油井选择性堵水和酸化一体化技术的研究和应用

油井选择性堵水和酸化一体化技术的研究和应用
贾微;姚春林
【摘要】针对非均质多层油藏在开发过程中层间矛盾突出，而单纯的堵水或酸化作业均不能明显改善层间非均质性的矛盾这一现象，研究提出了选择性堵水和酸化一体化技术。

经过室内试验，优选出了适宜于该技术的油溶选择性暂堵剂和耐酸选择性堵水剂体系，并进行了现场应用试验，取得了明显的降水增油效果。

%Deal with the interlayer contradiction in exploiting the non-homogeneous multi- layer reservoirs, simple water-plugging or acidizing treatment could not significantly improve the phenomenon of non-homogeneous inter-layer contradiction. The research brings forward the integration technique of selective water-plugging and acidizing treatment. After indoor testing, we prefer first the system of oil-soluble selective temporary blocking agent and acid- resistance selective water-plugging agent which are suitable for the technology. Meanwhile we conduct on site application testing, gaining obvious effect on water-decrease and oil-in- crease.
【期刊名称】《石油化工应用》
【年(卷),期】2012(031)005
【总页数】4页(P13-16)
【关键词】选择性堵水;非均质;酸化;选择性暂堵剂
【作者】贾微;姚春林
【作者单位】中国石油长庆油田分公司第五采油厂,陕西西安710200;中国石油长庆油田分公司第五采油厂,陕西西安710200
【正文语种】中文
【中图分类】TE358.3
在一些非均质多层油藏开发中，随着开发过程的进行由于层间非均质性使油井层间矛盾加剧，高渗层经常为高含水层，而相对低渗层中的油很少或几乎未被动用。

采用单一的堵水或酸化作业均不能明显改善层间非均质性的矛盾，单一笼统酸化会使酸液大部分进入高渗层，不但会造成酸液的浪费并且进一步加剧了层间矛盾。

针对上述问题，研究提出了一种实现选择性堵水和酸化一体化的技术。

该技术可以使堵水过程中不伤害非目的层，酸化过程中酸液少进入高渗层，使堵剂和酸液分别在高渗层和低渗层充分发挥有效作用，最终达到既可封堵高渗层并可有效启动低渗层的目的。

酸处理液具有优先进入阻力最小区域的趋势，使处理液大部分进入高渗透层，进入低渗层的相对较少。

所以，保证每个处理层有适量的处理液，是基质酸化成功与否的关键。

选择性堵水和酸化一体化技术主要通过油溶性暂堵剂暂堵高渗层，或提高酸化液粘度，对含水层或含水孔道实行暂时封堵，提高注酸压力，使酸液能够较多地进入中、低渗层含油孔道，达到均匀布酸的目的，从而提高酸化效果。

1.1.1 液体转向剂在酸化过程中，液体转向剂与酸液在低pH值条件下形成不溶于酸的颗粒，在酸液的携带下优先进入高渗层形成滤饼，随着注酸压力的提高，迫使酸液进入中、低渗透层，充分与地层和堵塞物反应，酸化结束后随着油、水井生产的恢复，地层pH值升高，液体转向剂遇油（或水）自行溶解，不会对地层造成伤害。

1.1.2 油溶性暂堵剂油溶性暂堵剂具有一定的粒度、油溶性、耐温性和在水、酸液
中的稳定性，注入地层后逐步封堵高渗层、大孔道的酸液流量，使酸液大量进入、低渗透层，有效地控制注入酸的流向和分布，使酸液在吸收能力不同的地层，按厚度分配达到平衡，提高酸化效果。

1.2.1 粒度分布激光粒度仪测试结果表明，XY型暂堵剂具有较宽的粒度分布范围，粒径主要在50～600 μm之间。

1.2.2 油溶性在100 mL烧杯中加入50 mL煤油，称取样品2 g，在不同温度下
静态常压测得不溶物含量（见表1）。

从表1可以看出，XY型暂堵剂的油不溶物含量极低，对地层残余伤害率低。

1.2.3 耐温性测得XY型暂堵剂软化点为85～105℃，表明该暂堵剂适用于120℃以内井底温度的井中。

1.2.4 在水、酸溶液中的稳定性分别用纯水、HCl、HF、10%HCl+4%HF浸泡XY 型暂堵剂，测其在水、酸液中的溶解性，以煤油为介质分析水、酸液浸泡后暂堵剂的油溶性，结果（见表2）。

表2结果显示，XY型暂堵剂在上述介质中表现为惰性，且浸泡后不影响其油溶性。

分流试验结果显示，在高渗透率岩心注入含有XY型暂堵剂的体系后，其液体注入量大幅度下降，直至不大于低渗透率岩心的渗透率。

说明注入XY型暂堵剂初期主要是堵塞高渗透岩心，注入过程中确实起到了分流作用。

1.3.1 稠化酸在普通酸压过程中，酸液作用距离取决于用于裂缝中刻蚀岩石表面的酸液量。

实际上，由于酸液选择性地溶蚀形成酸蚀溶洞，导致酸液过量滤失，降低酸液有效作用距离。

稠化酸酸液体系具有高粘度，其酸液初始粘度在22～30 mPa·s，进入地层后，随着酸岩反应，其粘度大幅度提高，有效降低了酸液向孔洞和天然裂缝的滤失，抑制酸蚀孔洞的发育，对高渗层和大孔道暂时封堵，迫使后续酸液进入中、低渗透层和地层深部延伸。

随着酸化进一步进行，酸液粘度随地层pH值升高逐步降低，恢复到初始粘度，便于酸化后排液。

优选适宜的酸液稠化剂具备以下几个特点：
（1）与酸配伍性强，不能产生酸液破胶现象；（2）滤失性能良好，避免产生酸
液指进以及限定裂缝延伸的不良后果；（3）压裂液剪切稳定性好，摩阻低；（4）低残渣，避免造成二次污染；（5）悬浮颗粒能力强，并且具有一定的防粘土膨胀功能；（6）作业后破胶性能好，易返排。

目前国内常用的酸液稠化剂主要有生物聚合物、PAM、PEO、PVP以及磺酸盐聚
合物和FA-1阳离子聚合物等，对于低渗透小孔细喉型储层，同时地层岩矿中粘土胶结物含量普遍偏高的油藏，对压裂液的残渣含量要求相应较高，同时应考虑在施工时抑制粘土膨胀，在上述压裂液中FA-1阳离子聚合物因其是以二甲基二烯丙基氯化铵单体，均聚或共聚后添加润湿、分散等表面活性剂而合成的一种高粘有机聚合物溶液，正电胶密度高，相对分子质量易于控制，高效无毒，产品原液粘度在2 000～3 000 mPa·s左右，稀释至13%的溶液粘度在22～30 mPa·s之间，具有
良好的携砂、防膨、助排性能，所配成的压裂液破胶几乎无残渣，是一种油田酸压较为适用的稠化剂。

经过大量的室内试验，最终优选出了一种油溶性聚合物微粒作为选择性暂堵剂。

该选择性暂堵剂是由重质不饱和烃树脂、油溶性聚合物、表面活性剂等主要原料共熔后制成的粒径0.5～1 mm的微粒。

该暂堵剂具有堵水率高、封堵强度大、解堵率高、可用水作为携带液注入地层的特点。

该暂堵剂中的架桥粒子、充填粒子及变形粒子，配成具有不同粒度的水基悬浮液，可在地层孔喉处吸附架桥，充填形成一条渗透率相对较低且有一定强度的暂堵带，阻止水的流动，开井生产时可被原油逐渐溶解、分散,从而达到堵水增油的目的。

表3是其主要技术指标，表4是室内岩心试验得到的酸化对暂堵解除效果的试验
结果。

1.3.2 耐酸选择性堵水剂的研制和优选通过室内研究，优选出的耐酸选择性堵剂体
系为地下聚合交联体系，其主要组分为：丙烯酰胺半单体、引发剂、交联剂、配位剂。

该体系具有成胶前配制粘度低、成胶强度大、耐酸性较强的特点，相对配制初始粘度较大的堵剂体系，针对存在较严重非均质性的地层，其选择注入性能更好。

室内对该堵水剂的封堵能力和耐酸能力进行了测定，结果分别（见表5和表6）。

该技术的施工工艺包括以下三个过程：
（1）注入油溶选择性暂堵剂颗粒悬浮液，利用颗粒半径与高渗层和低渗层平均孔隙半径的匹配关系，在低渗层表面形成有效堵塞，而在高渗透层内只能降低部分渗透率；
（2）笼统注入耐酸选择性堵水剂，使其绝大部分进入到高渗层，凝聚后形成有效封堵；
（3）笼统注入酸液，对低渗层端面的暂堵带进行有效溶解，并且进一步提高其渗透率。

实施选择性堵水酸化一体化技术在选井时应遵循以下原则：
（1）油井初期产能高，目前供液能力强，累计产油量低，动用程度低；
（2）地层温度20～50℃；
（3）水驱控制程度高，波及体积大的区域内的油井；
（4）油井产出液中综合含水高（不小于80%），以注入水为主，注采关系清楚；（5）油井固井质量好，无层间窜槽。

QHD32-6-F井的射孔段在纵向上分为三个层段。

第三小层渗透率为2 008 μm2，剩余油饱和度34%，而其它两层含油饱和度均在81%左右，渗透率在0.15～0.25 μm2之间。

措施前油井综合含水已接近100%，分析认为产出水主要来自第三层，其它两层由于渗透率较低并且存在一定程度的污染，所以剩余油饱和度较高。

针对以上情况对该井采用选择性堵水和酸化一体化技术进行改造。

施工中共注入暂堵液10 m3，堵液40 m3，酸液15 m3。

措施后平均产油量增加
了5.6 m3，平均含水率降低了40.20%，说明堵液不但有效地堵住了第三层段，使含水率急剧下降，而且酸化使低渗层的渗透率得到了明显改善。

截止到2011年3月，该井累计增油980 m3，降水1 100 m3。

采用该技术明显改善了油井的产液剖面，低渗层得到有效启动而高渗层的产水得到有效控制，真正起到了降水增油的效果。

4064井于1999年10月投产，初期产液量6.5 m3/d，含水10%，射孔层位为长61-2层，射孔井段709～712 m。

射孔井段又分为上下二个层段，上层井段709～711 m，渗透率为5.8×10-3μm2，下层井段711～712 m，渗透率为
9.6×10-3μm2。

措施前油井综合含水已接近100%，分析认为产出水主要来自下层，而上层由于渗透率低，并且存在一定污染，剩余油饱和度较高。

针对以上情况对该井采用选择性堵水和酸化一体化技术进行改造。

施工中共注入暂堵液5 m3，堵液25 m3，酸液30 m3。

措施后平均产液量为6.5 m3/d，含水40%。

说明堵液不但有效地堵住了高渗层,使含水率急剧下降,而且酸化使低渗层的渗透率得到了明显改善。

在同一区块的4056井采取相同的改造措施，也取得了明显效果。

（1）对于多层非均质油藏进行堵水时，如果不对低渗层进行保护，则对其造成的伤害就不可避免而且是不容忽视的。

（2）利用一定粒径颗粒在高渗层和低渗层内的不同渗透率降低机理，可以使低渗层表面快速形成堵塞，从而可以避免或减小堵剂注入过程中对其造成的伤害，并且暂堵带在后面的酸化过程中大部分可已被去除。

（3）室内动态实验结果表明采用相配套的暂堵剂、堵剂以及酸液体系，进行暂堵堵水和酸化复合实验可以实现选择性堵水和选择性酸化，明显改善多层油藏的层间非均质性。

（4）现场初步应用结果表明，该技术明显改善了油井的产液剖面，低渗层得到有
效启动而高渗层的产水得到有效控制，真正起到了降水增油的效果。

【相关文献】
［1］蒋瑞和.非均质油藏选择性解堵技术研究［D］.大庆石油学院，2003.
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