《低滲砂巖油藏深度酸化技術研究》論文發表期刊：《當代化工》；發表周期：2021年02期

《低滲砂巖油藏深度酸化技術研究》論文作者信息：師靜靜（1986-），女，工程師，陜西渭南人，碩士，研究方向：從事油藏動態分析研究工作。

　　摘要：隨著油田開發的深入，油井產量面臨著衰減，以往大都采用酸化或者壓裂的方式進行增產。近年來由于技術的不斷提高，各大油田也在不斷探索新的增產措施，酸壓工藝技術的成熟度越來越高，新型高效深度酸化技術成為了重點研究方向。通過一系列的實驗，探究了酸巖反應、酸液配方優選等問題，并將研究的成果應用到現場的油田作業中。運用多氫酸體系進行實驗分析，獲得了深度酸化處理效果，能夠彌補土酸等砂巖儲層酸化酸液體系的缺點。與此同時，低滲砂巖油藏深度酸化技術實施效果也受注水并地層參數影響，因此實際應用過程需要結合酸液體系和注水井儲層情況。

　　關鍵詞：低滲砂巖;酸化技術;深度酸化;酸液體系

　　Abstract: With the development of oilfield, the production of oil well is decl ining. In the past, acidizing or fracturing was used to increase production. In recent vears, due to the continuous improvement of technology, new stimulation measures have been used in major oil fields, the maturity of acid fracturing technology is getting higher and higher, and the new efficient deep acidizing technology has become a key research direction. In this paper, through a series of experiments, the acid-rock reaction and the optimization of acid solution formula were explored, and the research results were applied to field operations. By using the multi hydrogen acid system for experimental analysis, the effect of deep acidizing treatment was obtained, which can make up for the shortcomings of acidizing acid system of sandstone reservoir such as earth acid. At the same time, the implementation effect of deep acidizing technology in low permeability sandstone reservoir is also affected by the formation parameters of water injection well. Therefore, the actual application process needs to combine the acid system and the conditions of water injection well reservoir

　　Key words: Low permeability sandstone; Acidizing technology; Deep acidizing, Acid system

　　由于砂巖儲層礦物較碳酸鹽儲層礦物要復雜得多，因此傳統的酸化解堵實際應用效果不佳，此時低滲砂巖油藏深度酸化技術的完善和應用就成了必然的趨勢[。目前各大油田在低滲砂巖油藏深度酸化技術的實施上已經有了大量的經驗，隨著深度酸化技術的廣泛應用，給油田開發帶來了巨大的經濟效益[2]，眾多研究成果結果表明，在某些條件下砂巖儲層進行酸壓之后砂巖巖心結構仍然完整，導濟能力維持較好，有助于油田實現增產。一般而言，酸化是一項系統的工程，低滲油藏酸化更是工程中的難點所在，選井、酸液、施工、殘酸返排多個技術環節對整個技術的優化都具有重要作用。低滲砂巖油藏油層多、層間產液不均、剩余油相對集中、油層的溫度低、水型單一等多種因素影響下，低滲油田的酸化改造問題也比較嚴峻，但是低滲砂巖油藏的增產潛力大，因此根據實際情況采取相應的施工參數十分必要[5]

　　黃暉(2011)針對我國松遼盆地新民油田進入中高含水期、油層堵塞較為嚴重、重復酸化措施效果變差這一問題，從結垢機理、酸化工作液分析入手，從巖石的敏感性、酸化工作液體系、配方體系、酸化工藝參數設計、選井選層等方面著手研究，并在礦場應用過程中形成了一系列技術，創造了不少經濟效益。

　　劉紅現等(2005)曾進行過大量的酸壓實驗，主要目的是研究砂巖油藏非活性硝酸粉末液，實驗順利進行并發現非活性硝酸粉末液具有解除無機物堵塞、穿透深、二次污染小等優點，同時通過溶蝕實驗、酸蝕裂縫導流能力實驗等驗證了在砂巖油藏進行酸壓的可行性。

　　湯元春等(2014)對江蘇油田的復雜小斷塊，獨立地針對低滲砂巖油藏酸化工藝進行研究，與此同時細分為五大技術環節，最后通過系統工程結合具體油水井的特點進行優化組合與應用。

　　趙立強等(2008)針對砂巖儲層酸壓的工藝和酸液體系的應用進行了一系列的實驗，并對現場的施工工藝進行了改進，通過多口井的試驗之后取得了較好的增產效果。

　　綜上所述，對于低滲砂巖油藏深度酸化技術在國內已經開展了大量的研究，當油田的產量逐漸減少的時候，酸化壓裂作為常用增產方式被不斷廣泛應用[10。本文針對低滲砂巖油藏深度酸化技術的完善優化問題，在探究酸巖反應特征的基礎上，重點分析了酸液配方優選方案，最終通過現場應用的情況反饋方案的優劣，并提出相應的措施建議["

　　1酸巖反應特征

　　1.1砂巖酸壓特征

　　通過對酸巖反應的機理進行研究才能進一步確定影響酸巖反應的因素，最終實現酸化壓裂的優化設計。砂巖儲層礦物復雜，主要的成分是膠結物和砂粒。

　　土酸或者HF酸能夠溶解砂巖儲層中的硅質等膠結物，但是砂巖儲層進行酸壓需要具備一定的條件首先，要考慮酸蝕裂縫導流能力大小及分布會極大地影響酸壓效果。其次，還要注意砂巖酸化后酸巖反應的儲層剝落情況、二次沉淀等。最后，酸液的選擇也是影響酸壓成功與否的重要條件之一。

　　常規的酸化存在兩大問題，首先是反應速度過快;其次是二次沉淀對地層產生了新的傷害。但是本文探究的多氫酸酸液體系就能夠有效解決常規酸化出現的問題。多氫酸是一種新型的低滲砂巖儲層酸化酸液體系。氟鹽與特殊復合物發生氫化反應，在不同化學計量條件之下釋放出多個氫離子，極強的吸附能力、分散性以及防垢性能使得多氫酸在增產措施當中脫穎而出，它不僅能夠很好地控制硅酸鹽沉淀，而且能保持地層的水濕性。

　　1.2酸巖化學反應

　　在HF酸注入儲層之前一般會先注入鹽酸進行預處理，目的是溶蝕部分碳酸鹽巖以及避免地層水中的離子與HF酸反應產生沉淀。圖1為菱鐵礦和方解石礦物樣本，鹽酸與碳酸鹽巖的反應包括：

　　在鹽酸反應之后，整個酸化還要進行三次反應。一次反應是氫氟酸和鋁硅酸鹽的反應，準確來說是氫氟酸與黏土和長石進行反應，從實驗數據來看整個反應過程氫氟酸與HF的濃度形成平方關系，圖2為實驗用氫氟酸樣品。在一次反應之后，次生的氟硅酸會進一步與黏土和長石進行反應，形成硅凝膠沉淀，這個過程屬于二次反應的內容。最后的第三次反應是含氟多的氟鋁配合物與鋁硅酸鹽進行反應，其反應的速率往往與溫度、反應時間息息相關。

　　2酸液配方優選

　　2.1 設計目的及要求

　　在進行簡單的實驗之后不難發現，以往采取的酸液對于砂巖儲層的增產雖然具有一定的作用，但是經濟效益會隨著各種因素的變化而不斷降低，因此提出新的優化酸液配方十分必要。

　　1)明確酸液選擇的標準，包括礦物標準和酸液選擇的一系列其他標準。其中要考慮的一個重要因素是酸液與巖石的配伍性，即隨著地層與酸液接觸的深入滲透率不下降。

　　2)關于酸液類型的研究要更加全面，包括常規酸中的鹽酸、氫氟酸、氟硼酸、土酸等，并在室內試驗的過程中形成科學的配方體系。

　　3)除此之外，還要明確酸液選擇的方法和原則，即酸液能夠高效地消除損害和提高滲透率。其次就是合理使用酸液添加劑以達到優化反應過程的目的，包括緩蝕劑、表面活性劑、增稠劑等。

　　2.2酸液選擇標準

　　酸液選擇標準包括礦物標準以及酸液的其他選擇標準。礦物標準要考慮到地層敏感性、巖石結構。酸液選擇的其他標準要考慮到滲透率、采出液、井的物理條件等。總的來說，酸液選擇的標準要包括礦物組成、地層損害以及巖石物性、消除機理等條件。地層的敏感性主要由巖石的成分和結構決定;礦物的實際溶解度受巖石結構的影響;沉淀物產生的損害程度受滲透率的影響;地層的損害會受生成物溶解度與離子之間反應的影響，硅、鋁、鉀、鈣等離子會在某一溫度下沉淀，當超過了生成物的溶解度時，地層會受到損害。

　　2.3酸液類型

　　不同的酸液具有不同的形狀和特點，能夠針對砂巖儲層的不同情況以及實際應用進行反應。低滲砂巖油藏深度酸化技術的改進離不開酸液類型的選擇以及體系優化。在實驗的過程中不難發現，鹽酸比較適合用于處理砂巖儲層中的灰質成分;氫氟酸與鹽酸混合能夠形成最普通的“土酸”，不同的比例應用于不同的地層礦物;氟硼酸有些時候能夠代替土酸完成油氣井的酸化作業(表1)，總而言之，根據不同類型的酸液特點能夠在現場應用的過程中找到合適的配方體系。

　　2.4酸液添加劑

　　酸液體系的優化除了要考慮酸液的類型選擇，還要根據實際應用的需要選擇不同的添加劑輔助反應的進行，包括緩蝕劑、增稠劑等。緩蝕劑能夠抑制陰極腐蝕、抑制陽極腐蝕以及在金屬表面形成一層保護膜，進而減緩局部電池的腐蝕作用;表面活性劑可以降低酸液的表面張力，在井底附近地層能夠吸附的數量大，酸巖的反應速度降低;增稠劑是為了降低酸液中氫離子向巖石的表面擴散速度，也是服務于酸巖反應速度的降低(表2)，不同的酸液添加劑在不同的油井反應中會發揮不同的作用，但總的來說都是為油藏的增產而服務。

　　2.5酸液配方優選

　　砂巖儲層的一個重要特點是礦物含量變化大，需要通過室內實驗才能進一步確定酸溶性體積。實驗表明，酸液體系中的氫氟酸溶解能力隨著酸濃度的變化而變化。低滲砂巖油藏深度酸化技術處理過程中最常用的酸液體系為氫氟酸體系，但是其存在的問題是氫氟酸與黏土礦物的反應迅速，酸液穿透的距離短，可能導致儲層垮塌。因此，本文的實驗還探究了氟硼酸、多氫酸、土酸與砂巖的反應情況。最終發現，多氫酸對于砂巖的礦物溶蝕能力遠小于氫氟酸和土酸等酸液，溶蝕率隨著反應時間的增加是緩慢上升的，由此可見多氫酸能夠減少二次沉淀出現的幾率。另外，本文還進行了不同溫度下多氫酸與砂巖反應中H濃度的變化情況實驗，高溫條件下，多氫酸電離H'的性能顯著增強(圖3)。最后，為了探究不同酸液對于黏土的溶蝕情況，本文對不同的酸液都進行了黏土溶蝕率測試，結果表明多氫酸體系對黏土的溶蝕率是最低的，而且由于自身的物理吸附作用，多氫酸更加易于吸附在黏土表面。無論是處理膠結疏松的儲層，還是黏土的溶蝕、多氫酸相較于其他酸液都有可取之處。

　　總的來說，多氫酸深度酸化的效果最佳，因此為了取得更好的酸化效果，建議在現場的油井作業中使用多氫酸酸液體系。

　　3 現場應用

　　經過一系列的實驗，結合各類酸液類型的特點以及實驗效果的反映，將前文的研究成果運用到現場，即在注水井1、注水井2和注水井3采用優化的多氫酸酸液體系。其中，重點關注注水井1和注水井2的參數對比。注水井1的儲層巖樣為巖屑長石石英砂巖，具體的石英質量分數在33%-70%之間，方解石質量分數為1.5%-4%;注水井2石英質量分數在30%-60%，白云石質量分數在1%-3%。注水井1酸壓前日注水量為16 m，酸壓后日注水量為24 m，注水井2酸壓前日注水量為10m，，酸壓后日注水量為25m'，酸壓的時間為3個月，同時酸壓過程中會詳細記錄注水壓力。

　　表3為現場應用過程中3口注水井酸壓效果數據對比。其中酸壓前后注水壓力對比、增注量與酸液的配比和用量相關聯。到目前為止，除了3口注水井有明確的數據顯示之外，其余還有注水井4和注水井5近期施工有待觀察。

　　根據現場應用效果可以看出，針對部分注水井，酸化有些時候難以解決暫堵的問題，而酸壓能夠獲得比較好的增注效果。只要裂縫導流能力是一個比較高的數值，那么可以考慮進行酸壓改造。為了改善注水井參數，可以采用多氫酸體系進行酸壓以獲得深度處理效果，能夠彌補土酸等砂巖儲層酸化酸液體系的缺點，是目前來說比較科學的酸液體系，也是本文重點探究并推廣的酸液選擇。最后，注水并進行酸壓比生產井酸壓成功的幾率更高。

　　4結束語

　　通過實驗分析研發了新的深度酸化酸液體系，實驗分析可得，多氫酸深度酸化的效果最佳，能夠彌補土酸等砂巖儲層酸化酸液體系的缺點，取得更好的酸化效果，具有一定的推廣價值。除此之外，低滲砂巖油藏深度酸化技術的應用還要考慮作業過程中注水井的各項參數，之后合理地運用酸液體系才能實現最佳的增產效果。

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