低渗透油层酸化实践与认识

低渗透油层酸化实践与认识
第20卷第2期
2010年6月
江汉石油科技
JIANGHANPETROLEUMSCIENCEANDI’ECHNOLOGY
V o1.20No.2
Jun.2010
低渗透油层酸化实践与认识
胡云鹏洪伟
(江汉油田分公司江汉采油厂)
摘要总结近年江汉油区低渗透油层酸化工艺发展,分析酸液与储层原油,酸液与地层水之
间存在的不配伍问题,在一定程度上会对储集层造成新的伤害,对低渗透油层的伤害更大,因粘土
矿物引起的膨胀和分散运移,油水乳渣等伤害因素,很可能使酸化无效.因此就增能酸化,暂堵酸
化,压裂酸化等方面提出下步工艺发展的建议和方向.
关键词酸化低渗透油层保护应用认识
酸化是油井稳产,增产的主要措施之一,目的是
通过酸液在地层孔隙的孔穴及微裂缝中的流动和反
应,来溶解井眼附近地层中的各种固相微粒,杂质, 疏通流体渗流通道,从而恢复和提高油井产能.江
汉油区每年油井酸化30井次左右,2000—2004年年均增油在1×10t以上,措施有效率在70%以上, 2005年以后酸化效果明显变差,2005年措施有效率64%,年累增油降至3620t,2007年王场,广华,黄场
潜4油层酸化11口井,有效5口井,措施有效率45%.酸化增油效果变差的一个重要因素是酸化对象逐渐向低渗透,敏感性油层转移,低渗透油层储层物性差,渗流阻力大,能量消耗多,地层压力和流动
压力低.同时酸化工艺依旧延续中,高渗透层老的
传统酸化工艺,没有进行针对性的研究,近年来通过对低渗透油层酸化工艺的改进与实践,取得了一些认识.
以前砂岩油藏酸化的对象主要是中,高渗透层,
酸液以盐土酸为主,部分井单独使用土酸处理就能取得较好的效果.残酸返排主要采用汽化活性水反洗排酸,由于地层能量相对充足,返排效果较好.低
渗透油层由于孔隙或裂缝较小,生产过程中颗粒运移更容易堵塞渗流孔道,同时地层压力低,油层容易结垢,原油中的胶质和沥青质也容易析出,油层堵塞因素更复杂.更重要的是酸化在一定程度上解除堵
塞物的同时地会对储集层造成新的伤害,这些新的伤害对低渗透油层影响更大,低渗透油田在酸化过程中,若酸液体系没有充分考虑油层保护问题,酸液进入地层后,因粘土矿物引起的膨胀和分散运移,油水乳化产生的酸渣,及由毛管阻力和贾敏效应引起的水锁等伤害因素,很可能使酸化无效,造成严重的储层伤害,反而使产量下降.因此低渗透油层酸化设计要从油层保护的角度出发,完善酸化设计.
1低渗透油层酸化过程中的油层伤害
及工艺对策
1.1酸液与储层原油不配伍
低渗透油层由于地层压力低,在低于地层饱和
压力生产过程中由于压力的变化原油会脱气吸热, 导致原油温度下降,原油中的蜡,胶质,沥青质等容易析出,形成有机垢.酸液对有机垢起不到解堵的作用,相反由于低温液体进人,会加剧原油中的蜡, 胶质,沥青质的析出,酸液与蜡,胶质,沥青质反应会产生酸渣.酸渣由沥青,树脂,石腊及其它高分子化合物组成,是一种胶状不溶性产物,一旦产生,会对储层造成永久性的伤害,一般很难消除.有研究表明,当酸液中含有一定量的Fe和Fe时,会大大增加酸渣的生成量.
在酸处理地层之前加入芳香烃溶剂可以溶解
蜡,胶质,沥青质等有机垢,同时加入酸化互溶剂也
可以减缓酸渣的产生,同时将增加岩石表面与后续
酸处理的接触面积,提高酸化效率.现场酸化设计
中在酸处理之前先向地层挤入一定量的含清防蜡剂
和互溶剂的前置清洗液起到了一定的效果,如广12
—
1井酸化施工,第一次施工单独用酸处理,井口泵
第一作者简介胡云鹏,男,1996年毕业于武汉化工学
院精细化工专业,高级工程师.现在江汉采油厂作业工程部工作.
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36?江汉石油科技第20卷
压达到45MPa挤不进,第二次施工时进行前置清洗
液处理后,泵压达到24MPa就可以开始正常施工.
1.2酸液与地层水不配伍
江汉油区地层水富含Na,K,Ca,Mg,Fe,
Fe¨等离子,这些离子与土酸中的HF酸反应会产生
不溶性的Na2SiF6,K2SiF,CaF.沉淀,这些沉淀对低
渗透层影响更大,会堵塞孔隙或裂缝.
2Na+6HF+SiO2—_Na2SiF6l+2H2O+2H
2K+6HF+SiO2ILSiF6l+2H2O+2H
Ca+2HF—-十caF2+2H
砂岩油层酸化通常在主体酸(土酸或缓速酸)
处理之前注入一段前置盐酸处理地层,目的是驱替地层水,避免上述沉淀的产生.
1.3酸液与储层不配伍
储层岩石矿物成份复杂,酸液注入后对不同矿
物产生的溶解机理不同,对储层造成的伤害也不一样.需要根据储层岩石矿物成份确定酸液配方. 1.3.1含碳酸盐的砂岩地层单独用土酸处理会产
生CaF,沉淀伤害地层
在主体酸(土酸或缓速酸)处理之前注入一段
前置盐酸处理地层可以减小伤害,盐酸可以和大多数的碳酸盐岩反应,保持地层的低pH值,减少CaF 沉淀的产生.前置盐酸中酸浓度和用量应根据地层中碳酸盐岩的含量以及铝硅酸盐的敏感性而变化. 一
般说来,当地层中碳酸盐岩含量过高时,很难保持足够低的pH值,使向前移动的氢氟酸及其反应生成物不会产生沉淀,采用氢氟酸酸化可以接受的最大碳酸钙含量要低于15%～20%.现场通常采用10%一15%的盐酸作为前置酸.
1.3.2颗粒的运移伤害地层
粘土矿物普遍存在于油,气储层中,对于低渗透
油层,粘土矿物的膨胀,运移会堵塞微小的孔道和裂缝,造成新的伤害.酸液注入到含蒙脱石或伊利石, 蒙脱石含量较高的储层,酸液中的水被蒙脱石所吸收,引起粘土矿物的膨胀,特别是蒙脱石含量高的粘土,膨胀体积可达6～10倍.高岭石类的粘土在储层中大多数松散地附着在砂岩表面,随着酸液的冲刷,剥落下来的微粒将发生运移,造成孔隙喉道的堵塞,导致渗透率下降,因此在酸化作业过程中,必须加入粘土稳定剂,同时应减少高浓度HF酸的使用. 推荐使用反应速度慢,伤害小的缓速酸.
目前现场应用的主体酸是JMC203组合酸,组
合酸有5个氢离子可供反应.在组合酸系统中,组合酸所含的氢离子逐级分解,这意味着在组合酸中始终有1%的氢氟酸可供应用,减缓了反应速度.
同时逐级分解的氢离子可保持低pH值,减少副反应的发生.室内试验表明组合酸适合低渗透油层应用.
(1)硅酸盐岩溶蚀试验用一定量不同浓度的酸
液与硅酸盐矿物(医用载玻片)在一定温度下充分反应,来评价酸液的溶解能力,并与常规土酸进行比较.见表1.
(2)岩芯试验结果及分析在85℃温度下,分别
测定JMC203组合酸和常规土酸通过岩心前后的渗透率,以驱替孔隙体积倍数(PV)为横坐标,酸化前
后的水相渗透率为纵坐标,绘制孔隙倍数Pv一渗透率曲线.见图1,图2.
从实验结果来看,土酸对硅酸盐矿物有较强的
溶蚀作用,但岩芯试验表明前置盐酸一土酸酸化后的渗透率比酸化前的渗透率还小.土酸对岩心产生了新的伤害,而JMC203组合酸与常规土酸相比, JMC203组合酸对岩心具有较好的酸化效果.
1.4残酸与储层矿物反应产生二次沉淀造成的油
层伤害
酸化反应后期,随着H的不断消耗,pH值上
升,残酸与储层矿物反应会产生二次沉淀,包括CaF,铁质沉淀等,残酸滞留地层时间越长,沉淀越多,低渗透油层影响尤为明显,由于地层能量低,残
表1酸液对压严重,施工
压力为0MPa,酸化后残酸排不出产生新的伤害,液量由4.1m降到0m.
目前采取的措施是在主体酸处理后,加入一段
含互溶剂的后置酸,～方面可以把反应过的地层及其附近的pH值维持在一个较低水平,减少二次沉
淀的产生;同时可用互溶剂来除掉近井地带的缓蚀剂吸附伤害,促进排液和保持地层亲水.
提高返排效率是酸化成功非常重要的因素.酸
反应后若立即返排,二次沉淀产物如松软的氢氧化铁或氢氧化铝凝胶仍有可能大部分排出地层.但若没有及时返排,则胶状沉淀在高压,高温的地层环境中将结晶成较大的,比胶状物致密的沉淀,此时即使再进行返排也无法将沉淀物冲洗出来.前几年地层-
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能量充足,通常采用汽化活性水返排效果较好.随
着地层能量下降,汽化活性水返排效果变差,部分井汽化活性水返排后下泵因腐蚀返工,影响酸化效果. 针对这些问题,研究应用了负压排酸管柱,该管柱主要由负压发生器,Y221一】14封隔器等组成,一趟管柱能够完成酸化,排酸施工.酸化关井反应后,从套
管泵入工作液,负压发生器在井底产生负压,使地层内的残酸及反应物及时排出地层,避免地层的二次伤害,提高酸化效果.2007年现场应用11井次,工
艺成功率82%,有2口井由于负压发生器内部流道堵塞未成功,措施有效率73%.通过负压反洗井进
出口液量对比,大部分井出口液量大于进口液量,说
明反洗过程中地层出液,如王西15—8B井酸化后负
压返排,负压反洗45m.出液56m,但也有部分井未
见到明显效果,同时由于喉管与喷嘴处的最小直径(下转第4JD页)
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40?江汉石油科技20卷
表3皮碗封隔器技术参数表
表4金属粘滤砂管性能指标
的防砂施工程序,从目前应用的10口井来看:平均
提高原油采收率2.2%,累计增油5000多吨,增油
效益1000多万元;此外,由于管理水平的提高,加快
了作业进程并避免了许多井上事故导致的打捞,换
器材费用,平均单井节约成本近5万元,共创造经济
效益1050多万元,取得了很好的效果.
参考文献
1朱彩虹,孙辉,等.疏松砂岩稠油油藏防砂方法优选试验研究[J].特种油气藏;2000,(3).
(编辑汪孝芝)
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(上接第37页)
只有5mm,如果井筒杂质多,就会出现堵塞现象,影
响返排.
2下步工艺发展的方向
2.1CO增能酸化工艺
低渗透油层酸化工艺的核心是油层保护,酸化
过程油层伤害的重要因素是地层能量不足.CO增
能酸化工艺是在酸化施工时,用泵注法注入一个液
态CO段塞或将液体CO:在高压下同酸液混合挤人
地层.当液体CO进入地层后,由于温度不断升高,
而施工后压力不断下降,液态CO体积不断膨胀,这
种膨胀能量将挤推和携带残酸,往往无需抽汲即可
排净残酸.
2.2暂堵酸化工艺
目前酸化存在的另一个问题是增液不增油,由
于地层的非均质性,高低渗透层往往同时并存,酸液优先进入高渗透层,对低渗透层的影响很小,酸化的结果往往使水量大增,油量不增.暂堵酸化工艺是
在酸化前先注入油溶性树脂对高渗透层进行封堵, 使酸液转人中低渗透层.
2.3压裂酸化
压裂酸化通常适用于碳酸盐岩地层,国外现在
已将该技术引入砂岩地层,先将水溶性有机溶剂和乙氧基化的脂肪叔胺制成的胶凝泡沫剂胶化的泡沫酸注入地层,再将地层压裂,随后将未酸化的泡沫酸注入裂缝,造成非光滑的压裂面.
3结论
(1)保证低渗透油层酸化效果的基础是地层
能量,加强低渗透油层注水,保持地层能量是前提条件.
(2)低渗透油层酸化工艺应充分考虑油层保
护问题,酸液进人地层后,因粘土矿物引起的膨胀和分散运移,油水乳化产生的酸渣,及由毛管阻力和贾敏效应引起的水锁等伤害因素,很可能使酸化无效, 造成严重的储层伤害,使产量下降.
(3)目前低渗透油层酸化工艺相对单一,应
解放思想,大胆尝试,积极引进CO增能酸化等新工
艺,提高低渗透油层酸化效果. (编辑李智勇)。