清洁转向酸酸压技术在塔河油田的应用

第30卷第4期2008年8月石油钻采工艺OILDRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGYVol.30No.4Aug20081000–7393–(2008)04–0071–04清洁转向酸酸压技术在塔河油田的应用艾　昆1,2　李谦定1　袁志平3　赵立宁4　潘翠萍4（1.西安石油大学，陕西西安　710065；2.华北石油局井下作业大队，河南郑州　450042；3.徐州管道储运公司，江苏徐州　221008；4.华北油田公司采油工艺研究院，河北任丘　062552）摘要：塔河油田3号区块奥陶系储层在酸压过程中缝高较发育，沟通下部水体后造成含水上升快且后期快速水淹。为了改善非均质储层酸压效果，同时控制压后产水，开发了清洁转向酸复合酸压技术。酸液中的黏弹性表面活性剂与盐类化合物接触时能形成非常高的黏度，而与烃类物质接触时会降解，黏度降低，易于返排，不仅具有自转向作用，且具有布酸控水功能。该技术在TK332井获得了成功应用，措施完成后初产油30m3/d，产气1.9×104m3/d，且压后不产水。施工时发现，转向酸不适合高排量作业，排量控制在2～3m3/min时布酸控水效果更明显。该技术的成功应用，为以后同类井施工提供了较好的借鉴。关键词：塔河油田；碳酸盐岩；复合酸压；清洁转向酸；控制底水中图分类号：TE357.2　　　文献标识码：AApplicationofacidfracturingtechnologywithvisco-elasticsurfactantacidinTaheOilfieldAIKun1,2,LIQianding1,YUANZhiping3,ZHAOLining4,PANCuiping4(1.Xi’anPetroleumUniversity,Xi’an710065,China;2.DownholeOperationTeamofSinopecHuabeiOilBurea,Zhengzhou450042,China;3.XuzhouPipelineStorage&TransportCorp.,Xuzhou221008,China;4.ProductionTechnologyResearchInstituteofHuabeiOilfieldCompany,Renqiu062552,China)Abstract:DuringtheacidfracturinginOrdovicianreservoirinNo.3blockofTaheOilfield,fractureheightgrewtoconnectlowerwaterzoneresultinginrapidwatercutgrowthandwaterfloodbreakthroughduringlaterproduction.Toimproveacidfracturingeffectandcontrolwaterproductionafterfracturing,visco-elasticsurfactantacidtechnologywasdeveloped.Whenthevisco-elasticsurfactantinacidcontactswithsaltcompound,veryhighviscositycanbeobtained;butwhencontactswithhydrocarbons,viscositywillreduceduetodegradation,whichisbeneficialtoflowback.Thisacidisfeaturedbyautomaticdivertingandwatercontrolfunction,whichwasappliedinwellTK332successfully,withearlyoilproductionof30m3/d,gasrateof1.9×104m3/dandnowaterproductionafterstimulation.Itisfoundthatdivertingacidisnotsuitableforhighdisplacementoperationanddisplacementat2~3m3/minisbetter.Successfulapplicationofthetechnologyprovidesgoodreferenceforsimilaroperation.Keywords:TaheOilfield;carbonatite;compoundacidfracturing;visco-elasticsurfactantacid;bottomwatercontrol作者简介：艾昆，1976年生。1998年毕业于重庆大学电子专业，在读硕士研究生，现从事储层改造方面的研究和现场服务工作，工程师。E-mail：[e-mail]。塔里木盆地奥陶系储层具有储层埋深大（5000～6000m）、地层温度高（120～140℃）、非均质性极强、储层下部有底水的特点。作为塔河油田碳酸盐岩储层、碎屑岩储层油气井完井的重要配套措施，储层改造工艺已经成为塔河油田最重要而普遍的措施手段。多年来，酸化压裂已成为成熟的增产工艺，且针对不同目的衍生了多种酸压技术和相应的工作液体系。目前使用的常规酸、综合解堵酸等酸液体系主要存在2个问题，一是由于储层的非均质性，进行储层改造时，酸液先进入高渗带或裂缝反应，高渗透层被改造而渗透率增大，后续酸液更容易进入高渗透层，而低渗透层和被污染严重的层，得不到相应的改造，尤其当储层井段长，且存在严重层间非均质性等情况时，这个问题更严重；二是酸压过程中，由于缝高发育，裂缝向下延伸至水层，导致压后产水和快速水淹。为了解决以上问题，文章编号：石油钻采工艺　2008年8月（第30卷）第4期72改善非均质储层酸压效果，同时控制压后产水，研究了一种新的酸液体系——清洁转向酸。该酸依靠反应生成的盐类物质浓度自然调节酸液黏度，遇油降解，但遇水后还能保持一定的结构，对油层进行改造的同时兼具控水功能。1　清洁转向酸转向机理及性能Divertingmechanismandpropertiesofvisco-elasticsurfactantacid1.1　转向机理Divertingmechanism根据储层要求，在设计这种酸液体系时有以下几个要求：一是能够满足层间非均质储层改造的要求；二是能够满足实现储层的层内非均质改造，实现层内深穿透；三是要求酸液的转向剂是清洁的，在储层不会留下任何残渣，实现储层的改造与储层保护的有机统一；四是酸液黏度在施工后会降低，便于压后返排，减少酸液残留对地层的伤害。根据以上要求研究出了一种新型的转向酸体系，酸液中含有具有独特性能的黏弹性表面活性剂，活性剂在鲜酸中分散为单个小分子，因此鲜酸黏度低。鲜酸会首先进入阻力较小的高渗透层或天然裂缝，随着酸岩反应的进行，pH值升高，活性剂形成片状胶束，酸液快速变黏，变成黏度很高的酸液，增加了酸液在高渗透层中的渗透阻力，从而使鲜酸继续向深部穿透和转向其他的低渗透层，实现对非均质性储层或低渗裂缝性储层的全面改造。当酸液与地层内的烃类或大量水接触后，胶束结构转变为球状，残酸黏度迅速下降（见图1）。图1　清洁酸转向机理Fig.1　Divertingmechanismofvisco-elasticsurfactantacid1.2　温度对黏度的影响Effectoftemperatureonviscosity由于清洁转向酸依靠提高黏度来达到转向的目的，因此酸液的黏度高低是一个重要的指标。图2为转向酸在不同温度下的黏度曲线，可以看出转向酸在100℃以上都有较高的黏度。1.3　转向作用Divertingeffect图3是常规酸、胶凝酸、转向酸的注入量与注入压力的关系曲线。由图3可以看出，常规酸和胶凝酸的注入压力没有随注入量的增加而提高，但转向酸的注入压力却随注入量的增加而不断提高，说明注酸过程中，转向酸表现出了明显的变黏增压转向作用，从而更加有效地改造非均质储层。图3　常规酸、胶凝酸和转向酸的注入量与压力的关系Fig.3　Relationbetweeninjectionrateandpressureforconventionalacid,gellingacidandvisco-elasticsurfactantacid利用酸液岩心实验装置对清洁转向酸的转向效果进行了试验。试验时向3个不同渗透率的岩心同时注酸进行处理，以了解不同渗透率岩心的处理效果，试验结果见表1。表1　转向酸与胶凝酸和普通酸的转向效果对比Table1　Divertingeffectofconventionalacid,gellingacidandvisco-elasticsurfactantacid酸液体系初始渗透率/10-3μm2酸后渗透率/10-3μm2酸蚀蚯蚓洞长度/mm普通酸37.3640006025.1532.11414.6318.924胶凝酸36.5440006026.1638.892015.2925.3216转向酸35.46310.086026.75104.046016.3278.3660图2　清洁转向酸黏温曲线Fig.2　Viscosity-temperaturecurveofvisco-elasticsurfactantacid73艾　昆等：清洁转向酸酸压技术在塔河油田的应用从初始渗透率和酸后渗透率可看出，用普通酸和胶凝酸处理后，初始渗透率最高的岩心酸后渗透率有100多倍的提高，而初始渗透率低的岩心酸后渗透率提高了不到1倍；用转向酸处理后，不同初始渗透率的岩心酸后渗透率都得到了较大的提高。从酸蚀蚯蚓洞长度看，用普通酸和胶凝酸处理后，初始渗透率高的岩心的蚯蚓洞长度是初始渗率差的岩心的3～15倍，而用转向酸处理后，不管初始渗透率的高低，蚯蚓洞的长度都是一样的。从试验结果可以看出，转向酸大大降低了非均质储层对处理效果的影响，而且极大地延伸了低渗透率储层的处理深度。1.4　破胶试验Gelbreakingtest图4为转向酸破胶试验曲线，图中分别将转向酸与含水5%、10%、20%、50%的原油混合后进行试验。可以看出，转向酸的胶束遇油后被破坏，黏度降低，达到破胶的目的。混合150min后转向酸的黏度都下降了很多，表明转向酸可以破胶，以便于压后返排。图4　与不同含水量原油混合后残酸凝胶的破胶时间曲线Fig.4　Breaktimecurveofresidualacidgelaftermixingwithdifferentwater-cutoil1.5　缓蚀试验Corrosioninhibitiontest图5为转向酸缓蚀试验。由图中可看出，盐酸的反应速度很快，10min内就降为6%。而转向酸的反应速度大大降低了，从曲线上看，40min左右才降为10%，而降到6%浓度时分别为70min和90min。说明转向酸具有很好的缓蚀作用。1.6　性能特点Performancecharacteristics综合以上试验结果，清洁转向酸具有以下优点。（1）体系中不含聚合物，对储层具有良好的保护作用，高效改造与保护结合。（2）基于黏弹性表面活性剂技术，具有独特就地自转向性能，可以实现长井段均匀改造和形成长的高导流的有效裂缝。（3）转向酸具有很好的缓蚀效果，酸作用的距离更长，能形成更长的导流裂缝。（4）残酸形成的胶束遇油可以破坏，使转向酸达到破胶的目的，利于压后返排。遇水后还能保持一定的结构，只有大量的水对其稀释才能使其结构破坏失去其黏度，在对油层进行改造同时兼具控水功能。（5）体系中不使用任何金属离子作为交联剂，可以在高含硫的油气井中使用。2　现场试验Fieldtest塔河油田3号区块储层比较发育，含油气性较好，好的显示层主要分布在奥陶系顶部，但区块水体较活跃，大部分井在试油或生产过程普遍见水。例如TK326井，该井胶凝酸酸压施工时，当排量提到6m3/min后，缝高快速发育，注酸后期缝高失控，显示出沟通大的缝洞储集体现象，结合采油情况分析，应该是沟通了下部水体。