馬 惠,李立峰，馮緒波

(中國石化江蘇油田分公司采油二廠，江蘇 淮安 211600)

酸化是解除近井地層污染、恢復(fù)油氣井產(chǎn)能的有效措施。常規(guī)酸化作業(yè)是動管柱酸化，即起出井中原生產(chǎn)管柱后，下入專用的酸化管柱注入酸液；注酸液后，起出酸化管柱，下入原生產(chǎn)管柱恢復(fù)生產(chǎn)。很顯然，動管柱酸化作業(yè)周期長、工藝復(fù)雜、費(fèi)用高、作業(yè)環(huán)境要求高、洗井作業(yè)引起儲層新的污染。近幾年，不動管柱酸化工藝引起了研究人員的極大興趣[1-8]。潘萬宏等人從殘酸對泵、油管、抽油桿的腐蝕問題入手，通過對原生產(chǎn)管柱鍍膜預(yù)處理及施工后期泵入殘酸中和處理，實(shí)現(xiàn)了不動管柱酸化施工[2]；楊永華等人篩選出了以氟硼酸為主的酸化液配方，既不破壞礫石充填層，對生產(chǎn)管柱、電泵機(jī)組及電纜腐蝕破壞小，又能有效解除近井帶堵塞[3-4]。王鵬等人優(yōu)化出多氫酸體系，并與不動管柱工藝相配套，達(dá)到海上油氣田酸化作業(yè)和不影響后續(xù)生產(chǎn)的要求[5-6]。王新英等人針對中原文東油田氣舉井不動管柱工藝開展了QJ-99解堵劑配方研究[7-8]。目前，國內(nèi)外不動管柱酸化工藝主要應(yīng)用在海上油田，陸上油田的應(yīng)用較少。采用的酸化液主要為包括前置酸、主體酸、后置酸的三段式液體，注酸液過程繁瑣、多部門協(xié)調(diào)難度大、存在一定的環(huán)境污染、施工費(fèi)用高。

本文根據(jù)G6區(qū)塊的儲層條件，以G6區(qū)塊目標(biāo)井巖樣為研究對象，根據(jù)不動管柱的施工要求，優(yōu)化了一種高效的復(fù)合解堵體系FH-2，實(shí)現(xiàn)了“一代三”功效，替代了常規(guī)三段式酸液模式及不動管柱施工。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

實(shí)驗(yàn)用水的離子組成采用油田企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T 5523—2000)測定。G6區(qū)塊地層水總礦化度為3 831.25 mg/L、其中Ca2+和Mg2為50.55 mg/L。根據(jù)其成分，在室內(nèi)人工配制實(shí)驗(yàn)用水。實(shí)驗(yàn)用原油取自江蘇油田G6區(qū)塊，黏度為34.4 mPa·s(50℃)。

六水合三氯化鐵(FeCl2.6H2O)、碳酸鈉(Na2CO3)、鹽酸、氨水、乙二胺四乙酸二鈉、檸檬酸、氯化鈉(NaCl)、氯化鎂(MgCl2)和氯化鈣(CaCl2)均為化學(xué)純試劑。多氫酸、復(fù)合酸(FH-2)、NS(陰非離子型表面活性劑)、DQ(石油磺酸鹽類表面活性劑)均為工業(yè)級，有效質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%。KD-40(油層清洗劑)、KD-25(破乳劑)、FH-2(復(fù)合酸)均為工業(yè)級，揚(yáng)州潤達(dá)油田化學(xué)劑廠提供。

恒溫水浴，姜堰市儀器分析廠；pH計(jì)，梅特勒-特利多公司；可見光分光光度計(jì)，上海美析儀器有限公司；巖心驅(qū)油裝置，海安石油實(shí)驗(yàn)儀器廠。

1.2 性能測試

洗油率根據(jù)勝利油田企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/SH1020 1518-2013)測試。腐蝕率根據(jù)中國石油化工集團(tuán)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/SH 0352-2010)測試。鐵離子穩(wěn)定性能根據(jù)中國石油化工集團(tuán)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/SH 0353-2010)測試。防酸渣率能根據(jù)勝利油田企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(Q/SH1020 0888-2013)測試。巖心流動實(shí)驗(yàn)：采用G6-8井和W5-6井天然巖心：2.5 cm×20 cm；注入速度：3 mL/min；實(shí)驗(yàn)溫度；80℃。實(shí)驗(yàn)步驟：注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的NH4Cl溶液，測定巖心的基準(zhǔn)滲透率；注入FH-2酸液，測定在酸化過程中巖心滲透率的變化；注入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的NH4Cl溶液，確定酸化后巖心滲透率。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 清洗劑的篩選

為了解除井眼及近井附近的有機(jī)堵塞，進(jìn)行油層清洗劑的篩選及性能評價(jià)。稱取質(zhì)量為6 g的油砂于比色管中，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的油層清洗劑溶液20 mL，加蓋，將比色管放置于50℃恒溫水浴中，每隔15 min將比色管取出輕輕搖動10次，再置于水浴中，共放置1 h后取出。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明KD-40具有較高的洗油能力(見表1)。

表1 不同清洗劑的洗油效果

將G6-8井中取得的有機(jī)堵塞物，稱取1 g左右的立方體，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的KD-40溶液，在不同溫度下測量其溶解速率(見表2)?？梢钥闯?，隨著溫度的增加，有機(jī)堵塞物的溶解速率增加。在60℃下，放置1 h，有機(jī)堵塞物完全溶解。

表2 不同溫度下有機(jī)堵塞物的溶解速率

取質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的KD-40溶液清洗后的原油50 mL，置于具塞離心管中，加入不同質(zhì)量濃度(50 mg/L、75 mg/L、100 mg/L)的破乳劑KD-25，置于溫度50℃恒溫水浴中，觀察破乳脫水情況(如表3所示)。從表3可以看出，KD-25質(zhì)量濃度大于50 mg/L時(shí)，離心管壁面基本無掛壁現(xiàn)象，隨著KD-25質(zhì)量濃度和時(shí)間的增加，脫水量增加。因此，優(yōu)選的清洗劑配方為質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的KD-40+質(zhì)量濃度100 mg/L的KD-25。

表3 不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的破乳劑在不同時(shí)間下的脫水量 mL

2.2 復(fù)合酸性能

選用復(fù)合酸FH-2作為G6區(qū)塊解堵酸液體系。將G6-8模擬地層水與FH-2酸液按照1∶1、1∶3、1∶5、3∶1、5∶1體積比兩兩混合，靜置2 h，無沉淀和分層現(xiàn)象，表明FH-2酸液體系與目標(biāo)區(qū)塊水具有較好的配伍性。針對G6區(qū)塊，開展了FH-2酸液體系的巖心溶蝕率、緩蝕性、鐵離子穩(wěn)定性等性能評價(jià)實(shí)驗(yàn)。

2.2.1 巖心溶蝕性能

實(shí)驗(yàn)條件：酸液與G6區(qū)塊巖心粉，質(zhì)量比為10∶1，溫度70℃，反應(yīng)時(shí)間4 h，測試溶蝕率(酸水體積比分別為1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 FH-2酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)與巖粉的溶蝕率的關(guān)系曲線

從圖1可以看出，隨著FH-2酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減少(即酸液比的減少)，巖粉的溶蝕率逐漸降低。但溶蝕率可達(dá)20%以上。這說明了隨著酸液濃度的降低，體系能逐漸電離出氫離子，保持整個體系的酸度，達(dá)到深穿透的目的。

2.2.2 緩蝕性能

根據(jù)不動管柱施工要求，酸液體系應(yīng)具有低腐蝕性，以減輕長時(shí)間在線注酸對管柱造成的傷害。將N80掛片置于不同酸水體積比的酸液中，90℃下，放置4 h、17 h和24 h，測量掛片的腐蝕速率(見表4)。

表4 靜態(tài)掛片腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出，在酸水體積比1∶2、溫度90℃下，4 h后的腐蝕率為3.49 g/(m2·h)，不同濃度下的FH-2酸對鋼片的腐蝕均低于4 g/(m2·h)，滿足行業(yè)一級標(biāo)準(zhǔn)，且放置時(shí)間越長腐蝕速率越低。

2.2.3 鐵離子穩(wěn)定性

為了防止酸化過程中Fe3+產(chǎn)生沉淀，在室溫條件下，評價(jià)了檸檬酸、多氫酸和復(fù)合酸FH-2體系對鐵離子的穩(wěn)定能力(見表5)?？梢钥闯?，復(fù)合酸FH-2對鐵離子的穩(wěn)定率為79.3%，性能優(yōu)于檸檬酸和多氫酸。

表5 不同酸液的鐵離子穩(wěn)定性能

2.2.4 巖心流動實(shí)驗(yàn)

采用G6、W5區(qū)塊天然巖心進(jìn)行FH-2復(fù)合酸體系巖心流動實(shí)驗(yàn)評價(jià)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2和圖3所示。

圖2 G6區(qū)塊巖心酸化流動實(shí)驗(yàn)

圖3 W5區(qū)塊巖心酸化流動實(shí)驗(yàn)

從圖2可以看出，隨著酸液的驅(qū)替，注入壓力逐漸升高，這主要是酸液與巖心中的碳酸鹽等無機(jī)垢發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氣體所致。當(dāng)壓力上升到1.21 MPa后，氣體隨著酸液逐漸排出，注入壓力也隨之逐漸降低。當(dāng)壓力降低到一定程度時(shí)，停止注酸。注入7 PV復(fù)合酸后，巖心滲透率從18.8×10-3μm2升高到34.3×10-3μm2，滲透率改善幅度為82%。從圖3可以看出，對于W5區(qū)塊巖心，巖心滲透率從2.36×10-3μm2升高到4.11×10-3μm2，滲透率改善幅度為74%。G6和W5巖心酸化流動實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對于G6和W5巖心，復(fù)合酸體系均有較好的改善滲透率的能力，同時(shí)也證明了復(fù)合酸體系具有較好的適應(yīng)性。

從圖4可以看出，酸化后巖心端面良好，無坍塌。在排出液中含有較多白色均勻的氣泡，表明注入酸液體系過程中，在巖心中生成了大量的泡沫，引起巖心內(nèi)壓力的大幅度增加，起到暫堵作用，有利于巖心的均勻酸化。

圖4 酸化前后巖心端面對比

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 應(yīng)用效果

為了驗(yàn)證復(fù)合解堵配方，2017年在江蘇油田W2-81井進(jìn)行了不動管柱復(fù)合解堵現(xiàn)場試驗(yàn)，通過原生產(chǎn)管柱的油套環(huán)空注入復(fù)合解堵液，作業(yè)結(jié)束后直接開泵生產(chǎn)，取得較好的解堵效果。此后，經(jīng)過優(yōu)化配方，已現(xiàn)場應(yīng)用14井次，累計(jì)增油3 689 t(見表6)，取得較好的效果，對因地層結(jié)垢或作業(yè)污染的油井效果尤為明顯。

表6 不動管柱復(fù)合解堵現(xiàn)場施工效果

3.2 應(yīng)用實(shí)例

W2-9井解堵井段層厚13.2 m，滲透率為(6.1～95.11)×10-3μm2，孔隙度為13.4%～23.8%，屬于中孔、低滲儲層。原油為普通稠油，地層水型為碳酸氫鈉型，礦化度25 000 mg/L。2015年3月，W2-9井日產(chǎn)液量開始逐漸下降。至2015年8月19日，日產(chǎn)液突然降至1.9 m3，日產(chǎn)油0.5 t，供液出現(xiàn)嚴(yán)重不足，生產(chǎn)采用間抽方式。從生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)分析，W2-9井近井的無機(jī)及有機(jī)堵塞導(dǎo)致了產(chǎn)液量下降。

通過W2-9井原生產(chǎn)管柱的油套環(huán)空，依次注入油層清洗液(3%KD-40+100 mg/LKD-25)36 m3、處理液(15%復(fù)合解堵劑)20 m3及頂替液(3%防膨劑)25 m3。措施前后生產(chǎn)情況如圖5所示。

圖5韋2-9井生產(chǎn)數(shù)據(jù)

該井2016年12月25日施工前平均日產(chǎn)液1.2 m3，日產(chǎn)油0.1 t，含水92.3%。施工后平均日產(chǎn)液為8.1 m3，平均日產(chǎn)油為3.1 t，含水率為72.3%，到2017年底累計(jì)增油約1 533 t，增產(chǎn)效果十分明顯。同時(shí)，沒有下專用的酸化管柱，降低了作業(yè)成本。

4 結(jié)論

通過體系性能的評價(jià)，優(yōu)化了一種新型的不動管柱復(fù)合解堵體系FH-2，取得以下認(rèn)識：

(1)為了解除井眼及近井附近的有機(jī)堵塞，優(yōu)選的清洗劑配方為1%KD-40+100mg/L KD-25。

(2)優(yōu)化的復(fù)合解堵體系FH-2以“一代三”功效替代了常規(guī)三段式酸液模式。該體系具有較好的配伍性、巖心溶蝕性、緩蝕性能、鐵離子穩(wěn)定性能。

(3)巖心流動實(shí)驗(yàn)表明，對于G6區(qū)塊巖心，注入復(fù)合酸后，巖心滲透率提高82%；對于W5區(qū)塊巖心，酸化后，滲透率提高74%。同時(shí)，也證明了復(fù)合酸體系具有較好的適應(yīng)性。

(4)該項(xiàng)技術(shù)在江蘇油田現(xiàn)場應(yīng)用效果良好，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。