转向酸体系室内评价及其在伊拉克现场的应用

2021-03-22李文杰谷庆江张秀青王绍达王云云崔福员徐杏娟尹海霞谢春捷

石油化工应用 2021年2期

李文杰，谷庆江，张秀青，王绍达，杨彬，王云云，崔福员，徐杏娟，尹海霞，谢春捷

（1.渤海钻探工程技术研究院，天津 300280；2.渤海钻探井下技术服务公司，天津 300280）

碳酸盐岩储层酸化通常为裂缝性储层，非均质性强，酸岩反应快，因此必须通过一定处理手段才能得到好的改造结果。转向酸具有良好的均匀布酸效果，且施工简单、破胶彻底、易于返排、清洁环保等特点受到越来越多的认可和欢迎，尤其是对于水平井措施改造[1-4]。水平井由于水平段与钻井液的接触时间更长，给地层质量造成的损害更严重。连续油管酸化技术不仅可以解除水平井段的表皮损伤，近井地带伤害，增加储层与井筒的连通性，降低表皮系数，还能够有效对水平井段顶部进行布酸，确保地层和水平井段的酸液作用距离，进而起到了增产效果[5，6]。在国外，连续油管酸化技术具有简单方便，施工效果好，复杂情况处理及时等优点，得到越来越多的应用。伊拉克Mishrif 储层主要为孔隙型碳酸盐岩油藏，具有高孔低渗的特征，储层温度80 ℃左右，目前主要采用长井段水平井线性井网开发，水平井段长800～1 000 m。常规的笼统酸化效果较差，因此后期施工主要采用转向酸体系+连续油管拖动酸化工艺技术，整体开发获得了较好的酸化效果[7-10]。为了确定转向酸在该储层的适应性，对转向酸体系进行详细研究，并进行现场应用评价分析。

1 转向酸室内评价

1.1 试验方案

1.1.1 主要原料酸化用转向剂、转向酸用缓蚀剂、酸化用缓蚀剂、酸化用多效添加剂（以上产品均为渤海钻探工程技术研究院自产产品），盐酸（分析纯）、岩心（伊拉克Mishrif 层）、碳酸钙、原油。

1.1.2 主要试验仪器及设备 MARS 600 流变仪、GWF-4 高温高压动态腐蚀仪、ZNN-D6A 耐酸六速旋转黏度计、岩心伤害试验仪、水浴锅等。

1.2 试验内容

测定转向酸体系性能及转向等效果。

1.3 试验结果及讨论

1.3.1 转向酸体系的整体性能评价根据前期研究确定转向酸体系最终配方为：20%HCl+6.0%酸化用转向剂+1.5%转向酸用缓蚀剂+1.0%酸化用多效添加剂（破乳、助排、铁稳），配制转向酸溶液，对其性能进行测试（见表1）。

从表1 可以看出，转向酸体系均匀稳定，鲜酸时黏度较低，为3 mPa·s，易于泵入；酸岩反应后，酸液浓度降低，酸液体系黏度增加，当残酸pH 值为近中性时，80 ℃加热1 h，在剪切速率为10 s-1条件下黏度可达到1 600 mPa·s，呈凝胶状，可以起到暂堵高渗储层孔隙的作用，实现储层转向的目的。向转向酸体系加入10%原油，80 ℃加热30 min，体系表观黏度小于3 mPa·s，说明转向酸体系在80 ℃左右地层遇到原油后可以完全破胶而且不存在残渣。转向酸体系遇油后自动破胶，黏度小，无残渣，易于返排，减少了对地层的伤害。

1.3.2 转向酸体系及成胶性能评价成胶后转向酸体系呈果冻状（见图1），而且耐温性能良好，可以有效堵塞储层中较大的孔隙，起到缝内转向、均匀布酸的目的并且成胶黏液遇油破胶，破胶液流动性良好，极易返排，而且破胶液均匀无残渣，从而减少对储层的伤害。

1.3.3 转向酸成胶液耐温效果评价将配制好的转向酸成胶液置于MARS 600 流变仪中，在170 s-1剪切条件下加温至80 ℃，进行抗剪切实验，结果（见图2）。

通过试验可以看出，转向酸具有很好的耐温效果，而且在剪切1 h 后体系黏度仍能保持在100 mPa·s，体现了本转向酸体系具有较好的耐温耐剪切性能。

1.3.4 转向酸体系的转向效果评价利用伊拉克现场取得的岩心进行孔隙度测定，配方为：

常规盐酸：20%HCl+1.0%酸化用缓蚀剂+0.5%酸化用多效添加剂。

转向酸：20%HCl+6.0%酸化用转向剂+1.5%转向酸用缓蚀剂+1.0%酸化用多效添加剂。

表1 酸化用转向酸常规性能表

图1 转向酸转向及破胶示意图

图2 转向酸流变曲线

表2 转向酸与常规盐酸酸蚀岩心后孔隙度对比表

试验结果（见表2）。表2 试验数据表明，与常规盐酸相比转向酸可以有效增加储层孔隙度。这是因为由于转向酸的转向特点，使得在岩心上的波及范围较广，达到提高酸液波及范围，从而避免了局部反应过量，实现均匀布酸的目的。

常规盐酸只能在酸岩反应强烈的地方作用，反应后岩心仅能实现部分酸蚀；而转向酸可以在整个岩心上尽可能多的区域反应，可以实现均匀刻蚀（见图3）。

2 现场应用

2.1 施工井基本情况

2.1.1 基本数据 ADM-X 井为伊拉克某油田一口开发水平井（新井），目的层位Mi4 层，水平段A 靶点位置为2 998.0 m，C 靶点为3 998.0 m，水平段长1 000 m，152.4 mm 裸眼完井，88.9 mm 油管下至2 207.45 m。

图3 转向酸对岩心的溶蚀示意图

2.1.2 施工层段及储层物性层段：Mi4，共1 000 m，分9 段酸化。地层压力：29.12 MPa，破裂压力：50.4 MPa。储层物性：储层为纯度较高的碳酸盐岩，岩屑酸溶蚀度在90%以上。

2.1.3 酸化用量设计根据孔隙度及渗透率的大小，优化用酸量，达到较好的酸化处理半径，使得施工井段布酸量均匀一致，达到整个储层均匀酸化的目的（见图4）。

2.2 施工过程

主要的施工过程分为五个部分：

A1：该过程主要为连续油管的下入过程，下入过程采用降阻液，降低连续油管与井壁间摩阻，使得连续油管顺利下入目的层位；

A2：该施工过程为目的层位的清洗，首先采用互溶液将储层岩石表面原油有机质进行溶解，之后加入常规盐酸将储层岩石表面无机质进行清除，之后利用大量清水将溶解物质洗出井筒；

A3、A4、A5：该施工为转向酸酸化施工过程，该过程分为三段，选用转向酸通过拖动连续油管方式对储层进行酸化。

从施工过程（见图5）可以看出，转向酸进入储层后，压力出现了明显的增加。结果表明转向酸进入储层后进行反应，形成的凝胶能够达到堵塞高渗层段的目的，实现均匀布酸的目的。

图4 酸化半径与孔隙度、渗透率关系

图5 施工曲线

图6 初始产量图

2.3 施工效果

该井酸化施工取得成功，经过气举迅速投产，产量1 795.8 bbl/d@20/64 油嘴，其中产油为1 580.3 bbl/d，含水率12.0%（见图6）。与相邻3 口井初始产量相比，产量增加20%以上。通过计算表明，该酸化施工后表皮因子为-3.82，表明通过酸化有效解除了井底的污染。目前，该转向酸体系在伊拉克碳酸盐岩储层进行了大规模应用，年酸化能力30 井次以上。