吴起油田增产增注酸化技术研究

李 文，李建山，刘 祥

（1.西安石油大学 化学化工学院，陕西 西安 710065；2

.中国石油天然气股份有限公司 长庆油田分公司 超低渗透油藏研究中心，陕西 西安 710018）

油田化学

吴起油田增产增注酸化技术研究

李 文1，李建山2，刘 祥1

（1.西安石油大学 化学化工学院，陕西 西安 710065；2

.中国石油天然气股份有限公司 长庆油田分公司 超低渗透油藏研究中心，陕西 西安 710018）

以吴起油田储层为研究对象，分析测试了储层岩心的矿物成分，优选了用于储层岩心酸化体系的缓蚀剂、铁离子稳定剂、粘土稳定剂和表面活性剂。考察了HCl、HF和有机酸用量对储层岩心溶蚀率的影响，得到了适用于吴起油田酸化的酸化体系配方。模拟岩芯酸化实验结果显示，提出的用于吴起油田酸化的酸化体系配方可有效的溶蚀岩心空隙间的粘土矿物，扩大渗流通道，使渗透率明显提高。

吴起油田；储层；酸化添加剂；酸化

Abstract：Themineral typomorphism ofWuqi Oil Field reservior core were analyzed,the corrosion inhibitor,iron stabilization,clay stabilization and surface activated agentwere choosen for reservior core acidulant.Hydrofluoric acid and organic acid were examined for acidulated system forWuqi Oilfield aciditication.The result of simulating the core acidulating showed that the prescription of acidulated system for Wuqi Oilfield can dissolution the clay mineral in the core gap effectively,wide the sulfurization strike to increase the rate ofsulfurization.

Key words：Wuqioilfield;reservoir;acidizing additives;acidification

陕西省吴起油田位于陕北斜坡中部,区域构造为东高西低的西倾单斜。该区油气主要储存在三叠系延长统长6地层，总厚度约100～130m,油藏埋深1648～1940m,平均1770m[1,2]。长6储层孔隙以小孔隙为主，其次是中孔和微孔；喉道以细喉为主，储层的渗流能力较差，储层不经改造很难形成工业油气流。因此，针对该油田开展以提高油气采收率的酸化增产增注技术研究具有重要生产意义。本文以吴起油田某区块储层岩心为研究对象，通过对储层岩心矿物成分及特性分析、岩心溶蚀实验和模拟岩心酸化流动实验，得到了适用于该油田酸化的酸液配方体系，研究工作对该油田储层的酸化改造、提高油气采收率具有一定的参考价值。

1 实验部分

1.1 主要试剂及仪器

HCl，HF，甲酸，均为分析纯；其他试剂均为工业品。

岩心流动实验仪（海安石油科研仪器有限公司）；气体渗透率测定仪（海安石油科研仪器有限公司）；气体孔隙度测定仪（海安石油科研仪器有限公司）；毛细管黏度计（k=0.01686mm2·s-2上海申谊玻璃制品有限公司）。

1.2 酸化体系添加剂评价

岩心酸化用表面活性剂、粘土稳定剂、缓蚀剂和铁离子稳定剂的性能均按中华人民共和国石油天然气总公司制定的相关标准评价[3-5]。

1.3 储层岩心溶蚀实验

先将经洗油的岩心粉碎，过40目标准筛，再将岩心粉末在80℃下烘干。准确称量5g（精确到0.1mg）岩样，倒入具塞锥形瓶中，按照酸土比10∶1的比例将酸液加入锥形瓶中，在40℃恒温反应4h，然后用已准确称量（精确到0.1mg）的滤纸过滤反应物，洗涤至中性，再将滤渣与滤纸于烘箱中80℃烘干至恒重，计算岩心溶蚀率。

1.4 模拟岩心酸化流动实验[6,7]

将饱和模拟地层水后的岩心放入岩心夹持器中，确保实验流体流动方向与测定气体渗透率时方向一致。调节环压，使其在实验过程中始终保持径向压力高于轴向压力3～5MPa。断开流体入夹持器进口端接口，待流体充满泵至夹持器进口端后，接好进口端接口，进行流动实验。先正向挤入一定PV数的基液后，测定其有效渗透率（K0）；再依次正向注入一定PV数的前置酸、主体酸和后置酸；然后再正向注入一定PV数的基液，最后反向注入一定PV数的基液，观察整个注入过程渗透率的变化，分析酸化效果。

2 结果与讨论

2.1 酸化体系添加剂用量优化及配伍性

在酸化过程中酸液可能会对管线及设备造成腐蚀、酸液进入地层后引起储层粘土产生水化膨胀、残酸引起二次污染等现象，为了防止以上情况发生并且利于残液反排，通常要在酸液体系中加入酸化缓蚀剂、粘土稳定剂、铁离子稳定剂和表面活性剂。为了使酸化添加剂的加入量满足酸化施工要求，且不产生浪费，必须对各种酸化添加剂的加量进行优选。实验按相关标准，对酸化缓蚀剂、粘土稳定剂、铁离子稳定剂和表面活性剂进行了用量优化实验。结果表明：当酸化缓蚀剂用量为1.0%，N-80钢材在15%HCl溶液中60℃时的腐蚀速率为0.84g·（m2·h）-1，90℃时的腐蚀速率 1.11g·（m2·h）-1；表面活性剂用量为0.5%时，可使水溶液的表面张力降低至23.6mN·m-1，使15%HCl溶液的表面张力降低至27.6mN·m-1；粘土稳定剂用量为1.0%时，防膨率为79.2%；在酸液与岩心作用后的残酸溶液中加入1.0%的铁离子稳定剂，在pH值为5.8时出现混浊，此时的pH值远高于残酸的pH值。

根据酸化体系添加剂的优化结果，在酸化体系中缓蚀剂用量确定为1.0%，表面活性剂用量确定为0.5%，粘土稳定剂用量确定为1.0%，铁离子稳定剂确定为1.0%时，完全可以满足油田酸化的施工要求。将所用添加剂分别与HCl溶液和HCl+HF溶液混合，溶液均透明且无沉淀分层等现象，证明这几种添加剂与酸液之间具有良好的配伍性。

2.2 主体酸配方确定

为了确定岩心的矿物成分，对吴起油田部分岩心进行了X衍射全岩分析。实验结果表明：吴起油田储层岩心石英含量为19%～31%，长石含量为53%～62%，伊利石含量为3%～8%，高岭石含量为2%～4%，绿泥石含量为3%～7%，蒙脱石含量为1%～4%，同时含有少量方解石、白云石等矿物成分。吴起油田油气储集空间和渗流通道是沙粒间未

被胶结物完全充填的空隙。对此酸化通常是先采用HCl溶解碳酸盐岩胶结物，然后用HF来溶解粘土、长石等硅铝酸盐矿物。根据吴起油田岩心矿物特性，确定采用HCl、HF和有机酸作为主体酸，并通过岩心溶蚀实验确定主体酸中各种酸的用量。

2.2.1 HCl浓度与岩心溶蚀率的关系 在HF、有机酸酸浓度及其他实验条件不变的情况下，考察HCl浓度变化对岩心溶蚀率的影响，实验结果见图1。

图1 HCl浓度与岩心溶蚀率的关系Fig.1 Relationships between dissolution rate of core and hydrochloric acid concentration

由图1可知，储层岩心溶蚀率随HCl浓度的增加而增大。当HCl的浓度大于12%后，岩心的溶蚀率随HCl浓度的进一步增大变化不大。为了维持反应后期体系的酸性，防止体系因酸度较低生成沉淀，将主体酸液中HCl的浓度确定为12%。

2.2.2 HF浓度与岩心溶蚀率的关系 在HCl、有机酸浓度及其他实验条件不变的情况下，考察了HF浓度变化对岩心溶蚀率的影响，实验结果见图2。

图2 HF浓度与岩心溶蚀率的关系Fig.2 Relationships between dissolution rate of core and Hydrofluoric acid concentration

由图2可以看出，随HF浓度的增加，岩心溶蚀率增加。当HF浓度大于3%后，随着HF浓度的进一步增大，岩心溶蚀率增加的幅度减小，这可能是因生成氟化物和氟硅酸盐沉淀所致。考虑到储层岩心石英含量较低，使用高浓度HF酸化时可能使岩心抗压强度降低，酸化后储层出砂，生成氟化物和氟硅酸盐沉淀导致二次污染等情况的出现，将HF的使用浓度确定为2%。

2.2.3 有机酸浓度与岩心溶蚀率的关系 在HCl浓度、HF浓度及其他实验条件不变的情况下，考察有机酸浓度变化对岩心溶蚀率的影响，实验结果见图3。

图3 有机酸浓度与岩心溶蚀率的关系Fig.3 Relationships between dissolution rate of coreand organic acids concentration

由图3可以看出，随有机酸浓度的增加，岩心溶蚀率几乎没有变化。可知有机酸的加入对岩心的溶蚀率变化影响不大。但有机酸的加入可以保持体系的酸度，降低酸液与岩心的反应速率和对设备及管线的腐蚀，有利于提高酸化效率。

根据上述实验结果，最终确定的主体酸配方为：12%HCl＋3.0%有机酸＋2.0%HF+1%缓蚀剂+0.5%表面活性剂+1%粘土稳定剂+1%铁离子稳定剂。

2.3 模拟岩心酸化流动实验结果

使用吴起油田储层岩心，采用分段注入法，依次注入一定PV数的基液、前置酸、主体酸、后置酸、正基液和反基液。试验主体酸对岩心的酸化效果。在模拟岩心酸化实验中，采用的液体组成见表1，岩心酸化实验结果和酸化前后岩心的电镜照片见图4～6。

表1 模拟岩心酸化流动液体组成Tab.1 Composed of liquid of simulation acidification experiments

图4模拟岩心酸化流动实验结果Fig.4 Results of simulation acidification experiments

图5 酸化前岩心扫面电镜照片Fig.5 SEM image of reservoir core before sour

图6 酸化后岩石扫描电镜照片Fig.6 SEM image of reservoir core after sour

实验结果显示：酸化后岩心的孔隙增大，流通通道扩大，孔隙填充物减少，岩心渗透率明显上升，酸化效果良好。

3 结论

以吴起油田储层岩心为研究对象，通过对储层矿物组成分析、酸化体系优选，形成了吴起油田增产增注主体酸配方。取得以下主要结论：

（1）吴起油田储层主要由长石和石英组成，其中长石占53%～62%，石英占19%～31%，蒙脱石、伊利石、高岭石、方解石和绿泥石等占9%～23%，存在潜在高岭石的速敏伤害，蒙脱石和伊利石的水敏伤害，以及绿泥石的酸敏伤害；

（2）根据对主体酸添加剂的优化及岩心溶蚀实验，确定的适合于吴起油田酸化改造的主体酸配方为：12%HCl＋3.0%有机酸+2%HF＋0.5%粘土稳定剂＋0.5%铁离子稳定剂＋1.0%酸化用缓蚀剂＋0.5%表面活性剂；

（3）模拟岩心酸化实验表明，酸化后岩心的孔隙增大，流通通道扩大，孔隙填充物减少，渗透率提高，达到了酸化的目的。

［1］程启贵,张春生.吴旗地区吴410井区长6油藏孔隙结构特征研究［J］.石油天然气学报（江汉石油学院学报）,2006,28（6）:240-242.

［2］胡 瑞,刘晓娟,任艳子.吴旗油田吴410井区长6油层组流动单元研究［J］.内蒙古石油化工,2009,（1）:89-91.

［3］SY/T 5753-1995,油井增产水井增注措施用表面活性剂的室内评价方法［S］.北京:中华人民共和国石油天然气总公司,1995.

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［5］SY/T 5405-1996,酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标［S］.北京:中华人民共和国石油天然气总公司,1996.

［6］SY/T 5358-2002,储层敏感性流动实验评价方法［S］.北京:中华人民共和国石油天然气总公司,2002.

［7］Shaw,J.C.,Chee,T.Laboratory Evaluation of Drilling Mud Systems for Formation Damage Prevention in HorizontalWells［C］.Canada:Society ofPetroleum EngineersPress.1996.18-20.

Study on acidification technology ofWuqiOilfield

LIWen1，LIJian-shan2，LIU Xiang1

（1.College of Chemistry and Chemical Engineering,Xi′an Shiyou University,Xi′an 710065,China;
2.Low Permeability Reservoir Research Center of Changqing Oilfield Co.,Branch,Petro China,Xi′an 710018,China）

TE242

B

1002-1124（2011）03-0048-04

2011-01-10

李 文，男，在读硕士研究生。

导师简介：刘 祥（1963-），男，博士，教授，从事高分子化学与物理和油田化学品的研究，发表论文30余篇。