有机酸体系酸压增注工艺的应用

王 华，潘 义，潘国辉

（江苏油田分公司试采一厂，江苏江都 225265）

目前本厂常规酸液体系可分为两大类：快速酸和缓速酸。快速酸体系包括土酸体系和复合酸体系。缓速酸体系为氟硼酸体系。常规土酸体系和复合酸体系，由于酸液强度较大，对地层矿物溶蚀能力强，因而能显著提高近井地带的渗透率，然而由于HF反应速度快[1]，酸液迅速消耗在近井地带附近，所以酸化处理半径较短，通常酸化设计半径为2～3 m。

HBF4是一种缓速酸，它能缓慢水解生成HF，当HBF4溶液中的HF消耗时，通过自身的水解可产生较多的HF，因此其总的溶解能力可以与土酸比拟，但其反应速度低于常规土酸，从而在酸液耗尽之前可以深入油层内部较大范围[2]。此外，HBF4还可使粘土微粒产生化学凝聚作用，凝聚后的微粒在原地胶结，使得处理后因流量加大而引起的微粒运移受到限制，可作为较高粘土矿物的地层的主体酸。

虽然氟硼酸体系较土酸体系和复合酸体系提高了酸液的穿透距离，但对于以碳酸盐胶结为主的地层，仍然会产生CaF2、MgF2的沉淀，这些二次沉淀的产物会影响最终的酸化效果。针对上述问题引进了新型有机酸体系，不仅具有深部酸化的性能，而且能避免二次沉淀的产生。

1 有机酸体系作用机理

有机酸是一种新型氢氟酸混合酸液。其主体酸由B、C两种药剂组成，B为有机磷酸的复合物，C为氟盐，两种物质混合后反应生成HF。现场应用配方浓度为10%HCl+6%B+3%C。这种新型酸有多个氢离子，通过多级电离在不同化学计量条件下分解释放出氢离子。当地层与这种酸液体系作用时，随着酸岩反应的进行，氢离子的浓度降低时，有机酸溶液系统将逐步电离出氢离子，直到再次建立新的平衡。因此，只要溶液的浓度足够，酸岩反应的速度是保持恒定的。有机酸可以减少沉淀的生成，抑制氟化钙、氟化镁等二次沉淀的产生，可有效提高酸化效果。

2 有机酸体系室内评价

2.1 溶蚀实验

由于本厂油藏岩性绝大部分属于长石岩屑石英砂岩，胶结物组分主要分为云灰质和泥质。酸液反应的主要对象是砂岩骨架部分的长石岩屑及胶结物成分，其次是石英颗粒。通过开展有机酸体系对二氧化硅、实际岩芯的溶蚀试验，有机酸体系与目前常规酸液体系的岩芯溶蚀对比试验，研究了其溶蚀地层矿物的能力。

2.1.1 有机酸对二氧化硅的溶蚀 试验对比了有机酸与土酸体系对二氧化硅的溶蚀能力，试验温度为室温，反应时间8 h，有机酸配方为10%HCl+6%B+3%C，土酸配方为10%HCl+3%HF。试验数据（见表1）。

表1 有机酸的二氧化硅溶蚀试验

表2 有机酸对岩芯的溶蚀试验

从表1试验结果看，有机酸溶蚀二氧化硅的能力强于常规土酸，说明其溶蚀地层骨架矿物石英颗粒的能力较目前常用酸液体系强。

2.1.2 有机酸对实际岩芯的溶蚀 试验采用瓦6断块K2t1岩芯，取芯井段：3 071.44～3 093.41 m，其岩芯骨架矿物组构以石英为主，平均含量为59.8%，长石平均含量20.8%，岩屑平均含量为19.5%，为长石岩屑石英砂岩。胶结物组分以云灰岩为主，含量为12.3%，泥质含量次之为4.5%。将岩芯粉碎后分别溶于土酸、氟硼酸和有机酸体系中，试验温度70℃，反应时间4 h。

根据表2数据看，土酸的溶蚀能力最强，平均溶蚀率21.02%，氟硼酸的溶蚀能力最弱，平均溶蚀率15.19%，有机酸的平均溶蚀率为16.21%，其溶蚀能力强于氟硼酸，但弱于土酸。

2.2 有机酸酸液体系中添加剂的评价

为使酸液满足地层特性和施工工艺的要求，酸液体系中必须加入添加剂，这里主要对添加剂中的缓蚀剂和铁离子稳定剂进行了室内试验。

2.2.1 缓蚀剂的性能评价 试验采用N80挂片，有机酸用量100 mL，缓蚀剂添加浓度1%，试验时间4 h，试验温度90℃。从表3腐蚀试验来看，其平均腐蚀速率为 3.120 g/m2·h，小于石油行业标准的 5 g/m2·h，能满足现场施工要求。

2.2.2 铁离子稳定剂的性能评价 在酸化作业过程中，由于酸液对油管内壁腐蚀结垢物的溶蚀以及对地层岩石中含铁矿物的溶蚀都会产生大量Fe3+和Fe2+，这些铁离子在地层中沉淀将会带来严重的地层伤害。当酸液 pH 值大于 2 时，Fe3+会水解生成 Fe（OH）3沉淀[2]，造成地层堵塞，从而影响酸化效果。所以必须考虑三价铁的沉淀问题。在有机酸体系中，选用了型号为RD-05的铁离子稳定剂，评价了其稳定铁离子的能力，试验结果（见表 4）。

铁离子的稳定能力是指在pH值5～6的试液中，体系不发生微浑时单位体积（或质量）铁离子稳定剂稳定铁离子（Fe3+）的质量。铁离子稳定剂稳定铁离子（Fe3+）能力计算公式如下：

表3 缓蚀剂的性能试验

表4 铁离子稳定剂稳定铁能力实验结果

表5 有机酸体系与添加剂的配伍性试验

式中：N-稳定铁离子能力，mg/mL；V1-铁离子标准溶液体积用量，mL；b-试样中铁离子稳定剂样品含量，mg/mL；V2-试样体积用量，mL。

2.3 酸液配方体系的配伍性

有机酸酸液配方是10%HCl+6%B+3%C，试验将各种添加剂逐一加入上述酸液中，试验结果（见表5）。有机酸酸液与添加剂的配伍性试验结果表明，在70℃的条件下，有机酸酸液与各种添加剂的配伍性良好，均没有发现沉淀和分层的现象。

3 现场应用

根据有机酸体系的特点，确定其选井原则:注水压力较高、地层物性差、注采井距较大，一般在200 m以上，需要深部处理的井；地层胶结物以云灰质为主的，采用其它酸液体系酸化可能出现二次沉淀，对储层造成二次污染的井。针对以上原则，选取了富民油田的富133井、富132井和富35-2井实施了有机酸体系的增注工艺。

典型井分析:如富132井，该井属于富30断块E2d1储层，为一套水进阶段的湖泊三角洲水下冲积扇沉积，储层埋深3 100 m左右。岩性为岩屑长石石英细砂岩、中砂岩，胶结类型以接触-空隙式胶结为主，胶结物主要成分为灰质，胶结致密。平均孔隙度小于10%，平均渗透率小于 2×10-3μm2，各小层物性资料（见表 6）。该井对应油井为侧富103井、富131A井，注采井距分别为210 m和230 m。

针对该井地层矿物特征及地质条件，为达到深部处理的目的，将有机酸酸液体系与酸压施工工艺结合起来，设计采用有机酸处理液90 m3，处理深度25 m，设计施工泵压60 MPa，排量1.8 m3/min。

图1 富132井酸化前后生产曲线

该井酸化前注水压力24.6 MPa，日注水量0 m3，措施后注水压力6.2 MPa，日注水量21 m3，平均注水压力较措施前降低了18.1 MPa，压降幅度73.6%，措施效果明显，截止2010年8月底累计增注水量1 462 m3。

表6 富132井物性数据

目前有机酸体系酸化增注工艺共实施3井次，在2口井上见到明显效果，平均降低注水压力16.3 MPa，压降幅度67.9%，截止2010年8月底累计增注水量1 846 m3。通过有机酸酸液体系对地层的深部穿透溶蚀，提高了地层的渗流能力，有效改造了低渗地层，有效提高了地层吸水能力，达到了增注的目的。

[1]杨士超，屈人伟，秦守栋，等.砂岩缓速酸室内研究[J］.海洋石油，2002，（2）：28-35.

[2]刘长龙，赵立强，邢杨义，鲁光亮.油气井酸化过程中铁离子的沉淀及其预防[J］.重庆科技学院学报（自然科学版），2009，（6）：13-15.