陕北低渗油藏深度酸化降压增注酸液体系研发
2019-03-25王鹏涛赵琪王小军马江波
王鹏涛 赵琪 王小军 马江波
摘要：针对陕北区块低孔、低渗储层注水过程泵压较高、储层堵塞严重，造成注水措施无法实施，从而影响油田整体开发的问题，通过实验分析了储层堵塞物主要成分，按照深度酸化、转向功能、低伤害的要求，设计了新型深度酸液体系，通过长岩心（1m）实验分析结果表明，设计的新酸液体系具有较好的深度穿透功能，酸化后岩心渗透率提高近9倍，渗透率沿酸液穿透路径损失率较低，仅10%左右，有效实现了深度酸化的目的。
关键词：低渗储层;酸化改造;深度酸化;酸液体系
中图分类号：TE357.2文献标识码：A 文章编号：167l-0460（2019）06-0156-05
注水是油田开发过程保持地层压力、提高原油采收率的重要技术手段，目前各大油田在注水的实施上已经有了大量的技术经验，随着注水措施的广泛应用，给油田开发带来了巨大的经济效益。但注水过程中也存在的一系列的问题，针对低渗砂岩油藏，由于注入地层水处理不达标，以及注入水与地层不配伍、注水强度过大等原因，造成注入地层水与储层岩石矿物发生反应，产生储层岩石矿物颗粒膨胀、颗粒运移等，造成储层堵塞，形成儲层污染，降低油田开发效果。因此，对于难注井及储层堵塞井，需要进行储层酸化，使注入酸液对储层岩石进行溶蚀，形成溶蚀孔洞及裂缝，提高储层渗透率，减缓因注水造成的储层污染，从而恢复注水措施。但由于许多注水井注水及酸化循环次数增多，造成了重复酸化效果维持时间较短，酸化实施有效性大大降低，平均年酸化实施次数逐渐提高。因此，需要开展针对低渗油藏深度酸化工艺技术研究，来保障酸化影响范围变大，酸液穿透更远的距离，达到深部解堵、深度改造的目的。
王继刚等（2018）通过实验分析选取了HF、土酸和有机复合酸，配制出5种不同酸液体系，针对绥中砂岩储层进行酸化实验，选择出最佳酸液体系，实现了酸度酸化目的。
李转红等（2015）针对姬塬油田延长9储层酸化压裂改造效果较差的问题，调研了国内外深度压裂工艺技术，研制出性能较好的缓释酸液体系，应用于现场11口井，验证了研发的新型缓释酸液体系能够实现深度酸化的目的。
王元庆等（2014）针对叙利亚稠油油藏储层物性较差、开发效率较低的问题，研发了研制了多组分缓释转向酸液体系，并分析了酸岩反应特征，并对反应后的岩心进行CT扫描、压汞分析等，验证了研发的新酸液体系具有良好的深度酸化效果。
肖长久等（2010）针对蜀南区块低孔低渗储层开发效果较差的问题，通过优化酸化压裂工艺技术措施，研发新型酸液体系，将储层分为三类，针对不同类储层实施不同措施方案，从而提高储层改造效果。
综上所述，对于低渗储层酸化工艺技术在国内已经开展了大量的研究，主要侧重于酸化工艺的革新及酸液体系的研发，对于低伤害深度酸液体系特别是具有转向特性酸液仍待以进一步研究。本研究基于实验室对研发了一种针对低渗储层深度转向酸化酸液体系，具有低伤害、强酸蚀效果，对于改善储层酸化效果具有更好的优势。
1 储层特征
1.1储层物性分析
陕北某区块属延长油田子长采油厂所辖矿权区域，主要目的层位为延长组油藏，注水开发层位层位孔隙度分布在1.9-18%，平均孔隙度8.9%，渗透率分布在0.15x10-3-11.26x10-3um2，平均为0.87x10-3um2，储层物性较差，属于低孔、低渗储层，非均值性极强，物性极差较大。
1.2储层矿物及堵塞物
通过X射线衍射分析，目的层位储层矿物岩石主要为碎屑长石石油砂岩，随着储层深度的增加，石英含量略有增加（图1）。整体来看，岩石内泥质含量略高，遇水后容易产生膨胀，粘土矿物含量为15.6-56.9%之间，平均含量32.8%。因此需要特别注意酸化反应后粘土矿物沉淀。
通过对粘土矿物的进一步分析，其中高岭石、伊利石、绿泥石、蒙脱石等含量较高，介于8.6—24.3%之间，造成储层水敏性较强，容易形成储层堵塞。
利用红外光谱测定注水层段储层堵塞物样品1、2，分析得到，红外光谱相似度较高，证实了两个样品组分较为相似，反应出堵塞物中主要为胶质沥青质和聚丙烯酰胺类有机物（图2）。
通过X射线衍射分析储层堵塞物无机物组分主要为碳酸亚铁及硅酸盐岩类，该类无机堵塞物产生的原因可能为注水地层水水质较差，在注水管道内与管道产生化学反应，生成铁垢并随着注入水带入地层，并吸附于储层堵塞物上，使得储层堵塞物铁含量上升。
2 新型酸液体系设计
2.1设计目的及要求
注水井深部酸化目的是实现对储层的深度酸化，延伸酸化改造范围，提高酸化溶蚀效果，实现降压增注的目的。因此，对于所设计的酸液体系，需要能够实现溶蚀裂缝延伸较远、沟通深部储层孔隙，同时受储层非均值性影响，在酸液进入高渗储层时，通过转向剂实现暂时转向，封堵住高渗层段，使得酸液进入低渗部位，提高酸液在储层内的作用效果。综上所述，要求设计的酸液体系能实现以下功能：
（1）深度酸化功能，具有缓速作用，实现深度穿透储层，溶蚀性能较强，能良好的溶解粘土、储层堵塞物。需要针对堵塞物选择氧化型及无机型酸液进行复配，调节不同浓度下的最佳酸蚀效果。
（2）转向酸化功能，由于大部分注水井经历了反复数次酸化作业，注水层段储层物性差异性更大，需要实现酸化转向目的来提高酸蚀效果，实现储层均匀酸化目的。
（3）低伤害功能，要求设计的酸液体系与储层岩石矿物配伍性较高，且对注入管柱、管道腐蚀性低，能有效的抑制酸化后产生二次沉淀，维持较高的酸化效果。
2.2酸液体系筛选
以往在实施酸化过程，一般以有机酸结合无机酸复配为方式，基于此，本研究以有机解堵剂氧化性酸液为主，提升腐蚀效果，结合无机酸实现有机堵塞物和无机堵塞物解堵全面解堵的目的。新型酸液体系包括了主体酸、转向剂和添加剂，通过实验分析，选择酸液体系内不同组分最优浓度。
2.2.1主体酸筛选
主体酸选择常用盐酸、螯合剂、氟盐、无机酸和氧化型酸，通过现场取注水井储层岩样进行实验分析，获取最佳浓度比例。
首选确定盐酸浓度，通过配制4%、6%、8%、10%三种不同盐酸浓度与岩样进行反应，称取岩样反应前后烘干后的质量，分析溶蚀率，见表1所示，可以看出，不同浓度下盐酸对岩样溶蚀率在4.26%～11.7%，考虑到注水层段为低孔、低渗储层，选择盐酸浓度为6%～8%。
由于注水层段岩石储层堵塞物内铁离子含量较多，因此螯合剂优选AH型号，分析螯合剂与储层堵塞物内金属离子的反应效果，通过选择2%、4%、6%、8%、10%五种浓度AH螯合剂进行反应分析，在考虑成本因素的前提下，最终可到6%～8%螯合劑基本已经满足了实际需求（图3）。
由于碎屑岩储层若采用常规土酸来进行酸化反应，土酸将与岩石反应速度较快，且产生较多的硅酸盐产物，造成硅酸盐沉淀，形成储层二次污染。本研究选择了氟盐，在酸岩反应过程能缓慢释放氢离子，延缓酸盐反应，进而实现深部酸化的目的。选择3%、4%、5%、6%、7%五种浓度下氟盐与上述2中试剂组合（8%HCl+6%AH螯合剂），分析岩心样品溶蚀效果，结果见表2所示。分析可得，选择5%～6%浓度氟盐基本已经具备了较好缓速功能。
由于储层堵塞物内有无机物的存在，盐酸无法实现对其较好的溶蚀，结合堵塞物的特性，主要为碳酸亚铁及硅酸盐岩类，因此选择无机酸（W-I）作为溶蚀无机物的主要酸液。通过选择4%、6%、8%、10%四种不同浓度下无机酸（W-I）与上述试剂组合（8%HCl+6%AH螯合剂+5%氟盐），分析对堵塞物的溶蚀效果，结果见表3所示，可以看出，在考虑成本的情况下，6%～8%无机酸（W-I）基本已经满足了实际需求。
针对储层有机堵塞物胶质沥青质和聚丙烯酰胺类，选择具有高溶蚀有机物效果的氧化型酸液（Y-Ⅱ）来作为溶蚀有机堵塞物酸液，设定5%、6%、7%、8%、9%五种不同浓度下的氧化型酸液（Y-Ⅱ）与上述试剂（8%HCl+6%AH螯合剂+5%氟盐+6%无机酸W-I）组合，分析对堵塞物的溶蚀效果，结果见表4所示。随着氧化型酸液（Y-II）浓度的增加，堵塞物溶蚀率不断增加，但在7%～8%时增幅减缓，因此推荐7%～8%氧化型酸液（Y-II）为合适浓度。
2.2.2转向剂筛选
转向剂为一种表面活性剂，优选WX-1、WX-2、CX-3、DX-4四种转向剂进行试验评价，主要测试不同浓度下的转向剂使得酸液体系粘度变化，酸液体系粘度变化越慢，则反应了转向效果越好，所岩心样品消耗酸液速度越慢。设定了3%、6%、9%、12%、15%、18%六组不同盐酸浓度下，3%浓度下不同转向剂反应效果，见图4所示。
实验分析可得，WX-1、WX-2具有类似的转向效果趋势，即随着盐酸浓度的提升，转向效果剧增，两种转向酸液在盐酸浓度较高时整体溶液粘度较小，有利于酸化作业过程降低酸液粘度，进而降低酸化过程管柱流体摩阻，提高酸化注入井口泵压。
2.3新型酸液体系配制
通过实验分析，获得了新型酸液体系配方：8%HCl+6%AH螯合剂+5%氟盐+6%无机酸W-I+7%氧化型酸液Y-II+3%转向剂WX-1+3%转向剂WX-2+1%缓蚀剂SA-1+1%破乳剂SA-1+1%防膨剂SX3+2%助排剂SA5。新型酸液体系与注入地层水进行1：2体积比混合后，呈现出红褐色，可以看到混合溶液无杂质、无悬浮物，反应出配置的酸液体系与地层水配伍性较好，未产生沉淀反应。
3酸蚀效果分析
利用人造长岩心（1m）在岩心夹持器的串联下，通过AutoScan岩芯扫描仪器测定长岩心每隔10cm酸化前后岩性渗透率值的变化，测定结果反应出新酸液体系在1m岩心不同部位酸化前后渗透率具有较低的损失率，起到了深度酸化的作用（图6）。
4 结论
通过实验分析研发了新深度酸液体系，岩心实验分析可得，酸化后岩心渗透率提高了近9倍，且具有较好的深度穿透作用，有效的提高了储层物性，对堵塞物具有良好的溶蚀作用，新酸液体系具有一定的推广价值。
