【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 井的酸化施工 [38]。 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。理論上，該工藝可將酸注入地層很深 的部位進(jìn)行酸化。使用不同的脂類化合物可以滿足不同儲(chǔ)集層溫度（ 40～ 107℃）的要求。 泥酸體系，順序注入鹽酸和氟化胺，利用粘土的天然離子交換性，在粘土顆粒表面生成氫氟酸，就地溶解粘土。適用條件：適于泥質(zhì)膠結(jié)的砂巖油層，解除來(lái)自油層內(nèi)部粘土顆粒運(yùn)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。 磷酸緩速酸化體系 (PPAS)，磷酸（ H3PO4）電離度低，加入專用的添加劑后有明顯的緩速效果，高濃度的 PPAS 與 HCI 或 HF 聯(lián)合使用，特別適用于處理鈣質(zhì)含量高的砂巖或石灰?guī)r儲(chǔ)集層。主要特點(diǎn)：能延緩酸的反 應(yīng)速度，使活性酸穿透距離大在有鈣質(zhì)的情況下，能自身延緩反應(yīng)速度，并保證有最大的鐵螯合能力，對(duì)硅質(zhì)具有獨(dú)特的選擇性；具有良好的粘土穩(wěn)定性，低腐蝕速度和濕水性能。典型配方：磷酸 +～ 1%鐵離子穩(wěn)定劑 +～ 2%磷酸鹽結(jié)晶改良劑 +～ %羧基醋酸 +酸穩(wěn)定防沫劑 +表面活性劑[27]。 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：膠束劑使酸液形成膠束，降低表 /界面張力。主要特點(diǎn)：具有較強(qiáng)的緩速性，酸在較低壓力下實(shí)現(xiàn)深穿透；酸液的高表面活性有助于降低毛細(xì)管壓力，使殘液易離開(kāi)地層， 避免水鎖，促進(jìn)排液；膠束吸附酸不溶物微粒并懸浮于酸液中，減輕了微粒運(yùn)移、沉積而造成的地層傷害。 復(fù)合酸體系，主要組成：甲醛、氟化銨、有機(jī)羧酸鹽。作用機(jī)理：甲醛 +氟化銨 生成 HF 酸。有機(jī)羧酸鹽 +HF 酸 生成二元羧酸 (緩速 /絡(luò)合 )。主要特點(diǎn)：在常溫下酸度較低，在高溫并與地層反應(yīng)的條件下，緩慢離解出酸組分，溶蝕地層堵塞物，并絡(luò)合部分 Fe3+和 Fe2+，與地層反應(yīng)均勻，不易產(chǎn)生二次沉淀物。 酸化施工工藝研究 低滲砂巖酸化是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的酸巖反應(yīng)過(guò)程，包括多種礦物、堵塞物與處理酸液之間的反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)生在 多孔介質(zhì)中，屬“非均質(zhì)”反應(yīng)，加之每種物質(zhì)與酸的反應(yīng)速度不一致，同時(shí)反應(yīng)表面也難以預(yù)測(cè)，使得準(zhǔn)確預(yù)測(cè)砂巖酸化這一復(fù)雜過(guò)程的結(jié)果是十分困難的。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。 分層酸化工藝：分層酸化工藝是針對(duì)縱向多產(chǎn)層，提高縱向改造強(qiáng)度的一種工藝，按分層手段分為封隔器分層和堵塞球分層。前者的可靠性較高，后者施工方便，且適用性強(qiáng)，費(fèi)用低 . 暫堵酸化工藝：暫堵酸化 是用攜帶液將暫堵劑帶入井內(nèi)封堵高滲層，然后擠酸；或者酸化中低滲透層將暫堵劑加入酸液中一起擠入地層，暫堵劑首先進(jìn)入高滲透層迫使后來(lái)酸進(jìn)入中低滲透層，從而達(dá)到暫堵酸化的目的用暫堵劑進(jìn)行酸化，可以避免用封隔器酸化卡不準(zhǔn)，套管變形封隔器下不去等缺點(diǎn)。 稠化酸酸化工藝：該工藝主要用于中、低滲儲(chǔ)集層的改造，既可采用單一的稠化酸注入法，也可采用注前置液加稠化酸的施工方法致密均質(zhì)的碳酸鹽巖儲(chǔ)集層用稠化酸酸化時(shí)，首先使用高粘前置液在地層壓開(kāi)一條水力裂縫，再利用稠化酸沿裂縫剖面刻蝕出一條高導(dǎo)流深穿透酸蝕裂縫裂縫性碳酸鹽巖儲(chǔ) 集層用稠化酸酸化時(shí)，不需要前置液，直接利用稠化酸。 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(chǔ)集層處理。對(duì)于油層溫度低，井底附近有石蠟?zāi)z質(zhì)沉積的井，采用泡沫酸處理前，可先用二甲苯浸泡，清洗油層表面泡沫酸酸化的選井原則：泡沫酸有深穿透能力，可用于大段碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的酸化施工，適用于濾失難以控制的儲(chǔ)集層、低壓、低滲或水敏性儲(chǔ)集層 [20]。 閉合酸化工藝：此工藝主要是針對(duì)某些較軟碳酸鹽巖儲(chǔ)集層的酸化增產(chǎn)工藝。采用閉合酸化工藝，可在此類地層中獲 得理想的裂縫導(dǎo)流能力，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的 [21]。 前置液酸壓工藝：前置液酸壓是碳酸鹽巖儲(chǔ)集層有效的增產(chǎn)工藝。增產(chǎn)原理是依靠壓裂泵的水力作用，壓開(kāi)地層形成新裂縫或撐開(kāi)地層中原有裂縫。同時(shí)，依靠鹽酸液的化學(xué)溶蝕作用，沿壓開(kāi)、撐開(kāi)的裂縫溶蝕碳酸鹽巖，使這些裂縫成為具有良好導(dǎo)流能力的酸蝕裂縫，從而減少了油氣流向井筒的阻力，使油氣井獲得增產(chǎn)效果 [3031]。 多級(jí)注入酸壓閉合酸化工藝：常規(guī)酸三級(jí)注入酸壓后，隨著閉合壓力的增加， 導(dǎo)流能力下降很快，而稠化酸三級(jí)注入酸壓后的導(dǎo)流能力下降幅度小 [32]。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。稠化酸多級(jí)注入較常規(guī)酸具更高的酸蝕裂縫導(dǎo)流能力。稠化酸多級(jí)注入，級(jí)數(shù)多、排量大更有利于提高酸蝕裂縫導(dǎo)流能力 [23]。 注水井增注酸化工藝：常采用酸化防膨增注工藝。對(duì)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(duì)深部堵塞的井，用解除深部堵塞的酸液。防膨劑常用陽(yáng)離子有機(jī)聚合物、長(zhǎng)效防膨劑等 [22]。 酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)方法發(fā)展 為了提高酸化有效率，九十年代，國(guó)外大型石油公司和大學(xué)的研究機(jī)構(gòu)相繼開(kāi)發(fā)研制了基質(zhì)酸化系統(tǒng)。根據(jù)油井類型、生產(chǎn)歷 史、地層傷害機(jī)理、井底溫度、壓力、物性、礦物組成、原油性質(zhì)等油氣藏地質(zhì)資料、現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果以及酸化專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，提供酸化工藝設(shè)計(jì)方案，提供添加劑及酸化液體系的選擇原則。同時(shí)可作為培訓(xùn)新職員的工具。近年來(lái)， ARco 勘探開(kāi)發(fā)公司和 Dowell Schlumberger 石油公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了新一代在微機(jī)上使用的基質(zhì)酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)及評(píng)估綜合系統(tǒng) StimCADE，它將砂巖、碳酸巖鹽基質(zhì)酸化模擬計(jì)算，地層傷害機(jī)理分析，液體體積優(yōu)選，酸液添加劑及酸液體系優(yōu)選，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)評(píng)估結(jié)合在一起。此外還具有如下功能 :如結(jié)垢預(yù)測(cè)、轉(zhuǎn)向 劑置放、臨界壓差估算、產(chǎn)量預(yù)測(cè)及經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等。美國(guó) LT 大學(xué)亦將基質(zhì)酸化專家系統(tǒng)與砂巖酸化模擬器綜合在一起，開(kāi)發(fā)研制了優(yōu)化專家系統(tǒng) ASSESS。首先通過(guò)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)。然后再將這些參數(shù)作為輸入?yún)?shù)啟動(dòng)“兩酸三礦物”砂巖酸化模擬器，最后得到優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果，以期提高酸化有效率。 在國(guó)內(nèi)外先進(jìn)軟件系統(tǒng)的基本框架上，我們?cè)趦?yōu)化設(shè)計(jì)上還停留在感性認(rèn)識(shí)的水平上。對(duì)于優(yōu)化相關(guān)施工參數(shù)規(guī)模設(shè)計(jì)上，主要來(lái)源于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，建立在先導(dǎo)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)施工目的井進(jìn)行對(duì)比分析，主要依賴于措施后效果、傷害 等分析來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整參數(shù)。在 工藝設(shè)計(jì) 時(shí)， 按照施工目的 層的堵塞程度認(rèn)識(shí)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(shí)施 不動(dòng)管柱酸化 或 動(dòng)管柱酸化。動(dòng)管柱酸化還可細(xì)分為負(fù)壓酸化、振動(dòng)酸化、正水擊酸化等 來(lái)解決酸化工作液處理不同需求目的層 。 并根據(jù)處理半徑及工作液數(shù)量來(lái)采取 整體一次性注入 或 段塞式注入兩種 方式 。 第二章 新民油田儲(chǔ)層結(jié)垢機(jī)理研究 新民油田注水井網(wǎng)布局合理，注水后油井受效明顯，原油產(chǎn)量相對(duì)穩(wěn)定。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(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)， 油井堵塞問(wèn)題越來(lái)越突出，同時(shí)伴隨腐蝕、結(jié)垢問(wèn)題，使油井產(chǎn)量下降，穩(wěn)產(chǎn)難度越來(lái)越大。 新民油田結(jié)垢的情況 、結(jié)垢對(duì)油井的影響 新民油田油井結(jié)垢井?dāng)?shù)呈逐年上升的趨勢(shì)，目前已發(fā)現(xiàn) 70%以上的油井都已經(jīng)不同程度地發(fā)生了結(jié)垢。 如表 21所示： 新發(fā)現(xiàn)井?dāng)?shù)累計(jì)井?dāng)?shù) %2020 年 874 49 623 %2020 年 901 19 642 %2020 年 881 11 653 %2020 年 956 10 663 %2020 年 944 2 665 %2020 年 947 3 668 %2020 年 960 25 693 %表 2 1 歷年結(jié)垢統(tǒng)計(jì)表年份 油井總數(shù)結(jié)垢井 影響油井產(chǎn)能發(fā)揮 2020年酸化施工 110井次，當(dāng)年累積增油 8778 噸，單井增油 79 噸，年末日增油水平 56噸。 2020年酸化施工 195井次，累積增油 萬(wàn)噸，單井增油 噸。 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(gè)月。 油井維護(hù)性作業(yè)工作量增大 每年因結(jié)垢造成油井上修占維護(hù)性作業(yè)井次的 20%左右。 如表 22所示： 卡泵 泵漏 合計(jì)2020 年 651 24 140 164 2020 年 620 14 142 156 2020 年 527 16 78 94 2020 年 505 19 71 90 表 2 2 歷年結(jié)垢上修井統(tǒng)計(jì)表年度 年作業(yè)井 次 因結(jié)垢上修 占 % 增產(chǎn)措施受到制約 壓裂遇阻井比例逐年上升，特別是 2020 年以后明顯增多，從 2020年 %，上升到 2020 年的 ％。 壓裂事故井增多 由于油井普遍結(jié)垢，小直徑膠筒在高壓下膨脹系數(shù)大，套管 壁不光滑使得收縮不好，2020 年，壓后強(qiáng)拔 7口井，造成卡井 1口，并且由于結(jié)垢使壓裂增產(chǎn)效果不能充分發(fā)揮。 、結(jié)垢對(duì)水井的影響 注入壓力高，注水困難。 由于注入壓力高欠注和注不進(jìn)井已達(dá) 60 口，排除井網(wǎng)影響、油層影響，連通影響，初步判斷為結(jié)垢影響的有 54口井，嚴(yán)重制約了周圍油井產(chǎn)能的發(fā)揮。嚴(yán)重欠注井 18 口，配注 465 方，實(shí)注 233 方，欠注 232 方?？刂?53 口油井，我們統(tǒng)計(jì)了可對(duì)比的 35 口油井產(chǎn)量。可對(duì)比井產(chǎn)量遞減加大， 2020 年回歸遞減率 %。（新民油田全區(qū)回歸遞減率 %） 影響分 注 新民自投產(chǎn)開(kāi)發(fā)以來(lái)，共小修作業(yè) 296 口水井 ,其中小修拔不動(dòng)井 21 口 ,占修井總數(shù)的 %，結(jié)垢縮徑井 42 口 ,占小修作業(yè)井的 %。 、結(jié)垢對(duì)集輸系統(tǒng)的影響 地面集輸設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重 聯(lián)合站的 5摻輸爐， 2020 年新投， 2020 年對(duì)爐管測(cè)壁厚時(shí)發(fā)現(xiàn)，摻輸爐爐管結(jié)垢嚴(yán)重，爐管直徑由 216。219mm 縮小到 193mm，結(jié)垢速度 26mm/年。 2020 年有 4 臺(tái)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(fèi)用約 5萬(wàn)元。 地下 管線結(jié)垢嚴(yán)重 地下管線結(jié)垢嚴(yán)重，由于垢下腐蝕造成管線漏失嚴(yán)重。 如表 23 所示： 表 23 歷年管線結(jié)垢造成漏失次數(shù)統(tǒng)計(jì) 2020 年 2020 年 2020 年 2020 年 2020 年 2020 年外輸管線漏失次數(shù) 1 2 4 8 11 12摻輸干線漏失次數(shù) 32 47 64 73 84 87注水管線漏失次數(shù) 44 57 73 86 92 95 新民油田儲(chǔ)層潛在傷害分析 酸化措施除了溶解地層巖石礦物以外，更重要的是要解除儲(chǔ)層存在的傷害，恢復(fù)油井自然產(chǎn)能。根據(jù)新民油田儲(chǔ)層特點(diǎn)及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀，對(duì)儲(chǔ)層可能存在的潛在傷害因素分析，可為酸化解堵提供設(shè)計(jì)依據(jù)。 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。隨著注水開(kāi)發(fā)時(shí)間的增長(zhǎng)，剩余油質(zhì)的變化及措施量的 增加，油層的損害越來(lái)越復(fù)雜。 油氣層損害的主要原因有以下幾個(gè)方面： 1油井建成的損害。鉆井、注水泥、射孔等過(guò)程中，由于完井液與產(chǎn)層接觸，發(fā)生水敏、速敏、鹽敏等效應(yīng)；完井液由于密度不合理，造成固體顆粒堵塞儲(chǔ)層，及射孔過(guò)程中的壓實(shí)作用，都會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生不同程度的損害。 采油作業(yè)過(guò)程的損害。在長(zhǎng)期生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中油層中微粒運(yùn)移、疏松砂巖、粘土顆粒等堵塞地層；由于地層發(fā)生了物理變化和化學(xué)變化，引起有機(jī)垢和無(wú)機(jī)垢的生成；作業(yè)中由于工作液與地層不配伍，壓裂液破膠不徹底 ，壓裂砂的嵌入或破碎及壓裂液壓向地層中濾失，都會(huì)對(duì) 地層造成不同程度的損害。 注水過(guò)程中的地層損害：根據(jù)地層損害的的研究，入井液與地層中接觸時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)地層的損害就會(huì)越嚴(yán)重。由于注入水長(zhǎng)期和油氣層接觸，注入水的高礦化度、注入水中的機(jī)械雜質(zhì)、注入水中的細(xì)菌、注入水中的含氧等，由此產(chǎn)生垢及腐蝕后的銹蝕產(chǎn)物，都會(huì)對(duì)地層產(chǎn)生嚴(yán)重的損害。 增產(chǎn)處理過(guò)程中的傷害：井眼清理、酸化施工、油井除垢等措施工過(guò)程中，由于入井液與儲(chǔ)層的不配伍、清洗下的雜質(zhì)等的不確定運(yùn)移等均可對(duì)儲(chǔ)層造成傷害。 新民油田油井堵塞原因分析 注水開(kāi)發(fā)的影響。 新民油田儲(chǔ)層巖性主要為粉 砂巖，膠結(jié)物主要以泥巖為主，膠結(jié)類型以孔隙式和接觸式為主，由于該油田的注水水質(zhì)清水約占總注水量的 85%以上，由于清水與地層水的礦化度差別較大，存在明顯的不配伍現(xiàn)象，同時(shí)注水開(kāi)發(fā)效果造成了泥巖顆粒向油井的定向運(yùn)移，以及膠結(jié)物的存在將造成油井近進(jìn)地帶堵塞加劇。 水質(zhì)構(gòu)成的影響。 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。水質(zhì)結(jié)垢問(wèn)題十分突出。 如表 24所示： 表 24 新民采油廠油井采出水水質(zhì)分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)表 Na+K PH Mg 2+ Ca 2+ CL 總堿度 礦化度 S SO 4 2 CO2 SRBmg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L ug/L 個(gè) / L1 隊(duì) 9 11 2403 5878 20 0 結(jié)垢型水質(zhì)2 隊(duì) + 11 10 2396 5