高浅北区水平井均匀酸化技术研究与应用

高浅北区水平井均匀酸化技术研究与应用

一、井段及井段水质特征河东油田高平坦区域的含油层系为官陶组，油层埋深1700.190m。含油面积6.8km2。区块储层孔隙度平均32%,渗透率平均1900×10-3μm2,属高孔高渗型储层,储层非均质性严重,胶结疏松。地下原油粘度90.34mPa·s,饱和压力9.02MPa,地层温度65℃,边底水能量充足,属于未饱和边底水驱常规稠油油藏。第一口水平井射孔完井后,产液量低。酸化后,产量上升显著,使得酸化解堵工艺在对该区块水平井产能认识和稳产的重要作用得到认同。水平井酸化工艺难点是井段长、均匀布酸困难。根据该区块直井砂岩基质酸化的经验、现有的储层改造技术,结合高浅北区水平井的不同完井方式及防砂工艺,在酸液体系、施工管柱等方面开展了研究水平井均匀酸化技术的研究,形成系列水平井均匀酸化技术。现场得到广泛应用,取得了好的效果。二、工具完井及转向剂管理水平井均匀酸化技术有机械式分段、转向剂转向、连续油管拖动等技术。高浅北区均匀酸化技术主要围绕机械式分段、转向剂转向展开的。对于机械式分段技术的研究,主要考虑水平段井况是否适合下工具。这就涉及到水平井的完井方式及防砂工艺。分段射孔固井完井而未下防砂管的和分段筛管完井的,可以采用工具分段酸化。对于转向剂转向技术根据储层特点和转向剂能否通过防砂管等来优选。高浅北区防砂管采用金属毡滤砂管和精细微孔复合防砂管。金属毡滤砂管精度较高,颗粒转向剂通过困难,容易堵塞防砂管。对于采用金属毡滤砂管防砂的,采用提高液体粘度(酸液粘度)来实现转向。对于采用精细微孔复合防砂管的,可采用优选粒径后的化学转向剂。根据高浅北区水平井均匀酸化技术的需要,研究了高粘酸体系(稠化酸)和可通过筛管的转向剂。1.稠化剂加入量稠化酸是用稠化剂来提高酸液粘度。增加酸液粘度,在施工过程中可减少酸液在高渗透层的滤失,同时可提高泵注阻力,提高酸液在低渗透率层的分布量,增强酸液转向能力。稠化剂的加入同时能够很好地限制液体对流,使H+的传递限于扩散,降低酸岩反应速度,增加活性酸穿透距离,达到深部酸化的目的。对稠化酸在长井段均匀酸化作用,主要从粘度的测定、岩心流动实验进行了评价。1.1稠化酸流度的比较在室温下,稠化酸的运动粘度为常规酸的28倍,稠化酸的流度远远低于常规酸的流度,说明在相同的施工压力下,稠化酸能够起到扩大酸液在地层中的波及范围的作用。1.2水平井段填砂管渗透率模拟用40～100目高浅北区块地层砂,装入直径为2.8cm、长度为8.0cm的不锈钢管管内,制成1#、2#、3#三个填砂管。1#管压实1MPa,并驱替3ml钻井液,模拟钻井液损害;2#管压实1MPa;3#管压实2MPa;驱替压力0.2MPa。通过驱替入钻井液和采用不同的压实压力,使得三个填砂管的渗透率不同。将三个填砂管并联起来,模拟水平井生产井段因钻井液伤害造成的不同渗透率的生产段。然后驱替稠化酸,记录稠化酸在不同填砂管通过的量,计算分流系数(单个填砂管流出的液量除以所有岩心管流出的总液量)。重新填制三个填砂管用常规酸来驱替,记录常规酸液在不同填砂管通过的量,计算分流系数。实验结果见表1。从表1可知,对比稠化酸比常规酸在进入低渗透的前后的分流系数,发现在相同条件下稠化酸流过低渗透层的量大于常规酸的量。综上所述,稠化酸通过增加酸液粘度能起到一定的均匀酸化效果,对地层产生的伤害也较小。2.转向剂与其它酸液添加剂配伍水平井均匀酸化用转向剂应满足如下要求:转向剂可以通过筛管;在酸中不溶解且性能稳定,适合温度与地层温度相当;在高渗层壁上形成的低渗滤饼能承受一定的压差,且渗透率接近低渗层或未处理层段的渗透率;转向剂为低伤害,即不能进入地层深部,一旦酸化结束转入生产后,能迅速、彻底解除对油层的堵塞;转向剂与其它酸液添加剂配伍。结合以上要求,并根据高浅北区储层温度及水平井的井况,研究了油溶性树脂作为转向剂。2.1德国的宇宙射剂的物理性能(1)向剂65%的微粒高浅北区筛管完井用的筛管精度为125μm。转向剂75%的微粒分布在30μm以下,绝大部分可以通过筛管。现场试验将磨细分散好后的树脂循环通过高浅北区筛管,未发现起压现象,不堵塞筛管。(2)油溶在100ml煤油中加入4g精研制粒样品,不同温度下测定不溶物含量,试验结果表明,选用的树脂不同温度下在煤油中的不溶物极低。(3)耐温性测得树脂的软化点在60℃～90℃。(4)通过测量不同温度50110下水、12%hcl和3%hf和12%hcl的溶解，确定非油介质的稳定性试验表明,在以上介质中均不溶。2.2岩心旋转剂的旋转试验2.2.1挤入转向剂后的岩心渗透率为试验压差对转向剂转向效果的影响,选用原始渗透率为187.16×10-3μm2的人造岩心,在不同压差下测定挤入转向剂后的岩心渗透率。见图1。由图1看出,随着压差的增加,挤入转向剂后岩心的渗透率迅速降低。当压差为0.4MPa时,暂堵率已达到99.5%;当压差为0.6MPa时,试验岩心渗透率已小于1.0×10-3μm2;当试验压差大于0.8MPa后,岩心暂堵后的渗透率基本为零。随着压差的继续增大,岩心的渗透率已基本不变。2.2.2岩心流动试验为了检验转向剂的暂堵效果及解堵效果,在90℃条件下,采用人造岩心分别用标准盐水和煤油进行室内岩心流动试验,测定了暂堵率和岩心渗透率恢复率。实验结果见表2。由表2可看出,选用的颗粒转向剂对不同渗透率岩心的暂堵率均大于98%,而渗透率恢复可达95%以上,这说明具有优良的转向效果和解堵效果。2.2.3透率岩心解堵效果选用两块不同渗透率的岩心进行并联岩心流动试验,向两块岩心同时进行驱替试验,结果见表3。两块岩心同时注入暂堵剂溶液,岩心渗透率开始下降。对于高渗透率的岩心,由于吸收液体多,注入暂堵剂溶液后岩心渗透率急剧降低,当其渗透率降到接近或低于低渗透率岩心渗透率时,两块岩心渗透率开始达到平衡,最终两块岩心基本趋于同一流量,这说明注入后,确实起到了分流作用,但由于1#岩心渗透率较高,达到有效暂堵时所需要注入的分流剂液量远远高于2#岩心。随后注入柴油,两块岩心的渗透率迅速恢复,表明解堵效果好。综合以上实验,选用的颗粒转向剂即可以满足暂堵高渗或漏失层均匀酸化的要求,又不会堵塞防砂筛管。三、系列均匀氧化技术1.跨隔式管柱管柱水平井酸化分段工具为跨隔式膨胀封隔器及配套工具组成。跨隔式膨胀封隔器由上下两个封隔器组合而成。两封隔器中间由油管相连,与连续油管共同组成跨隔式膨胀酸化管柱。两个封隔器可同时坐封也可同时解封,能在裸眼或套管井中进行重复跨隔作业,一次下井可对多个小段分别处理。结合跨隔式封隔器的分段原理和冀东油田现有井下工具的情况,开发研制出工艺简单的酸化分段管柱,见图2。用封隔器来实现酸液的强制分段进入不同油层段;用打孔短节或定压开关起到限流作用,增加管内外压差,坐封封隔器,提高施工压力。考虑到浅层油藏易出砂,存在施工安全隐患和影响封隔器的坐封效果,该管柱主要应用在固井射孔完井、生产井段是分段的水平井酸化投产中,下1～2个封隔器施工井段分做2～3段,施工压力可提高2～4MPa。2.稠化酸与常规酸多级注入防砂工艺对于井筒内已有防砂管的,分段工具的使用受到限制。封隔器分段处理技术在均匀分布酸液程度上有限。没有使用封隔器前,酸液进入离直井段最近的一段;使用封隔器后,酸液进入离水嘴或短节孔眼近的井段。如何最大程度的增加酸液在井段分布的均匀性?采用稠化酸与常规酸多级注入方式,先挤入常规酸,再挤入稠化酸,之后多级交替使用。G104-5P1井生产井段用防砂管防砂。2005年5月因油层存在颗粒运移堵塞,采用了土酸与稠化酸多级注入酸化工艺。酸化后该井含水平均降低10%左右,是由于多级酸化释放了部分过去没有出力井段的产能,起到了提高酸液波及面积的作用。3.调整转向剂性能酸化解堵施工中酸液优先进入高渗透层,使层间渗透率差异进一步加大,而低渗透层则得不到处理,达不到酸化解堵的预期效果。采用化学转向技术解决酸液在水平井段的局部突进问题,使酸液较均匀地导向不同渗透率的层段。现场施工中,当挤入一定量的酸液后,如果挤注压力明显下降,直接用酸液携带转向剂进入井筒,依靠自然选择通过筛管进入高渗透层的炮眼,形成堵塞,使酸化过的层段不再吸液而使后续酸液进入到未酸化的层段,从而达到均匀酸化的目的。在实际应用中,发现部分使用化学转向剂的井在短期内出现含水下降的现象。分析认为,水平井在生产过程中的不是全井段出液,而是部分井段出液。转向剂可能部分堵塞了主要出液层,也就是高含水层,随后的酸液又释放了低产液段的产液能力,导致含水有所下降。根据这个分析,调整了转向剂性能使其作为堵剂。既能起到均匀酸化作用,又能降水,做到堵-解结合。现场上选吸收量较大,同时含水大于85%的井。工艺上采用先挤入调整好性能的转向剂,提高施工压力后,再打酸液或堵剂交替注入。G104-5CP17应用效果较明显。该井2005年6月投产,筛管完井。井段长129.6m。施工过程前测吸收量,压力0MPa,排量500L/min。在挤入了堵-解体系过程中压力由0～17～10MPa。开井初期含水由81%下降到68%。4.井段采用压裂车组,增加酸液对地层的覆盖率,提高井段施工总排放量高排量注酸能保证酸液在地层和水平井段作用距离。水平井平均以100m来计算,充满100m套管内空间只需要1.5～2.5m3液量,通过提高注入排量,实现清扫到整个井段,减少酸液在地层的漏失。现场施工中,施工管柱下到在射孔段上部而不是正对,以减小近直井段处注入压力和进酸量,增加酸液对油层段的覆盖率。施工设备采用压裂车组,在低于地层破裂压力条件下,尽可能提高施工排量。G104-5P27井采取分三段筛管完井投产,水平油层段较长。稳定生产3个月时间后,液面和液量有所下降,为提高均匀酸化程度和酸液波及面积,应用稠化酸+土酸体系交替注入技术,施工采用千型车大排量酸化,施工排量1300L/min。施工后生产显示酸化效果较好,液面由700m上升至240m,液量由20m3/d上升至60m3/