1、油井不排液酸化工藝技術研究劉 斌 單永卓 王 冰 王 鑫 康 燕 （大慶油田有限責任公司采油工藝研究所） 摘 要：“油井不排液酸化工藝技術”是針對油井酸化目前仍存在著施工動管柱、工藝復雜、施工周期長、殘酸須返排、對環境造成嚴重污染等缺點而研究的新型酸化工藝技術。該技術能夠簡化施工工藝、大大降低施工成本、縮短施工周期，適應油田油井酸化的需要，適應環境保護的需要，是增加油井產能、降低原油成本的重要手段，也是酸化工藝發展的方向。主題詞：油井酸化 ;不排液 ;降成本 ;環保1 前言目前，酸化作為一種經濟有效的油井增產措施，在油田生產中應用越來越廣泛，大慶油田油井每年酸化井數達400口以上，酸化已成為新

2、井改造、老井挖潛的重要手段之一，與其它措施相比，酸化以其經濟、有效的優勢應具有更好的發展前景。在大慶長垣加密井，由于儲層條件差、夾層薄，因固井質量等原因，油井壓裂往往不能實施。因此，酸化是提高這部分油井產能的必要措施之一；在外圍油田，油井酸化規模也在逐漸擴大并取得了很好的效益。以第十采油廠為例，2000年油井酸化已達166口井，壓裂42口井，酸化單井平均累計增油155.6 t，壓裂單井平均累計增油222.7 t，從經濟效益對比酸化比壓裂更有優勢，但油井酸化工藝的不適應性限制了其發展。如油井酸化施工需動管柱，工藝復雜，施工周期長，而且酸化后殘酸未經處理返排至地面，對環境造成了嚴重的污染。若不排液

3、直接生產，未經處理的酸液會對井下泵、管柱和地面管線、油水分離裝置等造成腐蝕，影響油井正常生產，從而限制了油井酸化的應用規模。針對這些問題，進行了新型酸化工藝技術油井不排液酸化工藝技術的研究，該技術能夠簡化施工工藝，大大降低施工成本，縮短施工周期，適應油田油井酸化的需要，適應環境保護的需要。2 油井不排酸工藝技術原理該技術的基本原理是采用主體酸殘酸處理劑互動體系，該體系主要分為主體酸液、殘酸處理劑兩大部分。主體酸是根據大慶油田的儲層物性、巖性，通過溶失、洗油、破乳、巖芯模擬等實驗有針對性地研制出的，由有機酸、無機酸及添加劑組合而成，具有溶失率高、破乳率高、洗油率高、破碎率低、無二次沉淀、低腐蝕等

4、特點，能夠有效解除地層污染并能提高基質滲透率。殘酸處理劑是根據殘酸液的性質研究出的具有中和、絡合性能的工作液，使用后采出液的PH值達到67，對泵筒無腐蝕，礦化度達到與采出液相同水平，在油水分離器中能正常分離。現場施工采用不動管柱、不排液的方法，通過地面泵將酸液從油套環空泵送入地層，達到清除地層污染以及提高基質滲透率的作用，再由油套環空加入殘酸處理劑中和殘酸，使處理后的殘酸對井下泵、管柱和地面管線、油水分離器無影響，能保證油井正常生產。3 主體酸體系的綜合性能及特點主體酸體系由無機酸、有機酸及酸液添加劑組成。當酸液進入地層后，無機酸首先與地層中的礦物反應，抑制了有機酸的電離，有機酸緩慢電離，從而

5、使該酸體系始終處于較大活性之中，達到緩速和深部酸化的目的。此外，該酸體系可以解除蠟、瀝青、菌類形成的有機污染。3.1 主體酸的溶失性能溶失實驗是評價酸液性能的主要方法，以考察該酸液體系對地層巖石礦物的溶蝕能力。將巖屑作者簡介：劉斌（1967-），男，工程師，現從事油田化學科研工作。粉碎至 0.9 mm1.6 mm（2012目），稱取一定量的巖屑，加入不同種類、濃度的酸液，于地層溫度（60）條件下放置16 h后過濾、烘干，稱出反應后剩余巖屑的重量，計算溶失率及破碎率。計算公式如下：測定其溶蝕率：1=(w1-w2)/ w1100%測其破碎率： 2=(w2-w3)/ w2100%1溶蝕率；2破碎率；

6、w1 反應前巖屑重量，g；w2 反應后巖屑重量，g；w3 用0.56 mm標準篩子篩反應后巖屑剩余重量，g；實驗結果見表1。表1 巖屑溶失實驗數據 序號溶失率（%）破碎率（%）備注114.152.27213.661.75313.261.66420.82.95sw20.712.39最佳7：3土酸22.3917.12沉淀從表1可以看出，sw主體酸體系溶失率為20.71%、破碎率為2.39%，與其它酸液體系相比具有溶失率高、破碎率較低對地層巖石礦物有較好的溶解能力且不造成巖石骨架坍塌等特點，能夠滿足現場施工的需要，是較佳的酸液體系。3.2 抑制二次沉淀性能酸液與粘土礦物反應后易形成鐵、鈣、鎂等化合物

7、的二次、三次沉淀，酸化后產生的二次沉淀會造成地層的傷害，也是決定酸化施工成敗與否的關鍵。殘酸的PH值是影響二次沉淀的主要因素，Al(OH)3、Si(OH）4和Fe(OH)3在PH=24時產生沉淀。因此，在主體酸中采用絡合系統，絡合系統是由絡合劑與主體酸使用的有機酸組成，有機酸本身對Ca2+、Mg2+、Fe3+離子具有較強的絡合能力，與絡合劑復配使用從而阻止二次沉淀的產生。實驗結果見表2。表2 二次沉淀實驗名稱PH值沉淀情況sw7無沉淀7：3土酸4有沉淀3.3 sw酸液的對鋼體腐蝕性酸液的腐蝕是決定酸化施工成功與否的重要指標，緩蝕劑是一種表面活性劑，它采用API N80油管鋼片，按照能源部部頒標

8、準SY5405-01進行緩蝕實驗。實驗溫度為60，反應時間16 h，之后烘干稱重，計算腐蝕率。結果表明，在加緩蝕劑0.2%時，腐蝕速率由不加緩蝕劑的171.7 g/m2.h降到2.98 g/m2.h。3.4 sw酸液的其它性能通過破乳、洗油、界面張力實驗以及配伍性實驗，優選了較佳的添加劑體系，具有以下的優良性能,從而確保酸化的效果。(見表3)表3 sw酸配方綜合性能數據表破 乳洗油率(%)界面張力(mN/m)時間(min)破乳率(%)2010064.31.203.5 巖芯模擬地層實驗取第九采油廠龍20-15井天然巖心25 mm25 mm，經過洗油，稱重，抽空后飽和標準鹽水，測定驅替鹽水15 P

9、V后的滲透率K1，驅替sw酸液15 PV后關閉，反應16 h，之后再測定標準鹽水滲透率K2，計算滲透率提高倍數，結果見表4。表4 巖心模擬試驗數據表 巖心號酸前15PV鹽水滲透率K1（m2）酸后15PV鹽水滲透率K2（m2）滲透率提高倍數(K2-k1)/K1龍20-150.015861.192274.170龍20-150.025011.830572.191從巖心試驗數據可以看出，該解堵劑能大大地提高巖心滲透率，滲透率提高倍數平均是初始滲透率的73.18倍，達到了解堵的目的。4 殘酸處理劑體系的綜合性能及特點考慮到油井酸化后，殘酸隨著油井生產進入井筒，為解決殘酸的腐蝕核對環境的污染問題，殘酸處理

10、劑應具有防腐、緩蝕、中和、絡合等作用。4.1 緩蝕性能因為殘酸處理劑是以水為載體，所以采用的緩蝕劑應是水溶性的，并且具有能夠長時間分散、腐蝕速率低的特點，表5所采用的緩蝕劑具有以上特點。表5 水溶性緩蝕劑的性能表水溶性腐蝕速率（g/m2h）時間（h）分散性未加水溶性緩蝕劑加入水溶性緩蝕劑0.25全部分散2.980.6640未有析出4.2 殘酸處理劑綜和性能4.2.1 殘酸濃度確定實驗殘酸濃度的確定是決定整個殘酸處理劑主劑加入量的重要參數，也是不排液酸化工藝的關鍵。具體實驗方法是選取采油九廠、十廠1.6 mm 0.9 mm（1220目）巖屑400 g，平均裝入20個250 ml的燒杯之中，分別加

11、入200 ml的主體酸液，放入60（地層溫度）恒溫水浴中。依次反應16 h、28 h、40 h，一直到8 h。通過滴定的方法測出不同時間的殘酸濃度。作出一條時間與殘酸濃度的關系曲線，從而確定主劑加入量。(見圖1)圖1 殘酸濃度與反應時間變化曲線圖 注：反應溫度60，每一時間平衡樣4個。從圖中可以看出，酸液在28 h反應完成，可在之后進行起抽，并監測殘酸PH值。4.2.2 殘酸處理劑性能表6 殘酸處理劑性能數據表殘酸加殘酸處理劑后正常采出液電導率（ms）礦化度（mg/l）PH值電導率（ms）礦化度（mg/l）PH值電導率（ms）礦化度（mg/l）PH值28.181372839.614459864

12、.44228078由表6可見，殘酸加藥后的電導率降低很多，由28.18 ms降到9.614 ms，礦化度由13728 mg/l降到4598 mg/l雖然比正常采出液高，但不會影響油水分離見表7。表7 殘酸加處理劑前后長期腐蝕數據表 殘酸（加有緩蝕劑）腐蝕率（g/m2.h）殘酸加處理劑后腐蝕率（g/m2.h）序號3d10d序號3d10 d13.125.50110.06680.065223.215.67720.06590.0625殘酸中加入處理劑后，腐蝕速率大大降低僅為0.06 g/m2.h，對泵、抽油桿、油套管不會產生影響。5 現場應用及分析5.1 現場施工工藝現場施工分為兩部分，第一步，采用多

13、級轉向技術，大慶油田儲層屬于非均質多層砂巖，層間差異較大。因此，在現場施工中我們采用多級轉向技術，該技術根據儲層的層間差異，通過控制施工壓力、排量并與轉向劑有機結合，可以實現一次施工酸化多個目的層，達到分層酸化的目的。第二步，轉抽以后，進行實時監測，投入殘酸處理劑，使采出液腐蝕性較小， PH值控制在67之間，不影響油水分離。殘酸處理劑可制成固、液兩種狀態，如果施工井是偏心井口，施工后可在測試閥門處定期投入固體處理劑；如果是普通井口，可配成液體在套管放空閥門處定期加藥，直至電導率接近正常。工藝流程：擠入前置液，擠入主體酸，替擠液中加入殘酸處理劑的工作液，關井反應，實時監測投入殘酸處理劑。5.2

14、現場施工效果表8 施工效果對比表井 號施工前施工后產液（t/d）產油（t/d）含水 （%）產液 （t/d）產油 （t/d）含水 （%）龍102-011.601007.81.581龍120-191.4（間抽）1.028.62.52.50龍120-201.8（間抽）1.75.64.54.50龍118-191.8（間抽）01003.70.586.5永180-62001.71.70永176-581.01.003.03.00永172-581.01.002.02.002000年9月，在第九采油廠龍北區塊現場施工四口井，該區塊具有強水敏、強酸敏、弱速敏和鹽敏性，屬于低滲透、低豐度、低產能的“三低”油藏。4口井施工后取得了較好的增油效果，平均單井日產液提高了3.0 t，日產油提高了1.6 t。其中龍102-01井，施工前只產水1.6 m3/d，施工后初期產液7.8 t/d，產油1.5 t/d，含水81%；6個月后產油5 t/d，含水降低到17%；目前產油1.8 t/d，含水5%,有效期已1。其余三口井屬于間歇抽油，間停1 d，起抽1 d。施工后由于產液提高，由間歇抽油轉為正常生產。目前，四口井有效期已達1，累計增油1209.3 t，預計有效期達1.5。2001年9月在采油七廠臺105區塊現場施工三口井，初期平均單井日增油1.6 t，取得較好的增油效果。6 結論與建議(1