新型深穿透酸液体系在西峰油田长8特低渗透储层中的应用

1、新型深穿透酸液体系在西峰油田长8特低渗透储层中的应用蒲春生1,2,郭艳萍3*,肖曾利1,石道涵4,李亚洲4,陈 松3(1.西安石油大学陕西省油气田特种增产技术重点实验室,陕西西安710065;2.中国石油大学(华东提高采收率研究中心,山东东营257061;3.中国石油川庆钻探工程公司井下技术作业处,甘肃庆阳745100;4.中国石油长庆油田分公司第二采油厂,甘肃庆阳745100摘要:针对西峰油田长8特低渗透储层注水井注水效果不好,欠注严重,普通酸液增注效果不理想的实际情况,通过岩心溶蚀实验,确定了该油田储层主体酸化用液配方,在此基础上研制了新型深穿透酸液体系S G -1。通过室内静态和动态实验

2、,对该体系的防腐性能、防乳化及酸渣性能、稳定铁离子能力、防膨性能、配伍性、注入性能、热稳定性及岩心酸化效果等进行了评价。现场试验结果表明,使用新型深穿透酸化体系SG -1后,西峰油田西31-14井在油压为18.4M Pa 的条件下,注入量达到41m 3/d ,吸水指数达到了2.23m 3/(d M P a,与措施前相比,注入量增加了19m 3/d ,吸水指数提高了85.6%,有效地解决了油藏的欠注问题,并取得了较好的增油效果,具有良好的推广应用价值。关键词:特低渗透储层;深穿透酸化体系;室内研究;现场试验;西峰油田中图分类号:TE357.2文献标识码:A 文章编号:1009-9603(2008

3、06-0095-03 西峰油田是一个岩性复杂、裂缝发育的低渗透砂岩油藏。长8油层为主力油层,其物性差,且渗透率极低。开发中存在注水井欠注严重的突出问题。2005年,该油田新投产注水井132口,配注量为6270m 3/d ,实注量为4909m 3/d ,欠注量达1361m 3/d 。虽多次尝试以压裂和酸化技术来提高注入量,但压裂易使油水层沟通形成水窜,而常规酸液处理半径小,导致效果差,有效期短1-6。为此,针对该油藏的储层特征,通过相关室内实验研究,研制了适合该油藏的新型深穿透酸液体系SG -1,并进行了现场试验。1 西峰油田长8油层伤害机理敏感性实验结果显示,长8油层属中等水敏损害,水敏损害是

4、注水压力升高的主要原因之一,并且水敏损害的机理不仅与膨胀性粘土矿物的水化膨胀有关,还与储层孔隙的微观结构和充填特征有关;该油层具有一定的速敏性,在较低的流速下,驱替压力较高,岩心孔喉或裂缝中胶结疏松的碳酸盐岩及其他矿物颗粒,同样会发生微粒运移和堵塞;据岩心薄片分析以及X -衍射分析结果可知,岩心胶结物为铁泥质,而且岩心中有一定量胶结疏松的碳酸盐岩颗粒,主要为碳酸钙,它们能与酸反应,发生酸敏损害。地层水的p H 值为6.6,呈弱酸性,当注入地层水时,弱酸性的地层水与岩心中暴露在流体中的胶结物作用,可以释放出较多的地层微粒,对颗粒的运移起到了积极的推动作用。2 酸液体系主体酸的确定岩心溶蚀实验主要

5、是为了测定酸液体系对岩心中可溶物的溶蚀率,从而初步确定酸液体系各成分的组分含量7。为此,对西峰油田的岩心与不同质量分数的盐酸、土酸和磷酸进行了溶蚀实验,分析岩收稿日期2008-09-09;改回日期2008-10-20。作者简介:蒲春生,男,教授,1982年毕业于西安交通大学大学计算数学专业,1992年获西南石油学院油气田开发工程专业博士学位,长期从事油气田开发工程中渗流与管流理论、数值模拟与工程决策技术、油气田特种增产技术和油气田开发清洁生产与环境污染控制方面的研究与技术开发工作。联系电话:(02988382688,E -m ai:l chshpu 163.co m 。*通讯作者:郭艳萍,女,

6、2008年毕业于西安石油大学油气田开发专业并获硕士学位,主要从事油气田酸化增产方面的工作。联系电话:137*,E -m ai:l gypguoyanp i ng00163.co m 。基金项目:国家西部开发科技行动计划重大科技攻关项目 陕甘宁盆地特低渗油田高效开发与水资源可持续发展关键技术研究!(2005BA901A13第15卷 第6期 油 气 地 质 与 采 收 率V o.l 15,N o .6 2008年11月 Petro leum G eo l o gy and Recovery E fficiency N ov .2008心与不同质量分数和类型酸液的溶蚀率,以了解各酸液体系对岩心的溶解

7、强度。2.1 岩心与盐酸的溶蚀实验西峰油田长8油层岩粉与盐酸的溶蚀实验结果表明,盐酸对该区岩心的溶蚀率较高,当盐酸可溶物含量超过20%时,可单独用盐酸体系进行酸化,而不用土酸体系。当盐酸质量分数由8%,10%,12%增加至15%时,溶蚀率为22.24%24.35%,变化不大。但考虑到溶蚀反应中酸液过量,且盐酸可溶物含量高,因此该区盐酸的质量分数应选择较高值,建议取10%12%。2.2 岩心与土酸的溶蚀实验由西峰油田长8油层岩粉与土酸溶蚀实验结果可以看出,土酸对岩心的溶蚀率较高,溶蚀率最低为26.49%,最高为35.19%,随着土酸中氢氟酸质量分数的增加,其溶蚀率也随之提高。但是由于土酸的溶蚀率

8、已达30%以上,选用高浓度土酸体系容易破坏岩石结构,而且易导致过多二次沉淀物的产生,因此建议不选用高浓度土酸体系进行酸化。结合盐酸溶蚀结果,若用土酸进行酸化,建议氢氟酸的质量分数为0.5%1.0%。2.3 岩心与磷酸的溶蚀实验从西峰油田长8油层岩粉与磷酸溶蚀的实验结果可见,磷酸对西峰油田岩心的溶蚀率较低,其值为22.32%22.69%,与盐酸的溶蚀率相当,比土酸的低;随着磷酸质量分数的增加,溶蚀率基本不变。为此,建议磷酸的质量分数为1.0%5%。根据以上溶蚀率实验的结果和深部解堵的要求,确定西峰油田酸液体系主体酸配方为1.0%H F+12%HC l+5%H PO 3。通过对10余种酸液的筛选及

9、与各类添加剂的复配实验,经过岩心实验及地层配伍性实验,确定了深穿透酸液体系(SG-1的主要组成,即10%主体酸+0.5%复合缓蚀剂+0.5%复合粘土稳定剂+1.0%复合添加剂。3 新型深穿透酸液体系静态性能评价通过岩心实验及配伍性实验等手段3,对深穿透酸液体系进行了性能评价。3.1 溶蚀性能将同体积质量分数为20%的盐酸、质量分数为15%的土酸(12%盐酸+3%氢氟酸和质量分数为 11%的SG-1分别与岩心反应,在70和常压下测定不同时间下的溶蚀量。从图1可以看出,岩心与质量分数为20%的盐酸的初期反应速度较快,50m i n 时质量分数已降至1.5%,此时反应速度变得很慢,60m i n 时

10、基本无溶蚀能力;而60m in 时SG -1的质量分数与土酸40m in 时的相当,说明SG -1的缓速性能较好,处理半径大,能解除深部堵塞。图1 不同时间下不同酸液的质量分数变化3.2 防腐、防乳化和防酸渣性能为降低酸液对注入设备、地面管线和井下管串的腐蚀,酸液防腐性能要好,在24h 内的腐蚀速度要小。在70、常压和静态条件下,SG -1对N80钢片的缓蚀率达98%以上,无坑蚀、点蚀现象,具有较好的缓蚀性能。普通酸化液在地层中与原油形成乳状液并产生酸渣沉淀,堵塞地层,严重影响增注效果。在70下,SG-1与煤油、原油不发生乳化,无酸渣形成。3.3 稳定铁离子能力在相同体积质量分数为20%盐酸、

11、质量分数为15%的土酸和质量分数为11%的SG -1中分别加入质量浓度为1500m g /L 的三价铁离子溶液,在70下与岩心反应,观察3种酸液出现氢氧化铁沉淀的时间和初始p H 值。结果表明,SG -1出现氢氧化铁沉淀的时间比盐酸和土酸长,出现沉淀时的初始p H 值也较高,具有较强的稳定铁离子能力。3.4 防膨性能与配伍性将西峰油田的地层水与SG -1按不同比例分别与天然岩心混合,在70恒温箱内恒温24h ,测定天然岩心的体积变化。实验结果表明,无论是松散还是致密岩样,与不同比例的地层水和SG -1混合后,其岩样膨胀率均不超过105%,属于岩样不膨胀范围。由此可见新型深穿透酸液体系有较好的防

12、膨性能,能有效抑制粘土膨胀。将西峰油田的地层水与SG -1按不同比例混合,放于70恒温箱内24h ,混合后无沉淀产生,说明SG -1与地层水具有良好的配伍性。 96 油 气 地 质 与 采 收 率 2008年11月3.5 注入性能在低渗透层,酸液与岩石反应,产生的大量盐溶于残酸中,致使残酸的粘度升高,表面张力增大,导致注入压力升高,易产生水锁,伤害地层。所以要求酸液的表面和界面张力低,摩阻小,泵压低。通过对土酸、盐酸和SG-1的注入性能对比发现(表1,SG-1的表面和界面张力低,阻力小,有利于酸液的注入和返排。表1 几种酸液的注入性能对比 mN m-1酸液体系表面张力原酸残酸界面张力原酸残酸土

13、酸37.541.35.87.4盐酸20.220.84.56.7 SG-112.511.82.53.64 新型深穿透酸液体系的酸化实验效果4.1 天然岩心流动实验评价结果酸化效果室内实验研究方法是在模拟一定温度和压力的条件下,采用高温、高压酸化效果实验仪,将酸液体系按一定的施工顺序注入到实际岩心中,根据酸化前后岩心渗透率的变化分析酸化效果8。由土酸和SG-1对长81岩心的酸化实验结果可以看出(表2,经土酸酸化后岩心渗透率提高倍数为0.6500.876,而经SG-1酸化后岩心渗透率提高倍数为1.1212.352,比常规土酸效果好。表2 土酸和SG-1对长81岩心的酸化实验结果酸液体系酸液质量分数,

14、%气体渗透率/10-3 m2孔隙度,%地层水渗透率/10-3 m2注入水渗透率/10-3 m2酸化后注入水渗透率/10-3 m2酸化后渗透率提高倍数土酸SG-115100.4911.4304.7403.1701.3701.80010.59.712.515.115.015.10.1820.5642.0702.0400.3680.5760.1450.2261.4301.2000.2100.3580.1270.1471.1001.3450.3360.8420.8760.6500.7691.1211.6002.3524.2 人造长岩心酸化实验评价结果将15段长度均为0.4m的人造岩心按每支5段分别装入

15、3支长度为2m的钢管中,分别注入盐酸、土酸和SG-1,测定各段岩心的重量损失来判断酸液的有效作用半径。实验结果表明(表3,盐酸和土酸在1.2m处的溶蚀量已经很小,出口处的最低p H值分别为4.9和4.5,说明有效作用半径为0.8 m左右,不超过1.2m;而SG-1在2.0m处还有较高的溶蚀量,并且测得出口处的最低p H值为2.9,说明其还具有活性,穿透距离达2.0m以上。表3 不同酸液作用后不同部位岩心的溶蚀量酸液体系不同岩心长度下的溶蚀量/g0.4m0.8m 1.2m 1.6m2.0m盐酸1.975 1.6870.1320.0080.003土酸1.750 1.5430.3580.0190.0

16、07 SG-11.575 1.314 1.0750.7860.5495 现场应用西31-14井为西峰油田白马区块的1口注水井,此井在短期内出现了注水压力上升快(12a内注水压力上升了27.4M Pa、注水困难、完不成地质配注要求等问题,采用盐酸和土酸酸化后,降压增注效果不明显。为此,针对该井储层特征及被污染堵塞等情况,于2006年10月2日采用新型深穿透酸液体系SG-1进行酸化。按照施工设计要求,共注入处理液142m3,其中井筒及炮眼酸侵液用量为2m3,洗井液用量为50m3,近井堵塞处理剂用量为20m3,深部堵塞处理剂用量为40m3,后置缓冲液用量为30m3,随后关井反应2h,按地质要求配注量

17、达到40m3后投入正常生产。措施后该井在油压为18.4 M Pa的条件下,注水量达到41m3/d,吸水指数达到了2.23m3/(d M Pa,较措施前注水量增加了19m3/d,吸水指数提高了85.6%,取得了较好的增注效果。西31-14井经深穿透酸液体系SG-1酸化解堵后,对应油井中西31-15、西32-14、西31-13和西32-15等4口油井均在不同时间取得了不同程度的增油效果。其产液量分别增加了2.53,1.43, 1.2和1.25m3/d;产油量分别增加了2.16,1.20, 1.04和1.05t/d。(下转第101页97第15卷 第6期 蒲春生等:新型深穿透酸液体系在西峰油田长8特低

18、渗透储层中的应用泵排量为100m 3/d ,井底流压为2.5M Pa ,使用直径为98mm 的旋流分离器,机组下入深度为1580m,太7井平均产气量为0.423#104m 3/d ,产水量为93.5m 3/d(图2。截至2007年12月20日,太7井的累积产气量为160.74#104m 3,累积产水量为35514m 3,正常生产达380d 。图2 太7井小直径电潜泵排水采气生产曲线5 结束语建立旋流分离器的改进型力学模型,可以预测平衡液位、气水界面形状等的流动形态;建议对旋流分离器内部的紊流情况进行深入研究,考虑入口流动形态的影响,解决分离效率及分离水中的含气量等问题。在研究产出层子系统的过程

19、中,提出的相速度系数!概念用于研究气水流入规律的科学性尚须现场试验进一步验证。现场应用证实,采用节点分析法对小直径电潜泵排水采气系统进行设计可以较好地满足生产需要。通过配套工艺的研究,小直径电潜泵排水采气技术对小直径套管完井的水淹井恢复生产,提高气藏最终采收率具有重要的现实意义。参考文献:1钟晓瑜,黄艳,张向阳,等.川渝气田排水采气工艺技术现状与发展方向J.钻采工艺,2005,28(2:99-100.2杨启明.国外井下气液分离采气新技术研究现状分析J.天然气工业,2001,21(2:85-87.3赵庆国,张明贤.水力旋流器分离技术M .北京:化学工业出版社,2003:31-34.4A rpan

20、d i I A,J os h i A R,Shoha m O,et a.l H ydrodyna m i cs of t w o-phase fl o w i n gas li qu id cyli nd ri ca l cycl on e separat ors J .SPE30683,1995.5李恒,张琪,曲占庆,等.管柱式气液旋流分离器分离率的数值模拟研究J.水动力学研究与进展,2004,19(SI:890-895.6张琪.采油工艺原理与设计M .东营:石油大学出版社,2000:187-193.7郑舰.胜利油区三合村浅层气藏合理产能和射开程度研究J .油气地质与采收率,2005,12(3:51-53.8于东海.新滩油田垦东34块气顶油藏气井合理产能优化研究J.油气地质与采收率,2006,13(3:74-76.9钱钦,薛晶,郑勇,等.提高电潜泵采油系统效率的优化设计J.石油天然气学报,2006,28(4:136-138.编辑 常迎梅(上接第97页6 结论西峰油田是一个岩性复杂的低渗透砂岩油藏,储层物性差和渗透率极低是导致主力油层长8开发中水井欠注严重的主要原因。通过室内静态和