曹妃甸11⁃2油田高含水水平井酸化研究与应用

张继伟,王春林,荣新明



曹妃甸11⁃2油田高含水水平井酸化研究与应用

张继伟1,王春林2,荣新明2

（1.中海石油（中国）有限公司 天津分公司,天津 300452； 2.中海油田服务股份有限公司,天津 300459）

在曹妃甸11⁃2油田高含水水平井实施酸化措施后，效果不佳，为提高作业效果，对酸液体系和施工参数进行了针对性优化。酸液体系优选实验结果发现，土酸溶蚀能力高于氟硼酸和多氢酸，而多氢酸缓速能力明显优于土酸和氟硼酸；施工参数模拟结果表明,提高注酸速度有助于提高酸化效果，解堵半径1~2 m即可有效解除储层污染。首次将溶蚀能力强的土酸和缓速能力高的多氢酸在曹妃甸11⁃2油田三口井酸化作业中综合使用，现场施工后三口井平均单井日增液362 m3/d，平均单井日增油16.4 m3/d，解堵增产效果显著。

酸化；水平井；高含水；多氢酸；土酸

水平井可以扩大油层中的接触面积，改善油层的开发效果，是开发海上油气田、提高产量和采收率的一项重要技术[1]，海上油田的水平井具有大段合采、含水率高、产液剖面不明确、层内层间非均质性强等特点，给后续酸化措施带来诸多困难[2⁃6]，且由于作业场地面积小、作业费用高等因素，常规动管柱机械转向酸化和化学暂堵酸化等工艺受到较大限制[7⁃11]。曹妃甸油田馆陶组油层为水平井开发方式，目前综合含水率已达94.6%，该油田水平井投产后大多采用单一酸液体系进行酸化解堵，但酸化效期较短，往往出现增液不增油甚至增液降油的现象。本研究通过室内实验优选出了一套溶蚀能力高、缓速能力强的酸液体系，并结合渗流力学平面径向渗流理论，针对注酸速度和解堵半径等施工参数进行了针对性的优化，研究成果已成功在曹妃甸11⁃2油田三口井得到应用，日增油近16.4 m3/d，增产效果显著。

1 酸液体系优化

1.1 储层敏感性实验

储层敏感性实验可以为酸化体系的合理选择提供重要依据，本文按照SY/T 5368-2010《储层敏感性流动实验评价方法》对CFD11⁃2⁃2井馆陶组取芯进行了速敏、水敏、盐敏和酸敏评价，实验结果见图1-4。

图1　速敏实验曲线

图2　水敏实验曲线

图3　盐敏实验曲线

通过对储层的敏感性评价实验结果的综合分析可以得出，曹妃甸11⁃2油田馆陶组油层无酸敏和速敏，水敏损害程度为中等偏弱，盐敏损害程度为中等偏强，其中速度敏感性实验和土酸敏感性实验中渗透率没有下降，反而有所上升，这是因为储层岩心本身胶结疏松，流速升高后或者土酸流经孔吼处后，掉落的微粒沿着大孔道流走，不仅没有堵塞吼道，反而提高了岩心孔隙度和渗透率。因此，酸化储层改造措施须选择溶蚀能力强、缓速能力强的酸液体系来去除污染。

图4　盐酸和土酸酸敏实验曲线

1.2 酸液溶蚀实验

酸液溶蚀实验是优选酸液类型和用酸浓度的重要手段，本文利用失重法在90 ℃条件下对CFD11⁃2⁃2井馆陶组岩屑进行了溶蚀实验，根据1.1实验结果，选用的酸液体系包括盐酸、土酸、氟硼酸和多氢酸，反应时间为2 h，实验结果见表1，溶蚀率计算公式见式(1)。

溶蚀率=（溶蚀前岩屑质量-溶蚀后岩屑质量）/溶 蚀前岩粉质量×100% （1）

由表1可以看出，CFD11⁃2⁃2井馆陶组岩屑盐酸的溶蚀率比较低，在2.16%~4.15%，随着盐酸质量分数增加，溶蚀率有一定程度的增加，但增加幅度不大，说明该油田馆陶组储层碳酸盐岩含量较少，因此酸液中盐酸质量分数6.0%~8.0%即可；土酸的溶蚀率在17.06%~19.67%，氢氟酸（HF）质量分数大于1.5%后，溶蚀率随着HF酸质量分数的增加变化不大，由于储层岩石胶结疏松，颗粒容易运移，因此HF质量分数不宜超过1.5%；氟硼酸的溶蚀率在7.86%~14.25%，随着氟硼酸质量分数的增加，岩屑溶蚀率有所增加，因此氟硼酸使用质量分数不超过8.0%为宜；多氢酸的溶蚀率在13.41%~14.90%，溶蚀率随着多氢酸质量分数的增加有所增加，但增加幅度不大，选择质量分数为3.0%HCl+3.0%多氢酸1+（3.0%~4.0%）多氢酸2较为合理。

表1　曹妃甸11⁃2⁃2井馆陶组岩屑溶蚀数据

注：表1中酸液体系项百分数均为质量分数，下同。

1.3 酸岩反应速度实验

酸岩反应速度是判断酸液体系缓速性能优良的重要依据。测试了不同时间下土酸、氟硼酸和多氢酸对CFD11⁃2⁃2井馆陶组岩屑溶蚀率，实验方法条件同1.2，实验结果见图5。

图5　CFD11⁃2⁃2井馆陶组酸岩反应速度

由图5可以看出，3种酸液体系中，土酸反应速度最快，氟硼酸次之，多氢酸最慢。这是因为氟硼酸和多氢酸是一种缓速酸液体系，在酸化过程中会逐级释放出氢离子和氟离子，对岩粉进行缓慢溶蚀。水平井伤害范围较大，为了达到既能充分反应掉近井地带污染，又能达到深穿透和防止溶蚀过快导致井眼附近储层垮塌的目的，需要将溶蚀率较高的土酸和缓速效果较好的多氢酸结合起来使用。

1.4 酸岩流动实验

酸岩流动实验可直观反映酸液对储层污染的解除效果。根据1.1-1.3实验结果，酸液体系选择如表2所示，实验温度为90 ℃，基液为模拟地层水，进行酸岩流动实验，结果见图6。由图6可以看出，反驱处理液I和II期间，渗透率有下降趋势，这可能是溶蚀后的黏土微粒脱落下来在运移过程中对孔吼有一定堵塞，反驱后置液和正驱基液阶段，渗透率开始逐步提高，说明储层中黏土微粒已经被溶蚀反应完全或变得比较小，增加了岩心的孔渗，最终酸化后岩心渗透率为酸化前的2.48倍，增加幅度较大，这证实了采用土酸和多氢酸的复合解堵体系在曹妃甸11⁃2油田馆陶组储层酸化是可行的。

表2　优选的酸液体系配方

图6　CFD11⁃2⁃2井馆陶组岩芯酸岩流动实验曲线

2 施工参数优化

2.1 注酸速度优化

合理的注酸速度既能保证充分的酸岩反应又能确保地层不被压破，本文根据常规注酸速度影响因素，结合CFD11⁃2油田储层特点和伤害特征，确定了最大注酸速度公式（见式（2））：

式中,max为最大注酸速度，m3/min；F为地层破裂压力，MPa；av为地层平均渗透率，10⁃3μm2；为储层厚度，m；s为储层压力，MPa；为流体黏度，mPa·s；为表皮系数。

施工排量

代表着储层渗流物性的流度系数按式（4）求出:

将储层参数和伤害特征参数代入式（4），计算出不同伤害特征下的流度系数，结果如图7所示。

由图7可以看出，随着注酸速度的增加，流度系数大幅度增加，这说明注酸速度对流度系数有很大的影响，大排量注酸速度有助于增加酸蚀半径及酸蚀区的渗透率，提高酸化施工效果。因此CFD11⁃2油田酸化施工时，需要在施工压力不超过地层破裂压力的前提下，尽量提高注酸速度。

图7　曹妃甸11⁃2油田馆陶组在不同表皮系数下流度系数与注酸速度的关系

2.2 解堵半径优化

根据渗流相关理论[12⁃13]，可计算出渗透率伤害率（伤害后渗透率/原始渗透率）与伤害半径的关系，结果如图8所示。由图8可以看出，远井区域渗透率降低对产能影响较小，酸液对远井区域渗透率提高幅度不大，因此曹妃甸11⁃2油田的解堵半径在1.0~2.0 m即可解除大部分污染。

图8　曹妃甸11⁃2油田馆陶组不同表皮系数下渗透率伤害率与伤害半径的关系

3 现场应用

CFD11⁃2油田A16H2、A25H和A27H三口井生产层位为馆陶组1382砂体，投产后均表现出比采液指数低，生产压差较大的现场，分析认为存在着严重的微粒膨胀运移堵塞。2017年4月份对三口井进行了酸化施工（酸液体系见表2），三口井生产条件和施工参数见表3，施工效果见表4，酸化后三口井平均单井日增液362 m3/d，平均单井日增油16.4 m3/d，解堵增产效果显著。

表3　三口井生产条件和酸化施工参数

表4　三口井酸化效果

4 结论

针对曹妃甸11⁃2油田高含水水平井酸化出现增液不增油甚至增液降油的问题，开展了酸液体系优选和施工参数优化研究，首次提出了高溶蚀的土酸与强缓速的多氢酸相结合的复合酸液体系，并对注酸速度和解堵半径进行了详细优化。2017年4月该项技术成果在CFD11⁃2三口水平井中得到成功应用，平均单井日增液362 m3/d，平均单井日增油16.4 m3/d，解堵增产效果显著，在类似高含水水平井的酸化中有很好的示范意义和推广价值。

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(编辑 闫玉玲）

Research and Application of Acidizing Technology on High Water⁃Cut Horizontal Well of CFD11⁃2 Oilfield

Zhang Jiwei1,Wang Chunlin2,Rong Xinming2

(；）

Several studies have been done on the acid system and acidizing operation parameters in order to improve acidizing effect on high water⁃cut horizontal well of CFD11⁃2 oilfield.The results show that the corrosion capacity to rock of mud acid is higher than fluoroboric acid and muti⁃hydrogen acid,while the retard capacity to rock of muti⁃hydrogen acid is superior to mud acid and fluoroboric acid.The results by simulate on acidizing operation parameters show that high injection rate is favorable to improving acidizing effect,and the pollution can be removed effectively when acidizing radius is 1~2 m.Soil acid with strong dissolution ability and polyhydrogen acid with high retardation ability were firstly used in acidizing operation of three wells in Caofeidian 11⁃2 oilfield.After field operation,the average daily fluid increment of three wells was 362 m3/d,and the average daily oil increment of single well was 16.4 m3/d.The effect of plugging removal and stimulation was remarkable.

Acidizing； Horizontal well； High water content； Muti⁃hydrogen acid； Mud acid

TE357

A

10.3969/j.issn.1006⁃396X.2018.06.015

2017⁃12⁃12

2018⁃05⁃20

“十三五”国家科技重大专项中海油天津分公司“渤海油田高效开发示范工程”项目资助（2016ZX05058）。

张继伟（1983⁃），男，工程师，从事海上油田油气水处理、增产措施技术以及提高采收率等采油工艺方面的研究；E⁃mail:zhangjw6@cnooc.com.cn。

1006396X（ 2018）06009506

http://journal.lnpu.edu.cn