陳若銘 王肅凱 鄭克祥 殷福亮 冉照輝

1.西部鉆探鉆井工程技術(shù)研究院2.新疆油田工程技術(shù)公司3.西部鉆探蘇里格氣田項目經(jīng)理部

自轉(zhuǎn)向酸體系在蘇里格氣田召51區(qū)塊的應用

陳若銘1王肅凱1鄭克祥1殷福亮2冉照輝3

1.西部鉆探鉆井工程技術(shù)研究院2.新疆油田工程技術(shù)公司3.西部鉆探蘇里格氣田項目經(jīng)理部

蘇里格氣田召51區(qū)塊下古生界奧陶系馬家溝組屬于以碳酸鹽巖為主夾蒸發(fā)巖的復雜巖性地層，是典型的“三低儲層”。采用常規(guī)酸液體系存在酸蝕反應過快、酸蝕裂縫作用距離短、高低滲儲層改造不均勻等問題，最終導致酸壓改造效果不理想。因此，針對該問題，開發(fā)了一種新的表面活性劑自轉(zhuǎn)向酸體系，該體系在90℃時殘酸黏度超過150 mPa·s，在地層內(nèi)遇油氣自動破膠，返排液黏度低于5 mPa·s。該酸液體系在蘇里格氣田召51區(qū)塊現(xiàn)場應用1口井，轉(zhuǎn)向效果明顯，試氣產(chǎn)量6×104m3/d，較采用常規(guī)酸壓的鄰井試氣產(chǎn)量平均增加2倍，并創(chuàng)下了區(qū)塊內(nèi)單井酸壓產(chǎn)量最高記錄。

蘇里格氣田召51區(qū)塊碳酸鹽巖酸壓自轉(zhuǎn)向酸

蘇里格氣田召51區(qū)塊下古生界奧陶系馬家溝組屬于以碳酸鹽巖為主夾蒸發(fā)巖的復雜巖性地層。馬家溝組地層自下而上可劃分為六段，其中馬五段主要為富含膏鹽質(zhì)的白云巖，白云巖層中間夾石灰?guī)r和膏巖，縱向上巖性和厚度（0.5～147.6 m，平均厚度為20.9 m）變化大，具有東南厚西北薄的特點，是該區(qū)重要的油氣儲集層，儲層平均有效孔隙度為9.4%；平均滲透率為0.702 mD，平均壓力系數(shù)為0.86，屬典型“三低儲層”[1-2]。酸化壓裂是下古生界馬五段儲層增產(chǎn)改造的一種有效措施，對下古生界的開發(fā)、提高召51區(qū)塊的產(chǎn)氣量至關重要。但是采用常規(guī)酸液體系存在酸蝕反應過快、酸蝕裂縫作用距離短、高低滲儲層改造不均勻等問題，最終導致酸壓改造效果不理想。因此，研究開發(fā)出一套適合召51區(qū)塊酸液體系勢在必行。

1 自轉(zhuǎn)向酸轉(zhuǎn)向機理

表面活性劑單體在溶液性質(zhì)發(fā)生突變時（pH值和礦化度改變），會逐漸形成較大的球狀膠束聚集體，當球狀膠束數(shù)量繼續(xù)增加且有大量無機鹽存在狀況下（主要為Ca2+、Mg2+），球狀膠束聚集體逐漸形成棒狀膠團，繼而形成粘度較高的類似凝膠的物質(zhì)。對于碳酸鹽巖油氣藏基質(zhì)酸化來說，就地自轉(zhuǎn)向酸與巖石反應后酸液黏度增大，從而導致酸液流動阻力增加，使得后續(xù)的酸液要繼續(xù)進入，必須外界給予更高的注入壓力，注酸壓力升高的過程中，之前不吸酸的或吸酸相對少的儲層開始吸酸,從而實現(xiàn)酸液在地層內(nèi)實現(xiàn)自轉(zhuǎn)向[3-6]。

2 自轉(zhuǎn)向酸體系配方及性能

2.1 自轉(zhuǎn)向酸體系配方

蘇里格氣田召51區(qū)塊碳酸鹽巖氣藏頂界埋藏深度介于3 100～3 300 m，屬中高溫氣藏，儲層非均質(zhì)性較強。要實現(xiàn)理想的酸壓改造效果，必須能對儲層內(nèi)高低滲區(qū)進行均勻改造、深度改造，同時，為了降低儲層污染，要求酸壓液體體系盡量清潔無殘渣。因此，最終選用表面活性劑基酸壓液體系，該體系在地層內(nèi)可自動破膠，具備就地自轉(zhuǎn)向性能，在實現(xiàn)清潔改造的同時，也能實現(xiàn)對不同滲透率級差的儲層均勻酸化。因此，研發(fā)了新型中高溫（80～120℃）自轉(zhuǎn)向酸體系配方：20%HCl+5%ZX-5+1.0%B-125+1%鐵離子穩(wěn)定劑+0.5%A-26+0.5%D-60+0.5%QP-202。

2.2 自轉(zhuǎn)向酸體系變黏轉(zhuǎn)向性能

自轉(zhuǎn)向酸體系在一定Ca2+濃度條件下，隨著鹽酸濃度或pH值變化時，體系具有變黏轉(zhuǎn)向性能，實驗結(jié)果如圖1所示。

從圖1可知，在一定的Ca2+濃度下，當鹽酸濃度逐漸降低時，酸液體系黏度呈現(xiàn)逐漸增大趨勢，當鹽酸濃度為2%時黏度出現(xiàn)峰值，鹽酸濃度繼續(xù)降低時，體系黏度迅速降低。因此，鹽酸濃度為2%時體系轉(zhuǎn)向性能最好。

圖1 自轉(zhuǎn)向酸體系在不同鹽酸濃度下變黏性能曲線圖

2.3 CaCl2濃度對體系轉(zhuǎn)向性能影響

通過真實巖心與模擬巖心研究CaCl2濃度對體系轉(zhuǎn)向性能的影響，改變CaCl2濃度，其他條件不變，最終發(fā)現(xiàn)CaCl2濃度對體系轉(zhuǎn)向性能影響規(guī)律，試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 CaCl2濃度與自轉(zhuǎn)向酸體系轉(zhuǎn)向性能曲線圖

由圖2可知，前期隨著CaCl2加量的增大，酸液體系轉(zhuǎn)向性能逐漸變好，當CaCl2加量達到20%后，酸液最終黏度不再出現(xiàn)明顯變化。表明CaCl2濃度為20%時，酸液變黏轉(zhuǎn)向性能最理想。

2.4 自轉(zhuǎn)向酸體系破膠性能

通過實驗分析自轉(zhuǎn)向酸體系在高黏度殘酸時的破膠性能是否能夠滿足地層破膠返排要求，對比了煤油、原油、凝析油三種破膠劑破膠效果，實驗結(jié)果見表1。

表1 自轉(zhuǎn)向酸體系破膠實驗結(jié)果表

三種破膠劑在相同濃度條件下，凝析油破膠速度稍微快，其他兩個較為接近。實驗結(jié)果表明自轉(zhuǎn)向劑為純表面活性劑類型，可以保證體系清潔無殘渣。

2.5 自轉(zhuǎn)向酸體系配伍性能研究

破膠液與召51區(qū)塊馬家溝組地層水比例分別為1:1、2:1、1:2混合搖勻后靜止1 h后觀其現(xiàn)象，破膠液與地層水配伍性良好，無絮凝和沉淀生成，表明自轉(zhuǎn)向酸體系與召51區(qū)塊地層水配伍性良好。

破膠液與原油比例分別為1:1、2:3、1:3混合搖勻后放入85℃水浴鍋內(nèi)靜止1 h后觀察其現(xiàn)象，無乳化現(xiàn)象出現(xiàn)，表明自轉(zhuǎn)向酸體系與召51區(qū)塊原油配伍性良好。

2.6 自轉(zhuǎn)向酸體系儲層傷害研究

選取直徑為2.5 cm的召51區(qū)塊儲層巖心柱，按照《石油行業(yè)標準SY/T5107-2005水基壓裂液性能評價方法》進行壓裂液濾液對巖心傷害實驗。

通過巖心傷害試驗結(jié)果（表2）可知，自轉(zhuǎn)向酸體系對巖心具有較低的傷害率，以水為介質(zhì)，平均傷害率為16.63%；以油為介質(zhì)，平均傷害率為12.56%。

表2 巖心傷害試驗數(shù)據(jù)表

3 自轉(zhuǎn)向酸體系現(xiàn)場應用

召51-2-XX井為蘇里格氣田東區(qū)召51區(qū)塊2014年部署的一口開發(fā)井，完鉆井深3 262.0 m，完鉆層位馬家溝組，目的層馬五63。目的層有效厚度較薄，僅有2.8 m。

自轉(zhuǎn)向酸體系在召51-2-XX井成功開展了現(xiàn)場試驗，采用了自轉(zhuǎn)向酸+稠化酸多級交替注入泵注方法，相比常規(guī)酸壓體系（圖3），自轉(zhuǎn)向酸體系轉(zhuǎn)向效果明顯（圖4）。

從現(xiàn)場施工曲線圖3、圖4可以看出，常規(guī)酸壓施工過程中，排量不變時，施工壓力較平緩，波動很小，只有在排量大幅波動引起摩阻改變的情況下，施工壓力才出現(xiàn)明顯變化。而召51-2-XX井采用自轉(zhuǎn)向酸體系施工，經(jīng)過多級交替注入，排量穩(wěn)定情況下施工壓力有三次明顯上升階段，表明自轉(zhuǎn)向酸體系在地層內(nèi)至少發(fā)生三次明顯轉(zhuǎn)向效果，達到了預期目的，可實現(xiàn)儲層的有效均勻改造。

圖3 召51-6-XX井馬五64層常規(guī)酸壓施工曲線圖

圖4 召51-2-XX井馬五63層自轉(zhuǎn)向酸施工曲線圖

召51-2-XX井壓后返排液黏度低于5 mPa·s，返排率75%，測試產(chǎn)氣量為6.0×104m3/d，該井采用自轉(zhuǎn)向酸體系酸壓改造后所獲取的日產(chǎn)氣量分別是采用常規(guī)酸壓的鄰井召51-3-XX井（馬五63、馬五64段測試產(chǎn)氣量為2.2×104m3/d）、召51-4-XX井（五64、馬五7段測試產(chǎn)氣量為3.7×104m3/d）日產(chǎn)氣量的2.7倍、1.6倍，創(chuàng)下了召51區(qū)塊酸壓井試產(chǎn)最高紀錄。

馬五63儲層主要巖性為泥晶-細粉晶云巖、粗粉晶云巖，儲集空間主要為晶間溶孔、溶縫和裂縫。召51-2-XX井自轉(zhuǎn)向酸在馬五63的成功應用，主要在于酸體系腐蝕白云巖晶體，使晶間溶孔打開，不斷轉(zhuǎn)向的酸蝕裂縫實現(xiàn)了儲層的充分深度改造、高低滲儲層的均一改造，從而使產(chǎn)能充分釋放。召51區(qū)塊馬五段的地質(zhì)條件和召51-2-XX井的現(xiàn)場試驗證明，自轉(zhuǎn)向酸體系在本區(qū)塊具備推廣應用潛力。

4 結(jié)論

1）開發(fā)一套適合召51區(qū)塊馬家溝組碳酸鹽巖低滲透儲層的自轉(zhuǎn)向酸體系，該體系具備良好的變黏轉(zhuǎn)向效果，在鹽酸濃度為2%、CaCl2濃度為20%時體系轉(zhuǎn)向性能最好，變黏后最高黏度達160 mPa·s。

2）開發(fā)的自轉(zhuǎn)向酸體系與地層配伍性良好，在地層內(nèi)遇油氣能實現(xiàn)自動破膠，破膠液黏度低于5 mPa.s，返排效果好。

3）自轉(zhuǎn)向酸現(xiàn)場應用轉(zhuǎn)向效果明顯，采用該體系酸壓改造后測試日產(chǎn)氣量最高達鄰井的2.7倍，增產(chǎn)效果顯著，可推廣應用。

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（修改回稿日期 2016-10-13 編輯 陳古明）

陳若銘，1961年生，教授級高工，碩士；主要從事鉆完井及油氣田開發(fā)技術(shù)研究與決策咨詢工作，中國石油集團公司高級技術(shù)專家。新疆克拉瑪依市鴻雁路80號，電話：（0990）6884169。E-mail:15739531260@163.com