酸化解堵工藝技術(shù)

(一)針對鉆井泥漿和油井水泥固相顆粒堵塞工藝技術(shù)

(1)解堵機理:鉆井泥漿或油井水泥堵塞油層主要是指泥漿固相如鉆井泥漿中的膨潤土及其他添加劑等。堵塞特征是固相顆粒封堵半徑較小，但對近井地帶滲透率傷害極為嚴重。若想恢復(fù)地層的滲透率，必須將堵塞在近井地帶的固相顆粒溶解。

膨潤土主要成分為蒙脫石Al2SiO14(OH)2，它易溶于HF，與HF的主體反應(yīng)為:

Al2SiO14(OH)2+36HF→4H2SiF4+2H3AlF6+12H2O

而HF除溶解膨潤土外，還極易與構(gòu)成地層巖石骨架的石英發(fā)生如下反應(yīng):

6HF+SiO2→H2SiF6+H2O

同時HF還與地層中的Ca2+、K+、Na+等離子反應(yīng)生成氟化鈣、氟硅酸鉀、氟硅酸鈉等沉淀，由此在使用HF溶解膨潤土或粘土礦物時，必須使用前置鹽酸作為隔離液，同時要注意使用適當?shù)臐舛纫员Ｗo巖石骨架不受破壞。

(2)解堵工藝:對于泥漿或水泥堵塞，經(jīng)過幾年來的研究和實踐，形成了如下施工工藝。

①注前置有機解堵劑，溶解近井地帶儲層內(nèi)原油和泥漿有機添加劑等，解除地層中的有機堵塞物，同時利于后期酸液與儲層堵塞物充分接觸，還可防止油酸接觸產(chǎn)生酸渣沉淀。有機解堵劑的用量一般為1m3/m。施工過程中采用低排量(0.18~0.25m3/min)注入地層，使解堵劑與儲層內(nèi)的有機堵塞物有充分的反應(yīng)時間。

②注入鹽酸預(yù)處理液:將含有Ca2+、K+、Na+等離子的地層水推向油層深部，保證酸液的低PH值，避免土酸進入地層產(chǎn)生二次沉淀，同時溶解地層中的部分碳酸鹽巖。鹽酸預(yù)處理液的用量為1.2~1.5m3/m，施工排量一般在0.25~0.30m3/min。

③注入土酸主體酸液:溶解固相泥漿堵塞物及儲層中粘土礦物，達到接觸油層堵塞物和改造油層的目的。用土酸解除泥漿堵塞時處理半徑一般為1.5m左右。施工時在壓力允許的情況下盡量提高排量，以增大土酸在地層中的穿透距離。

(二)外來液引起油層污染解堵工藝

外來液對儲層的傷害多發(fā)生在深層油井中，如柳贊和高尚堡深層等。由于入井液漏失量較大，該類堵塞半徑較大，而常規(guī)土酸進地層后，因為地層溫度較高(100~140℃)，與堵塞物及巖石發(fā)生的反應(yīng)速度非常快，有效處理半徑較小，有時不能完全解除地層堵塞。為此，優(yōu)選了低傷害酸或潛在酸來進行水敏地層的解堵。

(1)機理:"九五"期間冀東油田在解除外來液對油井的污染時使用較多的是JO系列潛在酸。JO系列潛在酸產(chǎn)生土酸的機理如下:

4NH4Cl+6H→(CH2)6N4+4HCl+6H

NH4HF2+H→2HF+NH4Cl

反應(yīng)產(chǎn)物中的鹽酸、氫氟酸構(gòu)成溶蝕儲層堵塞物的土酸。通過上述反應(yīng)生成的土酸與儲層礦物之間反應(yīng)速度比常規(guī)土酸大大降低，增大了有效處理半徑。在優(yōu)選潛在酸的同時，加入高效的鐵離子穩(wěn)定劑、破乳劑及助排劑，用以破壞乳狀液的穩(wěn)定性，降低油水界面張力，增強解堵后殘液的返排能力，并在后頂液中加防膨劑，防止后頂液漏入地層造成二次污染。

(2)解堵工藝:

①注入前置潛在鹽酸，確保在地層深部保持低PH值，并將Ca2+、K+、Na+等推向遠井地帶。用量一般為1.5~2.0m3/m，施工排量為0.25~3.0m3/min。

②注入潛在土酸，使其在地層溫度下緩慢分解生成土酸，溶解儲層中發(fā)生水化膨脹的粘土礦物，恢復(fù)儲層原有滲透率。潛在土酸用量一般為2.0~3.0m3/m，施工排量為0.25~0.3m3/min。

③注防膨劑溶液作為后頂液，防止后頂液漏入地層造成二次污染。

(三)生產(chǎn)過程中微粒運移堵塞油層解堵工藝

(1)解堵機理:微粒運移的堵塞特征是堵塞半徑較大，它是在油井正常生產(chǎn)過程中，隨著儲層流體的產(chǎn)出，構(gòu)成儲層的粘土礦物或骨架微粒逐漸運移，慢慢匯聚在近井地帶孔喉部位，形成橋堵或淤積堵塞。為了有效地解除該類堵塞，主要優(yōu)選了冀東瑞豐化工公司生產(chǎn)的ZHJ系列解堵劑。ZHJ解堵劑較其他低傷害酸對儲層巖石的溶蝕率相對較低，反應(yīng)速度慢，因而對儲層巖石骨架傷害相對較小，解堵半徑較大。

(2)解堵工藝:應(yīng)用ZHJ系列解堵劑解除微粒運移產(chǎn)生的堵塞(主要是高104-5區(qū)塊)，主要采用如下解堵工藝:

①低壓低排量注ZHJ-A地層清洗劑，清洗地層巖石表面的有機質(zhì)，保證解堵劑與巖石充分接觸，避免原有與解堵劑接觸產(chǎn)生酸渣。施工過程中，清洗劑的用量為2.0~2.5m3/m，排量為0.19~0.25m3/min，中間反應(yīng)2h。

②注入ZHJ-B解堵劑，溶解固相堵塞物，一般用量3.0m3/m，排量為0.25~0.30m3/min。

③注入含有防膨作用的后頂液，將油管或環(huán)空中的解堵劑頂入地層深部，施工排量為0.25~0.30m3/min。

酸化解堵工藝技術(shù)是解除油氣儲層近井地帶污染，恢復(fù)油氣井產(chǎn)能的一種有效措施。"九五"期間通過大量的室內(nèi)實驗和現(xiàn)場實踐，形成了適合冀東油田不同油藏類型、不同堵塞特點的系列酸化解堵工藝技術(shù)。

(一)概念

酸化:就是利用酸液的化學(xué)溶蝕作用，溶解地層堵塞物，擴大或

延伸地層縫洞，以恢復(fù)和提高地層的滲透率，減少油流入井阻力或注水阻力，從而達到油井增產(chǎn)、水井增注的目的。

(二)地層堵塞的原因分析

就油氣層損害而言，地層堵塞是由儲層本身潛在的傷害因素和外界共同作用的結(jié)果。儲層本身的傷害因素包括儲層敏感性礦物、儲滲空間、巖石表面性質(zhì)及儲層流體性質(zhì)、儲層溫度、壓力等受外界條件影響導(dǎo)致儲層滲透性降低;而外在因素則指的是鉆井、固井、生產(chǎn)及修井等過程中外來流體與巖石或儲層流體不配伍，毛細管阻力以及固相顆粒對儲層滲流通道造成的堵塞。

(三)主要的堵塞類型及形成機理

1.鉆井泥漿固相顆粒、水泥封層固相顆粒及泥漿和水泥漿濾液對儲層滲透率的損害

以高104-5區(qū)塊為代表的淺層高孔高滲儲層，在鉆井過程中，受泥漿固相顆粒污染極為嚴重。高104-5儲層孔喉半徑為13.7~44.2μm，泥漿中固相顆粒平均粒徑為10~40μm，鉆井過程中較大密度的泥漿固相顆粒及其濾液極易進入儲層，堵塞半徑相對較小，致使近井地帶的滲透率大幅度下降。

另外，在高104-5等油藏物性較好的區(qū)塊實施老井挖潛措施時，對于高含水井找水后通常采用水泥進行封層并對有潛力的層重新補孔。在施工過程中，水泥固相顆粒及水泥漿濾液對儲層近井地帶滲透率的損壞也相當嚴重。

在所有泥漿和水泥污染的油井中，高104-5塊污染井數(shù)占60%;其次為高淺、唐南及外圍，占20%;老爺廟油田占11%，高尚堡和柳贊深層污染井數(shù)較少。

2.外來流體對儲層滲透率的損害

外來流體主要是指完井、試油、生產(chǎn)及修井過程中洗井液、壓井液等外來的各種水基工作液。高尚堡和柳贊油田深部如高5、高10、高30、柳13等區(qū)塊，由于強水敏和中低孔滲的油層特性，受上述外來流體的傷害尤為突出。

外來流體對各區(qū)塊油層都有不同程度的污染，但高尚堡深層和柳贊油田是受外來液污染的主要區(qū)塊，分別占污染總數(shù)的47.6%和23.8%。

3.正常生產(chǎn)過程中微粒運移對儲層的傷害

生產(chǎn)過程中的微粒運移是指儲層中粘土礦物或微細顆粒，如石英、長石等隨著流體逐漸產(chǎn)出，其中一部分與原油混合形成油泥沉積在近井地帶，造成儲層滲透率的下降。這種堵塞極易發(fā)生在儲層膠結(jié)疏松的稠油油藏。

微粒運移對油層的堵塞應(yīng)歸因于儲層內(nèi)、外因素的共同作用，高104-5塊和廟28-1館陶組膠結(jié)疏松，存在著較嚴重的水敏及速敏特征。在開發(fā)生產(chǎn)過程中主要表現(xiàn)為周期性產(chǎn)量下降，解堵作業(yè)后產(chǎn)量回升，生產(chǎn)一段時間后產(chǎn)量又緩慢下降，動液面逐漸加深，最后不出，又需要進行解堵作業(yè)。然而修井作業(yè)、解堵作業(yè)以及較高的采液強度又會在不同程度上加重微粒運移堵塞地層的現(xiàn)象發(fā)生。

在冀東油區(qū)的主力區(qū)塊中微粒運移最嚴重的區(qū)塊是高104-5，占總數(shù)的92.8%，這與該區(qū)塊儲層本身的地質(zhì)特征和原油物性較差是密不可分的。

冀東油區(qū)各區(qū)塊同時存在著水敏、鹽敏、速敏等潛在傷害因素。其中高104-5區(qū)塊主要傷害因素為微粒運移及泥漿、水泥污染油層;高尚堡深層主要傷害因素為外來流體和泥漿;柳贊油田以外來流體為主要傷害因素;老爺廟、唐南等油田均存在著一定程度的泥漿、外來液及微粒運移等油層污染。

(1)施工井井況調(diào)查。主要分地面調(diào)查和井下調(diào)查，地面調(diào)查主要是井號、道路、井場;井下調(diào)查主要是井身結(jié)構(gòu)、套管狀況、井內(nèi)有無落物、有無串槽現(xiàn)象等。

(2)施工井的準備:

①按設(shè)計要求的壓井液或洗井液壓井。

②起出井內(nèi)原管柱。

③清洗、檢查、丈量油管。

④下筆尖探砂面，有砂沖砂至設(shè)計要求的位置。

⑤若下封隔器酸化的井必須通井，通井規(guī)外徑比所下工具外徑大2mm，長度不小于1m，通井深度為預(yù)計封隔器坐封位置以下5m。

⑥按酸化設(shè)計要求，下酸化管柱，完成在設(shè)計位置。

⑦坐好油管懸掛器，頂好四個頂絲。

⑧裝井口采油樹:最大耐壓值應(yīng)為預(yù)計最高施工泵壓的1.2~1.5倍。安裝采油樹應(yīng)吊平、慢放、防止碰撞;鋼圈、鋼圈槽必須清洗干凈，涂上黃油;總閘門方向應(yīng)與套管閘門手輪方向一致;法蘭螺絲應(yīng)上全并對角均勻上緊;緊固采油樹各螺絲。采油樹應(yīng)裝油管、套管壓力表，壓力表量程應(yīng)為預(yù)計最高施工壓力的1.5~2倍。

⑨酸化前徹底洗井:清水正洗井1.5~2周，洗井排量不小于500L/min，稠油層應(yīng)用50~60℃熱水洗井。注水井酸化前用2~5m3濃度為5%~8%的稀鹽酸洗井壁及井下管柱。

⑩采油樹一翼接好放噴管線。

(3)井場和容器的準備:

①按設(shè)計要求及施工連接方式在井場配足大罐、池子。

②罐、池、罐車不得出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象、并事先清除掉鐵銹、油垢及殘留的其他雜質(zhì)。

(4)按設(shè)計要求準備好施工用料，如鹽酸、氫氟酸、緩蝕劑、清洗劑、防膨劑、鐵離子穩(wěn)定劑。

(5)按設(shè)計要求酸化用車輛。

(6)準備好酸化施工人員的特殊勞保品，如膠皮手套、口罩、堿水(Na2CO3或NaHCO3)。

(7)酸化工作液的配置:

①配液前必須檢查原酸濃度，若與設(shè)計要求原酸濃度不符，應(yīng)重新計算所需原酸量。

②配制常規(guī)鹽酸或土酸時，應(yīng)先向配液池加入預(yù)計清水的70%~80%，再按設(shè)計要求順序加入各種添加劑和鹽酸(及氫氟酸)。固體添加劑應(yīng)先用清水化開后再加入，水溶性較好的添加劑于加酸前加入，水溶性較差、酸溶性較好的添加劑于加酸后或加酸同時加入。配制過程中應(yīng)邊投料邊攪拌，混合均勻后，再加清水達到設(shè)計要求。

(8)施工車輛、設(shè)備及其他準備:

①施工車輛及其他設(shè)備應(yīng)按設(shè)計要求備足，并應(yīng)視其車況多備一兩部泵車，所有施工車輛應(yīng)擺放緊湊，便于施工操作和指揮。井場條件允許時，施工車輛應(yīng)背向井口。車輛和裝酸大罐應(yīng)不在上風頭，以免酸氣和泵車排出的煙影響操作和計量人員工作。

②井場地面高壓管線應(yīng)盡可能的短和直，盡量減少彎頭個數(shù)。高壓管線連接由壬應(yīng)清洗干凈，膠皮盤根涂上黃油，放置端正后再上緊。

(1)起泵。觀察泵車上水情況。

(2)試壓?，F(xiàn)場按設(shè)計要求壓力試壓，一般蹩壓3~5min不刺不漏為合格。

(3)替酸。替酸排量不宜過大，下封隔器的井不得漲開封隔器，替酸切忌過量。對于井筒不滿的井，替酸前應(yīng)用清水灌滿。

(4)擠酸。替完酸后，關(guān)套管閘門。在水超過地層破裂壓力和油管、套管允許壓力(及封隔器允許壓差)條件下，按設(shè)計要求排量和注液順序，將酸液和其他工作液盡快擠入地層。當施工壓力接近上述限壓值時，應(yīng)降低施工排量。下封隔器的井，施工壓差接近封隔器允許壓差時，應(yīng)用泵車從套管打平衡液，平衡壓力視施工壓差大小而定。

(5)頂替。擠完酸后，立即擠入設(shè)計數(shù)量的頂替液，中途不得停泵。施工壓力和排量同擠酸。

(6)關(guān)井反應(yīng)。

(7)酸液返排。一般排出液體的總液量應(yīng)為擠入酸液總量的4~5倍，或者PH值達到7~8時為止。

(1)施工設(shè)備管線、井口設(shè)備管線，施工前需用清水試壓，合格后才能進行施工。

(2)施工中如發(fā)現(xiàn)刺、漏現(xiàn)象，必須處理妥善后方可繼續(xù)施工。

(3)為了減少摩擦阻力與確保安全，在滿足施工要求的前提下，盡量減少設(shè)備，盡量縮短管線，并盡量減少彎頭。

(4)為了避免強酸傷人，有關(guān)操作人員應(yīng)穿戴防護衣、手套等，加酸平臺應(yīng)位于合適地方。

(5)參加施工人員一旦皮膚粘上酸液，要立即用堿水沖洗。

(6)勞動分工要明確、細致、各負其責。

(7)開關(guān)閘門要有專人負責，開關(guān)要及時，要先開后關(guān)。

(8)排酸液要及時。

(9)不能將剩余酸液與反應(yīng)物傾入井場、農(nóng)田、魚蝦池、生活區(qū)、飲用下水道。