酸化技术在碳酸盐岩N油田的应用
2023-01-12中国石化石油勘探开发研究院高敏李金龙
◇中国石化石油勘探开发研究院 高敏 李金龙
碳酸盐岩油藏一般具有储层物性差、埋藏深、高温、高压和高含硫化氢等特点。在对碳酸盐岩储层改造的过程中，目前国内外采用的技术基本相似，主要有酸化、酸压和加砂压裂技术等[1-3]。虽然压裂工艺可能更适用于复杂碳酸盐岩的储层改造，但是受资源国各种条件制约，酸化工艺在碳酸盐岩储层改造中应用更广。
1 N油田地质特征
N油藏位于中亚地区滨里海盆地，上覆盐层，地层厚度大，岩性以石灰岩为主，受构造应力及断层影响，裂缝较发育，储层埋深2900-3500m，原始地层压力31.6-38.7MPa，地层温度61-74℃，主力开发层系平均孔隙度5%，平均渗透率3.63mD，属于低孔低渗油藏。孔隙是油气主要的储集空间，裂缝是油气主要的渗流通道。
N油藏以颗粒灰岩为主，占碳酸盐岩的90%以上。从岩心及薄片分析结果来看，该油藏形成于高能滩、低能滩和滩间洼地，其中以低能滩为主。主要沉积物为生物碎屑、内碎屑、鲕粒等，其中泥质含量较多的薄片显示粒间孔不发育。
图1 N油田岩心薄片照片
2 酸化工艺技术优选
2.1 酸液体系实验室研究
酸液体系选择的基本依据是—适应储层特点，对储层伤害小。根据N油田地质状况和物性条件，选用适用该油藏的酸液体系。
通过对比几家公司的化学试剂，筛选出最好的耐腐蚀剂为安东石油的化学试剂。使用安东石油试剂配置的24%HCI，用饱和水的岩心进行实验，恒定酸排量0.5ml/min，注酸保持时间2小时。该酸液体系减缓岩石溶解的效果最好，30分钟后溶解度为6.7%，随后在4小时后增加至24.5%。注酸后水测渗透率从0.16md上升到3684md，渗透率增加了23000倍。因为有沟通通道、孔洞等存在，致使渗透率大幅升高。
图2 2号岩芯样品注酸前后变化
该酸体系为：24% HCL+5% CH3COOH 1% PSM+Andong Oil。
表1 安东石油公司酸成分
2.2 添加剂筛选
图3 ZYJ-113胶凝剂在20%盐酸中的溶解速度及其流变性能
实验结果证明，ZYJ-113胶凝剂具有较好的酸溶性能，无分层、沉淀，且粘度较高、降解性能较好、温度适应性较好，能够满足现场配制和施工需要。
表2 饱和H2S的20%HCl溶液的腐蚀试验的对比结果（90℃）
通过对比不同类型缓蚀剂的H2S缓速效果，在饱和H2S之后，酮醛胺缩合物效果最好。缓蚀剂选用CDH-01，是由酮醛胺缩合物、氧缩合物、表面活性剂、助剂等复配而成。
表3 铁离子稳定剂性能评价
从实验数据可以看出，铁离子稳定剂CDW-02的性能较好，可以满足该储层酸化的要求。
CDW-04复合型粘土稳定剂，主要有效成分为有机阳离子，易溶于水，溶液呈中性。可有效抑制泥页岩膨胀分散，防止地层伤害。用量为0.5%～2.0%。
表4 CDW-04 型复合型粘土稳定剂性能指标
图4 添加KazGeoTech LLP的组合物残留物
图5 添加KazGeoTech LLP+PSM的组合物残留物
根据样品的溶解度研究结果，研究了不添加表面活性剂和添加表面活性剂的各种酸组合物的溶解度。使用24%HCl可使样品的溶解度提高两倍以上。表面活性剂对样品在初始时刻（30分钟后）的溶解速率的影响显示出它们在减慢反应速度方面的有效性。表面活性剂的添加减少了不溶残基的数量。
2.3 酸化施工
酸化工艺加酸强度较低，平均为1.86m3/m，工艺排量多为1～2.5m3/min，峰值可达到4.5m3/min，部分单井施工压力超过60MPa。
表5 N油田酸化参数表
3 酸化措施效果分析
表6 N油田酸化措施效果表
对12口实施酸化措施的井进行分析，其中7口井措施增油，5口井酸化无效，措施有效率58%，酸化效果差。加酸强度偏低、笼统酸化改造非均质储层是酸化工艺效果差的主要原因。另外，随着开发时间的增加，地层能量逐渐降低，相同工艺、相同规模的改造效果也会逐渐变差；酸化的改造范围限于近井地带，同井多次的酸化施工并未扩大作用范围、未沟通储层深部的剩余油。
对五口酸化无效的井进行分析，五口酸化井均为卡封护套笼统酸化，施工厚度均在80m以上，施工液体在100m3以上，施工排量3.3-5.0m3/min，酸压液体主要以15%-24%的盐酸为主，顶替液为表面活性剂和减阻剂。
对N016井使用15%盐酸作为主要处理液，并使用脱气油作为推进剂进行处理。将总量为142.0m3的15%盐酸和17.1m3的脱气油以一定的间隔泵入井中，并且在注入井中的过程中平均分4次共挤入800个堵塞球。最大压力：710atm，平均流速为5.0m3/min。N016井施工厚度94.5m，井段跨度285m，施工酸液用量偏小。从施工压力曲线分析，分四次投入、每次投入的200个堵塞球并未起到很好的堵塞作用，且酸液进入低压高渗条带，作用面积减小。
图6 N016井酸处理参数曲线图
分析认为，主要导致K油田5口井酸化措施效果不理想的原因为：施工有效厚度大（有效厚度80m以上），施工酸液用量少，施工排量低，导致酸液有效作用距离短，酸化目的层针对性差。且如果酸液返排不彻底容易造成残酸二次污染。
4 结论及建议
（1）碳酸盐岩N油田酸化效果差的主要原因是加酸强度偏低、笼统酸化，酸化的改造范围限于近井地带，同井多次酸化施工并未扩大作用范围、未沟通储层深部的剩余油。
（2）针对储层厚度大的情况，需采取分层改造的工艺，实现裂缝对储层核部的有效沟通。
（3）建议提高加酸强度，加酸强度不低于8m3/m（以总厚度为标准计算），排量不低于8m3/min。
（4）N油田地质条件复杂，储层改造仅靠酸化难以提高产量，建议在有条件的情况下开展大规模酸压工艺改造，利于沟通储层的断裂带，对断裂的沟通、动用有利于提高产能，提高储层改造效果。
