油水井酸化工艺在胜利油田的应用与发展

目前酸化技术不但成功地应用于常规油气层增产改造, 且可对特殊油气井 (如高温深井、低压低渗油井等) 及复杂结构井等进行有效的作业, 为油气田增储上产起着重要作用。

一、酸洗工艺

1. 工艺原理

酸洗是一种清除井筒中的酸溶性结垢或疏通射孔孔眼的工艺。它是将少量酸液定点注入预定井段, 溶解井壁结垢物或射孔眼堵塞物。也可通过正反循环使酸不断沿井壁和孔眼流动, 以此增大活性酸到井壁面的传递速度, 加速溶解过程。解除钙质、铁质堵塞可用盐酸。一般是以12~15%的盐酸为主, 加入少量助排剂、缓蚀剂、铁离子稳定剂、互溶剂等[1]。

2. 典型井例

CH74-XN14井, 是一口注水井, 井深1367m。2009年11月28日转注, 注水压力7.5MPa, 日注水量10m3。2012年10月7日, 因测试遇阻上作业, 在对该井检管过程中发现管柱结垢比较严重, 计划酸洗除垢并处理近井地带。前置液为12%盐酸8m3, 加入缓蚀、铁离子稳定、防膨、互溶等药剂, 正替入井, 浸泡30min。然后正替脱油污水2m3, 关井反应0.5h, 关套管闸门。正挤主体酸15m3, 主体酸采用加入助排、解水锁、抗瘀渣等药剂的土酸。然后正挤顶替液5m3, 关井反应1h, 待压力扩散、放喷。用30m3地层水洗井排酸后, 下入注水管柱完井。

该井实施酸洗后, 一直正常注水, 截至2013年3月, 油压9MPa, 日注10m3/d, 正常完成配注。

二、基质酸化

按注入处理液的类型及能否实现深穿透可将基质酸化分为常规酸化和深部酸化技术

1. 常规土酸酸化工艺

(1) 工艺原理

常规土酸酸化用一般用3~15%HCl作为前置液, 处理液 (土酸) 主要实现对储层基质及堵塞物质的溶解, 沟通并扩大孔道, 提高渗透性。后置液的作用在于将处理液驱离井眼附近, 防止反应产物沉淀。顶替液一般是由盐水或淡水加表面活性剂组成的活性水, 其作用是将井筒中的酸液顶入储层。到目前为止该工艺作为常规解堵措施应用于近井地带污染较严重的油水井依然是使用率和成功率最高的, 同时也是最经济的工艺措施之一。

在处理酸液中加入酸化缓蚀剂、防乳化剂、表面活性剂和铁离子稳定剂等以减少酸对管柱的腐蚀作用, 防止乳化堵塞, 降低表面张力, 抑制铁离子沉淀[2]。

(2) 典型井例

CH252井于2008年10月转注, 注水层位是沙三段, 全井笼统正注。措施前泵压30MPa, 油压30MPa, 日注15m3/d。因注水压力高, 于2012年7月实施降压增注作业。前置液采取15%的盐酸10m3, 主体酸采用土酸, 分析该井地层资料, 设计平均处理半径2m, 考虑到酸罐车及酸液池的残留, 酸液用量为25m3。

施工时, 正替预处理液10m3, 浸泡30min, 正替脱油污水2m3, 关井反应0.5h, 关套管闸门, 正挤主体酸25m3, 正挤顶替液10m3, 关井反应1h。待压力扩散、放喷, 最后用30m3地层水洗井排酸。

措施实施后, 直到2013年3月, 该井泵压25MPa, 油压22MPa, 日注10m3/d, 达到了设计目标。

2. 深部酸化工艺

(1) “HCl—NH4F”深部酸化工艺

工艺原理

该工艺利用粘土矿物的离子交换特性。施工时先把HCl注入地层, 盐酸中的H+首先与粘土上的阳离子进行交换, 使粘土颗粒变成酸性土;随后注入NH4F水溶液, 于是F-再结合粘土表面的H+生成HF, 就地溶解粘土, 而地层中的砂子不具备离子交换性能而不被溶解, 因此该工艺适用于被粘土损害的油层。

典型井例

N23-N56井, 该井岩性为泥质胶结的细、粉砂岩。射孔后用土酸酸化过两次, 产量一直较低, 2009年8月5日新井投注至今未作业。测试生产数据显示上层不吸水, 全井配注20m3全部注入下层。2012年3月用“HCl—NH4F”法进行上层深部酸化。主体酸1号 (HCl) 、2号 (NH4F) 各8m3, 正挤顶替液10m3, 关井反应3h, 用50m3地层水洗井排酸。完井后测试, 在注入压力16MPa下, 上层吸水48.59%, 下层吸水51.41%。

(2) 多氢酸深部酸化工艺

工艺原理

多氢酸为中强酸, 本身存在电离平衡, 多氢酸可以在不同条件下通过多级电离分解释放出多个氢离子, 并同盐类反应生成氟化氢。由于多氢酸释放出氢离子的速度较慢, 因此该体系具有较好的缓速性;同时多氢酸具有较强的抑制二次沉淀物、溶解石英、分散和悬浮细小颗粒的能力, 是砂岩储层酸化较为理想的新型酸液体系。

典型井例

NZH125-7井于2003年12月转注, 井深3100m, 注水层为沙三。该井由于注水水质不配伍加之地层低渗导致不吸水。为提高注水能力, 决定采用活性水、多氢酸解堵增注。设计处理半径2.5m, 用酸30m3。

2012年12月7日施工。先酸洗:正替预处理液5m3, 顶替水8m3, 关井1h, 回注污水40m3反洗出乏酸;正替活性水10m3, 关套管闸门, 正挤20m3, 顶替水10m3。关井反应12h。正替前置液10m3, 关套管闸门, 正挤多氢酸液10m3, 正挤土酸10m3, 正挤顶替液10m3。关井反应4h后用400型泵车反洗井, 排液40m3。2.2.3低伤害酸化工艺

工艺原理

磷酸是一种多元酸, 它与碳酸盐的反应生成的酸式磷酸盐可溶于水, 而且磷酸氢根发生多级离解后, 可形成一种缓冲体系, 低伤害酸在地层消耗后还可保持较低的p H值。较低的PH值加上铁离子稳定剂的共同作用还可以防止酸化过程中氢氧化铁的沉淀生成, 磷酸与盐酸相比, 反应比较温和, 因此用同样缓蚀剂的情况下, 低伤害酸对井下管柱的腐蚀速度相对较小

摘要：本文针对胜利油田目前使用的油水井酸化工艺的工艺原理、酸液添加剂、施工工序以及现场应用实例进行了综述, 阐述了各种酸化工艺适用的地层情况以及目前的使用情况, 为今后酸化工艺的实施提供一定的理论借鉴。

关键词：酸化,酸洗,基质酸化,酸化压裂

参考文献

[1] 周晓湘, 刘建平, 等.酸洗缓蚀剂的应用研究现状及发展趋势[J].工业水处理, 2002;23 (1) :2-3.

[2] 吴安林, 沈亮, 王川, 等.砂岩基质酸化酸液体系发展现状及展望[J].重庆科技学院学报 (自然科学版) , 2011;14 (1) :14-16.

[3] 单文文.砂岩油田酸化技术研究[D].中国科学院, 2006:北京.

[4] 李月丽, 宋毅, 伊向异, 等.酸化压裂:历史、现状和对未来的展望[J].国外油田工程, 2008;14 (8) :35-39.