孫川 劉友權(quán) 楊志均 何春林 梅志宏

1.中國(guó)石油西南油氣田公司天然氣研究院 2.四川省眉山天然氣有限責(zé)任公司 3.中國(guó)石油西南油氣田公司物資設(shè)備管理部 4.中國(guó)石油西南油氣田公司川東北氣礦

隨著對(duì)四川盆地高磨地區(qū)燈影組的不斷認(rèn)識(shí)，其儲(chǔ)層類型主要發(fā)育為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ儲(chǔ)層，轉(zhuǎn)向酸作為其增產(chǎn)改造的主要手段之一，取得了一定的改造效果。目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)向酸主要有高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸與低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸[1]。斯倫貝謝、哈里伯頓公司及塔里木油田主要應(yīng)用低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸，長(zhǎng)慶油田主要應(yīng)用高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸，而四川盆地兩種變黏型轉(zhuǎn)向酸均有應(yīng)用。由于變黏方式的不同，導(dǎo)致峰值黏度及其出峰位置不同，在地層中與不同發(fā)育類型儲(chǔ)層反應(yīng)過(guò)程也不盡相同。為了進(jìn)一步加強(qiáng)轉(zhuǎn)向酸對(duì)儲(chǔ)層的針對(duì)性，對(duì)高磨地區(qū)燈影組轉(zhuǎn)向酸類型篩選進(jìn)行了研究，以指導(dǎo)不同儲(chǔ)層對(duì)液體的選擇，從而更好地獲得工業(yè)油氣流。

1 燈影組儲(chǔ)層特征分析

高石梯-磨溪地區(qū)震旦系燈影組發(fā)育裂縫-孔洞型、裂縫-孔隙型兩類儲(chǔ)集類型，其中以裂縫-孔洞型儲(chǔ)層為主，孔洞多被白云石、石英、瀝青半充填。區(qū)內(nèi)燈影組最有利的儲(chǔ)集巖類主要為丘灘復(fù)合體的藻凝塊云巖，如圖1所示。地質(zhì)資料表明，燈影組儲(chǔ)層溫度140～150 ℃，具有強(qiáng)非均質(zhì)性，其物性臺(tái)緣帶內(nèi)外差異大(見(jiàn)表1)。臺(tái)緣帶主要發(fā)育Ⅰ類儲(chǔ)層，平均滲透率≥1×10-3μm2，而臺(tái)緣帶以外主要發(fā)育Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層，平均滲透率在(0.05～1)×10-3μm2之間。針對(duì)該類高溫強(qiáng)非均質(zhì)性儲(chǔ)層的增產(chǎn)改造，目前主要采用的是高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸與低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸，取得了較好的改造效果，而對(duì)于不同發(fā)育程度的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ儲(chǔ)層，不同酸濃度變黏類型轉(zhuǎn)向酸的針對(duì)性不強(qiáng)，需進(jìn)一步加強(qiáng)轉(zhuǎn)向酸的適應(yīng)性。

表1 燈影組儲(chǔ)層物性對(duì)比表Table 1 Physical properties comparison of the Dengying formation構(gòu)造位置臺(tái)緣帶臺(tái)緣帶以外儲(chǔ)層品質(zhì)以Ⅰ類儲(chǔ)層為主以Ⅱ類儲(chǔ)層為主以Ⅲ類儲(chǔ)層為主孔隙度/%Φ≥126≤Φ<122≤Φ<6平均滲透率/10-3 μm2K≥10.05≤K<1K<0.05平均層厚/m761414最高破裂壓力/MPa150165175

2 不同類型轉(zhuǎn)向酸性能對(duì)比分析

針對(duì)四川盆地高磨地區(qū)燈影組Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ儲(chǔ)層，為了進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)向酸化的針對(duì)性，室內(nèi)對(duì)比分析了高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸與低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸的各項(xiàng)主要性能。其主體配方為：20%(w)鹽酸+6%(w)黏彈性表面活性轉(zhuǎn)向劑+2%(w)緩蝕劑+1%(w)緩蝕增效劑+1%(w)鐵離子穩(wěn)定劑。

2.1 降阻性能分析

降阻性能直接影響現(xiàn)場(chǎng)施工水馬力及施工排量，且與酸液自身的黏度有著密切的關(guān)系。研究的兩種變黏類型轉(zhuǎn)向酸鮮酸黏度見(jiàn)表2。

表2 轉(zhuǎn)向酸表觀黏度Table 2 Apparent viscosity of steering acid酸液類型鮮酸黏度/(mPa·s)低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸4.5～6.0高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸12.0～15.0

從表2可知，兩種變黏類型轉(zhuǎn)向酸鮮酸黏度均較低，有利于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)泵送至井底。

室內(nèi)通過(guò)有效管路半徑與平均線速度的斜率相似原則，采用10 mm管徑擬合數(shù)據(jù)對(duì)兩種變黏類型轉(zhuǎn)向酸進(jìn)行了降阻性能評(píng)價(jià)，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可知，兩種類型變黏酸的降阻率與線速度呈正相關(guān)關(guān)系，且降阻率相當(dāng)。在線速度11 m/s時(shí)，轉(zhuǎn)向酸降阻率可達(dá)65%(結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)管串結(jié)構(gòu)，擬合排量為4.0 m3/min)，均具有較好的降阻性能。

2.2 變黏峰值黏度分析

變黏峰值黏度是轉(zhuǎn)向酸的關(guān)鍵性能之一，采用Q/SY 17003-2017《碳酸鹽巖儲(chǔ)層改造用黏彈性表面活性劑自轉(zhuǎn)向酸技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行變黏實(shí)驗(yàn)。其主要方法是采用碳酸鈣與轉(zhuǎn)向酸反應(yīng)至不同酸濃度，測(cè)定不同酸濃度下的黏度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3和圖4所示。

對(duì)比圖3和圖4可知，低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸的峰值黏度出現(xiàn)在酸濃度為0%～2%時(shí)，高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸的峰值黏度出現(xiàn)在酸濃度為6%～10%時(shí)，且高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸的峰值黏度高于低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸的峰值黏度。

2.3 酸化效果分析[2-4]

由于儲(chǔ)層巖性、物性的差異化，且兩種類型轉(zhuǎn)向酸的峰值黏度出峰條件不同，為了明確轉(zhuǎn)向酸對(duì)不同儲(chǔ)層類型的適應(yīng)性，按Q/SY 17003-2017進(jìn)行雙巖心酸化效果實(shí)驗(yàn)。其主要方法是對(duì)兩塊不同滲透率大小的巖心同時(shí)并聯(lián)注入轉(zhuǎn)向酸，待高滲透率巖心被酸液突破之后，測(cè)試低滲透率巖心的滲透率增加比率。

表3 雙巖心酸化效果數(shù)據(jù)Table 3 Data of double core acidification effect實(shí)驗(yàn)編號(hào)酸液類型初始滲透率/10-3 μm2(高滲巖心)初始滲透率/10-3 μm2(低滲巖心)酸化后滲透率/10-3 μm2(低滲巖心)改造效果/%備注1#高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸19.1821.6682.512150.62#低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸19.3201.6104.112255.4模擬Ⅰ類儲(chǔ)層3#高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸1.6320.1920.462240.54#低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸1.6650.1850.209112.8模擬Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層

從表3可看出：對(duì)于Ⅰ類儲(chǔ)層，低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸酸化效果更好，與高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸酸化效果相比，提高了69.6%；對(duì)于Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層，高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸酸化效果更好，與低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸酸化效果相比，提高了113.2%。

2.4 轉(zhuǎn)向壓力分析

雙巖心實(shí)驗(yàn)結(jié)果直觀地反映了兩種變黏型轉(zhuǎn)向酸對(duì)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類型儲(chǔ)層的酸化效果，為了更好地說(shuō)明酸液選擇的適應(yīng)性，對(duì)雙巖心酸化實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的轉(zhuǎn)向封堵壓力進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析[5-8]，結(jié)果如圖5～圖8所示。

從圖5可知，高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸對(duì)于Ⅰ類儲(chǔ)層的封堵轉(zhuǎn)向壓力較低，小于0.6 MPa；從圖6可知，低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸對(duì)于Ⅰ類儲(chǔ)層的封堵轉(zhuǎn)向壓力較高，大于2.5 MPa。分析可能是由于低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸形成的蠕蟲(chóng)狀膠束在高溫下尺寸相對(duì)更大，對(duì)于Ⅰ類儲(chǔ)層具有更好的封堵能力。

從圖7可知，高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸對(duì)于Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層的封堵轉(zhuǎn)向壓力較高，接近7 MPa；從圖8可知，低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸對(duì)于Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層的封堵轉(zhuǎn)向壓力相對(duì)較低，小于4 MPa。分析可能是由于高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸形成的蠕蟲(chóng)狀膠束在高溫下尺寸相對(duì)較小，更容易進(jìn)入Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層，并形成有效的封堵。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

運(yùn)用上述轉(zhuǎn)向酸研究結(jié)果，在MX121井與MX120井開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。兩井均位于臺(tái)緣帶附近，且距離較近，但物性上存在一定的差異。兩口井巖性均以深灰色、褐色白云巖為主，地層溫度相當(dāng)，但MX121井平均滲透率較低(0.24×10-3μm2)，說(shuō)明該地層更為致密；MX120井平均滲透率相對(duì)較高(1.6 ×10-3μm2)，更有利于打開(kāi)油氣通道。

表4 MX121與MX120燈影組測(cè)井對(duì)比Table 4 Logging parameters contrast between MX121 well and MX120 well井號(hào)泥漿漏失/m3Ⅰ類儲(chǔ)層Φ≥12%Ⅱ類儲(chǔ)層12%>Φ≥6%Ⅲ類儲(chǔ)層6%>Φ≥2%厚/mPOR/%厚/mPOR/%厚/mPOR/%MX120102.41.9 12.7 3.1 9.7 36.9 3.0MX1218.1無(wú)無(wú)0.8 6.9 39.8 3.1

從表4可知，MX120井漏失泥漿102.4 m3，說(shuō)明本井儲(chǔ)層段裂縫比較發(fā)育；MX121井沒(méi)有Ⅰ類儲(chǔ)層，而MX120井燈四組含有Ⅰ類儲(chǔ)層，儲(chǔ)層厚度1.9 m；對(duì)于Ⅱ類儲(chǔ)層，MX121井燈四組厚度較薄，只有0.8 m，而MX120井燈四組有3.1 m；對(duì)于Ⅲ類儲(chǔ)層，兩口井的厚度相當(dāng)，總體上看，MX120井燈四組儲(chǔ)層條件明顯優(yōu)于MX121井。

結(jié)合室內(nèi)分析結(jié)果，對(duì)MX121井采用高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸酸化，對(duì)MX120井采用低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸酸化，施工曲線如圖9和圖10所示。

MX121井施工設(shè)計(jì)排量4.0～4.5 m3/min，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際排量4.5～5.3 m3/min，較設(shè)計(jì)排量提高了0.5～0.8 m3/min；施工泵壓為55～80 MPa，比設(shè)計(jì)泵壓低15 MPa左右。這說(shuō)明，該井高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸有效地降低了管路摩阻。經(jīng)計(jì)算，施工降阻率為61.2%。

從圖9可看出，在排量穩(wěn)定階段，有3處較明顯地出現(xiàn)了封堵轉(zhuǎn)向，其轉(zhuǎn)向壓力分別為10 MPa、7 MPa、3 MPa，說(shuō)明高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸在儲(chǔ)層遇到微裂縫起到較好的封堵轉(zhuǎn)向效果，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)井段非均質(zhì)儲(chǔ)層的均勻酸化，最終獲得較好的測(cè)試產(chǎn)量(33.08×104m3/d)。

MX120井施工設(shè)計(jì)排量4.5～5.0 m3/min，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際排量5～5.3 m3/min，較設(shè)計(jì)排量提高了0.3～0.5 m3/min；施工泵壓60～80 MPa，比設(shè)計(jì)泵壓低15 MPa左右。這說(shuō)明，該井低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸有效地較低了管路摩阻。經(jīng)計(jì)算，施工降阻率為64.7%。

從圖10可看出，在排量穩(wěn)定階段，有2處較明顯地出現(xiàn)了封堵轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向壓力分別為12 MPa、9 MPa，高于MX121井封堵轉(zhuǎn)向壓力2～3 MPa，由于該井儲(chǔ)層條件較好，漏失嚴(yán)重，裂縫較發(fā)育，采用低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸在解除井底污染的同時(shí)，有效地封堵了裂縫，最終獲得較高的測(cè)試產(chǎn)量(90.17×104m3/d)。

4 結(jié)論

(1) 室內(nèi)評(píng)價(jià)低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸對(duì)于Ⅰ類儲(chǔ)層的封堵轉(zhuǎn)向壓力較高，大于2.5 MPa；高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸對(duì)于Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層的封堵轉(zhuǎn)向壓力較高，接近7 MPa。

(2) 對(duì)于Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層發(fā)育，無(wú)Ⅰ類儲(chǔ)層的井，采用高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸酸壓，在儲(chǔ)層遇到微裂縫可起到較好的封堵轉(zhuǎn)向效果，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)井段非均質(zhì)儲(chǔ)層的均勻酸化；對(duì)于Ⅰ類儲(chǔ)層發(fā)育的井，采用低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸酸化，可有效地封堵裂縫，獲得較好的增產(chǎn)改造效果。

(3) 對(duì)于含有Ⅰ類儲(chǔ)層的MX120井，采用低酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸酸壓，獲測(cè)試產(chǎn)量90.17×104m3/d；對(duì)于Ⅱ、Ⅲ類儲(chǔ)層發(fā)育的MX121井，采用高酸濃度變黏型轉(zhuǎn)向酸酸壓，獲測(cè)試產(chǎn)量33.08×104m3/d，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果顯著。