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1、高泥质细粉砂岩储层酸液体系的优选及效果评价 蒋建勋 付倩倩 乔雪娇 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室 胜利油田石油开发中心有限公司 胜利油田鲁胜公司 摘 要： 某高泥质细粉砂岩油藏储层具有高孔、高渗特点, 胶结类型大多为接触式胶结, 而且以粉细砂、泥质为主。为有效减小储层的堵塞, 解除近井地带泥质及粉细砂造成的渗透率下降, 采用基质酸化的方式溶解油层孔隙中的次生矿物质、化学沉淀物等对渗透率有影响的堵塞物质, 大幅度提高或恢复井筒附近油层的渗透率, 从而获得更高的单井产能, 而该技术的关键是优选出适合该区块的酸液体系。文章根据该油藏的储层特征, 全面开展了酸液体系优选和评价研究,
2、并进行现场应用, 取得了良好的效果。关键词： 高泥质细粉砂岩; 酸化; 渗透率; 作者简介：蒋建勋 (1968-) , 副教授, 在西南石油大学主要从事油气田开发工程研究。地址: (610500) 四川省成都市新都区西南石油大学石油与天然气工程学院;电话:13880551815;E-mail:收稿日期：2016-06-13基金：国家十三五重大项目“稠油多介质蒸汽驱技术研究与应用”资助, 项目编号:2016ZX05012-001OPTIMUM ACID SYSTEM SELECTION FOR HIGHLY ARGILLACEOUS SANDSTONE RESERVOIRS AND PERFOR
3、MANCE EVALUATIONJIANG JIanxun FU Qianqian QIAO Xuejiao State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Southwest Petroleum University; Shengli Oilfield Petroleum Development Centre Co.Ltd. ; Shengli Oilfield Lusheng Co.; Abstract： A highly argillaceous sandstone reservoir int
4、roduced herein is featured with high porosity, high permeability, mostly contact cementation, and dominated with fine sands and silts. To effectively reduce clogging in reservoir so as to obviate the nearbore permeability decrease caused by silts and fine sands, the matrix acidizing is often used to
5、 dissolve the secondary minerals or chemical precipitates in the reservoir pores to largely improve or restore the permeability near the wellbore and so improve the single-well production rate. The key for this is to select the optimum acid system fit for the block. Based on the characteristics of t
6、his reservoir, the comprehensive evaluation of the preferred acid system is made, and the on-site applications have achieved good results.Keyword： highly argillaceous fine sandstones; acidizing; permeability; Received： 2016-06-13高泥质细粉砂岩易造成储层堵塞的原因主要有三个方面:细粉砂运移挡砂多孔介质内部进入的颗粒难以排出导致堵塞;泥质等微小固相颗粒在近井地带的积聚加剧
7、了油井堵塞程度及渗透率的伤害程度;地层黏土矿物中蒙脱石含量较高, 存在不同程度上的中等或弱水敏。为有效减小储层的堵塞, 解除近井地带泥质及粉细砂造成的渗透率下降, 采用酸化避免反应物在井眼就近沉淀及强反应地层注入带的松散化, 延缓盐酸消耗使其在井眼周围获得足够的酸穿透, 减小微粒迁移造成的地层伤害, 从而大幅度提高或恢复井筒附近油层的渗透率, 提高油井产量。一、酸液体系筛选应考虑到因素根据储层特征及伤害因素的研究, 结合酸化液选择原则, 总结出高泥质细粉砂岩油藏在选择酸化液时应该考虑的因素:(1) 油层黏土矿物中膨胀型黏土蒙脱石含量高, 碳酸岩盐胶结物含量较高, 约10%15%左右。(2) 地
8、层中绿泥石含量高, 在酸化过程中会有大量的 Fe 放出, 因此必须采取专门预防 Fe 形成的沉淀。(3) 油层碳酸盐岩胶结物含量高, 因此, 在使用含 HF 的任何酸之前必须使用一定量适合浓度的 HCl 前置液以溶解碳酸盐岩, 避免 Mg F2、Ca F 2沉淀形成, 因为 Mg F2、Ca F 2沉淀形成速度很快, 而且其一旦形成, 很难用其他酸液解除掉。二、酸液配方优化1. 不同浓度下 HCl 与 HF 组合的溶蚀反应1.1 实验步骤首先用微量天平称取模拟岩心粉重量 5 g, 分别配制浓度为2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%的 HCl 溶液与浓度为 1%、2%、3%、4%、5%
9、的HF 溶液, 然后按照不同的浓度进行复配, 在酸液中加入岩粉, 充分搅拌后使其与酸液混合均匀。在 65 (地层温度) 恒温水浴中静置 2 h 后, 将反应后的酸液残渣用定量滤纸过滤、烘干、称重, 计算出溶蚀量, 对数据进行处理, 找出酸液的最佳浓度。1.2 实验结果及分析从图 1 中可以看出, 当 HF 浓度大于 3%后, 溶蚀率增加趋势较小, 结合生产成本考虑, 建议采取的酸液浓度为:12%HCl+3%HF, 此时实验室测定模拟岩心溶蚀率为 13.97%。图 1 HCl+HF 溶蚀率关系图 下载原图2. 酸液添加剂的筛选评价酸液作为一种通过井筒注入地层并能改善储集层渗透能力的工作液, 必须
10、根据储层条件和工艺要求加入各种化学添加剂, 以改善和提高酸液体系性能, 保证施工效果。主要对铁离子稳定剂、黏土稳定剂、缓蚀剂等进行了筛选评价。2.1 黏土防膨剂的筛选评价砂岩油藏普遍含有黏土矿物, 通常当油藏含黏土 5%20%时, 则认为是黏土含量较高的油层。如果在开发过程中措施不当, 就会造成黏土矿物膨胀、分散和运移, 导致渗透率下降, 产生地层伤害。加入的黏土稳定剂与黏土表面进行离子交换, 改变其表面电价的不平衡状况。选取三种不同的添加剂 (FS-FY、氯化钾、聚季铵) 在不同浓度下对防膨效果的影响如表 1 所示。表 1 不同防膨剂防膨效果 下载原表 对实验结果进行分析比较, 见表 1,
11、发现在同样条件下 FS-FY 比其它两种防膨剂的防膨效果要好, 且防膨效果随浓度的增加而增强。在结合经济成本考虑, 选用 1%的 FS-FY 作为黏土稳定剂。2.2 铁离子稳定剂的筛选评价该类油藏填隙物主要有蒙脱石、高岭石、绿泥石、伊利石、铁白云石, 填隙物总量 8%17%, 其中, 绿泥石在酸化过程中, 易释放出铁离子, 而铁离子在 p H值小于 2.3 时就会基本完全沉淀, 铁离子沉淀对岩心的伤害较大, 所以在酸化液必须加入铁离子稳定剂。选取的四种不同的试剂对铁离子稳定性的影响如表2 所示。表 2 不同试剂铁离子稳定效果 下载原表 由实验结果可知, 用 FS-TW 作为铁离子稳定剂对铁离子
12、的稳定的效果比较好, 在 p H 值=4, 浓度为 1%时, 对铁离子的稳定率达到了 86%。2.3 缓蚀剂的筛选评价酸化缓蚀剂主要用于油井酸化施工时防止盐酸或土酸溶液对金属设备和井下管柱的腐蚀, 以保证油井酸化压裂工艺的实施和增产、稳产技术措施的实现。它是典型的强阳离子物质, 对金属表面有很大的亲和力。当泵入酸时, 缓蚀剂可黏附在油管内表面形成一层薄的保护膜, 降低了腐蚀的速度, 使得酸泵入地层而不损害金属的完整性和使用寿命。为了正确地选择和使用缓蚀剂来降低酸液的腐蚀, 用缓蚀剂 (甲醛、XP、HJF-94、HX) 进行了性能评价。缓蚀剂的性能评价采用 SY-T5405-1996酸化用缓蚀剂
13、性能试验方法及评价指标中的评价方法-失重法进行。由表 3 可以看出, 在同样条件下, XP 缓蚀剂的缓蚀效果比其它三种缓蚀剂要好得多, 在酸液中加入 2%缓蚀剂 XP 过 4 h 后, 对碳钢的腐蚀效率仅为 0.342 g/mh, 达到一级标准。因此, 选用 2%酸化缓蚀剂 XP。表 3 缓蚀剂对酸液的缓蚀效果 下载原表 3. 主酸液体系与添加剂配伍性实验主酸液体系和添加剂的配伍性, 是影响酸化效果的重要因素, 将上述试验中筛选出的 1%黏土防膨剂 FS-FY、1%铁离子稳定剂 FS-TW、2%缓蚀剂 XP 和12%HCl+3%HF 复合酸酸液体系混合均匀, 在地层条件下静止 23 h, 发现
14、液体体系均无沉淀、无分层现象, 不产生絮状物, 说明酸液体系与添加剂配伍性良好, 对地层不会造成二次伤害。三、酸化效果实验评价1. 实验仪器及试剂耐酸蚀驱替实验装置 (见图 2) 、模拟地层砂、2%KCl 盐水、优选酸液试样。图 2 耐酸蚀驱替实验装置 下载原图2. 实验方法根据区块储层资料配制模拟地层砂 (黏土矿物含量 30%) 。(1) 将填装好的岩心管装入夹持器中, 接通驱替流程, 以 2%KCl 盐水作为介质, 测定岩心初始渗透率 K1。(2) 接入盛装酸液的中间容器, 驱替 1 PV 酸液后停泵静置反应 30 min。(3) 以 2%KCl 盐水驱替, 测定岩心酸化后渗透率 K2。计
15、算得到 K2/K1渗透率比值。3. 实验结果采用上述配方酸液处理后模拟岩心渗透率为处理前的 2.32 倍, 能够有效的减少黏土矿物对渗透率的影响。四、实例应用某高泥质粉细砂岩油藏储层主要属于馆陶组, 储集物性较好, 储层岩心平均渗透率范围 1 4922 617 m D;平均孔隙度范围 34.1%36.9%, 属高孔高渗储层。储层砂岩成分成熟度较低, 岩性上为泥质胶结的细砂岩、粉细砂岩, 胶接方式以孔隙式和接触式为主。该油藏中目前防砂井共 118 口, 占总生产井数的 66.3%, 在防砂方式上采用机械防砂, 主要防砂工艺为挤压充填防砂, 防砂工具为 XDT-115 充填防砂封隔器, 防砂管柱采
16、用割缝为 0.30.35 mm 的割缝管, 携砂液使用区块热污水, 充填材料为石英砂, 充填施工排量为 1.21.5 m/min, 施工砂比为 5%25%。使用优选出的酸液体系实施 98 井次, 提高了近井地层的渗透率, 增加了泄油面积, 单井平均产液量为 120 m/d, 提高了 76.5%, 单井平均产油量为 85 m/d, 提高了 70%;且由以往的砾石层挡砂, 转换为酸处理带对地层微粒的桥堵, 扩大了挡砂半径, 延长了防砂期限, 防砂有效率提高了 93.2%。五、结论及建议(1) 根据储层特征及伤害因素的研究, 分析高泥质细粉砂岩储层造成堵塞的原因;结合酸化液选择原则, 总结出高泥质细粉砂岩油藏在选择酸化液时应该考虑的因素。(2) 针对高泥质细粉砂岩油藏特点优选了以土酸为主体酸的酸液体系配方:12%HCl+3%HF+2%缓蚀剂 XP+1%铁离子稳定剂 FS-TW+1%黏土防膨剂 FS-FY。且配伍性良好,
