蔣林宏

（1.中國石油大學（北京），北京102249；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津300457）

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油氣工程

一種適用于陸豐油田爆燃壓裂酸化的高效酸

蔣林宏1，2

（1.中國石油大學（北京），北京102249；2.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術分公司，天津300457）

為了解決我國海上低滲油田一直面臨的酸化注入壓力過高的問題，引進了爆燃壓裂酸化或稱爆燃誘導酸化的技術并在陸豐油田首先運用，其特點是利用爆燃壓裂預處理地層從而提升酸液注入能力。針對陸豐13-1油田低滲層的爆燃壓裂酸化施工研發(fā)了一種專門處理爆燃壓裂產(chǎn)生裂縫的高效酸，其基礎酸液由鹽酸、多元酸、有機弱酸構成，加入了緩蝕劑、防膨劑、表面活性劑、防垢劑和抗氧化劑。實驗評價表明該酸液成品對陸豐13-1油田低滲層的巖粉溶蝕率約為26.5%，對N80標準鋼片腐蝕速率為1.242 g/m2·h，具有溶蝕能力強、防膨、緩蝕性能優(yōu)越的特點，為陸豐油田低滲層的爆燃壓裂酸化施工提供了一種可選酸液。

爆燃壓裂酸化；低滲層；高效酸；爆燃壓裂裂縫；注入能力

近年來，具備獨特優(yōu)勢且成本低廉的爆燃壓裂技術在我國陸地油田已經(jīng)具備了十分廣泛的運用而且已經(jīng)開始在海上油田推廣［1］。2014年5月陸豐13-1油田26H井進行了我國海上油田首次爆燃壓裂酸化施工，該井在爆燃壓裂之前在15.86 MPa壓力下的排量為0.11m3/min，經(jīng)過兩次爆燃壓裂施工以后，在酸化作業(yè)時，15.86 MPa壓力下的排量增大至0.32 m3/min［2］。實際運用效果表明爆燃壓裂施工明顯改善了地層滲透性，降低了酸液的注入壓力。然而借鑒陸地油田的經(jīng)驗來看［3］，爆燃壓裂酸化施工過程中，爆燃壓裂形成的裂縫理論上可以大幅度降低酸液注入壓力，但爆燃壓裂不使用支撐劑的特點導致其形成的裂縫抗閉合能力較差，作用有效時間較短。為了增強爆燃壓裂酸化施工的作用效果，本文結合爆燃壓裂產(chǎn)生的裂縫具體特征，針對陸豐油田低滲層的特征研發(fā)了一種適合爆燃壓裂酸化的高效酸。

1　陸豐油田低滲層基本情況

陸豐13-1油田位于南海珠江口盆地，所在海域水深140m～150 m。處于惠州和陸豐次凹之間的低凸起帶上，南鄰東沙隆起帶，北鄰北部斷階帶，為油氣運移聚集的有利區(qū)帶。爆燃壓裂酸化施工的主要目標層是位于2 500m左右的低滲層，低滲層的巖性主要為泥灰質(zhì)粉細砂巖，泥質(zhì)-灰質(zhì)膠結，巖性較致密，非均質(zhì)性強。其平均厚度13m，孔隙度約13.5%，滲透率約90× 10-3μm2，大部分小層泥質(zhì)含量在20%左右，除此之外還有較高的鈣質(zhì)。陸豐油田低滲層一直存在酸液擠注困難的問題，部分井在進行酸化施工時注入壓力已經(jīng)接近地層破裂壓力，但排量還是持續(xù)在很低的水平，分析其原因可知是由于儲層滲透率低并且缺少微裂縫。

2　高效酸研發(fā)思路

一般認為爆燃壓裂施工產(chǎn)生的裂縫是由爆燃沖擊波的拉伸和高溫高壓氣體的擴張共同造成的，其整個施工過程中沒有任何支撐劑，所以裂縫的“支撐”是依靠不均勻剪切和壁面顆粒的不均勻脫落。相比水力壓裂的裂縫而言爆燃壓裂產(chǎn)生裂縫的縫長、縫寬都處于較低的水平，而且更加容易閉合。這就要求爆燃結束之后的酸液有以下特征：（1）具有較強的溶蝕能力，能夠進一步擴張裂縫；（2）和地層流體配伍性好，不會產(chǎn)生污染堵塞裂縫；（3）緩蝕性能好，對油田管材傷害小。

針對陸豐油田低滲層泥灰質(zhì)粉細砂巖為主且富含泥質(zhì)、鈣質(zhì)的特點，為了達到以上目的，在酸液配方的選擇上考慮多種酸液的復配［4］。首先考慮到儲層骨架的巖性，選擇溶蝕效果好的HCl作為主要輔劑，為了防止產(chǎn)生沉淀加入有機多元酸H3X和無機多元酸H3Y作為H+補充劑，其將在整個反應過程中不斷電離出H+從而抑制Ca2+和SiF62-形成沉淀。爆燃裂縫中可能會有脫落的固體顆粒，需要整個酸液體系具有一定的黏度，且一直保持較高的H+濃度。因此選擇加入H1X酸，該產(chǎn)品可以使整個體系保持較高的黏度而且對硅酸鹽有較強的溶解作用。在保證酸液的溶蝕效果以后，需要加入有機物A，鹽P和鹽D，其中有機物A是一種廣泛使用的新型非離子表面活性劑，同時有很好的降低濾失作用；鹽P是一種少見的有機鹽，其有機酸根對離子有極強的螯合能力可以同時阻止金屬和非金屬垢的形成；鹽D是一種常用的抗氧化劑，用以保證體系的質(zhì)量。

3　高效酸配方的確定和評價

3.1高效酸基準液濃度的確定

基準液的成分為HCl，H3X和H3Y。為了確定三種酸液的最佳濃度，用不同濃度的酸液對陸豐13-1低滲層的巖心在60℃水浴條件下進行靜態(tài)溶蝕實驗，時間為6 h，試驗結果（見圖1）。為了達到最佳溶蝕效果，選擇巖粉溶蝕率最高的濃度，通過圖1可知基準液最佳配方為6%HCl+5.5%H3X+5.5%H3Y。

圖1　陸豐13-1油田巖粉溶蝕率隨酸液濃度變化

3.2H1X酸的濃度優(yōu)選

H1X酸是一種鹽的飽和水溶液加微量增稠劑和弱酸配制而成，它是針對砂巖地層研發(fā)的一種復配用酸液?，F(xiàn)場運用證明適當濃度的H1X能夠提升整個酸液體系溶蝕硅酸鹽的能力，但是其濃度過高反而會降低整個體系的H+濃度從而影響基準酸液的溶蝕能力。向基準酸液中加入不同濃度的H1X以后再次以陸豐13-1低滲層的巖心在60℃水浴條件下進行靜態(tài)溶蝕6 h，試驗結果（見圖2）。因此確定H1X濃度為3%。

圖2　陸豐13-1油田巖粉溶蝕率隨H1X濃度變化

3.3添加劑優(yōu)選

3.3.1緩蝕劑優(yōu)選為了保證正常注入，酸液必須添加緩蝕劑，在60℃常壓下用幾種市場上的緩蝕劑成品做了腐蝕實驗［5］，實驗結果（見表1），因此本酸液體系選擇配伍性好，且緩蝕效果突出的緩蝕劑HS-4。

3.3.2防膨劑優(yōu)選為了避免引起地層黏土膨脹，酸液必須添加防膨劑。防膨劑的性能對于陸豐油田低滲層的爆燃壓裂酸化是至關重要的，因為前期爆燃壓裂產(chǎn)生的裂縫本身就縫寬、縫長較小，而且儲層泥質(zhì)相對含量較高。如果黏土在裂縫中發(fā)生膨脹會引起裂縫滲透能力的大幅度降低，最壞的情況就是直接將裂縫堵塞，阻止酸液與巖石進行反應，從而使整個爆燃壓裂酸化施工無效。用幾種市場上的防膨劑成品做了防膨?qū)嶒灒?］，實驗結果（見表2），本酸液體系選擇配伍性好，且防膨效果最佳的防膨劑FP-01，其添加量一般為3%。

3.3.3表面活性劑、防垢劑和抗氧化劑的濃度優(yōu)選首先，將A鹽和P鹽分別配制成常溫下的飽和溶液A和P，再按照一定的濃度一次加入酸液中?，F(xiàn)場使用經(jīng)驗表明A溶液的添加量一般為1%～3%，P溶液的添加量一般為2%～5%。考慮到本體系已具有較強的緩蝕能力，不需要太多金屬離子阻垢劑，從節(jié)約成本的角度出發(fā)選擇A溶液添加量為1%，P溶液添加量為2%。為了保證體系更加穩(wěn)定，必須加入一定劑量的抗氧化劑D，按照現(xiàn)場運用經(jīng)驗，其添加量一般為0.5%。經(jīng)過上述實驗過程，最終確定高效酸的配方為（質(zhì)量濃度）：6%HCl+5.5%H3X+5.5%H3Y+3%H1X+1%HS-4+ 3%FP-01+1%A+2%P+0.5%D。

配制完成的酸液與陸豐13-1油田的地層水和原油配伍性好，具體性能參數(shù)（見表3）。

表1　緩蝕劑優(yōu)選實驗

4　結論

（1）爆燃壓裂酸化施工過程中，爆燃壓裂形成的裂縫理論上可以大幅度降低酸液注入壓力，但裂縫的導流能力較差且易閉合。酸化可以進一步鞏固爆燃壓裂的效果，使用的酸液應該具有溶蝕能力強、綜合性能佳的特點。

（2）通過理論分析和實驗室評價復配出一種適用于針對陸豐13-1油田低滲層爆燃壓裂酸化施工的酸液體系，其由基礎酸液和添加劑組成，具有溶蝕率高、配伍性、防膨性和緩蝕性都較好的特點，其配方為：6% HCl+5.5%H3X+5.5%H3Y+3%H1X+1%HS-4+3% FP-01+1%A+2%P+0.5%D。

表2　防膨劑優(yōu)選實驗

表3　配制完成后的酸液參數(shù)

［1］蔣林宏，王敉邦，張梅.國內(nèi)外高能氣體壓裂技術的運用概況及獨特優(yōu)勢［J］.石油化工應用，2016，35（3）：6-9.

［2］孫林，宋愛莉，易飛，等.爆壓酸化技術在中國海上低滲油田適應性分析［J］.鉆采工藝，2016，39（1）：60-62.

［3］吳飛鵬，蒲春生，任山，等.燃爆誘導酸化壓裂在川西氣井中的先導實驗［J］.中國石油大學學報（自然科學版），2008，32（6）：101-103.

［4］孫林，等.一種適合海上油田砂巖油田的單段塞活性酸液體系［J］.鉆井液與完井液，2016，33（1）：97-101.

［5］酸化用緩蝕劑性能試驗方法及評價指標［S］.SY/T5405-1996.

［6］SY/T5971-1994注水用黏土穩(wěn)定劑評價［S］.1994.

An efficient acid used in deflagrate-acidizing technology in Lufeng oilfield

JIANG Linhong1，2
（1.China University of Petroleum（Beijing），Beijing 102249，China；2.CNOOC Ener Tech-Drilling and Production Co.，Tianjin 300457，China）

For the purpose of solving the problem of extremely high injection pressure came out in acidizing of offshore wells in China，recommended the so called deflagrate-acidizing technology or deflagrate assisted acidizing technology，which was used firstly in Lufeng oilfield.The feature of this technology is to take advantage of deflagrating to pretreat the reservoirs to reduce injection pressure.Carried out a special effective acid for the fractures produced by deflagrating aimed at the low permeable layers of Lufeng oilfield 13-1.The basic potion of this acid is consisted of a hydrochloric acid，polyatomic acid and organic acid，the additives includs corrosion inhibitor，anti-swelling agent，surfactant，anticrustator and antioxi－dant.Laboratory results showed that this acid had achieved the dissolution rate of 26.5% when tested with rock powder from low permeability lays of target oil field and achieved the corrosion rate of 1.242 g/m2·h when tested with N80 standard steel pieces.In conclusion，this acid has outstanding abilities of dissolving，anti-swelling and corrosion inhibiting.It is an available acid for deflagrate-acidizing in low permeable layers of Lufeng oilfield 13-1.

deflagrate-acidizing；low permeable；efficient acid；deflagrate generated fractures；injection ability

TE357.2

A

1673-5285（2016）07-0005-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2016.07.002

2016－06-08

國家科技重大專項子課題“海上油田化學驅(qū)配套技術”，項目編號：2011ZX05024-004-09。

蔣林宏，男（1991-），碩士，現(xiàn)從事油氣田開發(fā)理論與施工工藝方面的研究工作，郵箱：LinhongJiang@yeah.net。