暂堵酸化技术研究综述

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  [摘 要]酸化是油气井投产、增产的一项重要技术措施。对一些非均质性强、渗透率差异较大、层间矛盾突出的储层进行酸化改造时,酸液总是优先进入阻力较小的高渗透,阻力较大的低渗透层难以得到改造。因此,笼统酸化无法达到均匀布酸的目的,中低渗透层伤害难以解除,无法取得理想的效果。暂堵酸化技术便能科学有效地解决此类问题,可以实现渗透率由高到低的顺序逐层酸化、大大提高了酸化效果, 同时减少了作业施工量, 节约了生产成本。
  [关键词]酸化;非均质性;层间矛盾;暂堵;综述
  中图分类号:TE715 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)36-0052-01
  1.暂堵酸化技术研究现状
  1.1 暂堵剂
  暂堵剂是暂堵酸化能否成功的关键因素。理想情况下,暂堵剂能均匀地分布在酸液中,在施工过程中就会在高渗喉道处成为架桥粒子,随着暂堵剂的不断堆积,高渗储层将被逐渐堵死,迫使主体酸液进入低渗储层或伤害严重的层段,达到均匀酸化的目的[1]。目前,研究领域主要集中在泡沫暂堵剂、颗粒暂堵剂和纤维暂堵剂。
  1.2 暂堵技术施工参数的选择
  (1)携带液材料及浓度确定[2]。根据室内试验结果,确定采用分子量100万左右的聚丙烯酰胺,将其用清水配制成0.2%的水溶液作为暂堵剂携带液。
  (2)暂堵剂配制浓度确定。现场酸化施工时,酸化压力一般在7~10MPa左右,加之液柱静压差在10MPa左右,暂堵剂应承受20MPa的最大压力。暂堵剂在封堵半径1m左右,当暂堵剂的浓度为10%时,其突破压力梯度为20MPa/m,因此暂堵剂的浓度应在10%-15%较为适宜。
  (3)施工压力及流量确定。注入暂堵剂的施工压力应与酸化施工压力相同,或略高于酸化施工压力1-2MPa,但应严格限制不大于地层破裂压力。施工过程中流量应控制在100-200L/min左右,当爬坡压力过大时可适当降低流量,并应尽量控制爬坡压力小于2MPa/h。
  1.3 泡沫暂堵剂
  钟双飞,缑新俊[3]进行了泡沫暂堵酸化技术的室内试验研究。从各类起泡剂的起泡能力,泡沫稳定性,货源、价格等因素以及不同浓度下起泡剂的起泡性能综合考虑,试验研究采用0.2%阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(ABS)溶液。但其半衰期较短,不能满足现场施工要求。为了延长泡沫寿命,又加上0.2%的黄原胶稳泡剂。试验采用多用途分流酸化试验装置进行试验研究,进行了单—岩心暂堵试验、并联岩心暂堵试验、暂堵酸化试验,发现泡沫暂堵能起到显著暂堵分流的效果,解堵后通过岩心的流量都大大增加,说明泡沫暂堵酸化确实起到了作用,达到了均匀布酸提高吸酸剖面、均匀改善各层渗透率的目的。
  1.4 颗粒暂堵剂
  任小强、梁东亮[4]等针对G104-5区块水平井酸化存在层内矛盾突出的问题,利用油溶性颗粒暂堵剂进行暂堵酸化。首先对颗粒暂堵剂进行了室内物理化学性能评价,主要包括颗粒暂堵剂的粒度分布、油溶性、耐温性、暂堵剂配伍性实验。为了保证暂堵剂顺利通过筛管,开展了暂堵剂过筛管实验。然后在室内用岩心进行暂堵和解堵实验,表明颗粒暂堵剂对不同渗透率岩心的暂堵率均大于95%,而渗透率恢复可达95%以上,说明暂堵剂具有优良的屏蔽暂堵效果和解堵效果。
  易祖坤、丁咚、张智强[5]也通过对超深、高温、高含硫化氢的元坝气田长兴组水平井多级暂堵酸化改造先导性实验得出暂堵位置优选原則及注入方式的选择。暂堵位置选择应立足“首选I、11类储层,兼顾111类储层”的原则。注人方式选择原则:采用高粘压裂液作为暂堵液携带可降解纤维小排量注人,并与酸液分段间隔注人,同时暂堵液前后分别注人一段高粘压裂液。采取2一3级的交替暂堵作业。
  1.5 纤维暂堵剂
  近年来对纤维暂堵剂的研究逐渐增多。对纤维暂堵剂的要求[6],物理性能方面包括分散悬浮性好,避免出现凝聚、沉降等现象;流动性好,避免引起较高的施工摩阻和堵塞施工设备;能有效形成滤饼,纤维暂堵剂应在裂口附近尽可能形成渗透率小于或等于致密层或伤害严重层的滤饼,从而防止裂缝带过度进酸,同时在注入压力的作用下迫使酸液进入低渗透层进行酸化解堵;能承受井内流体和地层流体压差,否则纤维滤饼就会被压散,使得暂堵失效。
  钟山、任森[7]等人针对元坝海相超深水平井利用纤维暂堵剂进行试验研究。其研发的纤维长度为3-4mm的人造有机纤维暂堵剂具有较好的暂堵性和降解性,在高温酸性环境中溶解率高,达到暂堵和零残留的要求。施工工艺上,酸化前采取液氮诱喷,尽量净化井筒。根据水平段储层分布特点及衬管段的位置来确定暂堵级数。采用“初期小排量、暂堵定排量、后期大排量”的原则交替注入,实现水平段的均匀布酸。在暂堵剂泵注工艺上,还研发了专用纤维泵,实现了精确计量和快速加注。这一整套技术在现场取得了100%的成功率,达到了增产的目的。
  2.尚待解决的关键问题
  2.1 暂堵剂用量计算
  易祖坤等人关于暂堵剂用量提出了大致确定方法:(l)根据井段不同位置渗透率差异和分布调整浓度;渗透率差异越大,适当加大浓度;高渗透储层段比例大,适当加大浓度;(2)根据需暂堵井段的长度设计暂堵液总量;(3)根据现场施工的有效成功实施,结合实验结果,设计暂堵纤维质量浓度为l一2%。但对暂堵剂用量的定量分析、经验公式或图版的研究却少有人问津。
  虽然范志毅、吕清河[8]等人给出了暂堵剂用量的计算公式Q=πΦr2h吸(其中,Q为暂堵剂用量,m3;Φ为需暂堵层孔隙度,%;r为处理半径,一般小于1.5m;h吸为吸水层厚度,一般取相对水大于30%的吸水厚度,m),但这个公式完全忽略了渗透率差异和分布对暂堵剂用量的重要影响。暂堵剂用量是决定暂堵能否成功的关键因素,如果用量过多,不仅会造成浪费,增加生产成本,严重者甚至会“堵死”储层,造成不可逆伤害;如果用量不够,对高渗透层的封堵将不彻底,低渗透层也无法得到最优改善。只有拟合大量的室内实验和现场应用数据才能得出准确科学的计算公式或图版。
  参考文献
  [1] 范志毅等.暂堵酸化技术的研究与应用.钻采工艺,2011,34(6):55-57.
  [2] 肖曾利庫尔班等.暂堵酸化技术在低渗、非均质油藏中的应用,石油与天然气学报,1000-9752(2008)02-0291-03.
  [3] 钟双飞,缑新俊等.泡沫暂堵酸化试验研究,《实验技术与管理》,2002,19(5):53-56.
  [4] 任小强,梁东亮.暂堵酸化技术在水平井酸化中的应用,《油气井测试》,2009,18(1):64-65.
  [5] 易祖坤,丁咚,张智强.元坝气田长兴组水平井多级暂堵酸化改造先导性实验,《中国石油和化工标准与质量》,2014(7):200-200.
  [6] 杨乾龙.裂缝性碳酸盐岩水平井纤维暂堵转向酸化技术研究,《西南石油大学》,2015.
  [7] 钟森,任山,黄禹忠,丁咚.元坝超深水平井纤维暂堵酸化技术.《特种油气藏》,2014,21(2):138-140.
  [8] 范志毅,吕清河等.暂堵酸化技术在低渗透油藏的应用,《石油天然气学报》,2005(S2):115-116.
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