孙晨祥,欧阳传湘,何梦莹,许博文,吴俣昊
(长江大学 石油工程学院,湖北 武汉 430100)
致密砂岩储层酸化体系研究—以迪北气藏为例
孙晨祥,欧阳传湘,何梦莹,许博文,吴俣昊
(长江大学 石油工程学院,湖北 武汉 430100)
迪北气藏为典型的致密砂岩储层,该储层低孔低渗、孔隙间连通性差,同时具有强烈的酸敏损害,常规酸化无法有效的改善储层物性。在实验室内针对其损害机理的研究,研制出了适用于该致密砂岩储层的复合酸,该酸液在扩大孔隙间渗流通道的同时针对其砂岩储层中大量绿泥石中 Fe2+遇酸沉淀起到良好的抑制作用;在岩芯流动实验中,对不同渗透率的致密砂岩岩芯,分别提高其渗透率 2.9 倍、4.7 倍;通过对酸处理过的岩芯进行观察,该酸液在解除损害的同时对岩芯骨架结构破坏较小,且端面相对完整,可保证近井壁岩石的稳定。
酸化体系;C4 复合酸;岩芯流动实验;致密砂岩储层
迪北气藏位于塔里木油田油气生产“三大阵地”之一的库车坳陷东部迪北斜坡中段,其中侏罗系阿合组的致密砂岩为其主要产层之一,该储层岩芯分析 孔 隙 度 为 3.54%~7.99% ; 气 相 渗 透 率 为0.012~0.947×10-3μm2。因此,该储层为典型的特低渗致密砂岩储层[1]。该类储层在钻井生产开发过程中极易受到外来流体的污染及伤害,造成其渗流通道的堵塞降低储层产能[2,3]。
为了对现场施工提供指导,本文通过储层岩芯室内模拟实验对其酸化过程中注入的主体酸进行了评价及优化。
1.1 酸敏室内评价实验
岩心酸敏物理模拟实验流程(图 1)。
(1)从迪北气藏选取的 6 块物性相近的天然岩芯,且分别编为 Y1、Y2、Y3、Y4、D1、D2,将其充分饱和该地区地层水后,用迪北地区地层水以0.1mL/min 的速度进行驱替,直至其进口压力稳定且驱替出 10 倍以上孔隙体积液体后,计算选定岩芯渗透率,记为K1。
图1 物理模拟实验流程Fig.1physical simulation experimentprocess
(2)对岩芯 Y1、Y2、Y3、Y4 反向驱替一定浓度的 HCl溶液,直至驱替出 2 倍孔隙体积酸液后,关泵反应 2 h。
(3)将酸化后的岩芯正向驱替地层水,直至驱替出 10 倍孔隙体积以上且压力稳定后,计算其酸化后的渗透率,记为K2。
1.2 酸溶蚀实验
酸溶蚀室内模拟实验流程:
(1)将该地区的天然岩芯用岩芯粉碎机捣碎,烘干过 100 目筛。
(2)用精度为 0.1mg 的天平称取若干份 5 g 岩芯粉末,放入塑料烧杯中,同时加入 50 mL 酸液,用保鲜膜密封,放入恒温箱(75 ℃)中反应。
(3)反应数小时后,将其取出过滤、烘干、称重,并计算其溶蚀率[4]。
实验用酸:1#酸液配方为 8% HCl+2% HF;2#酸液配方为 8% HCl+2% HF+3% HAC;3#酸液配方为 C4 复合酸(由有机酸+HCl+HF+添加剂合成)[5]。
1.3 岩心流动实验
该实验主要流程与酸敏评价实验流程相近。恒温箱温度保持在 75 ℃下,其注入流体的顺序依次为:氯化钾溶液→前置酸→主体酸→后置酸→氯化钾溶液,记录其不同阶段的压力和流量,计算渗透率变化。
驱替酸液配方:前置酸为 8% HCl+酸液添加剂组合;主体酸为测试酸液+酸液添加剂组合;后置酸为 8% HCl+酸液添加剂组合。酸液添加剂组合为:2% 缓蚀剂+1.5% 铁离子稳定剂+3% 防膨剂+3%破乳剂 A+1.5% 破乳剂 B+2% 助排剂。
2.1 酸敏室内评价实验及分析
2.1.1 酸敏室内评价实验结果
通过酸敏室内评价实验,计算出该地区的酸敏损害情况[6,7]。实验结果见表 1,在这次实验数据表中可以看出,该储层岩芯在驱替酸液后表现出渗透率急剧下降,其酸敏损害率在 72%~85%之间,酸敏伤害程度为强。
表1 酸敏室内评价实验结果Table 1Acid sensitive indoor evaluation results
2.1.2 岩芯扫描电镜分析
酸敏室内评价实验对该气藏储层进行了宏观上评价,初步展现了该储层对单一酸液的敏感性。,在酸敏室内评价的同时对该储层岩芯进行了一定量的扫描电镜实验在微观上对该储层进行研究,以便更好的了解该致密储层酸液损害的机理[8]。
如图 2,该储层岩芯含有大量的绿泥石粘土矿物,且储层吼道以细吼、微吼为主,连通性差,杂基填充较多。
图2 岩芯微观特征图Fig.2 Core microscopic characteristics figure
则在酸液条件下绿泥石中的铁、铝离子将释放出来进入地层水,在氧化条件下,Fe2+被氧化为 Fe3+,产生 Fe(OH)3、Al(OH)3等沉淀,使其大量的细吼、微吼被堵塞,是造成储层渗透率急剧下降的主要原因。
2.2 酸溶蚀实验结果及分析
如图3酸液对岩屑的溶蚀率的测试结果,从曲线中我们可以看出:1#酸液在反应初期反应速率最快,随着反应时间的延长,酸液中的溶质的消耗,反应速率逐步趋向平缓;2#酸液在反应初期反应速率相对较差,但随着反应时间的延长,其表现出了稳定的反应速率,并且在反应结束后溶蚀率最高;3#酸液有着较好的溶蚀效果,随着酸液中溶质的消耗,仍然能与岩屑进行一定量的反应,在反应 5 h以后,其反应速率趋于平稳。
图3 酸液对岩屑溶蚀曲线Fig.3 Acid dissolution curve of debris
图4 酸化流动曲线图Fig.4 Acidification flow graph
通过溶蚀率曲线可看出:2#酸液和 3#酸液反应初期较慢的反应速率,使其区别于 1#酸液,则在进入储层过程中,不会像 1#酸液由于反应速率过快,在井壁的浅层消耗过多的酸液,从而无法进入更深层的储层。2#和 3#酸液均能较好的深入储层与岩石反应,有利于提高储层的改造效果[9,10]。
2.3 岩心流动实验结果及分析
在通过酸处理的岩芯流动实验中,不同渗透率的岩芯在经过不同酸液酸化后,岩芯渗透率均呈现出不同程度的增加。随着岩芯渗透率的增大,酸处理后的岩芯酸化程度越明显。经过C4复合酸的处理后,该储层岩芯端面出现少量的岩屑脱落现象,且无出砂[11]。说明 C4 复合酸在特低孔特低渗储层中,能有效的利用岩芯中的微吼、细吼及微裂缝等渗流通道,并能更深入的对岩芯进行溶蚀,扩大其渗流通道半径,改善岩芯孔隙之间的连通性,从而提高储层岩芯液相渗透率,使特低渗储层渗透率提高了3~6 倍(图 4(c),(d)),且有一定的粘土稳定的作用;HCl+HF+HAC 酸液对该类储层有一定的改善作用,其岩芯经处理后渗透率提高了 1.8~2.5 倍(图 4(a),(b))。经过 HCl+HF+HAC 酸液处理过的岩芯近端面处渗透率均得到明显提高,出现一定量的出砂、岩屑脱落的现象,这是由于该酸液中的氢氟酸对砂岩储层中的含硅组份的溶蚀,且溶蚀速率快,从而导致该酸液在端面处大量消耗,无法进入岩芯的更深处进行溶蚀,对近井壁段岩石骨架结构破坏严重[12]。
(1)研究区域储层吼道多以缩颈状喉道和片状喉道为主,微裂缝较为发育,孔隙间连通性差,其绿泥石粘土矿物含量较高,从而导致该储层酸敏损害程度强。
(2)C4 复合酸对致密砂岩储层有一定的改造作用,同时渗透率越高,改造效果越好。
(3)与常规的 HCl+HF+HAC 酸液相比,C4复合酸通过流动有效的扩大岩芯渗流通道,增强岩芯孔隙间的连通性,改善储层物性。
(4)通过两种酸液对比,C4 复合酸在岩芯端面处溶蚀较小,对近井壁区域有一定的保护作用,在不破坏岩芯骨架结构的同时还具有一定的粘土稳定的效果。
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Research on Acidification System of Tight Sandstone Reservoirs– Taking Dibei Gas Reservoir as a Study Case
SUN Chen-xiang, OUYANG Chuan-xiang, HE Meng-ying, XV Bo-wen, WU Yu-hao
(College ofpetroleum Engineering, Yangtze University, Hubei Wuhan 430100,China)
Dibei gas reservoir is a typical tight sandstone reservoir with lowporosity,lowpermeability,poor connectivity between thepores, and it has strong acid sensitivity damage, conventional acidification cannot effectively improve reservoirproperties. The damage mechanism was studied in the laboratory, a set of compound acid system applicable to tight sandstone reservoirs was developed. The acid can expand the flow channel between thepores, at the same time, it can inhibit theprecipitation formed by the reaction between acid and Fe2+from a large amount of chlorite in sandstone reservoirs. In the core flow experiment, thepermeabilities of different tight sandstone cores were increased 2.9 times and 4.7 times. Acid-treated core was observed, the acid liquid relieved the damage, while core skeleton structural damage was small and end faces were relatively complete, which could guarantee the stability of the rock near the wellbore.
Acidizing system; C4 compound acid; Core flow experiment; Tight sandstone reservoir
TE 122
: A
: 1671-0460(2017)02-0223-03
2016-08-31
孙晨祥(1991-),男,湖北省江汉人,在读研究生,研究方向:油藏工程、储层保护、提高采收率方向的研究。E-mail:sun224@foxmail.com。