非均质油藏暂堵酸化技术研究及应用.doc

非均质油藏暂堵酸化技术研究及应用?58?钻采工艺DRILLING&PR0DUCT10NIECHNOLOGY2008年3月March20o8非均质油藏暂堵酸化技术研究及应用张兴华一,王俊奇,祁凤鸾4(1西南石油大学2长庆油田采油四厂3西安石油大学4长庆油田采油七厂)张兴华等.非均质油藏暂堵酸化技术研究及应用.钻采工艺,2008,31(2):5860,64摘要:针对油井酸化措施后,出现的在增油的同时油井含水大幅度上升的问题.通过分析,揭示了酸化只对高渗带的油层物性得到改善,而油层的低渗带的物性得不到相应的改善,根据这一情况,提出了暂堵酸化工艺技术,通过现场试验及应用,取得了较好的控水增油效果,丰富了低渗透油田油井酸化工艺技术,对于开发低渗透油田,延长油田低含水采油期,具有重要的现实意义.关键词:非均质油藏;暂堵剂;酸化中图分类号:TE357文献标识码:A文章编号:1006768X(2008)02005803近井地带存在堵塞的油水井,通常采取小型常规酸化措施,即在低于储集层岩石破裂压力下将酸液挤入储集层孔隙空问,使酸液沿径向渗入近井地带地层而溶解地层孔隙空间内的胶结物,钙,镁垢,泥质,砂粒,以及其它堵塞物,扩大孔隙空间而恢复或提高近井地带渗透率,达到增产,稳产目的.由于油藏非均质性的影响,随着油田进入中,高含水期的开发阶段,高产稳产的难度越来越大,油井解堵酸化后,出现了在增油的同时油井产出液含水大幅度上升的问题.因此,提出了非均质油藏暂堵酸化技术,即对高渗透层,大孔道及裂缝进行暂堵,改善地层渗透率的非均质性,使酸液能够进入低渗层及污染堵塞层,达到酸化目的.通过现场应用,效果明显,对提高油井产量和油田最终采收率,进一步提高低渗透油气藏开发水平,具有重要的现实意义.一,油井常规酸化效果分析目前砂岩油藏常规酸化所用酸液一般为土酸,油水井酸化已成为长庆油田的主要增产增注工艺措施之一,在油田生产过程中发挥着主要作用.近三年来措施总增油量27.9x10t,酸化措施增油量11.22x10t,占总增油量的40.2%.如表1所示.表1油井酸化措施效果统计表年度措施增油量施工总井数有效井数可比井数有效率年度增油量占年度总增油量平均单井日年度(10t)(口)(口)(口)(%)(10t)比例(%)增油量(t)2003正9.382828092.43.2034.41.602004正8.810910910596.33.6141.01.522005正9.812412411895.24.4145.01.78通过对近三年来酸化后油井含水情况的统计分析情况看,含水上升井增加,2003年占55.9%,2004年占40.4%,2005年占36.6%.2003年到2005年含水上升井所占比例呈下降的趋势,这主要是由于技术人员及时发现问题并及时采取了措施,将酸化液配方做了调整.由常规酸化转变为改性土酸和乳化酸酸化,取得了明显的效果.常规酸化施工目的主要是为了疏通低渗透率出油孔道,开发挖掘低渗透率油层产油潜力,清除油井开发或开采过程中产生的微粒运移及结垢物对油层孔道的污染.然而,长庆油田除了具有低渗特性外,同时又具有非均质性极强特点,同一井位不同层位以及同一井位同一层位中,岩石渗透率值级差较大,而且不排除天然裂缝的存在,况且大多数油井在开收稿日期:20070521;修回日期:200802一叭基金项目:西安石油大学科技基金(No.YS29030406)资助.作者简介:张兴华(1969一),高级工程师,1991年7月毕业于西南石油学院采油工程专业,现任长庆油田第四采油厂副厂长兼总工程师,在西南石油大学攻读油气田开发博士学位.地址:(610500)西南石油大学石油工程学院,电话:113895181099.联系人:王俊奇,地址:(710065)西安石油大学石油工程学院,电话Email:wjqxasy163.COITI第31卷第2期o1.31No.2钻采工艺DRILLING&PR0DUCT1ONTECHNOLOGY?59?采过程中都采取过压裂人造裂缝措施,油层的非均质性极强.致使酸液不能按设计方案进入低渗透层位或污染层位,造成酸液无法均匀遍及储层,油井常规酸化后含水上升,酸化的效果大大降低.二,暂堵酸化原理为了使油井酸化获得最大增油效果,酸液应主要沿储层径向均匀注入低渗透率产油层位.对于含有多个生产层位油井而且产油层位相隔较远,同一层位渗透率值差异不大的油井而言,可采用分隔器对须酸化的目的层位进行酸化施工.而对于储层相隔较近,储层较薄,小层多的油井,以及同一层位渗透率值差异较大油井而言,此种方法很难实现.在进行酸化之前,可采用在酸化施工前注入一种前置暂堵剂的方法,改善油层渗透率差异较大的状况.在酸化过程中,酸液进入地层,其流量应遵循达西定律.根据达西定律公式,当酸液流过产层小段时,符合下列关系:Q:(1)要让酸液进入每一小层段,就必须满足各小层段上单位面积注入酸液速度相同,即满足下式KK2p2KlplKnpn,一一一式中:下标i代表第i小层;/t代表总层数.从公式中可以看出,由于各小层问的物性,受伤害污染的程度,储层压力,流体黏度等可能不同,在酸化前不采取措施情况下,无法满足式(2)的等式关系.也就是说在非均质性油层中进行酸化,式(2)中的等式关系无法成立.在高渗透率层段,孔道孔径较大,渗透率值较高,因此在酸化过程中,酸液流量增大,造成本不需酸化的高渗透层酸液吸入量反而增多.一方面可能会形成酸液的指进,造成酸液的浪费,达不到酸化目的;另一方面造成高渗透层过度酸化,起到相反作用.暂堵酸化主要原理是将不同粒径的固体颗粒,采用携带液配制成稳定的悬浊液,做为前置暂堵剂,在酸化施工前,将其泵入地层中.根据流动阻力最小原理,前置暂堵剂将优先进入流动阻力较小的高渗透层或裂缝,随着暂堵剂的不断注入,由于暂堵剂粒径分布不同,在大孔道及裂缝中形成屏蔽桥堵,最终形成厚度不一的封堵层.当酸化结束后,由于暂堵剂具有油溶特性,在出油大孔道中,由于原油的浸泡作用可自行解堵,而不会污染出油孔道.而对于出水孔道,由于其具有不溶于水特性,颗粒进入出水孔道内不会被溶解,因而可起到不同程度对出水孔道或出水地层的封堵作用,从而降低油井出水率.三,暂堵酸化室内实验结果为探明施工用液的浓度,以达到最佳的封堵效果,室内试验了暂堵剂悬浮液注入量相同而浓度不同时的封堵效果,结果见表2.表2表明,堵剂浓度增大,封堵效果提高,突破压力明显增大.此外试验中还发现,相同浓度时,渗透率增大,则承压能力降低,说明随着地层渗透率增大,施工浓度相应要增加.表2暂堵剂浓度对封堵效果的影响实验浓度K注入量/突破压力梯KHW一序号(%)(mm)孔隙体积度(MPa/m)(mm)(%)156.440511.70.09098.6276.780523.00.01499.83106.520536.7010041014.150520.00.01199.9其次,在室内试验注入不同倍数孔隙体积堵剂时的侵入深度及封堵效果,结果见表3.表3堵剂注入量对浸入深度及封堵效果的影响H突破压力堵后酸化实验注入量/KL梯度酸液转向率序号孔隙体积(mm.)(%)(MPa/m)流量比(%)10.56.28310201.3360.25496226.56220604.3420.13698355.44010011.7000.O9098.64106.70510020.540.0l199.8注:H为侵人深度;L为岩心长度;堵剂悬浮液浓度为15%.表3表明,堵剂注入量越多,封堵效果越好,从满足施工效果和经济效益方面考虑,以选择5倍孔隙体积的注入量为宜.因此在现场施工时要求设计的堵剂注入量在高渗透层中能达到一定的封堵深度(1m),这样才能承受较高的正,反向压力冲击,避免酸液突破进入高渗透水层而漏失,同时可延长堵水的有效期.选择渗透率级差较大的3组平行岩心,在相同压差下注人5倍孔隙体积的堵剂.其中,堵剂悬浮液浓度为7%,携带液的浓度为0.2%.高渗透率岩心用I%NaC1溶液返排,低渗透率岩心用煤油返排,其堵前的水,油相渗透率为KK堵后的水,油相渗透率,以及堵水,堵油率叩,叩.其测?6O?钻采工艺DRILLING&PRODUCrnONTECHNOLOGY2008年3月March20O8试结果如表4所示.堵剂主要进入高渗透率岩心,对水流封堵率几乎达100%.表4暂堵剂的选堵效果HK0lKHD岩心号(mm)(mm)(%)(mm)(mm)(%)l1.635O.002l00O.1670.141l5.926.035O.O1399.80.5960.5331O.6310.320O.O2999.70.9870.9028.6增油效果进行了统计分析.一般情况下酸化后油井产量大概为酸化前12倍,对于一些产能及储量较高的个别特殊井,其增油率可能会较大些.而经过暂堵措施后该井目前日产油量由酸化前2t左右增加至7t多,比原来增加34倍.由此可以看出,暂堵工艺措施对酸化增油效果产生较好的影响,增强了酸化措施的增油效果.四,暂堵酸化技术现场实验1.暂堵酸化选井原则暂堵酸化具有一定的针对性,在进行暂堵酸化施工前应认真做好选井工作.在进行暂堵酸化选井时应遵循以下几条原则:(1)应选近井地带油层出现严重堵塞或污染的油井.这些井在开采过程中,常表现出油井产液量下降,动液面下降等现象.(2)应选择单层开采或相隔较近的多小层开采的油井.在这些油井中单层开采的储层内,应存在渗透率值差异较大,非均质性极强或存在天然裂缝及人造裂缝情况.而对于相隔较近的多小层开采井,不便于封隔酸化,储层间大多存在渗透率值差异较大或储层受污染堵塞程度不同等问题.(3)应选择储层含油性能较好,地层能量较高,低渗透层有潜力挖掘的开采井.(4)应选择距离水线较近,常规酸化后容易引起含水快速上升的油井.2.现场试验根据暂堵酸化的选井原则,选定长庆油田某井作为现场酸化暂堵试验井.油层位为长6储层,投产前曾采取过人工压裂造缝措施,具有低渗透非均质裂缝性开采井的典型特征.现场按施工步骤及设计要求顺利完成了暂堵酸化现场实验,在注入暂堵剂过程中,注入压力7MPa,按设计要求600kg暂堵剂30rain内基本全部注入井内.注完暂堵剂后,井筒压力在30rain内保持7MPa不变.然后按正常的酸化施工进行常规酸化作业,在酸化施工作业中最高压力达9MPa,符合酸化设计要求.地层破裂压力为11MPa,挤入暂堵剂过程压力控制在小于地层破裂压力2MPa以下.停泵后井口压力保持在9MPa.从图1可以看出,该井措施后含水呈下降趋势,由措施前的45%下降到目前的38%,单井日增油7t,累增油428t.达到了控水稳油的目的.对已经采取酸化措施油井的酸化前和酸化后的时间图1试验井生产曲线五,结论及建议lO0器基402O如0(1)一些油井采取常规酸化后其酸化效果不佳以及酸化后油井含水率上升的主要原因是由于地层的不均质性以及开采初期人工裂缝所造成的.由于地层的渗透率值差异较大,酸液将优先进入不需酸化的高渗透层或裂缝,造成高渗透层或裂缝酸化溶蚀过度,与出水孔道相互沟通,造成油井含水上升;另一方面,酸液难以按设计方案进入低渗透层,降低了酸化效果.(2)本文研制的暂堵剂具有油溶性好,耐酸性强特点,适合用于油井酸化前的暂堵.在不污染损害储层的前提下,具有较好的封堵高渗透层及裂缝效果,使酸化效果得到提高.由于该暂堵剂具有不溶于水性质,因此对出水孔道具有一定封堵作用,同时可降低油井的含水率.单一用坚硬性固体颗粒做暂堵剂或单一用柔软性颗粒材料对油藏进行暂堵酸化并不会产生最佳效果.坚硬固体颗粒间空隙需要柔软物质填塞,而柔软性材料对裂缝封堵难以实现.(3)暂堵剂用量的确定,以及暂堵剂粒径的选择等目前还无法给出确切的数据,只有根据封堵地层的具体情况进行调整.(4)对于如何选取暂堵剂的粒径分布问题,尤其是对于裂缝的封堵应选择多大粒径为宜有待于进一步考察研究.如果采取大小粒径不同的暂堵剂分批注入的施工方式,可能会产生更佳效果.即首先注入粒径较大的暂堵剂,使其首先对裂缝进行桥堵,可使裂缝在井眼较近距离得到封堵,减少堵剂的用量,同时也便于自行解堵.(5)暂堵酸化现场施工方便易行,且不影响常规酸化施工进度,实用性较强,因此具(下转第64页)钻采工艺?64?DRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGY2008年3月March2oo8(上接第57页)(5)针对压裂层段的渗透率较高,有效厚度大,地层吸液能力强,压裂液滤失高的井段应增加施工排量.(6)单井设计时应加强测井曲线分析,根据上下隔层的情况进行参数的优化设计,隔层较厚时可适当提高设计排量,而隔层较薄,缝高延伸较快时应采取控制缝高的压裂设计方法.(7)应针对井层情况对前置液用量进行优化,特别是对于塑性较强,滤失较大的层段应提高前置液量.23参考文献冯彩琴,林景禹,刘喜杰,等安棚油田部分井低砂比砂堵原因及对策J.河南石油,2002,16(5):4950.陈要辉,阎铁,黄有泉,等.海拉尔油田凝灰质储层砂堵原因分析及对策J.钻采工艺,2006,29(1):4142.黄月明.水力压裂加砂施工曲线形态剖析J.河南石浊,2002,16(5):5154.(编辑:黄晓川)(上接第6o页)有较好推广应用价值.参考文献李道品.低渗透油田开发M.北京:石油工业出版社,1999:1520.袁士义.