CN106050213B - 一种砂岩储层自转向分流酸化方法 - Google Patents

一种砂岩储层自转向分流酸化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种砂岩储层自转向分流酸化方法，包括：（1）向砂岩储层注入转向酸作为前置液；（2）向砂层储层注入处理液；（3）向砂岩储层注入后置液；（4）向井筒注入顶替液，将井筒中的酸液顶入储层深部。所述转向酸由以下组分组成：HCl 12‑15%，转向剂3‑10%，添加剂4‑8%，其余为水，所述转向剂为芥酸酰胺丙基羟基磺基甜菜碱；所述处理液是适用于砂岩酸化的各种常规处理液；所述后置液由以下组分组成：HCl 5‑15%，破胶剂1‑2%，添加剂4‑8%，其余为水；所述顶替液为柴油、汽油或3%氯化铵溶液。以上组分均为质量百分比。本发明可以提高酸液在储层均匀布酸效果以及减少后续破胶残留，实现非均质储层基质酸化。

Description

一种砂岩储层自转向分流酸化方法
技术领域
本发明涉及油气田开发领域基质酸化过程中提高非均质砂岩储层酸化效果的方法，特别是涉及一种砂岩储层自转向分流酸化方法。
背景技术
针对砂岩储层现有常规酸化转向分流技术主要有三种：一是采用封隔器工具对层间或者射孔段间距较大的井进行选择性分流酸化，使大部分存在纵向非均质性的储层得到有效改善，但同时存在很大局限，一方面常规酸化过程中由于地层非均质性较强容易引起酸液在高渗层大孔道及裂缝中“指进”，无法使低渗层段及小孔道得到有效酸化，另一方面对于层间或射孔段间距离较小的井无法采用工具封隔酸化，第三方面起下封隔器工艺繁琐施工成本高。二是采用颗粒型暂堵分流剂进行分流酸化，主要包括苯甲酸钠和酚醛树脂，但这两类化学物质在施工中也存在局限，在施工过程中颗粒的粒径无法因储层孔隙直径不同而达到理想的暂堵分流效果，同时在施工过程中固相颗粒一进入井筒就会在井壁形成固相饼装而不能进入高渗孔达到理想的暂堵分流效果。三是采用增粘型转向分流剂进行分流酸化，主要包括聚合物增粘剂和粘弹性表面活性剂，这两类化学物质目前主要用于碳酸盐岩储层酸化压裂进行施工已达到减少滤失的作用，这两类用于砂岩储层又有其自身的不足之处，聚合物残留严重，而粘弹性表面活性剂用于砂岩储层转向过程中也有自身的缺点，由于砂岩储层盐酸可溶物含量低，且在施工过程中为了减少处理液对储层造成二次伤害产生，因此在整过施工过程中必须保持高浓度H+，因此如果直接用粘弹性表面活性剂作为砂岩酸化用转向剂，在酸化过程中容易造成酸液破胶难，导致酸液不易返排。
为了解决油田现有针对非均质砂岩储层所采用的分流酸化技术不足，使得长井段非均质砂岩储层酸化效果差的问题，研究适用于砂岩储层酸化施工实际情况的酸化新技术，已是当务之急。
发明内容
本发明的目的在于提供一种砂岩储层自转向分流酸化方法，该方法原理可靠，操作简便，可以提高酸液在储层均匀布酸效果以及减少后续破胶残留，实现非均质储层基质酸化，克服了现有技术的不足。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
一种砂岩储层自转向分流酸化方法，依次包括以下步骤：
(1)向砂岩储层注入转向酸作为前置液；
(2)向砂层储层注入处理液；
(3)向砂岩储层注入后置液；
(4)向井筒注入顶替液，将井筒中的酸液顶入储层深部。
在具体的施工作业中，可以重复步骤(1)、(2)、(3)1-5次，也可以不重复。由于在施工过程中，前置液是实现处理液转向的关键，随着酸液逐步深入地层与地层水接触会使前置液浓度被稀释，导致转向效果慢慢变差，使用交替注入的方式可以实现每一次交替的处理液都能更好的转向，可以实现地层的深部转向酸化，同时为了保证深入地层的转向酸能破胶，需重复步骤(3)，用于酸化后的快速破胶。
所述转向酸，由以下组分组成：HCl 12-15％，转向剂3-10％，添加剂4-8％，其余为水；所述转向剂为芥酸酰胺丙基羟基磺基甜菜碱；所述添加剂包括缓蚀剂1-2％、铁离子稳定剂1-2％、粘土稳定剂1-2％、助排剂1-2％。
所述处理液是适用于砂岩酸化的各种常规处理液，包括土酸体系、氟硼酸体系、多氢酸体系、有机砂岩酸体系或复合酸体系。
所述后置液由以下组分组成：HCl 5-15％，破胶剂1-2％，添加剂4-8％，其余为水；所述破胶剂为二乙二醇丁醚或乙二醇丁醚；所述添加剂包括缓蚀剂1-2％、铁离子稳定剂1-2％、粘土稳定剂1-2％、助排剂1-2％。
所述顶替液为柴油、汽油或3％氯化铵溶液。
以上组分均为质量百分比。
所述缓蚀剂为4-甲基吡啶、丁炔二醇、甲醛其中一种或多种。
所述铁离子稳定剂为柠檬酸、氮川三乙酸、EDTA四钠盐其中一种或多种。
所述粘土稳定剂为羟基氯化铝。
所述助排剂为聚乙二醇、全氟2,5,8－三甲基-3,6,9-三氧杂十二酸(盐)或其混合物。
当转向酸注入储层后，由于储层的非均质性，酸液进入储层后首先进入高孔高渗区，而后随酸液浓度的降低，酸液粘度迅速升高，而后再注入处理液的时候处理液就不会进入大量进入高渗储层，而转向低渗储层，从而最终达到均匀酸化的作用。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)与机械转向技术比较，本发明操作简便，且可以实现层间非均质的分流转向酸化。
(2)与化学颗粒转向技术比较，本发明可以深入储层转向，颗粒通常容易在井壁堵塞。
(3)与聚合物转向技术比较，本发明中转向剂为一种小分子表面活性剂，减少聚合物对储层的伤害。
附图说明
图1是实施例1酸化实验效果曲线图。
图2是实施例2酸化实验效果曲线图。
图3是盐酸浓度对转向酸粘度的影响。
图4是温度对转向酸粘度的影响。
图5是转向酸分流效果实验曲线。
图6是D16H井施工曲线。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，进一步说明本发明(本文出现的百分比均为质量百分比)。
实施例1：以中海油渤中SZ36-1油田岩心室内模拟实验为例，进行详细说明。
采用渗透率不同的并列双岩芯进行流动实验模拟在地层条件下由于储层的非均质性引起的流体在储层的渗透性。1#岩芯：岩心长7cm，直径2.54cm，孔隙度27.5％，渗透率683×10-3μm2，2#岩芯：岩心长7cm，直径2.54cm，孔隙度9.6％，渗透率38×10-3μm2。模拟油藏条件，在温度为60℃，围压为1MPa下进行分流酸化流动实验，按照“注基液→注转向酸→注处理液→注后置液→注顶替液→注基液”的注入顺序，模拟转向分流酸化过程入井液进入储层的流动过程。实验过程中用基液流过岩芯是用以比较岩芯酸化前后渗透率改变情况。
自转向分流酸化所有各入井液重量百分比：
基液：SZ36-1油田地层水。
转向酸：12％盐酸，6％转向剂，1％缓蚀剂，1％铁离子稳定剂，1％粘土稳定剂，1％助排剂，78％水。
处理液：10％盐酸，2％氢氟酸，1％缓蚀剂，1％铁离子稳定剂，1％粘土稳定剂，1％助排剂，84％水。
后置液：5％盐酸，1％破胶剂，1％缓蚀剂，1％铁离子稳定剂，1％粘土稳定剂，1％助排剂，90％水。
顶替液：3％氯化铵水溶液。
转向剂是芥酸酰胺丙基羟基磺基甜菜碱，缓蚀剂是4-甲基吡啶，铁离子稳定剂是柠檬酸，粘土稳定剂是羟基氯化铝，助排剂是全氟2,5,8－三甲基-3,6,9-三氧杂十二酸(盐),破胶剂是乙二醇丁醚。
实验结果如图1。1#岩芯、2#岩芯初始渗透率极差较大，当一注入转向酸后两个岩芯通过转向酸的流速接近，说明转向酸对高渗的岩芯起到了封堵的效果。随着后续酸液的注入两个岩芯的渗透性都逐渐增加，最终得到改善，1#岩芯最终渗透能力是初始渗透能力的1.17倍，2#岩芯最终渗透能力是初始渗透能力的5.33倍，说明采用转向酸后，酸液主要对低渗岩芯起到了更好的改善作用。
实施例2：以中海油渤中SZ36-1油田岩心室内模拟实验为例，进行详细说明。
采用渗透率不同的并列双岩芯进行流动实验模拟在地层条件下由于储层的非均质性引起的流体在储层的渗透性。3#岩芯：岩心长7cm，直径2.54cm，孔隙度21.5％，渗透率487×10-3μm2，4#岩芯：岩心长7cm，直径2.54cm，孔隙度13.6％，渗透率98×10-3μm2。模拟油藏条件，在温度为90℃，围压为1MPa下进行分流酸化流动实验，按照“注基液→注转向酸→注处理液→注后置液→注顶替液→注基液”的注入顺序，模拟转向分流酸化过程入井液进入储层的流动过程。实验过程中用基液流过岩芯是用以比较岩芯酸化前后渗透率改变情况。
自转向分流酸化所有各入井液重量百分比：
基液：SZ36-1油田地层水。
转向酸：13％盐酸，5％转向剂，1％缓蚀剂，1％铁离子稳定剂，1％粘土稳定剂，1％助排剂，78％水。
处理液：10％盐酸，8％氟硼酸，1％缓蚀剂，1％铁离子稳定剂，1％粘土稳定剂，1％助排剂，78％水。
后置液：5％盐酸，1％破胶剂，1％缓蚀剂，1％铁离子稳定剂，1％粘土稳定剂，1％助排剂，90％水。
顶替液：3％氯化铵水溶液。
转向剂是芥酸酰胺丙基羟基磺基甜菜碱，缓蚀剂是丁炔二醇，铁离子稳定剂是EDTA四钠盐，粘土稳定剂是羟基氯化铝，助排剂是全氟2,5,8－三甲基-3,6,9-三氧杂十二酸(盐)，破胶剂是乙二醇丁醚。
实验结果如图2。3#岩芯、4#岩芯初始渗透率极差较大，当一注入转向酸后两个岩芯通过转向酸的流速接近，说明转向酸对高渗的岩芯起到了封堵的效果。随着后续酸液的注入两个岩芯的渗透性都逐渐增加，最终得到改善，3#岩芯最终渗透能力是初始渗透能力的1.25倍，4#岩芯最终渗透能力是初始渗透能力的2.81倍，说明采用转向酸后，酸液主要对低渗岩芯起到了更好的改善作用。同时在实验过程中，当处理液通过岩芯时，3#岩芯比4#岩芯渗透性高，说明注转向酸的过程中转向酸主要进入了高渗岩芯，真正起到了转向酸化的效果。
本发明转向酸的性能测试：
1、转向酸粘度变化趋势实验
实验方法：常温下，配制20％HCl+3％转向剂，然后逐渐在酸液中加入碳酸钙反应，测定酸液的粘度变化过程，结果见图3。
HCl浓度12-15％区间内，酸液粘度低，适合砂岩储层酸化施工。
随酸液浓度减少酸液粘度迅速增大，这在酸液进入储层后可迅速起到暂堵分流的作用。
2、温度对转向酸粘度的影响
实验方法：不同温度下，配制15％HCl+5％转向剂，然后逐渐在酸液中加入碳酸钙反应，测定酸液的粘度变化过程，结果见图4。
在60、90℃下，温度不会对转向酸粘度造成影响，可用于高温储层。
3、转向酸稳定砂岩效果
实验方法：配制13％HCl+6％转向剂+4％其他添加剂，将酸液倒入渤海油田油砂样中，并且加热90℃搅拌4h观察，结果见图5。
酸液与储层矿物相遇后能形成稳定的胶状态，从而可以起到很好的暂堵效果，剪切2h后同样具有很好的稳定效果，在施工过程中随后续酸液的注入不会影响转向酸的转向效果。
4、转向酸破胶实验
分别采用酸液消耗、二乙二醇丁醚和乙二醇丁醚溶液对转向酸进行破胶实验，结果见表1。
实验方法：首先配制高粘度酸液8％HCl+6％转向剂，转向酸初始粘度约1000mpa.s。
(1)酸液消耗法，在配制好的转向酸中逐渐加入碳酸钙固体消耗酸液，至酸液浓度到2％。
(2)取100ml高粘度酸液2个样，分别向酸液中加入2ml二乙二醇丁醚和2ml乙二醇丁醚。
表1 转向酸破胶实验数据
酸液破胶方法 破胶后粘度(mpa.s) 破胶率
碳酸钙反应消耗酸液 4.6 99.14％
添加二乙二醇丁醚 4.8 98.86％
添加乙二醇丁醚 4.3 99.35％
由表1可以看出：(1)随酸液的消耗转向酸最终能实现酸液破胶，针对本发明在施工完成后即使酸液不能完全返排也能随酸液在储层长时间的消耗而不会对储层造成伤害。
(2)在后置液中加入二乙二醇丁醚或乙二醇丁醚可有助于转向酸的破胶。
5、转向酸转向效果实验
实验方法：选取两块渗透率极差大的岩芯，顺序注入地层水、转向酸、地层水。
(1)转向酸注入后起到了转向的作用，且没有对低渗岩芯造成封堵作用。
(2)地层水最终使两个岩芯渗透率恢复到初始状态，说明转向酸不会在高渗储层造成残留。
酸化是油气增产、注水井增注的主要措施也是常用措施，当生产量达不到配产要求、注水井达不到配注要求，通常就会做一次酸化来改善地层渗透率，但由于多次重复酸化后导致储层渗透极差大，再进行酸化就会使酸液不能按需分配，均匀布酸困难，酸液解堵效果差。目前针对这一问题最常用的解决方法是使用颗粒暂堵分流酸化法，该方法在施工过程中，颗粒不容易进入储层深部，容易造成井壁的堵塞。
本发明提出的使用自转向酸对砂岩非均质储层进行分流酸化，可以使转向酸在储层深部进行暂堵分流；同时注入储层时是低粘流体有助于酸化施工不会在井壁形成堵塞；转向酸作为前置液直接注入地层，操作简便不会给施工增加困难；转向剂是一种小分子表面活性剂，不会对储层引入二次伤害。
实施例3：曹妃甸11-6油田D16H井，转向酸现场作业详细说明。
D16H井为一口水平井，2008年3月15日投产，水平段长度202m,平均生产层有效厚度8m，井段太长笼统酸化容易、施工简便，但由于井段太长酸液不容易实现各层段的均匀分配，因此必须采用转向的方式实现均匀布酸。施工作业顺序为：注前置液→注处理液→注后置液→注前置液→注处理液→注后置液→注前置液→注处理液→注后置液→注顶替液。
D16H井转向分流酸化所有各入井液重量百分比：
转向酸(前置液)：13％盐酸，6％转向剂，1％缓蚀剂，1％铁离子稳定剂，1％粘土稳定剂，1％助排剂，77％水。
处理液：10％盐酸，10％氟硼酸，1％缓蚀剂，1％铁离子稳定剂，1％粘土稳定剂，1％助排剂，76％水。
后置液：5％盐酸，1％破胶剂，1％缓蚀剂，1％铁离子稳定剂，1％粘土稳定剂，1％助排剂，90％水。
顶替液：3％氯化铵水溶液。
转向剂是芥酸酰胺丙基羟基磺基甜菜碱，缓蚀剂是4-甲基吡啶，铁离子稳定剂是柠檬酸，粘土稳定剂是羟基氯化铝，助排剂是全氟2,5,8－三甲基-3,6,9-三氧杂十二酸(盐)，破胶剂是乙二醇丁醚。
实验结果如图6。
从施工曲线图观察，注前置液与注处理液排量相同，但注处理液过程中注入压力快速升高，证明前置液在储层中实现了转向封堵的作用。该井酸化前产液62m3/d、油28m3/d，含水54％，压差6.9MPa。酸化后，相同压差下，该井产液124m3/d、油42m3/d，含水66％，表明该次转向酸化作业是成功的。

Claims (3)

1.一种砂岩储层自转向分流酸化方法，依次包括以下步骤：
（1）向砂岩储层注入转向酸作为前置液；
（2）向砂层储层注入处理液；
（3）向砂岩储层注入后置液；
（4）向井筒注入顶替液，将井筒中的酸液顶入储层深部；
所述转向酸由以下组分组成：HCl 12-15%，转向剂3-10%，添加剂4-8%，其余为水，所述转向剂为芥酸酰胺丙基羟基磺基甜菜碱，所述转向酸的添加剂包括缓蚀剂1-2%、铁离子稳定剂1-2%、粘土稳定剂1-2%、助排剂1-2%；
所述处理液是适用于砂岩酸化的各种常规处理液；
所述后置液由以下组分组成：HCl 5-15%，破胶剂1-2%，添加剂4-8%，其余为水，所述破胶剂为二乙二醇丁醚或乙二醇丁醚，所述后置液的添加剂包括缓蚀剂1-2%、铁离子稳定剂1-2%、粘土稳定剂1-2%、助排剂1-2%；
所述顶替液为柴油、汽油或3%氯化铵溶液；
以上组分均为质量百分比。
2.如权利要求1所述的一种砂岩储层自转向分流酸化方法，其特征在于，所述处理液为氟硼酸体系、多氢酸体系、有机砂岩酸体系或复合酸体系。
3.如权利要求1所述的一种砂岩储层自转向分流酸化方法，其特征在于，所述缓蚀剂为4-甲基吡啶、丁炔二醇、甲醛其中一种或多种，所述铁离子稳定剂为柠檬酸、氮川三乙酸、EDTA四钠盐其中一种或多种，所述粘土稳定剂为羟基氯化铝，所述助排剂为聚乙二醇、全氟2,5,8－三甲基-3,6,9-三氧杂十二酸或其混合物。
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