高磨地区非均质储层转向酸导流能力研究

蒋德生 李晓平 姜凯文 陈波 孙川

1.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学 2.中国石油西南油气田公司 3. 中国石油西南油气田公司物资分公司 4.中国石油西南油气田公司重庆气矿 5.中国石油西南油气田公司天然气研究院

转向酸作为四川盆地高磨地区灯影组增产改造的主要手段之一，改造效果显著。根据达到峰值黏度的酸含量不同，将转向酸分为高酸含量黏弹性表面活性剂转向酸与低酸含量黏弹性表面活性剂转向酸[1-4]。国外的斯伦贝谢、哈里伯顿公司及国内的塔里木油田广泛使用低酸含量黏弹性转向酸，而国内的长庆油田则广泛使用高酸含量黏弹性转向酸。在西南地区，高酸含量黏弹性转向酸与低酸含量黏弹性转向酸的应用均较多。国内外主要从以下几个方面对酸蚀裂缝导流能力进行研究:酸岩接触时间、酸液类型、闭合压力、岩石力学性质、滤失和表面刻蚀模式。不同转向酸达到峰值黏度的酸含量不同，与不同储层的刻蚀情况相关。为进一步了解转向酸对储层的刻蚀导流情况，需开展不同类型转向酸导流能力研究，指导不同储层选择对应的转向酸体系，从而更好地获得工业油气流。

1 高磨地区储层特征分析

高磨地区震旦系灯影组表现为裂缝孔隙型的特征，区内最有利的储集岩类主要为丘滩复合体的藻凝块云岩、藻叠层云岩和藻砂屑云岩(见图1)。藻纹层云岩、泥晶云岩等岩类的储集性较差，其小样孔隙度为0.13%～9.23%，平均为2.77%，小样渗透率为(0.47～24.70 )×10-3μm2，渗透率级差52.5倍，具有强非均质性，储层温度主要为140～160 ℃。针对该类储层，目前主要采用转向酸进行增产改造。为了更深入地了解不同类型变黏转向酸对强非均质储层的酸蚀裂缝导流能力，需进一步加强其室内的对比研究。

2 转向酸导流能力

采用露头岩板，以高酸含量黏弹性转向酸与低酸含量黏弹性转向酸进行裂缝导流能力实验，并对结果进行分析。

2.1 测试方法

目前，酸蚀裂缝导流能力测试没有相关的行业标准，主要参照SY/T 6302-2009《压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法》执行。

(1) 将露头切割成长178 mm、宽38 mm、高25 mm的矩形岩板，在两块岩板中间放置垫片，调节裂缝宽度模拟人工裂缝，进行酸液刻蚀。

(2) 酸蚀裂缝导流能力测试。在设定的闭合压力下，用2% (w)KCl溶液驱替，待压差稳定后，记录测试相关数据。

2.2 实验条件

酸压酸蚀裂缝导流能力取决于酸液溶蚀的岩石量及酸蚀裂缝壁面的不均匀程度。溶蚀量与裂缝表面刻蚀非均匀程度、酸液的性能直接相关。受地层闭合压力的影响，溶蚀量过大或过小都无法获得理想的酸蚀裂缝导流能力。因此，从酸液含量、地层温度、酸液排量、酸液用量4个方面进行了酸蚀裂缝导流能力研究[5-12]。

2.3 实验结果分析

高酸含量黏弹性表面活性剂转向酸(转向酸1)的变黏峰值黏度在酸含量为8%～12%(体积分数，下同)时出现，低酸含量黏弹性表面活性剂转向酸(转向酸2)的变黏峰值黏度在酸含量0%～4%时出现，从而表现出不同的变黏规律。

2.3.1酸液含量对岩板刻蚀形态及酸蚀裂缝导流能力的影响

转向酸的酸含量分别为15%、20%、24%，在其他相同条件下，研究了酸含量对岩板刻蚀形态及酸蚀裂缝导流能力的影响，结果见图2和图3。

从图2和图3可看出：酸含量与酸蚀裂缝导流能为正相关的关系，酸含量由15%上升至20%时，酸蚀裂缝导流能力增加明显；酸含量由20%上升至24%时，酸蚀裂缝导流能力小幅度增加。这说明：高酸含量转向酸不能显著增加岩板的酸蚀裂缝导流能力，存在一个最佳酸液含量；相同条件下，转向酸1刻蚀岩板形成的酸蚀裂缝导流能力要略高于转向酸2的，说明转向酸1进行暂堵以后，其高酸含量可以进一步刻蚀岩板。

2.3.2地层温度对岩板刻蚀形态及酸蚀裂缝导流能力的影响

温度分别为120 ℃、140 ℃、160 ℃，在其他相同条件下，研究了温度对岩板刻蚀形态及酸蚀裂缝导流能力的影响，结果见图4和图5。

从图4和图5可看出：随着温度的升高，酸液与岩石的反应速度变快，酸液刻蚀能力增强，因此更易获得较深的刻蚀沟槽，也更易形成高导流能力的酸蚀裂缝；在相同条件下，转向酸2相对于转向酸1刻蚀岩板形成的酸蚀裂缝导流能力更高，尤其是在高闭合应力下，其原因可能是由于转向酸2的低酸浓度变粘特性，在达到变粘峰值前，能够充分的刻蚀岩板。

2.3.3酸液排量对岩板刻蚀形态及酸蚀裂缝导流能力的影响

酸液排量分别为40 mL/min、60 mL/min、80 mL/min、100 mL/min、120 mL/min，在其他相同条件下，研究了酸液排量对岩板刻蚀形态及酸蚀裂缝导流能力的影响，结果见图6和图7。

从图6和图7可看出，酸液的注入排量与酸蚀裂缝导流能力是正相关的关系。这是由于在大排量下，相同时间内有更多的酸液与岩板反应，进行刻蚀，更易形成较深的刻蚀沟槽，而小排量时易形成刻蚀的沟槽相对较浅。

2.3.4酸液用量对岩板刻蚀形态及酸蚀裂缝导流能力的影响

酸液用量分别为1 L、2 L、3 L、4 L，在其他相同条件下，研究了酸液用量对岩板刻蚀形态及酸蚀裂缝导流能力的影响，结果见图8和图9。

从图8和图9可看出：随着转向酸用量的加大，其酸蚀裂缝导流能力逐渐增加，但存在一个最佳酸液量，过量酸液不仅不会使酸蚀裂缝导流明显增加，反而可能会使岩石过度溶蚀，导致酸蚀裂缝导流能力降低；在相同条件下，转向酸1刻蚀岩板形成的酸蚀裂缝导流能力要高于转向酸2，说明转向酸1进行暂堵以后，其高酸含量可以深入刻蚀岩板。

3 现场应用

研究表明，在相同条件下，转向酸1刻蚀岩板形成的酸蚀裂缝导流能力总体上高于转向酸2。运用该研究结果，指导现场X17酸化设计。该井位于高石梯区块，完钻层位灯四段，完钻井深6 370.0 m，井温147 ℃，平均孔隙度3.6%，平均渗透率0.455 ×10-3μm2，非均质性强。根据室内转向酸导流能力分析，选用转向酸1进行转向酸压。设计转向酸用量1 460 m3，酸液含量20%，施工排量5.0～6.0 m3，施工曲线见图10。

从图10可看出，在排量稳定阶段，出现了多处封堵转向，最高转向压力达到10 MPa，说明高酸含量黏弹性转向酸在储层刻蚀效果较好，实现了长井段非均质储层均匀酸化的目的。最终测试结果(产气量80.01×104m3/d)也进一步证明储层经该转向酸作用后具有良好的导流能力。

4 结论与建议

(1) 转向酸的酸含量与酸蚀裂缝导流能力为正相关的关系。酸液含量由15%上升至20%时，酸蚀裂缝导流能力增加明显；酸含量由20%上升至24%时，酸蚀裂缝导流能力小幅度增加，说明高酸含量转向酸不能显著增加岩板的酸蚀裂缝导流能力。

(2) 随着温度的升高，酸液与岩石的反应速度变快，酸液刻蚀能力增强，因此更易获得较深的刻蚀沟槽，也更易形成高导流能力的酸蚀裂缝。

(3) 随着注酸排量的增加，酸蚀裂缝导流能力逐渐增加。转向酸酸用量的加大会导致酸蚀裂缝导流能力的增加，但增加幅度趋于平缓。

(4) 建议针对高酸含量黏弹性转向酸及低酸含量黏弹性转向酸反应后形成的峰值黏度，对其结构及尺寸开展微观分析，从微观方面进一步揭示转向酸导流能力的差异性。