張繼偉,王春林,榮新明

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曹妃甸11?2油田高含水水平井酸化研究與應用

張繼偉1,王春林2,榮新明2

（1.中海石油（中國）有限公司 天津分公司,天津 300452； 2.中海油田服務股份有限公司,天津 300459）

在曹妃甸11?2油田高含水水平井實施酸化措施后，效果不佳，為提高作業(yè)效果，對酸液體系和施工參數進行了針對性優(yōu)化。酸液體系優(yōu)選實驗結果發(fā)現，土酸溶蝕能力高于氟硼酸和多氫酸，而多氫酸緩速能力明顯優(yōu)于土酸和氟硼酸；施工參數模擬結果表明,提高注酸速度有助于提高酸化效果，解堵半徑1~2 m即可有效解除儲層污染。首次將溶蝕能力強的土酸和緩速能力高的多氫酸在曹妃甸11?2油田三口井酸化作業(yè)中綜合使用，現場施工后三口井平均單井日增液362 m3/d，平均單井日增油16.4 m3/d，解堵增產效果顯著。

酸化；水平井；高含水；多氫酸；土酸

水平井可以擴大油層中的接觸面積，改善油層的開發(fā)效果，是開發(fā)海上油氣田、提高產量和采收率的一項重要技術[1]，海上油田的水平井具有大段合采、含水率高、產液剖面不明確、層內層間非均質性強等特點，給后續(xù)酸化措施帶來諸多困難[2?6]，且由于作業(yè)場地面積小、作業(yè)費用高等因素，常規(guī)動管柱機械轉向酸化和化學暫堵酸化等工藝受到較大限制[7?11]。曹妃甸油田館陶組油層為水平井開發(fā)方式，目前綜合含水率已達94.6%，該油田水平井投產后大多采用單一酸液體系進行酸化解堵，但酸化效期較短，往往出現增液不增油甚至增液降油的現象。本研究通過室內實驗優(yōu)選出了一套溶蝕能力高、緩速能力強的酸液體系，并結合滲流力學平面徑向滲流理論，針對注酸速度和解堵半徑等施工參數進行了針對性的優(yōu)化，研究成果已成功在曹妃甸11?2油田三口井得到應用，日增油近16.4 m3/d，增產效果顯著。

1 酸液體系優(yōu)化

1.1 儲層敏感性實驗

儲層敏感性實驗可以為酸化體系的合理選擇提供重要依據，本文按照SY/T 5368-2010《儲層敏感性流動實驗評價方法》對CFD11?2?2井館陶組取芯進行了速敏、水敏、鹽敏和酸敏評價，實驗結果見圖1-4。

圖1　速敏實驗曲線

圖2　水敏實驗曲線

圖3　鹽敏實驗曲線

通過對儲層的敏感性評價實驗結果的綜合分析可以得出，曹妃甸11?2油田館陶組油層無酸敏和速敏，水敏損害程度為中等偏弱，鹽敏損害程度為中等偏強，其中速度敏感性實驗和土酸敏感性實驗中滲透率沒有下降，反而有所上升，這是因為儲層巖心本身膠結疏松，流速升高后或者土酸流經孔吼處后，掉落的微粒沿著大孔道流走，不僅沒有堵塞吼道，反而提高了巖心孔隙度和滲透率。因此，酸化儲層改造措施須選擇溶蝕能力強、緩速能力強的酸液體系來去除污染。

圖4　鹽酸和土酸酸敏實驗曲線

1.2 酸液溶蝕實驗

酸液溶蝕實驗是優(yōu)選酸液類型和用酸濃度的重要手段，本文利用失重法在90 ℃條件下對CFD11?2?2井館陶組巖屑進行了溶蝕實驗，根據1.1實驗結果，選用的酸液體系包括鹽酸、土酸、氟硼酸和多氫酸，反應時間為2 h，實驗結果見表1，溶蝕率計算公式見式(1)。

溶蝕率=（溶蝕前巖屑質量-溶蝕后巖屑質量）/溶 蝕前巖粉質量×100% （1）

由表1可以看出，CFD11?2?2井館陶組巖屑鹽酸的溶蝕率比較低，在2.16%~4.15%，隨著鹽酸質量分數增加，溶蝕率有一定程度的增加，但增加幅度不大，說明該油田館陶組儲層碳酸鹽巖含量較少，因此酸液中鹽酸質量分數6.0%~8.0%即可；土酸的溶蝕率在17.06%~19.67%，氫氟酸（HF）質量分數大于1.5%后，溶蝕率隨著HF酸質量分數的增加變化不大，由于儲層巖石膠結疏松，顆粒容易運移，因此HF質量分數不宜超過1.5%；氟硼酸的溶蝕率在7.86%~14.25%，隨著氟硼酸質量分數的增加，巖屑溶蝕率有所增加，因此氟硼酸使用質量分數不超過8.0%為宜；多氫酸的溶蝕率在13.41%~14.90%，溶蝕率隨著多氫酸質量分數的增加有所增加，但增加幅度不大，選擇質量分數為3.0%HCl+3.0%多氫酸1+（3.0%~4.0%）多氫酸2較為合理。

表1　曹妃甸11?2?2井館陶組巖屑溶蝕數據

注：表1中酸液體系項百分數均為質量分數，下同。

1.3 酸巖反應速度實驗

酸巖反應速度是判斷酸液體系緩速性能優(yōu)良的重要依據。測試了不同時間下土酸、氟硼酸和多氫酸對CFD11?2?2井館陶組巖屑溶蝕率，實驗方法條件同1.2，實驗結果見圖5。

圖5　CFD11?2?2井館陶組酸巖反應速度

由圖5可以看出，3種酸液體系中，土酸反應速度最快，氟硼酸次之，多氫酸最慢。這是因為氟硼酸和多氫酸是一種緩速酸液體系，在酸化過程中會逐級釋放出氫離子和氟離子，對巖粉進行緩慢溶蝕。水平井傷害范圍較大，為了達到既能充分反應掉近井地帶污染，又能達到深穿透和防止溶蝕過快導致井眼附近儲層垮塌的目的，需要將溶蝕率較高的土酸和緩速效果較好的多氫酸結合起來使用。

1.4 酸巖流動實驗

酸巖流動實驗可直觀反映酸液對儲層污染的解除效果。根據1.1-1.3實驗結果，酸液體系選擇如表2所示，實驗溫度為90 ℃，基液為模擬地層水，進行酸巖流動實驗，結果見圖6。由圖6可以看出，反驅處理液I和II期間，滲透率有下降趨勢，這可能是溶蝕后的黏土微粒脫落下來在運移過程中對孔吼有一定堵塞，反驅后置液和正驅基液階段，滲透率開始逐步提高，說明儲層中黏土微粒已經被溶蝕反應完全或變得比較小，增加了巖心的孔滲，最終酸化后巖心滲透率為酸化前的2.48倍，增加幅度較大，這證實了采用土酸和多氫酸的復合解堵體系在曹妃甸11?2油田館陶組儲層酸化是可行的。

表2　優(yōu)選的酸液體系配方

圖6　CFD11?2?2井館陶組巖芯酸巖流動實驗曲線

2 施工參數優(yōu)化

2.1 注酸速度優(yōu)化

合理的注酸速度既能保證充分的酸巖反應又能確保地層不被壓破，本文根據常規(guī)注酸速度影響因素，結合CFD11?2油田儲層特點和傷害特征，確定了最大注酸速度公式（見式（2））：

式中,max為最大注酸速度，m3/min；F為地層破裂壓力，MPa；av為地層平均滲透率，10?3μm2；為儲層厚度，m；s為儲層壓力，MPa；為流體黏度，mPa·s；為表皮系數。

施工排量

代表著儲層滲流物性的流度系數按式（4）求出:

將儲層參數和傷害特征參數代入式（4），計算出不同傷害特征下的流度系數，結果如圖7所示。

由圖7可以看出，隨著注酸速度的增加，流度系數大幅度增加，這說明注酸速度對流度系數有很大的影響，大排量注酸速度有助于增加酸蝕半徑及酸蝕區(qū)的滲透率，提高酸化施工效果。因此CFD11?2油田酸化施工時，需要在施工壓力不超過地層破裂壓力的前提下，盡量提高注酸速度。

圖7　曹妃甸11?2油田館陶組在不同表皮系數下流度系數與注酸速度的關系

2.2 解堵半徑優(yōu)化

根據滲流相關理論[12?13]，可計算出滲透率傷害率（傷害后滲透率/原始滲透率）與傷害半徑的關系，結果如圖8所示。由圖8可以看出，遠井區(qū)域滲透率降低對產能影響較小，酸液對遠井區(qū)域滲透率提高幅度不大，因此曹妃甸11?2油田的解堵半徑在1.0~2.0 m即可解除大部分污染。

圖8　曹妃甸11?2油田館陶組不同表皮系數下滲透率傷害率與傷害半徑的關系

3 現場應用

CFD11?2油田A16H2、A25H和A27H三口井生產層位為館陶組1382砂體，投產后均表現出比采液指數低，生產壓差較大的現場，分析認為存在著嚴重的微粒膨脹運移堵塞。2017年4月份對三口井進行了酸化施工（酸液體系見表2），三口井生產條件和施工參數見表3，施工效果見表4，酸化后三口井平均單井日增液362 m3/d，平均單井日增油16.4 m3/d，解堵增產效果顯著。

表3　三口井生產條件和酸化施工參數

表4　三口井酸化效果

4 結論

針對曹妃甸11?2油田高含水水平井酸化出現增液不增油甚至增液降油的問題，開展了酸液體系優(yōu)選和施工參數優(yōu)化研究，首次提出了高溶蝕的土酸與強緩速的多氫酸相結合的復合酸液體系，并對注酸速度和解堵半徑進行了詳細優(yōu)化。2017年4月該項技術成果在CFD11?2三口水平井中得到成功應用，平均單井日增液362 m3/d，平均單井日增油16.4 m3/d，解堵增產效果顯著，在類似高含水水平井的酸化中有很好的示范意義和推廣價值。

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(編輯 閆玉玲）

Research and Application of Acidizing Technology on High Water?Cut Horizontal Well of CFD11?2 Oilfield

Zhang Jiwei1,Wang Chunlin2,Rong Xinming2

(；）

Several studies have been done on the acid system and acidizing operation parameters in order to improve acidizing effect on high water?cut horizontal well of CFD11?2 oilfield.The results show that the corrosion capacity to rock of mud acid is higher than fluoroboric acid and muti?hydrogen acid,while the retard capacity to rock of muti?hydrogen acid is superior to mud acid and fluoroboric acid.The results by simulate on acidizing operation parameters show that high injection rate is favorable to improving acidizing effect,and the pollution can be removed effectively when acidizing radius is 1~2 m.Soil acid with strong dissolution ability and polyhydrogen acid with high retardation ability were firstly used in acidizing operation of three wells in Caofeidian 11?2 oilfield.After field operation,the average daily fluid increment of three wells was 362 m3/d,and the average daily oil increment of single well was 16.4 m3/d.The effect of plugging removal and stimulation was remarkable.

Acidizing； Horizontal well； High water content； Muti?hydrogen acid； Mud acid

TE357

A

10.3969/j.issn.1006?396X.2018.06.015

2017?12?12

2018?05?20

“十三五”國家科技重大專項中海油天津分公司“渤海油田高效開發(fā)示范工程”項目資助（2016ZX05058）。

張繼偉（1983?），男，工程師，從事海上油田油氣水處理、增產措施技術以及提高采收率等采油工藝方面的研究；E?mail:zhangjw6@cnooc.com.cn。

1006396X（ 2018）06009506

http://journal.lnpu.edu.cn