砂岩油藏油井缓速解堵技术的应用

摘要：化学解堵技术是砂岩油藏主要应用的增产措施之一。低压低产区块的砂岩油藏因不配伍的洗井液进入更易产生深部堵塞，这种区块特性决定了对其实施的化学酸化和解堵技术所选用的解堵液必须要较常规解堵液更具有反应速度慢，穿透距离大的特点，这一特点将直接影响到对该类油藏油层的解堵成功率及作用效果。而目前，对这类油田采用的多是常规酸化解堵酸，因作用速度相对较快，无法较好解决油水井深层次产生的堵塞，故此存在着措施效果差、有效期短的问题。

为切实提高此类油藏化学解堵效果，需要在解堵剂缓速长效深穿透机理方面进行深入细致的研究，以求有效提高化学解堵技术效果。因此针对我厂复杂断块油藏黄金带及于楼油田，我们开展了缓速酸酸化解堵技术的研究与试验，实施后取得了明显的措施效果，为提高区块采收率提供了有力的技术支持。

关键词：砂岩;油井;解堵

1 地质概况

黄金带油田，储集层以硬砂岩质石英—长石砂岩为主，矿物成分以石英、长石为主，胶结物以泥质为主，岩石碎屑以火成岩块为主，胶结类型以孔隙式、接触式为主。孔隙度从浅到深变小，渗透率逐渐变差。

于楼油田，岩性相对较粗，主要以中-粗砂岩。岩石类型主要为硬质石英砂岩、长石砂岩及混合砂岩。胶结物类型主要以孔隙式、孔隙-接触式为主，少量基底式胶结。胶结物主要为泥质，其次为碳酸盐、方解石等，储层多属于高中渗透层，储层物性较好，非均质性较重。

黄金带、于楼油田多为小断块油田，连通性不好，地层能量较低，油井多属低压、低产，易在生产维护、作业过程中受污染供液不足。堵塞类主要以粘土膨胀产生的无机类堵塞为主，若低温流体进入易使渗流条件恶化，产生有机堵塞。针对以上存在的具体问题，需要开展有效的油层解堵工作对堵塞低效油井进行治理。

2 伤害因素分析

储层伤害是在外界条件影响下油气层内部性质变化造成的结果，油气层伤害的实质就是有效渗透率的下降。造成储层伤害的原因，主要有以下几个方面：

a.随着地层压力的下降，地层自身渗透率降低、连通性变差;

b.外来流体与储层岩石矿物不配伍造成的“五敏”现象;

c.外来流体与储层流体不配伍产生的无机垢和有机沉淀;

d.在油水井生产、作业过程中，各种机械杂质、细菌等被带入地层造成的堵塞;

e.润湿性改变、水锁及贾敏效应造成的伤害。

近年来，油井化学解堵主要采取常规酸化解堵技术。酸化解堵剂采取有机酸、无机酸（盐酸、HF酸）、各种添加剂等为主。这种技术在措施初期均取得较好效果，但存在措施有效期短，效果不能延续的问题，分析原因主要是酸化过程中会出现两个问题一是反应速度过快，酸液穿透的距离小，酸化效果达不到预期效果;二是砂岩与解堵剂中的HF酸反应易生成二次沉淀，造成新的伤害。

砂岩酸化是表面反应控制而不是扩散传质控制，这意味着酸化反应一旦发生其速度就会相当快，酸液都消耗于井眼附近，穿透的距离小，酸化效果达不到预期效果。

砂岩与解堵剂中的HF酸反应生成物有非晶化合物、复杂的氟硅酸盐、氟铝酸盐和氟盐，这些化合物具有很低的溶解度。它们在很低浓度条件下达到饱和，并且在不同浓度下生成沉淀，对地层造成新的伤害。

在確定堵塞因素后，从最难解决也是影响酸化效果关键的两个问题入手，我们开展了缓速酸酸化解堵技术研究试验。在细致油藏分析的基础上，研究解堵剂与油藏的配伍性，经过室内实验的反复筛选、各种常用解堵酸液体系的实验数据对比，确定出缓速酸酸液解堵体系的组成。

3 缓速酸解堵室内研究

PFA酸液体系的主体酸是磷酸和氢氟酸，它们与砂岩成份和地层堵塞物如粘土、石英、碳酸盐、长石、硫化物、腐蚀产物等均发生反应，反应中虽然生成CaF2（氟化钙），但在PH值较低时呈溶解状态。这是由于 H3PO4（磷酸）为中强酸，又是三元酸，在水中发生三级电离，在25℃条件下的三级电离常数分别为K1=7.5×10-3，K2=6.3×10-3，K3=3.6×10-3，使PFA酸液与地层反应过程中PH值始终处于较低状态（pH<2），所以不会有 CaF2沉淀生成。同时，正因为H3PO4（磷酸）发生三级电离，和通常酸化作用的HCl（氯化氢）相比（HCl电离常数为10）电离常数显然要小得多，这正是H3PO4（磷酸）酸化可以延缓反应，达到深部酸化的关键所在。

为确定合理的PF（苯酚甲醛树脂）液浓度，需根据地层的成份和堵塞物进行多次室内岩屑实验。我们发现当PFA（氟烷基化物）中磷酸浓度固定在12%时，HF（氢氟酸）酸浓度取1.5%合理。PFA高效缓速酸具有反应速度慢，穿透距离大的优点，可溶蚀砂岩油层深部的岩石颗粒，胶结物，解除低渗油层深部的油层堵塞。PFA酸液对粘土矿物、铁离子等具有良好的稳定作用，减少了对地层的二次污染。该技术对高压低渗砂岩油藏针对性强，作用效果好，有效期长，且对金属腐蚀率低，缓解了酸化解堵施工的紧张局面，是这些油藏增产增注的一项更有效的措施。

为确保酸液对砂岩具有一定的溶蚀能力和缓速作用，在45℃ 和常压条件下，分别选PFA和CAIF两种缓速酸，并与土酸进行溶解能力的对比实验。 结果显示，PFA与CAIF两种缓速酸与岩屑反应24h后，酸液活性仅为50%左右，而土酸仅反应16h就消耗了75.5%。这表明前两种酸具有反应速度慢，活性保持时间长的特点。

对比不同缓速酸对岩心的酸化效果，我们在室温20℃ 条件下，分别选取PFA、CAIF、FBA三种缓速酸，每块岩心上注入酸液100ml，进行岩心酸化实验。结果显示PFA酸液处理的岩心平均渗透率增加23.5%，好于其它两种酸，因此优选PFA酸液体系。

选用IMC-5、WN-01和QC-08三种酸化缓蚀剂，用相同浓度分别加入到PFA缓速酸液中，在常温常压下，分别对45#钢片进行腐蚀实验测定，结果WN-01缓蚀效果最好。然后用不同浓度WN-01缓蚀剂分别加入到PFA酸液中筛选出0.3%左右的浓度最佳。

选用常用7种表面活性剂分别进行乳化性能，润湿性能和表面张力三个方面室内实验，发现605活性剂在PFA酸液中效果最佳，最终确定其使用浓度为0.03%左右。

在同一块岩样上取4块岩心，用PFA酸化其中两块，然后用电镜扫描4块岩心进行分析，可以看出：酸化前的两块岩心伊利石及碎悄岩粘附在颗粒表面，堵塞孔隙喉道。酸化后粘土矿化物及其它胶结物基本被解除，扩大了孔喉喉道，未发生反应物的二次堵塞，且酸化后的岩心失去酸敏性。

对PFA酸液与天然岩屑反应24h后的乏酸分析后表明PH<2。而Fe2+沉淀条件是PH>7.7，Fe3+沉淀条件是PH>2.2，因此乏酸中不会有铁离子沉淀。这是因为H3PO4（磷酸）与地层反应后，可生成磷酸二氢盐，磷酸和磷酸二氢盐形成缓冲溶液，从而使PH值始终保持在低于Fe2+、Fe3+形成沉淀的条件，避免了沉淀产生。

4 结束语

经过室内实验和现场试验，表明缓速酸酸化解堵技术的优越性，该技术与以往常规酸化解堵技术相比效果明显、避免二次沉淀生成、酸化时间长、穿透距离大等优势，现场实施后取得了比较理想的效果，为老油田增加油井产量，提高区块采收率起到重要的作用。

参考文献：

[1] 陈旺民，李德富，王清平，韩志昌.热气酸解堵技术及其在大庆油田的应用[J].石油钻采工艺，1999。

[2] 李萍，胡玉辉，何长，刘吉武，马宏伟，管允峰.热酸深部解堵剂研究及应用[J].西安石油学院学报（自然科学版），2000。

作者简介：

姓名：孙鹏，性别：男，出生年月日：1987年2月13日，毕业日期：2013年6月，毕业院校：西南石油大学，最后学位：硕士研究生，工作单位：兴隆台采油厂工艺研究所。