摘 要 塔里木盆地碳酸鹽巖油氣藏儲量較大，埋藏深，儲層非均質性強，井段長，常規(guī)酸化酸壓效果不理想。為此，研制了一種新的高溫表面活性劑基清潔就地自轉向酸體系，其殘酸在150℃、170s-1下黏度不小于150 mPa·s；使用高溫高壓流變儀、三巖心并聯(lián)流動實驗儀和核磁掃描儀實驗系統(tǒng)，評價了該體系的轉向性能。結果表明：就地自轉向酸注入壓力先隨注入體積的增大而增大，當注入一定量時，注入壓力急劇升高，最大增加到6.3 MPa，是初始注酸壓力的60倍；自轉向酸的注入壓力是常規(guī)酸注入壓力的20倍，具有明顯的轉向性能。該技術在塔里木盆地碳酸鹽巖油氣藏已完成42口井的酸化酸壓應用，取得了很好的效果。
關鍵詞 塔里木盆地 碳酸鹽巖 儲集層改造 就地自轉向酸體系 溫度 應用
塔里木盆地碳酸鹽巖油氣藏分布廣，在全盆地均有分布，儲量較大，先后發(fā)現(xiàn)了一批大中型油氣田。塔里木盆地碳酸鹽巖油氣藏具有埋藏深(大于5000m)、跨度大(4000～7000 m)、溫度高(130～170℃)、儲層非均質性強、孔洞縫發(fā)育的特征，酸化酸壓改造難度大，使用常規(guī)的聚合物基酸液體系改造效果不理想[1-6]。就地自轉向酸化技術是近年來發(fā)展起來新的高效酸化(壓)技術，對中低溫(小于120℃)碳酸鹽巖氣藏改造有較好的效果，為此在塔里木盆地進行了相關試驗。
1 就地自轉向酸酸化酸壓機理
就地自轉向酸就地自轉向的化學機制為：就地自轉向酸液首先進人物性相對好的儲層，與儲層巖石發(fā)生酸巖反應，消耗酸液中大量的H+，使就地自轉向酸的pH值升高，同時產(chǎn)生大量的Ca2+、Mg2+，就地自轉向酸中的特殊黏彈性表面活性劑分子在該環(huán)境下形成棒狀膠束，棒狀膠束在Ca2+、Mg2+反離子的作用下又相互連接，形成棒狀膠束結合體，使就地自轉向酸悶黏度迅速增大，殘酸中黏彈性表面活性劑分子形成的棒狀膠束遇到烴類物質時，膠束自行破壞形成球狀膠束。
就地自轉向酸高效酸化酸壓機理：對于碳酸鹽巖油氣藏基質酸化來說，就地自轉向酸與巖石反應后酸液黏度增大，從而導致酸液流動阻力增加，使得后續(xù)的酸液要想繼續(xù)進入，必須外界給予更高的注入壓力，注酸壓力升高的過程中，原先不吸酸的或吸酸相對少的儲層開始吸酸——即酸液就地自轉向，在此過程中，保持相對高的注酸壓力，迫使物性存在級差的儲層同時吸酸，實現(xiàn)非均質儲層的均勻改造，從而提高酸化效果。對于酸壓而言，就地自轉向酸與巖石反應后酸液黏度增大，酸液在壓開的裂縫面濾失降低，提高酸液的液體效率，有利于酸液的造縫；在裂縫面上生成的高黏度的殘酸，控制了鮮酸中的H+與巖石表面反應生成的Ca2+對流，這樣也就控制了酸巖反應速率，使新鮮的酸液延壓開裂縫向前穿透，可以實現(xiàn)深穿透酸壓，有利于溝通遠井帶儲集體。
殘酸中黏彈性表面活性劑分子形成的棒狀膠束遇到烴類物質時，膠束自行破壞形成球狀膠束使殘酸黏度降低為為3～5 mPa·S，有利于返排，對儲層巖石的孔喉、微裂縫不會造成堵塞，達到清潔酸化酸壓的目的。
2 新型高溫就地轉向酸配方及性能
2.1 新型高溫就地轉向酸配方
塔里木盆地高溫深層碳酸鹽巖油氣藏由于埋藏深、溫度高、儲層非均質性強，故要實行均勻、清潔、深度地改造。酸液體系需選擇時，由于儲層溫度高，酸液在高溫條件下穩(wěn)定；酸液不含任何惰性固相或聚合物，才能實現(xiàn)清潔改造；酸液進入地層可以實現(xiàn)對不同滲透率級差的儲層均勻酸化，需要酸液在儲層條件下具有就地自轉向性能[7-9]，且在高溫下轉向性能良好；由于儲層埋藏深，要實現(xiàn)大規(guī)模酸壓改造，要求酸液體系具有較低降阻。針對這些要求，研發(fā)了新型高溫(130～160℃)就地自轉向酸配方：20%HCI+10%VH-DCA（高溫轉向劑)+3.5%DCA-6(酸液緩蝕劑)+1%FRZ-4(鐵離子穩(wěn)定劑)。
2.2 新型高溫就地轉向酸性能
2.2.1 就地自轉向性能
2.2.2.1 就地自轉向酸酸巖反應過程黏度變化
高溫就地自轉向酸中加入一定量的碳酸鈣粉末，來摸擬就地自轉向酸與儲層碳酸鹽巖反應過程。將摸擬反應得到的不同pH值的就地自轉向酸的殘酸在170s-1下測定其黏度。隨著酸巖反應進行，酸液pH的升高，體系的黏度發(fā)生變化，在pH值由-0.57升高0.35，體系的黏性迅速增大，增大到400 mPa·s；在酸液pH值為1.75，其黏度達到最大值，該體系與儲層巖石反應過程中能夠就地自變黏。
2.2.1.2 就地自轉向酸巖心實驗轉向研究
使用3塊滲透率不同的巖心，進行并聯(lián)，在統(tǒng)一壓力系統(tǒng)、恒定注酸流量情況下，向3塊巖心同時注入酸液，酸液先進入高滲透率巖心，侵入深度較大，酸液與高滲透巖心發(fā)生酸巖反應，使殘酸pH值上升、黏度增大，阻止酸液進一步侵入；當注入壓力增大時，酸液進入滲透率相對低的巖心。實驗裝置如圖1所示。
使用3組巖心實驗研究就地自轉向酸的轉向性能，每組實驗中選用的巖心以滲透率級差為依據(jù)，同一組中3塊巖心的滲透率比為1：2：4。實驗使用的常規(guī)酸液為20%HCI，轉向酸實驗中使用酸液配方為：20%HCI+10%VH-DCA+3.5%DCA-6+1%FRZ-4。
巖心實驗結果表明：就地自轉向酸注入壓力先隨注入體積的增大而增大，當注入一定量時，注入壓力急劇升高，最大增加到6.3MPa，是初始注酸壓力0.1MPa的近60倍；自轉向的注入壓力是常規(guī)酸注入壓力的20倍左右，自轉向酸具有明顯的轉向性能(圖2)。
2.2.2 就地自轉向酸用量優(yōu)化選實驗
選用滲透率為5～120 mD的石灰?guī)r巖心，以某一恒定的流量注入DCA就地自轉向酸，計量酸液穿透巖心的酸液體積(孔隙體積的倍數(shù))。得到以碳酸鹽巖心注酸流量為自變量時，蚓孔突破巖心需要酸液量占孔隙體積的倍數(shù)(PV)。圖3給出了滲透率范圍為5～120 mD的石灰?guī)r巖心以不同流量下注入DCA自轉向酸突破時的注入酸液孔隙體積倍數(shù)。實驗結果表明：①注入DCA體系表現(xiàn)出突破孔隙體積與注酸流量存在一定關系；②注酸速率在0.05～1.0mL/min范圍，隨著注酸速率增大，穿透巖心所需的DCA酸液體積減少；③注酸速率在1．0～7.5mL/min范圍，隨著注酸速率增大，穿透巖心所需的DCA酸液體積呈增加趨勢，但增加幅度不大；④注酸速率在7.5～10.0mL/min范圍，隨著注酸速率增大，穿透巖心所需的DCA酸液體積大幅度增加；⑤最佳的注酸流量為1mL/min，酸液突破最小注酸體積倍數(shù)為1．2 PV。
3 就地自轉向酸現(xiàn)場應用
到目前為止，自轉向酸化(壓)技術已在塔里木盆地碳酸鹽巖油氣藏共進行了42口井酸壓酸化施工，施工成功率100%，油氣井建產(chǎn)率92.8%，累計增產(chǎn)原油32.78×104t，增產(chǎn)天然氣4.12×108m3，取得了很好的效果。
3.1就地自轉向酸酸化實例
A井是一口水平井，水平井段5109.6～5740.0m，水平井段儲層溫度135℃，射孔厚度為449.0m，射孔跨度為630.4m。根據(jù)該井特點，設計新型高溫清潔轉向酸進行深度酸化改造，使用180m3就地自轉向酸和60m3醇醚酸三級交替注入。轉向酸酸進入儲層在相同排量下注入壓力升高4.7MPa，轉向效果明顯，改造前后油壓和產(chǎn)量對比，井口油壓不變的情況下，氣產(chǎn)量由日產(chǎn)6.2×104m3增加到18.54×104m3，油產(chǎn)量由日產(chǎn)12.1 m3增加到17.2m3。
3.2 就地自轉向酸酸壓實例
B井井深為5560.0m，改造層段5380.0～5415.0m，儲層溫度為157℃。改造段為良里塔格組顆粒灰?guī)r段上部，巖性為灰白色熒光砂屑灰?guī)r。根據(jù)該井的改造層段跨度大、非均質性強的特點，為了使所有儲層均有所貢獻，使用高溫自轉向酸酸化酸壓改造。首先使用高溫自轉向酸轉向酸化，對全井段均勻酸化；再使用高黏前置液造縫，主縫溝通儲集體，使用高溫自轉向酸進行側向轉向形成支縫，縫內(nèi)實現(xiàn)網(wǎng)路酸化，近井閉合酸化，進行深度酸壓綜合體積改造技術。改造前對6 mm油嘴求產(chǎn)，油壓1.551MPa，日產(chǎn)油1.86m3，日產(chǎn)水1.15 m3，日產(chǎn)氣1.1072×104m3。酸壓施后，工作制度6mm油嘴，油壓26.2MPa，日產(chǎn)油46.39m3，日產(chǎn)氣14.0426×104m3，酸壓效果良好。
4 結束語
根據(jù)塔里木盆地碳酸鹽巖油氣藏儲層特點研發(fā)了高溫就地轉向酸配方，其巖心流動實驗表明高溫就地轉向酸具有良好的轉向性能，自轉向酸酸化最佳排量為1mL/min。該技術在塔里木盆地碳酸鹽巖油氣藏改造中取得了很好的效果。
參考文獻
[1]ZHOU F J，LIU Y Z，ZHANG S L，et al．A novel diverting acid stimulation treatment technique for carbonate reservoirs in China[C]∥paper 123171-MS presented at the SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference & Exhibition，4-6 August 2009，Jakarta，Indonesia．New York：SPE，2009．
[2]趙立強，李年銀，李文錦，等．普光氣田大型酸壓改造技術 [J]．天然氣工業(yè)，2007，27(7)：4-7．
[3] ZHOU F J，LIU Y Z，LIU X F，et al．Case study：YM204 obtained high petroleum production by acid fracture treatment combining fluid diversion and fracture reorientation [C]∥paper 121827-MS-P presented at the SPE 8th European Formation Damage Conference，27-29 May 2009，Scheveningen，The Netherlands．New York：SPE，2009．
[4]ZHOU F，LIU Y，ZHANG F，et al．Application and study of acid fracture technique using novel temperature control viscosity acid in carbonate reservoir[C]//paper 104446-MS presented at the International Oil&Gas Conference and Exhibition in China，5-7 December 2006，Beijing，China.New York：SPE，2006．
[5]羅俐，沈昭國．塔里木盆地寒武一奧陶系石油地質特征[J].西南石油學院學報，1995，17(2)：49-54．
[6]王海濤，李相方，伊向藝，等．白云巖儲層酸壓過程中酸液的濾失控制[J]．天然氣工業(yè)，2009，29(12)：62-64．
[7]EILINGER S C，WANG M，KIBODEAUX K R，et al．Improved prediction of foam diversion in matrix acidization [C]//paper 29529-MS presented at the SPE Production Operations Symposium，2-4 April 1995，Oklahoma City，Oklahoma，USA．SPE，1995．
[8] BUIJSE M，MAIER R，CASERO A，et al．Successful highpressure/high-temperature acidizing with in-situcrosslinked acid diversion[C]//paper 58804-MS presented
at the SPE International Symposium on Formation Damage Control，23-24 February 2000，Lafayette，Louisiana，USA.New York：SPE，2000．
[9]ALLEMAN D，QU Q，Keck R．The development and Suceessful field use of viscoelastic surfactant-based diverting agents for acid stimulation[C]//paper 80222-MS presented at the International Symposium on Oilfield Chemistry，5-7 February 2003，Houston，Texas，USA．New York：SPE，2003．
本文作者：沈建新1，2 周福建3 張福祥2 劉雄飛3 楊賢友3
作者單位：1．中國石油大學(北京) 2．中國石油塔里木油田公司 3．中國石油勘探開發(fā)研究院
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