王 華，潘 義，潘國輝

（江蘇油田分公司試采一廠，江蘇江都 225265）

目前本廠常規(guī)酸液體系可分為兩大類：快速酸和緩速酸。快速酸體系包括土酸體系和復(fù)合酸體系。緩速酸體系為氟硼酸體系。常規(guī)土酸體系和復(fù)合酸體系，由于酸液強度較大，對地層礦物溶蝕能力強，因而能顯著提高近井地帶的滲透率，然而由于HF反應(yīng)速度快[1]，酸液迅速消耗在近井地帶附近，所以酸化處理半徑較短，通常酸化設(shè)計半徑為2～3 m。

HBF4是一種緩速酸，它能緩慢水解生成HF，當(dāng)HBF4溶液中的HF消耗時，通過自身的水解可產(chǎn)生較多的HF，因此其總的溶解能力可以與土酸比擬，但其反應(yīng)速度低于常規(guī)土酸，從而在酸液耗盡之前可以深入油層內(nèi)部較大范圍[2]。此外，HBF4還可使粘土微粒產(chǎn)生化學(xué)凝聚作用，凝聚后的微粒在原地膠結(jié)，使得處理后因流量加大而引起的微粒運移受到限制，可作為較高粘土礦物的地層的主體酸。

雖然氟硼酸體系較土酸體系和復(fù)合酸體系提高了酸液的穿透距離，但對于以碳酸鹽膠結(jié)為主的地層，仍然會產(chǎn)生CaF2、MgF2的沉淀，這些二次沉淀的產(chǎn)物會影響最終的酸化效果。針對上述問題引進了新型有機酸體系，不僅具有深部酸化的性能，而且能避免二次沉淀的產(chǎn)生。

1 有機酸體系作用機理

有機酸是一種新型氫氟酸混合酸液。其主體酸由B、C兩種藥劑組成，B為有機磷酸的復(fù)合物，C為氟鹽，兩種物質(zhì)混合后反應(yīng)生成HF?，F(xiàn)場應(yīng)用配方濃度為10%HCl+6%B+3%C。這種新型酸有多個氫離子，通過多級電離在不同化學(xué)計量條件下分解釋放出氫離子。當(dāng)?shù)貙优c這種酸液體系作用時，隨著酸巖反應(yīng)的進行，氫離子的濃度降低時，有機酸溶液系統(tǒng)將逐步電離出氫離子，直到再次建立新的平衡。因此，只要溶液的濃度足夠，酸巖反應(yīng)的速度是保持恒定的。有機酸可以減少沉淀的生成，抑制氟化鈣、氟化鎂等二次沉淀的產(chǎn)生，可有效提高酸化效果。

2 有機酸體系室內(nèi)評價

2.1 溶蝕實驗

由于本廠油藏巖性絕大部分屬于長石巖屑石英砂巖，膠結(jié)物組分主要分為云灰質(zhì)和泥質(zhì)。酸液反應(yīng)的主要對象是砂巖骨架部分的長石巖屑及膠結(jié)物成分，其次是石英顆粒。通過開展有機酸體系對二氧化硅、實際巖芯的溶蝕試驗，有機酸體系與目前常規(guī)酸液體系的巖芯溶蝕對比試驗，研究了其溶蝕地層礦物的能力。

2.1.1 有機酸對二氧化硅的溶蝕 試驗對比了有機酸與土酸體系對二氧化硅的溶蝕能力，試驗溫度為室溫，反應(yīng)時間8 h，有機酸配方為10%HCl+6%B+3%C，土酸配方為10%HCl+3%HF。試驗數(shù)據(jù)（見表1）。

表1 有機酸的二氧化硅溶蝕試驗

表2 有機酸對巖芯的溶蝕試驗

從表1試驗結(jié)果看，有機酸溶蝕二氧化硅的能力強于常規(guī)土酸，說明其溶蝕地層骨架礦物石英顆粒的能力較目前常用酸液體系強。

2.1.2 有機酸對實際巖芯的溶蝕 試驗采用瓦6斷塊K2t1巖芯，取芯井段：3 071.44～3 093.41 m，其巖芯骨架礦物組構(gòu)以石英為主，平均含量為59.8%，長石平均含量20.8%，巖屑平均含量為19.5%，為長石巖屑石英砂巖。膠結(jié)物組分以云灰?guī)r為主，含量為12.3%，泥質(zhì)含量次之為4.5%。將巖芯粉碎后分別溶于土酸、氟硼酸和有機酸體系中，試驗溫度70℃，反應(yīng)時間4 h。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)看，土酸的溶蝕能力最強，平均溶蝕率21.02%，氟硼酸的溶蝕能力最弱，平均溶蝕率15.19%，有機酸的平均溶蝕率為16.21%，其溶蝕能力強于氟硼酸，但弱于土酸。

2.2 有機酸酸液體系中添加劑的評價

為使酸液滿足地層特性和施工工藝的要求，酸液體系中必須加入添加劑，這里主要對添加劑中的緩蝕劑和鐵離子穩(wěn)定劑進行了室內(nèi)試驗。

2.2.1 緩蝕劑的性能評價 試驗采用N80掛片，有機酸用量100 mL，緩蝕劑添加濃度1%，試驗時間4 h，試驗溫度90℃。從表3腐蝕試驗來看，其平均腐蝕速率為 3.120 g/m2·h，小于石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 5 g/m2·h，能滿足現(xiàn)場施工要求。

2.2.2 鐵離子穩(wěn)定劑的性能評價 在酸化作業(yè)過程中，由于酸液對油管內(nèi)壁腐蝕結(jié)垢物的溶蝕以及對地層巖石中含鐵礦物的溶蝕都會產(chǎn)生大量Fe3+和Fe2+，這些鐵離子在地層中沉淀將會帶來嚴(yán)重的地層傷害。當(dāng)酸液 pH 值大于 2 時，F(xiàn)e3+會水解生成 Fe（OH）3沉淀[2]，造成地層堵塞，從而影響酸化效果。所以必須考慮三價鐵的沉淀問題。在有機酸體系中，選用了型號為RD-05的鐵離子穩(wěn)定劑，評價了其穩(wěn)定鐵離子的能力，試驗結(jié)果（見表 4）。

鐵離子的穩(wěn)定能力是指在pH值5～6的試液中，體系不發(fā)生微渾時單位體積（或質(zhì)量）鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子（Fe3+）的質(zhì)量。鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵離子（Fe3+）能力計算公式如下：

表3 緩蝕劑的性能試驗

表4 鐵離子穩(wěn)定劑穩(wěn)定鐵能力實驗結(jié)果

表5 有機酸體系與添加劑的配伍性試驗

式中：N-穩(wěn)定鐵離子能力，mg/mL；V1-鐵離子標(biāo)準(zhǔn)溶液體積用量，mL；b-試樣中鐵離子穩(wěn)定劑樣品含量，mg/mL；V2-試樣體積用量，mL。

2.3 酸液配方體系的配伍性

有機酸酸液配方是10%HCl+6%B+3%C，試驗將各種添加劑逐一加入上述酸液中，試驗結(jié)果（見表5）。有機酸酸液與添加劑的配伍性試驗結(jié)果表明，在70℃的條件下，有機酸酸液與各種添加劑的配伍性良好，均沒有發(fā)現(xiàn)沉淀和分層的現(xiàn)象。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

根據(jù)有機酸體系的特點，確定其選井原則:注水壓力較高、地層物性差、注采井距較大，一般在200 m以上，需要深部處理的井；地層膠結(jié)物以云灰質(zhì)為主的，采用其它酸液體系酸化可能出現(xiàn)二次沉淀，對儲層造成二次污染的井。針對以上原則，選取了富民油田的富133井、富132井和富35-2井實施了有機酸體系的增注工藝。

典型井分析:如富132井，該井屬于富30斷塊E2d1儲層，為一套水進階段的湖泊三角洲水下沖積扇沉積，儲層埋深3 100 m左右。巖性為巖屑長石石英細砂巖、中砂巖，膠結(jié)類型以接觸-空隙式膠結(jié)為主，膠結(jié)物主要成分為灰質(zhì)，膠結(jié)致密。平均孔隙度小于10%，平均滲透率小于 2×10-3μm2，各小層物性資料（見表 6）。該井對應(yīng)油井為側(cè)富103井、富131A井，注采井距分別為210 m和230 m。

針對該井地層礦物特征及地質(zhì)條件，為達到深部處理的目的，將有機酸酸液體系與酸壓施工工藝結(jié)合起來，設(shè)計采用有機酸處理液90 m3，處理深度25 m，設(shè)計施工泵壓60 MPa，排量1.8 m3/min。

圖1 富132井酸化前后生產(chǎn)曲線

該井酸化前注水壓力24.6 MPa，日注水量0 m3，措施后注水壓力6.2 MPa，日注水量21 m3，平均注水壓力較措施前降低了18.1 MPa，壓降幅度73.6%，措施效果明顯，截止2010年8月底累計增注水量1 462 m3。

表6 富132井物性數(shù)據(jù)

目前有機酸體系酸化增注工藝共實施3井次，在2口井上見到明顯效果，平均降低注水壓力16.3 MPa，壓降幅度67.9%，截止2010年8月底累計增注水量1 846 m3。通過有機酸酸液體系對地層的深部穿透溶蝕，提高了地層的滲流能力，有效改造了低滲地層，有效提高了地層吸水能力，達到了增注的目的。

[1]楊士超，屈人偉，秦守棟，等.砂巖緩速酸室內(nèi)研究[J］.海洋石油，2002，（2）：28-35.

[2]劉長龍，趙立強，邢楊義，魯光亮.油氣井酸化過程中鐵離子的沉淀及其預(yù)防[J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，（6）：13-15.