“酸敏”砂岩储层的酸化适用性探讨

酸化压裂技术在鄂尔多斯盆地长庆气区部分特低渗透砂岩储层改造中取得了一定的效果,但对于该工艺在酸敏储层的适用性存在争议。酸敏评价实验标准中所用酸液类型及浓度并不是针对具体储层特征的最佳优化结果,因此该类实验得出的敏感性结论并不能作为储层是否可采用酸化处理的依据。为此,开展了酸液岩心流动评价实验,通过研究储层的损害类型和分析储层中矿物含量,进而优化出了酸化工作液体系,形成了以有机酸为主的酸液体系。岩心实验结果表明,该酸化工作液对酸敏砂岩储层进行酸化是适用的,可有效地提高酸化效果。     

致密碳酸盐岩酸蚀蚓孔研究

基质酸化是碳酸盐岩储层最早使用的解除储层污染的增产技术之一。但现场实践表明,对于微裂缝不发育的致密碳酸盐岩储层,基质酸化效果往往不佳。该文利用压裂酸化工作液动态滤失实验系统,进行了系统的岩心驱替实验。通过改变酸液注入速率、实验温度及使用不同酸液体系等方法,对致密碳酸盐岩储层孔隙基质在酸化过程中蚓孔产生的可能性进行了实验研究。研究表明：对于致密碳酸盐岩,由于基质渗透率非常低,在10MPa的驱替压差下．酸液仍然很难进入岩心基质,所以酸岩反应仅能在岩石表面进行,即使部分酸液进入基质孔隙内,由于残酸难以快速滤失,所以鲜酸难以迅速补充,使得酸岩反应的类型仅能停留在密集型溶蚀阶段,难以形成深穿透的酸蚀蚓孔。此外,通过岩心流动实验对比,分析了高渗露头及致密岩心的流动反应特点,证实酸液在高渗透岩心表面及天然裂缝发育处能形成酸蚀蚓孔。最后,通过理论分析认为．对于致密碳酸盐岩储层基质酸化很难形成深穿透的酸蚀蚓孔。     

长岩心酸化流动试验对优化砂岩酸化设计的作用

以往研究砂岩基质酸化最常用的方法是短岩心酸化流动试验,本文提供了一种长岩心酸化流动试验研究新方法。长岩心酸化流动试验结果表明:采用前置盐酸和低浓度氢氟酸有利于提高酸化效果,残酸离子分析证实高温地层酸化极易形成Si(OH)4沉淀。但短岩心酸化流动试验结果为:加大酸液浓度和用酸强度有利于提高酸化效果。对比短岩心和长岩心酸化流动试验结果表明:只有模拟就地条件下的长岩心酸化流动试验才能更好地优选酸液体系,达到优化酸化设计的目的,经现场应用取得显著效果。     

一种突破性的流体技术在砂岩储层增产中的应用

虽然砂岩酸化已经在近十年取得很大进展,但仍面临挑战.它们包括:多种同时存在的地层伤害;不确定的岩石矿物学特征;多流体和抽吸阶段;流体和地层矿物间的复杂化学反应;高温下快速的动力反应.其他因素:酸液区域覆盖率不够;活性酸穿透深度有限;酸岩反应引起岩石胶结变差;酸液乳化作用和形成酸渣;腐蚀以及环保问题.这些因素导致砂岩酸化作业的成功率低,特别是在对酸敏感、富含黏土及碳酸盐的高温砂岩地层.文章回顾了工业中的一些实践并提出一种可提高砂岩酸化作业成功率的新方法.该方法需要用地球化学模拟器通过为地层选择最安全的流体、优选用酸量及射孔段以及一种可以简化酸化作业和降低地层伤害的酸液来"设计成果".间歇反应研究表明,新的流体同铝硅酸盐的反应比常规无机酸的反应慢得多,从而防止了二次、三次沉淀.岩心流动实验表明新流体防止近井筒地带的弱胶结问题通常出现在使用HF酸化体系的砂岩高温酸化作业中.现场岩样实验和地球化学模拟证实了室内研究结果,特别是对于富含黏土和碳酸盐的砂岩地层的研究.大量的室内研究也表明了该流体能减小乳化作用和酸渣形成趋势;减小对设备的腐蚀;更加环保(其pH值几乎为中值)以及更好地适应地层条件.     

储层温度条件下一步酸体系优选新方法

一步酸体系优选方法基于常温条件,往往无法真实、动态地反映储层温度条件下的实际情况,导致优选体系在残酸环境下依旧产生氟化物沉淀,对其应用造成一定困难。针对这一问题,在络合滴定法的基础上提出一种以螯合值为指标、夹逼准则为基础的一步酸液体系优选的新方法。测定了土酸、螯合酸1～4#5种酸液体系对Ca~(2+)、Al~(3+)、Fe~(3+)、Si~(4+)4种金属离子的螯合能力,比较了土酸和优选的螯合酸注入岩心后对岩心渗透率的影响和岩心的伤害情况。结果表明,在25、60、80、90℃条件下,螯合酸4#对4种金属离子均有较好的螯合效果。在25、60、90℃下岩心经螯合酸4#处理后的渗透率分别是处理前岩心的1.68倍、3.14倍、9.21倍;经土酸处理后的岩心产生明显的二次沉淀,而螯合酸4#处理后的岩心无二次沉淀产生,验证了优选酸化液体系方法的可靠性。该方法可模拟不同地层温度条件下酸液体系中金属离子的实时反应动态,可真实地再现砂岩酸化液体系的二次沉淀问题。图8表5参10     

缓速酸的岩心流动模拟实验研究

岩心酸化流动模拟试验是室内筛选评价工作液体系和注液程序的有效方法。通过短、长岩心实验, 对比评价了常规土酸(12％HCl 3％HF)和缓速酸对大庆外围东部葡萄花油层高含长石储层岩心的酸岩反应情况。 表明长岩心酸化流动试验能更好地模拟现场酸化的酸／岩反应过程,是优选酸液体系和优化设计的最佳模拟方法。     

麻柳场、丹凤场构造致密砂岩储层酸敏性评价

针对致密砂岩储层酸化效果不理想的问题,从致密砂岩储层的特殊地质特征出发,选取麻柳场、丹凤场典型致密砂岩气藏的岩心样品,模拟酸化作业条件进行酸敏性实验评价。结果表明,在含有较多碳酸盐矿物的层段进行盐酸酸化并及时返排残酸,不会造成较大的酸敏性。在含粘土胶结物和石英胶结物少而碳酸盐胶结物多的层段进行HF酸化酸敏性较强。对致密砂岩储层,应加强其地质特征研究,使用与地层配伍的酸液配方才能减少对储层的损害,达到提高产量的效果。     

高泥质强水敏砂岩储层酸液体系研究

采用溶蚀率测定实验和岩心流动实验研究了适合于高泥质、强水敏砂岩储层岩石酸化的酸液体系配方,分析了酸液种类、酸液浓度和关井时间对酸化效果的影响。结果表明,对泥质含量较高的砂岩储层,采用含氢氟酸的酸液体系酸化效果较好,但为了防止二次沉淀生成,必须优化设计酸液浓度和反应时间;对水敏性强的储层酸化,采用含氟硼酸和氢氟酸的缓速酸酸液体系酸化比土酸效果更好。在酸化后,注入防膨液段塞能稳定粘土,延长和提高酸化效果。     

特殊岩性储层岩心与酸液适应性研究

近年来,以火山岩、泥岩、碳酸盐岩和砂砾岩等特殊岩性为主要储层的油气勘探开发不断取得新突破,特殊岩性储层的增产措施研究变得越来越重要。在分析特殊岩性储层岩心矿物成分的基础上,开展了特殊岩性储层岩心与酸液适应性研究。通过考察盐酸、土酸、磷酸、多氢酸等对查干油田的三种特殊岩性储层岩心(意2井火山岩,力平1井灰岩,锡3-69井白云泥质岩)的酸化适应性发现:盐酸、土酸对于这三种特殊岩性岩心的溶蚀率过高,不适合作这三种特殊岩性储层酸化液,而具有多级电离特性的磷酸和多氢酸酸液对该类岩心的溶蚀率适中,且能有效降低酸岩反应速率,适合作该类储层的酸化液。     

石南油田缓速酸酸化解堵体系实验研究

石南油田属于低渗透砂岩储层,经过多年开采后储层堵塞严重,迫切需要进行深部解堵.根据储集层物性特征及敏感性分析,确定化学缓速酸为该地区的酸化体系.通过比较不同缓速酸的溶蚀能力,筛选出一种缓速酸体系SN12(10%盐酸+5%色胺酸+3%腐植酸),并对酸液添加剂配方进行了优选.岩心模拟酸化实验结果表明,注入SN12缓速酸后,随着酸岩反应时间的延长,岩心渗透率大幅度提高;且随着缓速酸注入量的增加,酸化效果大幅度提高;动态长岩心酸化效果评价结果表明,SN12缓速酸的深部酸化改造效果明显.     

泡沫酸FCF-N的流动特征

应用泡沫酸进行低渗透油藏的油层酸化,是一项很有前途的酸化解堵方案。分别采用并联天然岩心模型和单管人造岩心模型进行流动实验,评价泡沫酸FCF-N的选择性酸化能力、酸化效果和返排率等流动特性,最终确定了FCF-N的流动特征,为泡沫酸在砂岩储层酸化中的应用提供了理论依据。研究结果表明：FCF-N能够优先封堵高渗层位,在地层中具有分流特性;高、低渗透岩心酸化前、后渗透率变化分别为5.6%,17.8%,对低渗透层位的酸化效果优于高渗透层位,具有选择性酸化的特征;酸化后泡沫酸返排率均在80%以上,自身返排能力强。     

疏松砂岩油藏酸化技术研究

桩106块Ng组储层砂岩胶结疏松、泥质含量高等特征，导致油层污染严重，出砂严重且防砂效果差，停产井多而频繁且难扶起。通过储层特征、敏感性评价、构建涂料砂与地层砂混配模型等，研究储层潜在损害和防砂措施；通过酸液溶蚀岩心及滤堵物试验、混配模型通酸试验等优选解堵液体系，确定了适宜该块稳定开发的“先酸后防、先防后酸”施工工艺，现场应用效果较好。     

长岩心流动实验评价酸液酸化效果

通过长岩心流动实验,结合酸化前后岩石抗压强度分析,对比评价了常规土酸(12％HC1 3％HF)和新研制的有机缓速酸体系对大庆外围东部葡萄花油层高含长石储层岩心的酸化效果,表明有机缓速酸体系具有一定的缓速能力,能够处理地层深部伤害;将长岩心酸化流动模拟实验与岩石抗压强度实验相结合,可优选酸液类型、浓度和用量,有利于提高砂岩基质酸化的有效率。     

异常高压深井裂缝性厚层砂岩储层“酸化+酸压”技术

塔里木油田库车前陆冲断带气藏地层压力高、天然裂缝发育,钻井过程中漏失严重。岩心造缝及岩心流动实验结果表明,常规基质酸化不能有效解除污染,需要能够使天然裂缝张开的"酸压"工艺才能有效解除深部钻井液污染;同时,针对长井段合理布酸需要,推导了黏性暂堵酸化机理,指出增大暂堵酸液黏度有利于合理布酸;结合二者,提出了针对高压天然裂缝性砂岩储层的暂堵酸化+砂岩酸压改造工艺。KS2井现场应用表明,该工艺对改造该类储层适应性强,增产效果显著,对同类储层的增产改造具有一定的指导意义。     

碳酸盐岩油藏酸压模型研究及应用

现有的酸压设计存在以下问题:压裂液滤失多采用针对均质储层的经典滤失理论,酸液的滤失没有考虑酸蚀蚓孔的影响,酸岩反应模拟中未考虑裂缝高度方向酸液的传质。针对这一问题,在有关酸压模型最新研究成果的基础上,对碳酸盐岩油藏多级酸压设计计算的核心模型作了较为深入的研究,建立了碳酸盐岩油藏多级酸压时压裂液滤失计算模型,给出了模型的解析解;基于碳酸盐岩油藏酸压中酸液的流动反应特性,建立了酸蚀蚓孔的增长模型、酸液在蚓孔内流动反应模型和滤失的酸液在地层中流动模型,提出了便于现场应用的碳酸盐岩油藏酸液滤失计算方法;推导了考虑酸液沿缝长、缝高方向的运移以及酸液在裂缝宽度方向对流扩散的三维流动反应数值计算模型,为碳酸盐岩油藏的酸压设计提供基础理论依据。     

江汉油田黄场区块泡沫酸化室内研究

江汉油田黄场区块油层渗透率差异系数大，储集层平均有效孔隙度为13．9％，属低孔低渗细喉型孔隙；地层原油饱和压力为4．33MPa，地层压力为27．55MPa，平均地层压力系数为0．75，地层温度为65℃；属典型的三低地层；属于中等偏强的水敏、中等偏强盐敏。通过试验优化出了适应本区块特点的新型泡沫酸体系，即：18％HCl＋20％SDS＋（1．1％～1．2％）HPAM＋（0．7％～0．8％）ADA＋（0．1％～0．3％）ATA。室内双岩心酸化效果评价试验结果表明：该泡沫酸对渗透率较小的岩心的渗透率提高倍数是用土酸时的9．3倍，这充分说明了该泡沫酸能够有效封堵相对较高渗透层，使酸液转向分流进入相对较低渗透层，达到全面酸化的目的。用该泡沫酸体系和土酸进行了室内岩心酸化分析，发现该泡沫酸明显优于土酸体系。