1 / 7 红庄油田水平井泡沫酸化技术应用研究裴颖杰 夏海帮中石化华东分公司采油厂 ，含硫0.2284%，凝固点为37.3，地下原油密度0.8439g/cm3，地层原油体积系数为1.0402 。地层水分析：PH 为7.53-7.57 ，水型为CaCl2，矿化度为13.72-14.87g/L。该区块油藏属常温常压系统，原始地 层 压 力22.074MPa， 压 力 系 数0.98 ， 原 始 油 层 温 度78.6- 83.44 ， 地 温 梯 度 为2.93/100m。该区块水平井污染堵塞严重，需采用泡沫酸化技术实施解堵。1 污染堵塞原因分析1.1 储层因素溱潼凹陷红庄构造储集层岩性为陆相碎屑岩，砂岩成熟度较低，主要为岩屑长石砂岩，具中、细、粉砂结构，当井眼中液柱压力大于油气层孔隙压力时，固相颗粒就会随流体一起进入油气层，在井眼周围或井间的某些部位沉积下来，从而缩小油气层流道尺寸，造成空隙堵塞。同时胶结物中的伊利石、蒙脱石、绿泥石等粘土矿物因水化膨胀以及铁、钙的化学沉淀造成地层孔隙堵塞。1.2 钻井因素水平井生产井段较长，产能一般是直井的3-5 倍，但由于钻井液的长时间浸泡，钻井液中的颗粒及滤液侵入地层引起地层伤害，伤害严重的地层会直接导致该井产能下降。主要表现在以下几个方面1：1）钻井液滤失，使岩石中的粘土矿物膨胀或分散运移，导致孔隙喉道堵塞变小；2）钻井液侵入储层改变地层润湿性，从而改变油相在近井地带的相对渗透率；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页2 / 7 3）钻井液中的滤液侵入地层后会引起原油乳化，形成乳化堵塞地层。4）固相颗粒和钻柱在井底面的碾磨产生的岩屑侵入地层，在空隙吼道处堆积，造成空隙堵塞。2 常规酸化技术难点2.1 布酸难度大水平井生产层段伤害严重且各小层伤害程度不均，按照常规酸液进入地层的自然趋势是遵循最小阻力原理，即选择渗透率最高，伤害最小的地层渗入，而渗透率低且伤害严重的地层得不到应有的处理，导致酸化效果差。同时由于常规酸化反应速度快、缓速性能低，与注酸点附近的地层先反应，远离注酸点的地层吸酸液能力差，酸化解堵效果不理想。因此，常规酸化达不到解除全井段污染堵塞的目的，常规酸化布酸难度大。2.2 残酸返排难水平井水平井段长，用酸量大，酸液在地层中浸泡时间较长，常规酸化后酸液返排困难，致使残酸不能及时清除，造成二次伤害，影响了酸化效果。3 泡沫酸化技术研究3.1 泡沫流体的特性泡沫流体是以气体为分散相，液体为连续相的均匀气液分散系统，是一种具有密度低、粘度大和压缩系数大等特征的非牛顿流体，泡沫流体中的气相一般为N2、 CO2或空气2。1）密度低：由于气体的存在，泡沫的密度较低，适用于能量较低的低压油气层，作为酸化施工用液可减小地层漏失，地层污染较小。2）粘度高：泡沫流体是一种假塑性流体，具有非牛顿流体特性，在低剪切速率下具有很高的表观粘度。3）压缩系数大：由于泡沫流体压缩系数较大，具有很好的助排能力，酸化后放喷排液时可快速有效携带残酸及残渣返排。此外，因井筒压力下降，气泡发生减压膨胀，增能返排效果明显。4）泡沫悬浮性和携砂能力强：泡沫的悬浮性和携砂能力是施工中具有重要作用的一种性能，悬浮性能是指当流体处于静止状态时对固体颗粒悬浮的能力，主要受流体静切力的影响。携砂能力是指流体在循环过程中把固体颗粒从井底或任何井段带到地面的能力，主要受流体动切力和粘度的影响。由于固体颗粒的重量不足以使气泡变形或大于气相与液精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页3 / 7 相之间的界面张力，因此，泡沫的悬浮能力和携砂能力很强。5）泡沫流体的稳定性：泡沫流体的稳定性是指泡沫存在时间的持久性，就是泡沫的寿命，一般用半衰期来衡量，即从泡沫液中分离出一半体积的液体所需要的时间。泡沫的稳定来源于液膜，取决于液膜的粘度和弹性，理想的液膜应该是高粘度且富有弹性的凝聚膜。影响泡沫稳定性的主要因素有起泡剂和稳泡剂。3.2 泡沫流体的渗流规律1）对低孔低渗层的选择性泡沫流体在流经大孔隙中时，其压力降低，泡沫直径变大，贾敏效应严重，起到堵塞大孔道的作用3。相反泡沫在小孔隙中时，由于受到阻力，泡沫直径变小，更容易渗进地层，实施酸化。泡沫具有剪切稀释特性，在高渗透层时，岩石对泡沫的剪切较弱，泡沫的表观粘度较大，泡沫趋向于粘附和堵塞地层，从而有利于低渗透层中的泡沫继续向前推进，实现深部酸化。2）对油水的选择性泡沫具有遇油消泡，遇水稳定的特点，在油层中泡沫破裂，泡沫酸的粘度降低，一方面有利于泡沫酸的继续推进，另一方面在排酸和生产中有利于排出，从而利于采油生产。相反，在水层中的泡沫一方面在酸液推进中起封堵作用，另一方面，采油时也把地层水堵在水层中，既阻止了泡沫酸化水层，又控制了含水的快速上升。3.3 泡沫酸的构成泡沫酸是以常规酸液和添加剂为基液，采用耐盐、耐酸、耐温的起泡剂和稳泡剂，达到性能稳定、酸液配方与地层配伍性良好的泡沫酸化液体系4。泡沫酸的配方包括以下几个部分：土酸酸液3-5%HF 、15-18%HCL ）+铁离子稳定剂 +粘土稳定剂 +起泡剂 +稳泡剂 +缓蚀剂+N2。1）土酸砂岩土酸酸化适应于油田开发初期高渗透率的地层，砂岩土酸酸化成本较低，配置和施工简单，能溶解进井砂粒之间的胶结物和孔隙中的泥质堵塞物和结垢物。2）缓蚀剂缓蚀剂是通过中间相的形成起缓蚀作用，如辛炔醇、甲基丁炔醇、甲基戊炔醇和苄基丁炔醇。评价酸化缓蚀剂性能按照有关标准执行，酸化允许腐蚀速率规定见 1 605 2 90 10 3 120 30 4 160 60 5 150 100 3）防膨剂又称粘土稳定剂，常用的有NH4Cl、KCl，它不仅作为防膨剂实现防膨作用，同时提供大量的铵离子，抑制六氟硅酸根与钾、钠等金属阳离子形成不溶沉淀。3.4 泡沫酸液用量及配方1）泥浆溶蚀实验为了正确评价泥浆溶蚀速度，确定泡沫酸液配方，进行了泥浆溶蚀实验表 2）。表 2 泥浆溶蚀实验实验序号初重量g）终重量 平均值(% 100ml 酸：400ml 清水1 1.4235 0.9016 36.7 34.8 2 1.6044 1.0774 32.8 由表 2 可见，泥浆溶蚀速度为34.8%，完全可以解除该井泥浆侵入伤害。2）筛网腐蚀实验为了测定筛网腐蚀速度，优选出B类缓蚀剂进行筛网腐蚀实验表 3）。表 3 筛网腐蚀实验实验序号初重量g）终重量 平均值(% 100ml 酸：400ml 清水1 2.6265 2.6193 0.3 0.3 2 2.6296 2.6224 0.3 由表3 可见，在模拟地层温度、浸泡8 小时下筛网腐蚀率为0.3%，筛网强度得到保证，防砂有效。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页5 / 7 3）泡沫酸液用量、配方的确定酸液用量可根据处理半径、油层厚度和油层有效孔隙度来确定，其计算公式如下：V= 最终考虑到配酸的方便性，设计酸化液量为60m3。红 1-P1 井泡沫酸液配方具体为：稀盐酸： 20m3，配方：4%HCl+2% 缓蚀剂 +1.5%氯化铵 +1.5%铁离子稳定剂+18m3清水。稀土酸： 40m3，配方：4%HCl+1.2%HF+2% 缓蚀剂 +1.5% 氯化铵 +1.5% 铁离子稳定剂+35m3清水。4 现场实施效果4.1 施工程序1）替浆：下光油管分段替浆至酸洗阀顶界2192.78m ，反洗井至出口干净，泵压8Mpa，排量 300L/min 。2）通井：下 116mm 2.5m的通井规通至2192.78m，反洗井，泵压4MPa，排量400L/min 。3）刮管：下51/2 刮管器在1991.22-2029.73m 处反复刮削三次，反洗井，泵压4MPa，排量 400L/min500L/min 。4）完成酸洗管柱：加压5T 插入酸洗阀，完成插管深度：2193.38m图 1）。地面管线试压 15Mpa，不刺不漏。5）酸洗：反替复合缓速酸溶液20m3，反应15min；反替复合缓速酸溶液52m3，排量： 400L/min ，泵压 9Mpa。反循环洗井，洗进洗井液60m3，返出 60m3残酸及油花。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页6 / 7 7）泡沫酸化：第一阶段正循环泡沫盐酸8m3，正挤泡沫盐酸2m3+土酸 10m3+6m3防膨液，排量200L/min ，泵压： 1018Mpa，关井反应20min 后从油管放喷。泡沫液大排量反洗井排酸，洗进泡沫液80m3，返出残酸及泡沫液80m3。第二阶段正循环泡沫盐酸8m3，正挤泡沫盐酸2m3+土酸30m3+6m3防膨液，排量200L/min ，泵压： 1018Mpa，关井反应 40min 后油管放喷。泡沫液大排量反洗井排酸，洗进泡沫70m3，返出残酸及泡沫液70m3，洗至出口液PH 6。8）反洗：优质完井泡沫液50m3大排量反循环洗井，泵压9Mpa，排量500L/min 。防膨洗井液30m3反洗井，泵压8mpa，排量 500L/ min，洗至出口干净。9）投产：下GLB190-33 螺杆泵投产，泵深：1487.64m，油管锚顶深：1498.58m，筛管深： 1509.46-1508.16m，丝堵： 1519.29m。图 1红 1-P1 井酸洗管柱下深示意图4.2 效果分析通过现场实施，红1-P1 井于 2018 年 6 月 18 日投产，泡沫酸化后效果十分明显，螺杆泵投产初期日产油8.47t ，日产水1.92t ，连续 5 个月月产量均在300t 左右 图 2）。由于该井采用放喷 +反洗井方式，残酸返排量为112m3，返排率高达84.8%。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页7 / 7 图 2 红 1-P1 井月度采油曲线5 结论1）泡沫流体具有一定的渗流规律，具有对低孔低渗储层和油层强选择性的特点，从而有利于实现地层深部酸化。2）室内实验表明，泥浆溶蚀速度为34.8%，完全可以解除该井泥浆侵入伤害；在模拟地层温度、浸泡8 小时下筛网腐蚀率仅为0.3%，筛网强度得到有效保证且防砂有效。3）根据红庄油田的地质特征和油藏特点，红1-P1 井泡沫酸液配方按1:2 比例，采用稀盐酸和稀土酸，并添加了缓蚀剂、铁离子稳定剂等添加剂，酸化效果十分明显，日产油8.47t 。4）酸化施工中，本井采用放喷+反洗井方式返排残酸，返排率高达84.8%，大大减少了对地层造成的二次伤害。参考文献【1】张佩玉，刘建伟，滕强，张金凤. 水平井泡沫酸化技术的研究与应用J.油气田开发与开采，2018，333）： 112-114. 【2】 舒建 . 河口低渗油藏泡沫酸分流酸化技术研究与应用D. 东营：中国石油大学，2008. 【3】 李松岩 . 氮气泡沫分流酸化工艺技术研究D. 东营：中国石油大学，2009. 【4】 孙党英 . 泡沫酸解堵技术在华港104-P2 井中的应用 J.海洋石油， 2009，293）： 48. 【5】 王新纯 . 井下作业施工工艺技术M. 北京：石油工业出版社，2005：171-175. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页