二氧化碳复合酸化解堵技术的研究及应用

刘红力

中国石油辽河油田分公司 沈阳采油厂 （辽宁 新民 110316）

油田生产过程中，由于原油的非烃及石蜡组分的沉淀，在孔隙的表面形成吸附层，导致异常高黏度石油分隔层的形成，造成近井地带污染，大大降低了近井地带的渗透率，在开发高黏度原油时，表现得更为明显[1]。水井注水过程中，水中悬浮物质微粒、原油及其它有机难容污染物逐渐堵塞孔隙导致近井地带的渗透率降低。油田开发的各阶段，近井地带解堵是现有绝大多数油、水井措施工艺的主要手段。

中国石油辽河油田沈阳采油厂是高凝油油田，原油含蜡量高、凝固点高，外来液侵袭易造成近井地带冷伤害。沈阳采油厂工艺技术人员之前根据沈阳采油厂原油物性研制了自有的溶剂酸解堵技术，现场试验取得了明显效果。但随着油田的开发，油藏发生了较大的变化，主要表现为地层压力下降，油层纵向上含油饱和度不均衡，常规的溶剂酸解堵技术难以全面解除纵向上的油层堵塞，且残酸返排率低，严重影响了酸化解堵效果，使得该技术应用范围受到限制。为此，需要寻求一种新的酸化体系来解决目前存在的问题。

针对上述情况，研究出一套利用CO2“超临界液体”特性，复合酸解堵技术。

1 技术原理

1.1 液态气化形成CO2独立相增加地层能量

常温常压下CO2液态与气态的体积比约为1:400，当CO2注入井底时，由液态变为气态，体积迅速膨胀，可以短时间内增加油井近井地带的地层能量，封堵高渗透油层，使后期复合解堵液在纵向上实现均匀布酸，在返排阶段提高残酸的返排率，减少2次沉淀的污染，并在返排阶段对油层堵塞物有较强的冲刷作用，起到一定解堵效果[2]。

1.2 CO2溶于水形成弱酸

CO2易溶于水，可导致水的黏度增加，流动性降低，从而使油水的黏度比随着水的流动性的降低而降低。CO2溶于水之后形成碳酸水，有一定的酸化作用，可提高储层的渗透性，使注入井的吸收能力增强。室内试验表明，砂岩渗透率可以提高5%～15%，白云岩渗透率可以提高6%～75%。同时，CO2溶于水后，可降低油水的界面张力，提高驱油效率。

化学方程式：CO2+H2O=H2CO3

其生成的弱酸可以起到一定的解堵作用。

1.3 CO2溶于原油中促使原油膨胀、降黏、降低析蜡温度

CO2在原油中的溶解度高，因体积膨胀，油相渗透率提高，致使驱油效率提高6%～10%。CO2溶于原油中，能大幅度的降低原油的黏度，促使原油流动性提高。高凝油油藏CO2高溶解度还可降低原油的析蜡温度。经实验表明，溶解CO2后，静35块原油的析蜡温度由55℃下降到46℃。

1.4 CO2的注入能使残余油饱和度明显降低

CO2的注入能很大程度影响相渗曲线特征，最终使残余油饱和度明显降低。因为CO2在油水系统中有很好的扩散作用，而使CO2在油水系统中得以重新分配和相系统平衡稳定。

1.5 CO2超临界液体特性

在对CO2的物理化学性质研究过程中发现，在一定的温度和压力下，其气体的密度呈跳跃式猛增，十分接近液体的密度；黏度近乎于气体黏度，这种状态的气体叫超临界液体。这种超临界液体是油气开发中的理想试剂，在地层的压力和温度下可以控制这些液体的密度[3]。

研究成果表明：

（1）把水中溶 5%～10%的 CO2时，其黏度增加20%～30%，流动性降低1/2到1/3。

（2）把CO2溶于石油时，油水界面张力降低，原油黏度降低30%～60%。

（3）当CO2溶于石油及水时，原油的体积增加。

1.6 CO2超临界复合解堵液性能特点

（1）处理反应自身温度可由室温升至90℃。

（2）1体积的化学剂可产生40体积的气体。

（3）对堵塞物的溶解率可达80%。

（4）粘土防膨率可达100%。

1.7 CO2超临界复合解堵液技术介绍

该处理液由预处理液1、预处理液2、处理液1、处理液2组成，把它们按一定的次序分批定量交替注入地层，在地层发生一系列互补性很强的化学反应，从而解除地层堵塞。注入的次序如下：预处理液1、CO2、预处理液 2、处理液 1、处理液 2、预处理液1、预处理液 2、处理液 1、处理液 2、预处理液 2、顶替水。

2 现场实施情况

实施选井条件：①油井井况良好，套管完好，油井不出砂；②油层含油饱和度大于50%；③油层渗透率大于200×10-3μm2,孔隙度大于18%；④油井圈闭性好，注入过程不会发生气窜；⑤射开厚度18～35m，油层相对集中，最大单层厚度大于5m；⑥地层无边、底水突破、锥入。

2010年以来现场实施CO2复合酸化解堵技术施工酸化9井次，目前累计增油1 547t。从储层物性看，巨厚块状油层的沈257块效果比薄厚互层油层的法哈牛块好，措施效果显著，可见油层发育越好措施效果越好（表1）；从原油物性看，凝固点越高降黏效果越好。

表1 2010年CO2复合酸化解堵效果表

效果较好的是沈257-12-K022井，该井是沈257砂岩区块一口生产井，所在区块为低渗砂岩区块，生产井段 2 883.35～3 022.3m，67.5m/16层。该井当时低产，在2010年压裂初期效果很好，后期产量递减严重，判断地层在生产过程中因为胶质、沥青质析出堵塞渗流孔道。前期通过注入CO2，增强地层能量，使后期复合解堵液在纵向上均匀酸化，增强返排，同时CO2在返排过程中对油层堵塞物有较强的冲刷作用；用酸及溶剂对油层近井地带进行处理，通过酸对油层岩石的腐蚀作用，提高油层的渗透能力。该井于2010年10月30日施工，施工前期注入5t CO2，压力为 0MPa、4MPa、8MPa、12MPa；随后按流程注入复合解堵液100t，顶替水15m3，压力为12MPa、11MPa、10MPa，停泵压力8MPa。说明通过前期注入CO2实现了短时间内提高地层压力，使后期复合解堵液在纵向上均匀分布，后期酸化压力下降2MPa，说明起到了一定的酸化解堵效果。措施后初期日增油3.1t，目前日增油4.6t，累计增油364.7t，从表1的统计结果看，大部分井注入CO2后解堵都见到增油效果。

2010年现场实施9口井，投入费用144万元，累增油1 547t。原油按0.333 2万元/t计算,创产值515.5万元,创效益371.5万元。

针对沈阳采油厂目前地层压力远低于原始地层压力，纵向上酸化不均匀，残酸返排率低的特点，CO2复合酸化解堵技术为目前的酸化解堵体系寻求到一条新的途径。前期通过注入CO2可以短时间增强近井带能量，使后期复合解堵液在纵向上均匀分布，最大程度解除全井段的油层堵塞，在酸化后提高残酸的返排率，并在返排过程中对油层堵塞物有较强的冲刷作用，从而提高了酸化解堵效果。

3 结论及建议

（1）CO2复合酸化解堵技术在沈阳采油厂的成功应用，使常规酸化所带来的残酸返排不及时、2次沉淀污染严重等问题得到了有效控制，提高了措施成功率。

（2）该项技术适合沈阳采油厂目前的酸化形势，有较好的适应性，为沈阳采油厂酸化解堵技术寻找到一条新途径。

（3）做好酸化措施前选井工作及经济效益评价。做好单井措施效果及经济效益预测，有针对性实施该项措施。

[1]王先荣.冲击波解堵在中、低渗透油藏中的应用[J].海洋石油,2005,25（2）.

[2]贾选红.复合解堵技术在辽河油区的应用[J].特种油气藏,2005,12（6）.

[3]徐占东.复合泡沫酸解堵技术的研究与应用[J].江汉石油学院学报，2004,26（3）.