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多段塞酸化工艺技术在采油一厂车排子油田CH2072井的应用浅析摘要：CH2072是车排子油田车2井区的一口注水井，根据综合动态资料显示本井井口压力从2009年11月开始上升，由8.5MPa上升至目前的13MPa，日注水量由17m3/d下降至目前的13m3/d，注水达不到配注。业主要求对CH2072井J3q层的所有射开井段进行增注措施，不仅要解除井筒及近井地带的污染，同时要改善储层通道及孔隙欠发育地层流动性能，降低注水压力，恢复地层吸水能力，实现单井增注。为了达到增注的目的，选择多段塞酸化增注工艺技术对该井进行施工，通过现场实施表明了多段塞酸化增注工艺技术在注水井施工中取得了较好的效果。关键词：注水井多段塞酸化增注工艺技术增注1油田基本情况1.1地理位置车排子油田车2井区位于准噶尔盆地西北缘，克拉玛依市以南约100km，其地面平均海拔314.7m。构造上位于车排子隆起的东部，红-车断裂带的南端，埋藏深度为2994m～3623m，其构造比较简单，为一南东倾的单斜，倾角为4～6°。工区处于古尔班通古特大沙漠边缘，地面环境及条件较为恶劣，夏季酷热，冬季寒冷，春秋两季多风沙，属于内陆盆地干旱沙漠气候。1.2油田储层特性车2井区岩性以中细砂岩为主，其次为砂砾岩，纵向上自下而上由粗变细,具有辫状河流相沉积特征。粘土矿物以蒙脱石为主，次为伊利石、绿泥石、少量高岭石，主要特点是粘土矿物含量高，达10％以上，具有水敏性，属中等孔隙度、低渗透率储层。1.3油藏特征车2井区齐古组油藏主力油层是J3q3-1、J3q2-4J3q2-3三个砂层，油、水分布主要受沉积相控制，纵向上各砂层之间隔夹层较薄且不连片，油藏类型为总体受地层、岩性控制的具边底水的岩性油藏。齐古组油藏属于低渗透、强水敏油藏，地层连通性较差，加之注入水的防膨率低于80%，部分粘土要膨胀，地层渗透率降低，使得注入水向采油井的推进速度慢，注入水积在注水井底及附近地层，引起地层压力升高，注水压差减小，地面表现为油套压升高、注水量下降（详见表1）。表1油藏特征一览表含油面积(km2)9.3有效孔隙度(%)17.0油层温度(℃)81.4动用地质储量(104t)534有效渗透(10-3μm2)11.04原始油气比(m3/t)98可采地质储量(104t)149.52含油饱和度(%)60原油相对密度(t/m3)0.88油藏深度(m)3172原始压力系数1.0250℃粘度（mPa.s）31.9平均有效厚度(m)8.1饱和压力（MPa）27.77凝固点(℃)2油田水型NaHCO3原始地层压力（MPa）32.04含蜡量(%)5.51.4油田的开采情况车2井区块齐古组油藏发现于1985年11月，从1985年底至1987年在该区先后完钻了5口评价井和4口开发试验井，在此基础上，于1988年上报Ⅱ类探明含油面积5.9km2，石油地质储量393×104t。1991年底编制了《车2井区齐古组油藏开发布井方案》，采用450m井距、四点法面积注水井网，共布井25口，其中采油井17口，注水井8口，利用探井5口对该区块进行开发，具有较好的开发效果。1994年～1996年先后分三次对车2井区齐古组油藏进行开发补充布井和扩边工作。2002年底，根据车2井区扩边井的生产情况，对车2井区齐古组油藏扩边井的储量进行了计算，新增含油面积3.4km2，石油地质储量141×104t。这样车2井区齐古组油藏的累计含油面积为9.3km2，石油地质储量534×104t，可采储量为149.5×104t。截止目前，车2井区共有56口井，其中生产井55口（采油井40口，注水井15口），报废井1口（车2023），边部探井6口。累计产油152×104t、产水78.7×104t、含水56.9%，采出程度28.5%。2酸化技术原理2.1酸化机理水井酸化主要是通过向地层注入含有HF液，HCI酸液或HBF4等酸液，使酸液同许多硅质矿物包括石英和粘土反应，解去近井地带的堵塞物(如氧化铁、硫化亚铁、粘土等)，恢复地层渗透率；另一方面，酸液还可溶解近井带的部分岩石，扩大孔隙结构的喉部，提高地层渗透率。在常规酸化过程中，HF酸与地层矿物发生多次反应，产生很多一次、二次、三次反应产物，反应产物间又将再次发生化学反应，引起大量固体沉淀和非晶质凝胶。这些固体沉淀和非晶质凝胶物质在近井地带，将会导致对地层的二次伤害，从而影响酸化处理效果。另外，在实际应用中，HCl前置液通常会首先进入连通孔隙而避开渗透率低的伤害区域，随之HF主酸液也进入高孔隙度区域，导致堵塞区域的粘土和硅酸盐矿物得不到处理；在多级酸化中，这种情况就更严重，并最终导致大部分酸液流入少数蚓孔，而主要目标区域没有得到有效酸化。在钻井、生产或修井过程中，由于钻井液固相入侵、颗粒运移、润湿反转、结垢堵塞等引起储层伤害，导致近井地带渗透率降低，为提高水井吸水能力和油井产液水平，需要进行酸化增注措施。因此，针对储层的酸化措施要依据储层的特点及储层伤害机理，合理筛选酸化段塞和酸液配方，使酸液能均匀酸化目的储层。2.2配方工艺的优选及对比车排子油田车2井区CHA2072井以齐古组储层填隙物成分主要为方解石、高岭石和泥质，次为云母；注水层位以细砂岩、中砂岩、砂质砾岩为主，渗透率低；粘土矿物以蒙脱石为主（占粘土矿物的5.56%－68.79%），粘土矿化物含量高,蒙脱石具有见水膨胀的特点，因此，该区块的储层具有严重的水敏性特点。胶结类型主要为孔隙-接触式，胶结中等-致密。针对地层特征，计划进行多段塞酸化增注措施和微量泵酸化增注。2.3多段塞酸化增注技术特点针对油田的储层特点，我们采用了多段塞酸化增注的技术。该技术采用与储层岩性具有不同酸化反应速度的酸液段塞，并在酸液配方中加入防膨剂、缓蚀剂、稳定剂及助排剂等，达到均匀酸化、保护储层、有效改善储层的目的。该技术具有如下特点：2.3.1使用的酸液体系具有保护储层性能。2.3.2能防止酸液二次沉淀形成酸渣。2.3.3使用稳定剂稳定储层中的粘土颗粒。2.3.4能够对井筒和炮眼进行有效的清洗。2.3.5使用有机浓缩酸技术，提高酸液激化，使全井段得到均匀酸化改造。2.4微量泵酸化增注特点2.4.1清除井眼及近井地带的有机垢、无机垢的堵塞物和外源固体侵入地层造成的物理堵塞，疏通孔眼。2.4.2基质酸化改造，溶蚀地层孔道，刻蚀裂缝壁面，沟通裂缝网络提高导流能力。2.4.3用强氧化剂解除硫化物堵塞和一些有机杂质的堵塞，用多氢酸溶解井筒腐蚀结垢类、细菌代谢产物、乳化物及聚合物等无机物的堵塞。其特点是该体系溶解物产生的沉淀少，不会产生二次伤害，可以直接投注。2.5工艺对比2.5.1多段塞酸化工艺技术是一项可以通过解堵，有效调整和改善油层吸水剖面的技术。其原理是利用酸的强增溶特性和酸液的溶蚀作用，实现解堵和增注作用。该技术从酸液配制到施工，分别具有以下优点：2.5.1.1减低大孔道中解堵液进入量、延迟其反应时间、改变孔道润湿性、增加孔道内化学剂粘附程度及自稠化等多种化学工程技术，减低和减缓了高渗大孔道的受注量,增大储渗空间。2.5.1.2油层内中小孔道的驱替动力和受注量,使产油量增加，从而在解除地层近井地带堵塞，提高采收率的同时，改善油层吸水剖面，提高水驱效率，控制和稳定含水，实现增产增注的目的。2.5.1.3酸液体系中的胶束溶剂含有表面活性剂、互溶剂等可以渗透、溶解重质烃，把覆盖在岩石或无机垢表面的油垢溶解，部分油污可增溶到胶束中，从而解除有机堵塞，后续酸液解除无机堵塞。2.5.1.4选用了高效酸化缓蚀剂，酸液与地层水配伍性好且耐温、耐盐。90℃下其腐蚀速率为1.5g/m2.h，其次地层吸附量低，不会对地层产生伤害。2.5.1.5体系中选用的稳定剂是小分子水溶性化合物，通过与粘土吸附的阳离子交换，在粘土晶格中呈多点结合，改变粘土的理化性质、控制水化分散，且能使已水化膨胀的岩芯渗透率有所恢复，使地层保持水润湿性。配方体系中的防膨剂具有防止粘土水化膨胀，堵塞地层喉道从而降低渗透率。2.5.2微量泵酸化增注工艺原理2.5.2.1选用强氧化剂+多氢酸酸液体系。主要依据：用强氧化剂解除硫化物堵塞和一些有机杂质的堵塞。多氢酸酸液体系是一种多元中强酸体系，在酸化过程中能逐渐释放H+，可以保持溶液的PH值变化较小。2.5.2.2多氢酸与地层发生反应时，通过化学吸附在粘土上形成保护膜，这层膜在HCl中能快速溶解，但在水和HF等弱酸中溶解度很小，抑制了酸与粘土的进一步反应，从而具有良好的缓速作用。2.5.2.3多氢酸具有良好的吸收和水润湿性能，使HF与石英的反应得以加速。可以抑制井眼附近的地层伤害，同时具有良好的防垢性能和分散性能，可较好的解决酸化过程中二次沉淀造成的新的伤害。通过对储层分析及以上工艺特点研究，认为多段赛酸化增注符合CH2072井施工。3现场应用3.1施工设计CH2072井是水敏性地层，该注水井在注入时加入防膨剂，对该井的静态及动态资料分析后，在2011年5月10日对该井的3070.0-3087.5m井段进行酸化施工，射孔厚度12m，设计处理半径为5m，平均孔隙度取值17.0%，酸液优化处理量设计为60m3，总设计液量为80m3。3.1.1注入量：注入量设计见下表2。表2酸化液配制表3.1.2注入速度：CH2072井目前的日配注量为20m3，日注入量为14m3，考虑到泵的排量，设计该井注入速度为0.1～0.5m3/min。3.1.3注入压力：CH2072井目前注入压力13MPa，套压13MPa，泵压14MPa，根据施工情况确定施工压力＜22MPa。序号施工液名称用量m3配制（名称、浓度、用量）1清洗液510％甲醛+10%甲苯＋1％助溶剂＋1％助排剂＋2％防膨剂2前置酸液3012%盐酸+4%氢氟酸＋1％助排剂＋1％缓蚀剂3主体处理酸3015%盐酸+4%氢氟酸+3%醋酸+50%氟硼酸＋1％助排剂＋1％缓蚀剂+1.5%铁离子稳定剂4后置液51％助排剂＋2％防膨剂5顶替液10清水备注3.2施工工序正挤前置液前置酸主体处理酸后置液顶替液。3.3现场施工2011年5月10日在车排子油田施工正挤前置液10m3，前置酸液30m3，主体处理酸30m3，后置液10m3，顶替液10m3。最高施工压力21.9MPa，一般为17～21.8MPa，施工排量0.1～0.5m3/min，整个施工过程排量比较稳定，符合现场施工要求。配置酸液数据为：前置液1％助排剂＋2％防膨剂；前置酸12%HCl+4%HF＋1％助排剂＋1％缓蚀剂；主体处理酸15%HCl+4%HF+3%CH3COOH+50%HFB4＋1％助排剂＋1％缓蚀剂+1.5%铁离子稳定剂；后置液1％助排剂＋2％防膨剂；顶替液清水；前置酸液主要预处理地层，清除悬浮物，碳酸盐垢形物的堵塞，降低后续酸注入压力。主体酸主要溶蚀地层，提高渗透率；其中采用浓缩复合酸液的作用是缓速反应，提高酸液激化效果。顶替液主要是防止粘土防膨颗粒运移。3.4应用效果2011年5月10日对CH2072井进行酸化施工，施工后油压由13Mpa下降到6Mpa,日注水量由14m3/d提高到20m3/d，最高达23m3/d；截止到6月12日，累计增加注水量153m3。酸化效果明显，达刭了增注目的。4结论与认识4.1现场实施表明多段塞酸化工艺技术在CH2072井取得较好的效果，压力下降7MPa，累计增加注水量153m3。4.2多段塞酸化工艺技术有效解除近井地带污染，为注水井增注提供了一项技术支持。4.3针对采油一厂车排子油田的储层特点，为了提高增注效果，对此在工艺处理液上建议进行以下几点改进：4.3.1在清洗液中，增加溶剂，降低酸液进入地层阻力；4.3.2配方工艺上，增大配方浓度；4.3.3在主体处理液体系中增加乙酸和氟硼酸的用量，增强处理液体系降低表面张力的能力，增加后置液体系中粘土稳定剂的用量，可减少在酸化处理过程中由于粘土矿物膨胀分散运移造成的地层伤害；参考文献万仁溥.采油工程手册.北京：石油工业出版社，2003,3