陈堡油田油井自转向酸化解堵试验研究

朱苏青，李 兴，李景辉

(中国石化江苏油田分公司采油一厂，江苏 扬州 225265)

陈堡油田油井自转向酸化解堵试验研究

朱苏青，李 兴，李景辉

(中国石化江苏油田分公司采油一厂，江苏 扬州 225265)

针对陈堡油田供液变差井酸化改善效果有限的问题，采用自转向酸酸化技术以实现酸化过程中酸液自动转向和深部穿透的目的，且酸化后遇烃自动破胶，返排彻底，无二次伤害，可以高效、均匀地酸化储层。通过缩合反应和季铵化反应合成出了一种具有自转向性能的粘弹性表面活性剂，并通过实验评价了浓度、pH值、温度等因素对该自转向剂粘度的影响。优选陈堡油田主力单元水平井进行自转向酸化解堵试验，取得很好的增油效果。

自转向酸化 表面活性剂 性能评价 现场试验 陈堡油田

陈堡油田K2t13砂层组为层状油藏，岩性为块状含砾砂岩，平均渗透率为382.9×10-3μm2，平均孔隙度为22.3%，胶结方式以孔隙-接触式胶结为主。自2008年以来，陈堡油田部分油井出现供液能力突然变差的情况，此后每年呈不同程度的递增趋势，严重影响陈堡油田的正常稳产。引起问题井供液变差的原因主要有井底结垢(钡垢堵塞)、井筒套损(产出液不匹配)、中高含水产出液的乳化问题等等，但主要原因是储层颗粒运移造成的。陈堡油田采用“控制生产压差+泡沫酸化解堵”的治理方法，取得一定效果，但也出现了新的开发难题，例如多轮次酸化效果逐轮变差，酸化后含水上升，酸化后易出砂。

改善陈堡油田供液变差井酸化效果的关键技术就是如何让酸液转向进入到低渗区域。采用酸化措施初期，泡沫酸可以实现转向酸化的目的，但随着酸化轮次的增加，储层的非均质性差异加大，致使泡沫酸化效果逐轮变差。采油厂在问题井的生产动态变化、措施调整效果、堵塞机理等分析总结的基础上，提出了自转向酸酸化技术，并在陈3平8井、陈3平7井进行矿场试验，取得初步的试验效果。

1 自转向酸酸化机理

自转向酸酸化技术是一种无伤害的转向酸化技术[1]，酸化过程中能够自动转向[2-3]进入低渗透区，酸化后遇烃自动破胶，返排彻底，无残渣。自转向酸泵入储层后，酸液与前端岩石发生酸岩反应，产生大量的钙镁离子；与此同时，因酸液的消耗而导致余酸pH值上升，酸液粘度升高，并具备独特的粘弹性[4]，对储层高渗孔隙产生暂时堵塞，对酸液的继续进入产生阻碍作用，导致注酸压力持续上升，迫使酸液进入次低渗或损害较严重的区域[5-6]。转向后酸化过程继续进行，进入该区域的酸液粘度再次增加，迫使酸液进入更低渗或损害更严重的区域[7-10]。这一过程交替进行，在储层岩石中形成酸蚀蚓孔，酸液对不同渗透率或损害程度的储层加以改造，增加储层岩心的导流能力，使油气层增产。

2 粘弹性表面活性剂的优选及性能

2.1 自转向酸体系的性能

自转向酸进入储层后，鲜酸与接触的储层岩石发生酸岩反应，导致鲜酸的消耗以及酸液pH值的上升，同时随着岩石矿物的溶蚀产生大量Ca2+和Mg2+。自转向酸之所以能够自动转向，主要因为粘弹性表面活性剂在pH值上升及Ca2+、Mg2+离子存在的环境下胶束形态发生改变，使得残酸粘度升高，迫使后续鲜酸转向进入低渗区域。因此评价粘弹性表面活性剂的转向能力就是评价其对残酸体系的增粘性能，为此后续实验通过人为补充Ca2+(加入CaCl2)以及升高酸液体系pH值来模拟残酸体系环境，评价粘弹性表面活性剂的增粘转向能力。

2.1.1 表面活性剂浓度对残酸粘度的影响

自转向酸残酸体系配制条件：22%CaCl2，温度为60 ℃，pH值为5.4，剪切速率为150 r/min。改变粘弹性表面活性剂的浓度(分别为4%，5%，6%，7%和8%)，测定酸液体系的粘度，实验结果见图1。

图1 残酸体系粘度与十八烷基丁基二羟乙基溴化铵浓度的关系曲线

由图1可以看出，当粘弹性表面活性剂浓度低于5%时，残酸体系粘度不足100 mPa·s，这主要是粘弹性表面活性剂浓度较低，体系中的胶束多以球状胶束形态存在，而球状胶束的增粘能力有限，致使体系粘度较低。

随着粘弹性表面活性剂浓度的不断升高，残酸体系粘度迅速显著增大。当粘弹性表面活性剂浓度达到6%时，体系粘度达到523.1 mPa·s，此时体系中胶束多以棒状胶束形态存在，导致体系粘度的大幅提高。

2.1.2 体系pH值对残酸粘度的影响

自转向酸残酸体系配制条件：粘弹性表面活性剂浓度为6%，22%CaCl2，温度为60 ℃，剪切速率为150 r/min。测定pH值分别为4、5、6、7时的酸液体系粘度，实验结果见图2。

图2 残酸体系粘度与pH值的关系曲线

由图2可以看出，随着残酸pH值的升高，残酸体系的粘度也随之升高。当残酸pH>5时，体系粘度可达520 mPa·s以上，此后随着pH值的升高，酸液体系粘度增加不再明显。

2.1.3 温度对残酸粘度的影响

自转向酸残酸体系配制条件：粘弹性表面活性剂浓度为6%，22%CaCl2，pH值为5.4，剪切速率为150 r/min。测定不同温度下的酸液体系粘度，实验结果见图3。

图3 残酸体系粘度与温度的关系曲线

由图3可以看出，残酸体系的粘度随温度的升高而降低。在实验过程中，布氏粘度计所能测定的最大粘度为8 000 mPa·s，当温度低于47.1 ℃时，残酸体系的粘度已经超过了粘度计的最大测量范围，此时的溶液呈浆糊状，粘度极高。当温度高于80 ℃时，残酸体系粘度在60～80 mPa·s之间。由此看出，粘弹性表面活性剂的自转向酸适用于80 ℃左右的储层酸化。

温度对自转向酸粘度的影响可以从分子热运动角度解释。高温时热能的增加会加剧分子热运动，分子间相互缠绕进而形成蠕虫状的胶束运动速率也会加快。反之，低温时分子热运动较弱，此时分子将会以相互缠绕方式形成网状胶束，体现出较高的表观粘度。

2.2 残酸破胶性能评价

自转向酸残酸体系配制条件：粘弹性表面活性剂浓度为6%，22%CaCl2，pH=2.5，加入不同质量分数的有机溶剂和去离子水，充分搅拌10 min后测量60 ℃，170 s-1下的酸液粘度。通过对粘度变化规律的分析，研究地层油气及加入的破胶剂对自转向酸残酸溶液粘度的影响。有机溶剂和水的破胶数据见表1和表2。

表1 有机溶剂破胶情况(60 ℃，170 s-1)

表2 水破胶情况(60 ℃，170 s-1)

由表1看出，有机溶剂煤油和乙二醇的加入均使自转向酸的残酸粘度降低，破胶效果明显。相比之下，加入乙二醇的残酸粘度下降幅度更大，其中加入5%乙二醇的乏酸粘度接近于水的粘度，表面活性剂胶束几乎完全破坏。当网状胶束遇到地层烃类物质或有机溶剂时，由于这些有机物具有亲油性，将被增溶进胶束的疏水基核心，蠕虫状胶束膨胀，最终分解成为较小的球形胶束，空间网状结构破坏，体系粘度降低。

由表2看出，去离子水对残酸破胶的作用效果。随着去离子水加入量的增大，残酸粘度迅速降低，加入300%去离子水时体系粘度即达到2.2 mPa·s，稀释降粘所用时间短，破胶效果明显。加水后胶束被稀释，浓度减小，分子间的缠绕等相互作用减弱，已形成的空间网状结构分解，使乏酸粘度降低。

3 现场试验及其效果评价

3.1 酸化方式优选

陈3平8井生产层位K2t13有8，9#两个小层，储层岩性为块状含砾砂岩，碳酸盐含量为8.6%，粘土含量2.4%，因储层碳酸盐岩含量少，因此采用自转向土酸体系进行酸化处理。

采用自转向酸酸化优化设计软件进行预测(见图4)，发现常规酸与自转向酸处理后均不能使储层均匀酸化，即不能让更多的酸进入到低渗区，因此本设计采用增效自转向酸两级酸化工艺。

图4 自转向酸优选评判模块

表3 陈3平8井酸化工作液配方

3.2 工作液配方确定

根据室内实验与前期矿场试验结果，结合本次改造目的，确定采用前置酸+主体酸配方体系，具体酸液配方见表3，酸化程序见表4。

表4 陈3平8井酸化程序

3.3 应用效果

该酸化措施于2015年4月15日在陈3平8井实施，该井酸化前日产液5.2 t，日产油2.5 t，含水52.2%，酸化后日产液28 t，日产油7 t，含水75.1%，日均增油量4.5 t(见图5)。

图5 陈3平8井酸化效果

4 结论

(1)与常规酸化相比，自转向酸具有滤失小、粘度高等特点，油井措施后解堵效果较好，增油效果显著。

(2)自转向酸残酸体系粘度与十八烷基丁基二羟乙基溴化铵浓度、体系pH值正相关，与温度负相关。

(3)当温度高于80 ℃时，自转向酸残酸体系粘度依然较高，可以满足陈堡油田的转向酸化需求。

[1] 周福建，熊春明，刘玉章．一种地下胶凝的深穿透低伤害盐酸酸化液[J].油田化学，2002，19(4)：232-235．

[2] Leal Jauregui，Jairo Alonso，Malik S A,et al.Field trials of a novel fiber-laden self-diverting acid system for carbonates in Saudi Arabia[R].SPE 132003，2010.

[3] Chris Wiggins，Harvey Quintero，lea Ubana.A novel，chemistry-based approach to fluid diversion in hydrocarbon based paraffin solvent treatments[R].IPTC 16939，2013.

[4] 李侠清，齐宁，杨菲菲，等.VES自转向酸体系研究进展[J].油田化学，2013，30(4)：630-634.

[5] Rawat A，Tripathi A.，Gupta C.Case evaluating acid stimulated multilayered well performance in offshore carbonate reservoir: Bombay High[C].Offshore Technology Conference，2014.

[6] Ahmed M.Gomaa，Jennifer Cutler,et al An effective acid placement technique to stimulate high-temperature sandstone and carbonate formations[R].IPTC 16689，2013.

[7] 沈建新，周福建，张福祥，等.一种新型高温就地自转向酸在塔里木盆地碳酸盐岩油气藏酸化酸压中的应用[J].天然气工业，2012，32(5)：28-30．

[8] 齐宁，刘帅，于泽坤．一种酸化转向剂十八烷基丁基二羟乙基溴化铵及其制备方法与应用：中国，2014106041819[P].2015-07-15．

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(编辑 谢 葵)

江苏油田耐高温表面活性稠化酸储层改造技术获得突破

常规酸液存在酸岩反应快，布酸不均，造缝能力差等技术瓶颈，而聚合物类稠化酸又存在残渣伤害等问题。为此，江苏油田分公司工程院设计合成了耐温90 ℃、120 ℃、150 ℃的新型表面活性稠化剂，具有易于工业生产、使用浓度低等特点，有效降低了稠化酸应用成本。

采用非炔醇类酸液缓蚀剂，构建了稳定的表面活性稠化酸液配方，针对不同油藏类型，制定了与之相适应的稠化酸酸化(压)体系配方；同时，研制了配套的酸岩反应模拟试验设备，提高了智能化控制水平及测试精度，为稠化剂研发和现场应用优化设计提供准确的酸岩反应动力学参数。

该技术适用于灰岩、砂岩等岩性储层油、气、水井的酸化、酸压，在江苏油田不同油藏类型应用62井次，其中，油井37井次，注水井25井次，平均单井增油1 756.5 t，平均单井增注1.2×104m3，增产增注效果显著，而且，能够释放常规储层改造技术无法动用的地质储量，使欠注井达到地质配注要求，提高了油藏采收率。

此项研究成果拥有授权国家发明专利6项，荣获2016年度江苏油田科技进步一等奖。

(虞建业)

Study on plugging removal by self-diverting acidization for Chenbao Oilfield

Zhu Suqing,Li Xing,Li Jinghui

(No.1OilProductionPlantofJiangsuOilfieldCompany,SINOPEC,Yangzhou225265,China)

To solve the problem of limited effect in conventional acidizing for wells with low fluid production in Chenbao Oilfield,the self-diverting acidization technology was proposed.The self-diverting acid fluid can automatically redirect and penetrate deeply target layers in the process of acidizing.The gelatinous self-diverting acid can be broken by contacting hydrocarbon after acidizing.And then the reacted acid can flow back easily without residuals and secondary damage.As a result,the target formation can be homogeneously and effectively acidized by the self-diverting acidization technology.A kind of viscoelastic surfactant with self-diverting property was developed through condensation reaction and quaterisation reaction.It was carried out evaluation on the effect of concentration,pH value and temperature on the viscosity of self-diverting acid fluid.The technology was implemented in horizontal well in Chenbao Oilfield.The obvious oil increasing oil effect was obtained.

self-diverting acidizing;surfactant;property evaluation;field test;Chenbao Oilfield

10.16181/j.cnki.fzyqc.2017.01.014

2016-06-24；改回日期：2016-09-07。

朱苏青(1972—)，硕士，高级工程师，现从事采油工程研究与管理工作。电话：0514-86763505，E-mail：zhusuq.jsyt@sinopec.com。

TE39

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