一种复合酸在BZ34-1油田X井的应用

2016-10-27孟向丽刘常清

石油地质与工程 2016年5期

关键词：钢片层位酸化

孟向丽，孙　林，杨　淼，夏　光，刘常清，张　宁

(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452；2.中海石油(中国)天津分公司渤南作业公司)

一种复合酸在BZ34-1油田X井的应用

孟向丽1，孙林1，杨淼1，夏光1，刘常清2，张宁2

(1.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300452；2.中海石油(中国)天津分公司渤南作业公司)

BZ34-1油田X井受储层条件和生产方式影响，存在比较严重的高压欠注问题，常规酸化有效期短，解堵增注效果不理想。在深入分析X井欠注原因的基础之上，利用有机酸、无机酸和有机解堵剂的复合解堵作用，研发了一种复合酸。应用该复合酸酸化后，X井注入压力下降了2 MPa，注水量提升了100 m3/d，增注效果明显。

BZ34-1油田；复合酸；油井解堵

BZ34-1油田X井为先期排液注水井，于2007年7月投产，排液初期实际日产油100 m3左右，含水0.3%～1.0%。2009年4月该井转注，注水层位为明化镇组NmIII-2、NmIII-3和NmV-1油组。2010年～2015年，对该井多次进行吸水剖面测试和分层静压测试，发现三段注水层位注入能力差异较大，部分层位出现欠注造成地层亏空。2011年12月和2013年11月，对该井分别进行了分层酸化，但解堵增注效果都不甚理想。为此，对X井的欠注原因进行了分析，并针对该井开展了一种复合酸的研究与应用。

1　X井欠注原因分析

X井自2009年4月转注以来，注水层位为明化镇组NmⅢ-2、NmⅢ-3和NmV-1油组，采用清污混注方式进行注水。对该井的储层条件和注水水质进行分析，其欠注原因可能有以下几个方面：

(1)水源水与地层水配伍性差，形成钙质垢堵塞储层中的有效孔喉。BZ34-1油田水源水产自馆陶组，而生产层位为明化镇组，对注入的水源水和产出的地层水进行配伍性评价发现：两种水体的阴阳离子浓度相差较大，尤其是Ca2+、Mg2+离子和HCO3-、CO32-离子混合后形成沉淀，造成结垢。对这些垢样进行能谱分析，发现其C、O、Ca三种元素之和超过95%，可以判定垢样的主要成分为CaCO3。在显微镜下观察发现，垢样的粒径大体分布在5～10 μm，部分甚至达到了10～40 μm，足以堵塞储层中的有效喉道，导致储层注水压力升高[1]。

(2)回注水水质不合格，机械杂质和固体悬浮物等沉积堵塞近井地带。BZ34-1油田采用清污混注方式进行注水开发，其回注污水也是重要的注水水源。对水处理流程中各个节点处进行平台在线水质监测，发现除水源井口处水质基本达标以外，各节点处多项指标，如含油量、固悬浮物、硫酸盐还原菌等，均超出控制指标。回注水水质不达标，极易引起储层损害，造成储层渗透率下降，注水困难[2]。

(3)储层黏土矿物含量高，容易对储层造成水敏性伤害。BZ34-1油田储层中黏土矿物体积分数约为8.9%，其中蒙脱石占黏土的体积分数44.7%，高岭石占黏土的体积分数30.8%，另有少量伊利石和绿泥石等。X井注水层位黏土矿物体积分数12%～36%，最高达到35.8%，当注入水矿化度低于临界矿化度时就会发生黏土分散、运移，进而破坏黏土矿物的集合状结构，导致其他颗粒运移，以及孔隙的有效半径减小[3]。

2　室内解堵体系评价

在对X井欠注原因进行深入分析的基础之上，从解除地层有机垢、无机垢堵塞，防止储层水敏二次伤害发生的角度，进行了复合酸的研发。该酸液体系是由无机酸HY、H3Y、H4Y，有机酸H6Y，有机解堵剂YJ，以及多种添加剂组合而成的成品酸，利用有机解堵剂YJ解除地层的有机堵塞，无机酸HY清洗钙质，有机酸H6Y和无机酸H3Y螯合Ca2+离子，防止CaF2沉淀产生，多级缓速酸H4Y溶蚀泥质堵塞，多步缓速，保护岩石骨架；添加剂FC和WS能够很好地起到防止黏土膨胀、稳砂固砂以及洗油作用。

2.1配伍性评价实验

实验目的：确定复合酸与注入水的配伍性，避免沉淀产生。实验条件：60 ℃，24 h。

选取3个300 mL的耐酸试剂瓶，将复合酸与BZ34-1油田注入水以1∶0，1∶1，1∶2三种体积比配液，然后混合摇匀，放入60 ℃水浴锅中恒温加热24 h，观察现象。从实验结果(表1)可以看出，复合酸与BZ34-1油田注入水以三种比例混合，水浴前后均无沉淀产生及分层出现，说明复合酸与BZ34-1油田注入水配伍性良好。

表1　复合酸与BZ34-1油田注入水配伍性实验

2.2二氧化硅溶蚀实验

实验目的：评价复合酸对二氧化硅的溶蚀情况，保护储层岩石骨架。实验条件：60 ℃，6 h。

参照行业标准[4]，选取3个300 mL耐酸试剂瓶，按照1 g∶20 mL比例加入石英砂(60～80目)和复合酸，放入60 ℃水浴锅中恒温6 h，水浴后取出试剂瓶，滤纸过滤后烘干称量，计算二氧化硅的溶蚀率。从实验结果(表2)可以看出，复合酸对二氧化硅的溶蚀率仅有0.27%，说明该复合酸能有效保护岩石骨架，避免地层垮塌。

表2　复合酸对二氧化硅的溶蚀实验

2.3钢片腐蚀实验

实验目的：评价复合酸的缓蚀性能，确保酸化施工安全。实验条件：60 ℃，4 h。

按照行业标准[5]，选取3个N80钢片，将钢片分别放入3个装有复合酸的试剂瓶中，放入60 ℃水浴锅中恒温加热4 h，观察水浴前后试片表面的变化，并计算钢片的腐蚀速率。实验结果(表3)表明：复合酸对N80钢片的平均腐蚀速率仅为0.6771 g/(m2·h)，远远低于行业标准，缓蚀性能良好，能很好地保护施工管线和生产管柱等。

2.4垢样溶蚀实验

实验目的：评价复合酸对BZ34-1油田模拟垢样的溶蚀效果，保证措施的有效性。实验条件：60 ℃，2 h。

表3　复合酸对N80钢片腐蚀速率测定实验

将垢样进行洗油烘干处理，然后称取同一质量的垢样3份放入耐酸试剂瓶中，按照1 g∶20 mL的比例分别加入垢样和复合酸，放入60 ℃水浴锅中恒温2 h，水浴后取出试剂瓶，滤网过滤后烘干称量，计算垢样的溶蚀率。实验结果表明(表4)：复合酸能对BZ34-1油田注水井模拟垢样起到很好的溶蚀作用，平均溶蚀率为77%。