【正文】 為酸液有效 作用距離。深入研究推廣油井酸化解堵技術(shù)，從而有效解決新民油田結(jié)垢、污染嚴(yán)重影響開發(fā)效果的問題，尤其是在重復(fù)壓裂效果逐漸變差的情況下，能有效拓寬低滲油田增油措施渠道，取得顯著經(jīng)濟(jì)效益 [29]。新民油田為低孔、低滲非均質(zhì)較強(qiáng)的砂巖油田，在平面上由南至北儲層物由好變差，縱向上儲層物性以Ⅳ砂組為最好。油田水性質(zhì)具有礦化度高（礦化度 ），水型為 NaHCO3和 Na2SO4型； PH 值 69，為中性或偏堿性，并且成垢離子濃度較高。平均單井日產(chǎn)液 噸，日產(chǎn)油 噸，油田平均綜合含水 ％，含水最高的區(qū)塊含水已超過 70%，處于中高含水期。因此，酸化、壓裂增產(chǎn)措施在油田穩(wěn)產(chǎn)中發(fā)揮著較大的作用。 從 1993 年開始實施酸化施工，經(jīng)過多年的發(fā)展逐步走向成熟，從研究的深入程度上大致可分為 4個階段。 20202020 年開展酸化優(yōu)化設(shè)計研究，包括 :井層選擇、施工設(shè)計、實施監(jiān)測和后評估 。 酸液及添加劑的種類 常用酸液類型：鹽酸、氫氟酸、土酸（氫氟酸和鹽酸的混合物，一般組成為：36%HF+1015%HCL）、自生土酸、有機(jī)酸（甲酸 （ HCOOH）和乙酸 （ CH3COOH） 為弱離子型，慢反應(yīng)的有機(jī)酸）、磷酸（磷酸電離度底，緩速效果明顯，適用于鈣質(zhì)含量高的砂巖或石灰?guī)r儲集層）、氟硼酸（當(dāng)氟硼酸注入地層后發(fā)生水解反應(yīng)，生成氫氟酸，從而達(dá)到緩速酸化的目的，氟硼酸可作為前置液或后置液與土酸聯(lián)合使用）、多組分酸（鹽酸 有機(jī)酸、有機(jī)土酸） [1011]。巖石成分與結(jié)構(gòu)是決定潛在敏感性的重要因素，從礦物學(xué)角度來看，化學(xué)成分和表面積可影響礦物的反應(yīng) [4]。 (2)結(jié)晶因素：沉淀物為非晶質(zhì)還是晶質(zhì)。 常用酸液添加劑類型：酸液作為一種通過井筒注入地層并能改善儲集層滲透能力的工作液體，必須根據(jù)儲集層條件和工藝要求加入各種化學(xué)添加劑，以完善和提高酸液體系性能，保證施工效果。典型配方： 8～ 12％ HCI+3～ 5%HF+2～ 3％緩蝕劑 +2～ 3％表面活性劑 +1～ 3％鐵離子穩(wěn)定劑 +1～ 3%粘土穩(wěn)定劑 [37]。 自生土酸緩速體系，將酯與氟化胺在井口混合后以較低的排量泵入地層，酯分解生成有機(jī)酸，有機(jī)酸再與氟化胺反應(yīng)生成氫氟酸。適用條件：適于泥質(zhì)膠結(jié)的砂巖油層，解除來自油層內(nèi)部粘土顆粒運移、膨脹所造成的堵塞或常規(guī)土酸不能完全解除的鉆井液堵塞。 膠束酸體系，主要組成：膠束劑、鹽酸、緩蝕劑、助排劑等。作用機(jī)理：甲醛 +氟化銨 生成 HF 酸。為提高酸化處理的效果，提高處理液處理的距離、提高處理反應(yīng)程度、提高返排減少二次污染等諸多考慮研究發(fā)展了多種與酸化解堵處理目的相適應(yīng)的施工工藝技術(shù)，大大促進(jìn)了酸化解堵的處理效果。 泡沫酸酸化工藝：泡沫酸化工藝不僅適用于一般碳酸鹽巖油氣井處理，更適用于重復(fù)酸化的老井和液體濾失性大的低壓儲集層處理。 前置液酸壓工藝：前置液酸壓是碳酸鹽巖儲集層有效的增產(chǎn)工藝。閉合酸化后 盡管導(dǎo)流能力均有提高，但仍然是稠化酸閉合酸化導(dǎo)流能力高。對近井堵塞的注水井，或初次處理的注水井，采用常規(guī)土酸進(jìn)行解堵；對深部堵塞的井，用解除深部堵塞的酸液。同時可作為培訓(xùn)新職員的工具。首先通過專家系統(tǒng)選擇酸液類型、濃度、用量、注入排量、壓力等參數(shù)。在 工藝設(shè)計 時， 按照施工目的 層的堵塞程度認(rèn)識不同采取 籠統(tǒng)酸化 或 分層酸化 ；按照施工工藝的 技術(shù)要求上實施 不動管柱酸化 或 動管柱酸化。但由于注水水質(zhì)、地層水水質(zhì)、措施傷害、地層結(jié)構(gòu)以及剩余油質(zhì)變化等的影響，隨著開發(fā)時間的延長， 油井堵塞問題越來越突出，同時伴隨腐蝕、結(jié)垢問題，使油井產(chǎn)量下降，穩(wěn)產(chǎn)難度越來越大。 如： +5115 井 2020年 5月除垢前日產(chǎn)油 噸，除垢后上升到 噸， 2020 年 4月酸化前日產(chǎn)油 ，酸化后日產(chǎn)油 噸，間隔只有 11 個月。 、結(jié)垢對水井的影響 注入壓力高，注水困難?？蓪Ρ染a(chǎn)量遞減加大， 2020 年回歸遞減率 %。 2020 年有 4 臺摻輸爐，因結(jié)垢原因爐效由 85%降低到 61%，年多消耗自用油 260 噸，并且由于結(jié)垢造成爐管爆管，年維護(hù)大修費用約 5萬元。 新民油田地層損害分析 新民油田屬于低滲透、低產(chǎn)能、非均質(zhì)、裂縫性油藏。 采油作業(yè)過程的損害。 增產(chǎn)處理過程中的傷害：井眼清理、酸化施工、油井除垢等措施工過程中，由于入井液與儲層的不配伍、清洗下的雜質(zhì)等的不確定運移等均可對儲層造成傷害。 新民采油廠的油井采出水均為結(jié)垢型水質(zhì)，水中成垢的鈣、鎂離子含量較高，水中含有硫酸鹽還原菌，且水中含有二氧化碳、硫化氫等氣體。 腐蝕產(chǎn)物的影響。 油井腐蝕原因分析 由于采出水中含有細(xì)菌及二氧化碳、硫化氫等腐蝕性介質(zhì)，且水中鹽含量較高，在開采過 程中將引起井下 機(jī)具 及管柱腐蝕，腐蝕的特點為點腐蝕及縫隙腐蝕。重復(fù)酸化將造成膠質(zhì)、瀝青質(zhì)形成的淤渣，造成二次傷害，加劇地層堵塞。鐵化合物主要是腐蝕產(chǎn)物垢氧化鐵、氧化亞鐵。 水不溶物分析，如表 25 所示： 表 25 垢中水不溶物含量和水不溶物中無機(jī)、有機(jī)物含量 水不溶物含量 油污含量 水不溶物中有機(jī)% （ wt ） % （ wt ） 物含量 % （ wt ）垢 質(zhì) 樣 品 水不溶物中無機(jī)物含量 % （ wt ） 對水不溶物的分析證明，垢的主要成分是無機(jī)鹽。 第三章 低滲砂巖酸化工作液體系研究 多年來，新民油田一直采用清、污混注，水質(zhì)下降嚴(yán)重，對于中、低滲透油藏，地層傷害問題日益突出，注水壓力迅速上升，注水量大幅下降。 2)酸化二次傷害現(xiàn)象嚴(yán)重。因此在儲層的開發(fā)和開采過程中，當(dāng)各種外來流體 (入井液 )進(jìn)入地層后，最容易與這些敏感性礦物發(fā)生作用，而使地層的“孔喉效應(yīng)”增大，其結(jié)果是降低油水井的生產(chǎn)或注入能力，即發(fā)生所謂的儲層損害。 速敏試驗 速敏性是指因流體流動速度變化引起地層微粒運移、堵塞喉道，導(dǎo)致滲透率下降的現(xiàn)象。因此在注水作業(yè)過程中，應(yīng)采用較低的注水速度。這主要是由于淡水引起了粘土礦物膨脹和分散。實驗表明：儲層水敏指數(shù)為 ，水敏程度中等偏強(qiáng)。因而，通過鹽敏性評價試驗 可以確定導(dǎo)致儲層滲透率明顯變化的臨界礦化度，以確保施工液及注入水礦化度高于臨界礦化度，保護(hù)油層不受傷害。因而，在注入開發(fā)過程中，注入水的礦化度應(yīng)高于 6000mg/L，否則會對儲層造成傷害，影響剩余油的開采。因此，酸化作業(yè)對儲層的損害程度較弱。粘土礦物在堿性工作液中發(fā)生離子交換，形成易水化的鈉型粘土，從而使膨脹加劇，堵 塞喉道。 壓力敏感性試驗 在低滲透油藏的開發(fā)中，由于儲層孔隙中的流體流出，儲層孔隙中的壓力將下降，從而導(dǎo)致儲層的孔隙體積壓縮，而儲層的滲透率本身就很低，因而巖石的變形對滲透率的影響很大，最終影響到該類油藏的開發(fā)效率。地層壓力恢復(fù)后，某一部分由于具有彈性，力圖恢復(fù)原始體積形狀，而另一部分則部分地或全部的保持已產(chǎn)生的形變。 表 31 上覆壓力下孔隙度滲透率測定結(jié)果 巖樣號 項目上覆壓力(MPa) 滲透率 滲透率 滲透率 滲透率 滲透率(103μ m2) (103μ m2) (103μ m2) (103μ m2) (103μ m2)常壓 5 10 20 12 25 20 12 10 15 2 常壓 10 15 15 1320 25 15孔隙度(%) 孔隙度(%) 孔隙度(%) 孔隙度(%) 孔隙度(%)11 12 13 14 根據(jù)測定結(jié)果繪制的上覆壓力與巖心孔隙度、滲透率變化曲線可以看出 （如圖 、圖 ） ，隨著上覆壓力的增加，巖心滲透率和孔隙度下降，并且前 10MPa 下降幅度較大；當(dāng)上覆壓力再降至常壓時，滲透率和孔隙度卻不能恢復(fù)到初始水平?？紫抖群蜐B透率下降的結(jié)果，使油層物性變差，滲流阻力增加，產(chǎn)量遞減速度加快。儲層礦物組分和儲層的有效滲透率是決定前置液中鹽酸或醋酸的濃度，以及在主體酸中氫氟酸和鹽酸的濃度的關(guān)鍵。 (3)提高處理劑效率的原則 :前置液和后置液可極大的提高處理液效率。生產(chǎn)過程中的自然傷害，一般傷害半徑較大，用緩速酸進(jìn)行深部酸化。 結(jié)合近年來在新民油田酸化推廣實際中的經(jīng)驗，提出了砂巖酸化前置酸用酸指南及主體酸用酸指南 （如表 3表 33 所示） 。 (3)注污水地層損害較深，酸液體系應(yīng)具備緩速、深穿透 功能 。 在確定酸液基本原則基礎(chǔ)上，開展了酸液配 方研究，通過溶蝕率、破碎率及粘土穩(wěn)定劑、助排劑、互溶劑、破乳劑等大量的篩選與評價，確定了酸液體系的基本性能。新民油田為低孔低滲非均質(zhì)性較強(qiáng)的砂巖油田，砂巖最大孔隙度為 20%，一般 12— 18%，平均 %，有效厚度內(nèi)平均 %；滲透率最大 103μ m2，一般— 10 103μ m2，平均 103μ m2，有效厚度內(nèi)平均 103μ m2； 表明儲層滲透性較差，儲層天然裂縫不發(fā)育。 為了防止酸液對設(shè)備的腐蝕應(yīng)采用良好的緩蝕劑； 對于不同區(qū)塊不同井應(yīng)采取不同的設(shè)計； 、配方選擇原則 通過新民地區(qū)水質(zhì)和垢樣分析，確定新民地層垢型屬一種由無機(jī)和有機(jī)相裹的混合垢型。其作用原理是以次逆土酸工作液溶解無機(jī)堵，有機(jī)解堵劑溶解近井地帶的有機(jī)垢堵，并分散和溶脹瀝青質(zhì)和膠質(zhì)，起到降低原油的黏度，剝離垢表面的有機(jī)覆蓋物，促使次逆土酸與無機(jī)垢完全反應(yīng)。并通過多點吸附作用使這些改性的粘土物質(zhì)與原地層礦物牢固結(jié)合，從而避免了粘土礦物遇水膨脹、運移給地層造成傷害，所選用的縮膨劑在粘土礦物試驗中縮膨率達(dá)到 95%以上?？捎行У姆乐硅F離子沉淀，提高施工效果。 防二次沉淀 螯合劑的選擇 選用的螯合劑以有機(jī)膦為主劑，可與高價金屬離子發(fā)生螯合反應(yīng)，使不溶于水的鹽轉(zhuǎn)化為可溶于水的螯合物。酸液采用 8%HCL+HF2%） 表 37 不同濃度下 A 的實驗數(shù)據(jù) 緩蝕劑濃度 （ % ） 腐蝕速度 （ g / m 2 . h ） 試片描述 緩蝕度 （ % ）1 腐蝕 0 級 41 腐蝕 0 級 352 腐蝕 0 級 92 腐蝕 0 級 94 因此選用緩蝕劑濃度為 % (2)鐵離子穩(wěn)定劑的篩選 : 將工作液與 5000mg/l Fe3+反應(yīng) ,沉淀初始 PH 值見下表 38 A: 8%HCL+5%有機(jī)解堵劑 +%鐵離子穩(wěn)定劑 B: 8%HCL+5%有機(jī)解堵劑 +%鐵離子穩(wěn)定劑 C: 8%HCL+5%有機(jī)解堵劑 +%鐵離子穩(wěn)定 D:8%HCL+5%有機(jī)解堵劑 +%鐵離子穩(wěn)定劑 表 38 沉淀初始 PH 值 工作液 Fe(OH) 3 PH 值A(chǔ) 開始沉淀 2B 開始沉淀 C 開始沉淀 D 開始沉淀 從上表可看出工作液 C、 D 沉淀初始 PH值遠(yuǎn)大于殘酸 PH 值（一般為 34），穩(wěn)定鐵離子能力強(qiáng)。 圖 封閉油藏酸化井示意圖 那么，根據(jù)達(dá)西定律 : Q=RwPwPeKh Reln)(2μπ ? (31) 可得 : 未污染地層注入量為 : Q1=RwPPhK Reln)(2 311μπ ? (3。 綜上所述酸化配方為，如表 39所示 : 表 39 酸化配方 藥品名稱 鹽酸 土酸 緩蝕劑 助排劑 活性劑 螯合劑 粘土穩(wěn)定劑 鐵穩(wěn)定劑 縮膨劑用量 (%) 8 8+2 2 1 1 2 酸化半徑與增產(chǎn)倍數(shù)預(yù)測模型 、酸化半徑的確定 酸化的作用區(qū)域主要集中在以井筒為中心的油層的近井地帶，并且主要以解堵為主，酸化措施的規(guī)模應(yīng)以經(jīng)濟(jì)可行且能夠最大程度地解除地層堵塞為目的，因此如何確定和設(shè)計酸化半徑是決定酸化措施效益的一個重要因素。 、配方組成 ： 主體工作液為鹽酸（或土酸）、有機(jī)解堵劑： 主要處理無機(jī)鹽垢類和溶解有機(jī)物蠟質(zhì)、瀝青質(zhì)、膠質(zhì)堵塞 ，部分存在細(xì)菌堵塞較嚴(yán)重的井決定注入殺菌劑； 添加劑 ： 緩蝕劑 +鐵離子穩(wěn)定劑 +助排劑 +殺菌劑 +縮膨劑 +螯合劑 、配方濃度篩選 A：配方中主劑的篩選，如表 3表 36所示 表 35 6%HCL不同濃度下有機(jī)解堵劑溶垢情況表（ 60℃） HCL% 有機(jī)解堵劑 % 垢樣重量 ( g ) 反應(yīng)溫度 ( ℃ ) 反應(yīng)時間 ( min ) 觀察現(xiàn)象6 4 4 40 90 反應(yīng)緩慢有少部分殘渣6 5 4 40 70 反應(yīng)緩慢有少部分殘渣6 6 4 40 70 反應(yīng)緩慢有少部分殘渣6 7 4 40 70 反應(yīng)緩慢有少部分殘渣 表 36 8%HCL 有機(jī)解堵劑不同濃度下溶垢情況表 （ 60℃） HCL% 有機(jī)解堵劑 % 垢樣重量 ( g ) 反應(yīng)溫度 ( ℃ ) 反應(yīng)時間 ( min ) 觀察現(xiàn)象8 5 40 240 僅溶解 50 % 左右8 3 5 40 60