酸化降压增注技术在低渗透油藏的应用

王蒙

摘 要 本文介绍了低渗透油藏开发特征，分析了酸化过程中，影响酸岩反应的因素。本文中我们开展研究，进行了酸液主体液优选实验，并对酸化用缓蚀剂、防水锁添加剂、黏土稳定剂以及铁离子稳定剂进行优选，研究出一种适合低渗透油藏水井降压增注的酸液体系，并将其应用于某区块的生产中，并得到了不错的效果。

关键词 酸化 降压增注 低渗透 油藏

中图分类号：TE34 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）11-0017-02

1 低渗透油藏开发特征

1.低渗透油藏储层非均质性严重，物性差，同时其具有较复杂的孔隙结构，且岩心的变化比较大，该类油藏的天然能量较低，开发特征比较特殊。但是大多数的低渗透油藏在经过压裂改造后，产能大幅增加。

2.低渗透油藏前期开采主要利用天然能量，这种方式属于衰竭式开采，采收率会越来越低，产量递减快，缩短了区块稳产的时间，降低了区块的最终采收率。

3.开发低渗透油藏的过程中，需要靠注水的方式来维持地层能量，但是由于其渗透性低，吸水能力差，所以导致需要比较高的注水和启动压力。到后期，随着地层含水量越来越高，甚至会出现注不进水的情况。

4.低渗透油藏的流体渗流能力差，阻碍了注水过程，导致注水井无法高效地给油井提供地层能量，所以使得油井增产见效缓慢。

5.低渗透油藏储层物性差，孔隙度比较低，再加上贾敏效应的影响，导致大量油滴被捕捉，聚集形成残余油，所以采用水驱方式增产的效率不高。

2 酸岩反应的影响因素

注水井酸化增注工艺发展时间较长，技术较为成熟。地层孔隙与裂缝中会存在岩石胶结物或者其他堵塞物，酸化的作用机理就是利用酸液对这些物质进行溶解，从而增加地层孔隙度和渗透性。酸化工艺的反应速度会对最后的施工效果产生影响，而氢氟酸浓度、盐酸浓度、矿物质成分以及反应温度都会对反应速度产生影响。[1]

1.氢氟酸浓度：砂岩矿物中，除蒙脱石外，酸化反应的速度都与酸液中的氢氟酸浓度是正比关系。

2.盐酸浓度：在强酸介质中，反应速度会变快，而同等浓度下，余酸的反应速度比鲜酸要小。酸液中，盐酸主要是用来将pH值维持在低位，避免再次出现沉淀。

3.反应温度：酸化溶解矿物岩石的反应属于热活化，所以随着温度的增加，反应速度会显著加快。通常，温度每升高二十五摄氏度，石英矿物的酸化反应速度大约能加快一倍，但是，这是以牺牲酸液的穿透深度为代价的。

4.压力：环境压力加大会增加部分溶解物的压力，会对总溶解反应速度造成一定程度的加快。

5.矿物岩石成分及反应接触面积：矿物岩酸化过程中，反应接触面积和矿物岩石成分会对总反应速度有决定性的影响。其中，反应速度与反应物接触面积成正比。而粘土、长石与石英基质的反应速度依次递减。

3 水井降压增注酸液体系优化

3.1 低渗透油藏对酸液体系的要求

低渗透储层的开发特性特殊，为了获得良好的增注效果，对酸液也提出了相应的要求：第一，酸液溶蚀孔隙的能力要高;第二，酸液的穿透能力要强，作用距离要大;第三，酸液的敏感性不能太高，避免在一次反应后出现二次反应而产生新的沉淀，造成地层污染;第四，酸液添加剂还需要具有较好黏土防膨能力。

3.2 酸液体系优选

综上所述，要想提高低渗透砂岩油藏酸化的效果，应当使用反应速度缓慢、活性酸穿透深度大且对储层污染小的酸液体系。所以需要优选酸液体系，研制一种反应速度慢一些，能够对低渗油藏的深部进行处理的酸液。

3.2.1 酸液主体液实验

依据要求，实验人员对酸液进行了筛选优化。使用六种不同比例的成分结构，配置成六种不同的酸液主体液，在实验室进行岩屑的溶蚀实验。六种配方的主体组分如表1所示。

5#与6#复合有机酸整体的溶蚀率比较理想，而其反应速度相对慢，所以可以获得比较远的穿透距离，能够对深部地层的堵塞进行有效地解除。综合对比，最终的主体液选择用6#。

3.2.2 酸液添加剂优选

1.缓蚀剂。缓蚀剂能够对金属起到保护作用，避免其被腐蚀性介质破坏。油井进行酸化施工时，井下管柱和金属设备会受到酸液的侵蚀，严重的会出现脱扣掉井等安全事故，因此酸液中必须要加入酸化缓蚀剂来保护设备和管柱，以免影响酸化工艺以及其他的生产任务。所以，我们研制了一种低伤害的高效酸化缓蚀剂HSJ-1。[2]根据实验结果可以发现，使用相同量的缓蚀剂时，盐酸以及低伤害缓速酸的动、静态腐蚀速度都比较低，其体积分数在百分之一到二时，就可以实现现场施工的防腐需要。而相对盐酸来说，低伤害缓速酸的腐蚀速度更低。在实际施工过程中，对施工设备以及井下管柱的腐蚀较小，还能够避免酸化反应后再次产生酸渣沉淀。

2.防水锁添加剂。在酸化过程中，酸液入井之后进入油气层孔道，在贾敏效应的作用下被捕集在地层孔隙中难以排除，造成水锁现象，导致流动阻力加大，对生产造成了严重的阻碍。针对这种情况，可以从酸液成分入手，在其中加入防水锁添加剂，能够在酸化过程中，对酸液的界面张力予以降低，加大酸液对地层的润湿效果，对地层缝隙阻力予以降低，加大返排效果，能夠有效地预防水锁。聚合醇（JIX）是新型助排剂，能够高效地促进酸化残液返排。聚合醇是一种聚合物，主要组成成分包括乙二醇类单体以及烯醇类单体。该聚合物无毒、无刺激性气味，有较好的水溶性，使用起来便捷安全。把聚合醇与水按照不同体积分数混合，配制成不同的混合液，在室内使用X2D-3型界面张力仪进行实验发现，油水界面张力随着聚合醇用量的加大而渐渐变小。[3]

3.黏土稳定剂。酸化时，存在严重的微粒运移现象。通常，地层中的粘土矿物胶结得并不牢固，在地层原液与入井酸液的双重作用下，会慢慢散开，跟随产液向井眼方向运动，最后在近井地层中渐渐累积，导致地层渗透率降低。而有些粘土矿物含有大量铁，在酸液以及含氧水的作用下被溶解后，释放大量的铁离子，一旦遇到弱碱的地层环境，就会产生氢氧化铁沉淀，对地层孔隙造成严重堵塞。粘土稳定剂的作用机理是破坏粘土表面上化学离子的交换能力，防止粘土矿物分散迁移或水合膨胀。在常用黏土稳定剂中筛选出QJ-Ⅱ聚季铵类黏土稳定剂，按SY/T597l—94标准进行了膨润土防膨稳定剂实验，根据结果可以得出：在0.5%的体积分数下，QJ-Ⅱ黏土稳定剂能取得较好的防膨效果。[4]如果要求防膨率小于80%，那么黏土稳定剂的体积分数建议选择0.5%～1%。

4.铁离子稳定剂。为了减少氢氧化铁沉淀的生成，需要使用铁离子稳定剂，它的主要作用是能与地层或者酸液中的铁离子结合生成络合物，络合物可以溶于水，从而缓解沉淀对地层的堵塞。实验选用的铁离子稳定剂为EDTA，结果表明，2%的EDTA就可以将铁离子稳定住，有效地控制铁渣的生成，避免酸化反应后对地层的二次伤害。

4 现场应用效果及分析

2016年10月在某区块某井的施工现场进行了本文所配置酸液的应用，降压增注效果显著，实行酸化工艺后，该井的平均压力降低了3MPa，并且明显的效用持续了半年，目前仍然有效。该井最初的注水时间为2008年11月，注水后压力增加快，注水效果不好。在2012年4月采取了一次酸化降压增注施工，压力降低了2MPa，但是仅维持了一个月后，又恢复到原来的压力。

2016年10月又仅采用新配置的酸液进行了酸化降压增注措施。此次采用的施工工艺为先用酸预处理井筒，酸化结束后不进行返排，而是直接转注。第一步，先注入预处理液，对泡眼进行清洗，保护油层。第二步，注入前置液解除地层的各类堵塞污染。第三步，注入主体解堵液有机缓速酸，深部解除各类堵塞污染。第四步，注入后置处理液，對油层进行保护，同时将主液顶替推进，并对已处理储层进行清洗，防止之后注水时与地层发生不配伍反应。注液前该井压力18MPa，实际注水量30～40m3·d-1，注液后，将配注量保持在60m3·d-1，一段时间后，注水压力降低到15MPa，平均下降了3MPa，并且注水量也已达到配注。综上所述，优化后的酸液体系对该井的降压增注起到了十分明显的效果。

5 结语

针对某低渗透区块部分注水井压力高、欠注严重等问题，在充分了解该区块的开发特征之后，总结以往酸化降压增注技术，严格制定酸液类型、浓度、用量，达到了解除地层堵塞、降低注水压力、恢复注水的目的。另外，在使用酸压解堵技术时，还需要采用科学方法避免各设施受到酸化作用的损伤，促进其开采量快速提升，使得石油企业经济发展具有良好的基础与保障。

参考文献：

[1] 盛利.低渗透油田酸化改造技术研究及在莫里青油田的应用[D].长春：吉林大学，2016.

[2] 崔长海，李新建，张英芝，等.新型活性剂体系在低渗透油田降压增注现场应用[J].精细石油化工进展，2004，05（01）： 7-9，14.

[3] 韩振华，王纲，曾久长.深度酸化—临堵—返排残酸液综合工艺在低渗油藏增注调剖中的应用[J].石油钻采工艺，1994，16（05）：91-95.

[4] 洛跃雄.酸化解堵技术在安塞油田的适应性研究[D].西安：西北大学，2011.