。为了保证体系更加稳定，必须加入一定剂量的抗氧化剂D，按照现场运用经验，其添加量一般为0.5%。经过上述实验过程，最终确定高效酸的配方为（质量浓度）：6%HCl+5.5%H3X+5.5%H3Y+3%H1X+1%HS-4+ 3%FP-01+1%A+2%P+0.5%D。

配制完成的酸液与陆丰13-1油田的地层水和原油配伍性好，具体性能参数（见表3）。

表1　缓蚀剂优选实验

4　结论

（1）爆燃压裂酸化施工过程中，爆燃压裂形成的裂缝理论上可以大幅度降低酸液注入压力，但裂缝的导流能力较差且易闭合。酸化可以进一步巩固爆燃压裂的效果，使用的酸液应该具有溶蚀能力强、综合性能佳的特点。

（2）通过理论分析和实验室评价复配出一种适用于针对陆丰13-1油田低渗层爆燃压裂酸化施工的酸液体系，其由基础酸液和添加剂组成，具有溶蚀率高、配伍性、防膨性和缓蚀性都较好的特点，其配方为：6% HCl+5.5%H3X+5.5%H3Y+3%H1X+1%HS-4+3% FP-01+1%A+2%P+0.5%D。

表2　防膨剂优选实验

表3　配制完成后的酸液参数

［1］蒋林宏，王敉邦，张梅.国内外高能气体压裂技术的运用概况及独特优势［J］.石油化工应用，2016，35（3）：6-9.

［2］孙林，宋爱莉，易飞，等.爆压酸化技术在中国海上低渗油田适应性分析［J］.钻采工艺，2016，39（1）：60-62.

［3］吴飞鹏，蒲春生，任山，等.燃爆诱导酸化压裂在川西气井中的先导实验［J］.中国石油大学学报（自然科学版），2008，32（6）：101-103.

［4］孙林，等.一种适合海上油田砂岩油田的单段塞活性酸液体系［J］.钻井液与完井液，2016，33（1）：97-101.

［5］酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标［S］.SY/T5405-1996.

［6］SY/T5971-1994注水用黏土稳定剂评价［S］.1994.

An efficient acid used in deflagrate-acidizing technology in Lufeng oilfield

JIANG Linhong1，2
（1.China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102249，China；2.CNOOC Ener Tech-Drilling and Production Co.，Tianjin 300457，China）

For the purpose of solving the problem of extremely high injection pressure came out in acidizing of offshore wells in China，recommended the so called deflagrate-acidizing technology or deflagrate assisted acidizing technology，which was used firstly in Lufeng oilfield.The feature of this technology is to take advantage of deflagrating to pretreat the reservoirs to reduce injection pressure.Carried out a special effective acid for the fractures produced by deflagrating aimed at the low permeable layers of Lufeng oilfield 13-1.The basic potion of this acid is consisted of a hydrochloric acid，polyatomic acid and organic acid，the additives includs corrosion inhibitor，anti-swelling agent，surfactant，anticrustator and antioxi－dant.Laboratory results showed that this acid had achieved the dissolution rate of 26.5% when tested with rock powder from low permeability lays of target oil field and achieved the corrosion rate of 1.242 g/m2·h when tested with N80 standard steel pieces.In conclusion，this acid has outstanding abilities of dissolving，anti-swelling and corrosion inhibiting.It is an available acid for deflagrate-acidizing in low permeable layers of Lufeng oilfield 13-1.

deflagrate-acidizing；low permeable；efficient acid；deflagrate generated fractures；injection ability

TE357.2

A

1673-5285（2016）07-0005-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.07.002

2016－06-08

国家科技重大专项子课题“海上油田化学驱配套技术”，项目编号：2011ZX05024-004-09。

蒋林宏，男（1991-），硕士，现从事油气田开发理论与施工工艺方面的研究工作，邮箱：LinhongJiang@yeah.net。