多氢酸酸化技术降压增注节能实践

郭栋　窦勤光　李明（华北油田公司第五采油厂）



多氢酸酸化技术降压增注节能实践

郭栋窦勤光李明（华北油田公司第五采油厂）

针对冀中南部C油田注水井欠注严重的问题，在认真分析储层岩性的基础上，优选出了多氢酸酸化技术对8口注水井实施降压增注，平均注水压力降低3.4 MPa，增注316 m3/d，注水系统效率由52.1%上升至54.3%，注水单耗由6.8 kWh/m3下降至6.4 kWh/m3，累计节电3.6× 104kWh，对应油井累计增油500余吨，起到了良好的降压增注增油效果。

多氢酸；酸化；降压；增注；系统效率

冀中南部C油田储层以长石石英砂岩为主，粒度为中～细粒级，岩屑中石英含量40%～50%，长石含量20%～30%，粒级主要为细、粉砂岩，分选中等，硅、钙质胶结，胶结类型为孔隙式胶结，胶结物含量10%左右。储层平均孔隙度19.5%，平均渗透率60.8 md，属中孔低渗储层。由于长期开采，地层黏土矿物等容易堵塞油水渗流通道以及注入水矿化度相对较低，黏土矿物水敏性较强，造成黏土晶格膨胀使孔喉愈加细小[1]，从而导致该油田注水井严重欠注。为此，采用了多氢酸酸化技术实施酸化解堵，达到了降压增注的目的。

1　多氢酸酸化机理及性能

1.1机理

多氢酸由复合酸和氟盐组成，复合酸H5R(有机磷酸)中含有5个氢离子，因此被称为多氢酸。分子结构见图1。

图1　多氢酸分子结构

酸化过程中，氟盐与有机磷酸逐渐释放的H+结合形成HF，HF与砂岩的主要成分铝硅酸盐进行一次反应，反应产物氟硅酸与铝硅酸盐进行二次反应，从而达到溶蚀岩石及胶结物的作用。

一次反应通式[2]：

二次反应通式：

1.2性能

常规土酸体系与矿物反应具有反应速度快、酸液有效作用距离短和容易产生二次沉淀等特点，与常规土酸相比，多氢酸具有反应速度慢、溶解能力强、不产生二次沉淀且有效期长等优点。

1）有机磷酸逐步电离出的H+与氟盐缓慢生成HF，维持低浓度的鲜酸（图2），同时二次反应生成的硅胶体膜附着在黏土表面形成保护膜，起到了缓速作用（图3），能够实现储层的深部酸化。

图2　多氢酸与HCl酸度对比曲线

2）多氢酸具有较好的螯合能力，能够束缚金属离子（图4），不产生二次沉淀，从而避免了二次污染的产生，降低对地层的伤害。

3）多氢酸对石英的润湿角小于土酸，能够增大酸与石英的接触面积（图5），因此，多氢酸对石英的溶蚀率远远高于土酸（图6）。

图3　蒙脱石与土酸及多氢酸反应对比

图4　加入多氢酸前后过饱和CaCl2溶液现象

图5　多氢酸与土酸对石英润湿角对比

图6　土酸与多氢酸对石英溶蚀对比曲线

2　现场应用及实施效果

2.1实施情况

2015年，共应用多氢酸对C油田8口注水井实施酸化解堵，截至2015年12月20日，平均注水压力较措施前下降3.4 MPa，日注水量平均增加316 m3/d，措施后累计增注2.8817×104m3，最长有效期达到278 d且持续有效，注水系统效率由52.1%上升至54.3%，注水单耗由6.8 kWh/m3下降至6.4 kWh/m3，累计节约电量3.6×104kWh，对应油井见效明显，累计增油500 t，取得了良好的降压增注效果，见表1。

表1　2015年C油田水井多氢酸酸化效果统计

2.2典型井例

C-01井投产初期油压20 MPa，日注水44 m3。解堵前油压21 MPa，日注20 m3，分析是长期注水造成近井地带地层堵塞。2015年1月15日实施多氢酸酸化，酸化后初期油压10 MPa，日注40 m3，累计增注3705 m3，见图7。

图7　C-01井酸化前后生产曲线

3　结论及建议

多氢酸酸化是注水井降压增注、油井增产稳产的有效措施之一，与常规土酸相比，其具有石英溶蚀率高、有效作用距离远、不产生二次污染等优点，尤其在低渗透油田具有良好的推广应用前景。

多氢酸属缓释酸，可抑制二次沉淀产生，施工后无需大规模注水推至深远地层，建议初期日注水量为配注的60%，待注水稳定后，台阶式提升注水量直至达到配注要求，以延长酸化有效期。

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.03.006

2015-12-26

（编辑 杜丽华）

郭栋，工程师，2010年毕业于中国石油大学（北京）（石油工程专业），从事注水管理工作，E-mail: cy5_guod@petrochina.com.cn，地址：河北省石家庄辛集市华北油田公司第五采油厂工程技术研究所，052360。

[1]郑苗，罗跃，陆小兵，等.多氢酸体系酸化技术在镇被油田的应用[J].石油天然气学报（江汉石油学报），2014，36 （10）：176-178.

[2]李学文，赵立强，景步宏，等.多氢酸对砂岩矿物的缓速性能分析[J].钻采工艺，2009，32（1）：78-80.