雅克拉气田白垩系储层酸化解堵配方研究及现场应用

应海玲

雅克拉气田白垩系储层酸化解堵配方研究及现场应用

应海玲

（中国石化西北油田分公司石油工程技术研究院，新疆 乌鲁木齐 830011）

砂岩酸化目的是消除近井地带地层污染，从而恢复产能，酸液配方很大程度上决定了酸化措施清除地层污染的有效性。本文通过岩心溶蚀实验、添加剂评价实验优选雅克拉气田白垩系储层解堵酸液体系及添加剂，并通过岩心酸化流动实验测试岩心渗透率对注酸的响应，评价酸液体系消除污染的效果。该配方在Y3井酸化应用取得了明显效果。

砂岩酸化； 雅克拉气田； 酸液体系； 解堵

雅克拉构造为沙雅隆起雅克拉断凸中的一个局部构造，它是在前中生界长期隆起遭受剥蚀形成的侵蚀断块残丘基础上进一步发展而成的复合型圈闭。雅克拉凝析气田上气层孔隙度分布于2%～21.2%之间，均值为12.9%；渗透率介于（0.01～629.43）md之间，均值为62.27 md。下气层孔隙度分布于3.9%～19.5%之间，均值为12.4%；渗透率在（0.01～2 531）md之间，均值120.08 md。

储层伤害一般是在钻井、完井、试油、注水、检泵、大修、措施作业等工程中，由于外来固相颗粒的侵入、出砂、细菌堵塞、工作滤液或注入水与储层不配伍造成黏土矿物颗粒膨胀、分散运移或产生化学沉淀、有机垢堵塞及各种腐蚀产物的堵塞，从而导致储集层近井地带流体渗流能力的下降。砂岩酸化的目的是去除近井地带地层污染、恢复产能[1-3]。酸液配方很大程度上决定了酸化措施清除地层污染的有效性，因此需要针对地层属性和污染特征优选酸液体系和添加剂[4-6]。本文通过岩心溶蚀实验、添加剂评价实验优选雅克拉气田白垩系储层解堵酸液体系及添加剂，并通过岩心酸化流动实验测试岩心渗透率对注酸的响应，评价酸液体系去除污染的效果。

1 岩心准备

实验用岩心钻取机先从岩心径向钻取直径约为2.5 cm的柱状岩心，再用岩心切割机将其切割成长度5.0 cm左右的实验岩心。雅克拉白垩系取了6根完整岩心，岩心信息如表1所示。

表1 取心统计表

实验根据液体饱和法原理测定岩心孔隙度；应用标准盐水通过岩心，由稳定渗滤达西定律计算渗透率。实验测得白垩系孔隙度在10%~20%；渗透率最高的47.42 md，最低的小于1 md（表2）。这些数据为模拟污染提供了依据，渗透率很低的污染深度很浅，酸化时酸注不进去，不适合酸化处理。因此选择白垩系储层渗透率较高的进行后期酸液流动实验。

表2 孔隙度、渗透率测试结果

2 酸化解堵配方优选

砂岩酸化液体主要由前置酸、主体酸、后置液组成。前置酸作用为溶解碳酸盐岩矿物，避免主体酸与其反应生成微溶或不溶的沉淀；同时也起到将地层水推入地层深部的目的，防止它们与主体酸混合并反应形成沉淀。主体酸作用是溶解砂岩储层中的长石、胶结物、黏土或基质，消除污染或堵塞，增大流动通道。顶替液的作用是将井筒里的酸液和地层中残酸驱离井筒半径12~15倍以外，降低残酸中的反应产物沉淀对地层的伤害。

2.1 常规溶蚀实验

溶蚀实验为酸液体系选择提供依据，溶蚀率太低，达不到解堵效果；溶蚀率太高，破坏地层强度。

实验使用雅克拉岩心的混合岩粉，实验在80 ℃下反应1 h。在确定碳酸盐岩含量时，采用的前置酸液体系包括：10%醋酸、10%盐酸、15%盐酸和10%醋酸+5%盐酸；主体酸液体系采用了：10%醋酸+1% HF、10% 醋酸+5% 盐酸+1% HF、10% 醋酸+5% 盐酸+2% HF、5% 醋酸+10% 盐酸+1% HF。

表3 前置酸液溶蚀实验

由前置酸溶蚀实验可知（表3）：各种酸液体系溶蚀率接近10%，说明碳酸盐岩含量约10%。由于雅克拉白垩系地层胶结物多为沸石，沸石矿物对盐酸和土酸是敏感的。研究表明当沸石与盐酸或土酸接触时将产生严重的污染，而弱有机酸则能减少污染。因此尽量避免用HCl，前置酸推荐10%醋酸。

表4 主体酸（有机酸-土酸体系）溶蚀实验

由主体酸溶蚀实验可知（表4）：10%醋酸+1%氢氟酸的平均溶蚀率仅为4.85%；10%醋酸+5%盐酸+1%氢氟酸平均溶蚀率为16.1%；10%醋酸+5%盐酸+2%氢氟酸平均溶蚀率为19.95%。初步优化主体酸为10%醋酸+5%盐酸+2%氢氟酸。

2.2 添加剂评价

（1）缓蚀剂优选

酸液对金属都有腐蚀作用，特别是高浓度盐酸，它能严重缩短设备及管件的使用寿命，有时造成断裂事故，导致施工失败。酸对钢材的腐蚀用腐蚀速度表示，通常用单位为g /（m2·h）。实验评价了3种缓蚀剂的缓蚀效果： MKS-2、FBC-1和YL（保密）。如表5所示，MKS-2和FBC-1加量1%、2%和3%时效果都很好，为保证经济性确定加量1%。

表5 缓蚀剂评价实验

（2）铁离子稳定剂

酸液与金属设备及井下管柱接触，能够溶解铁垢和腐蚀铁金属，使酸液含铁量增多。为防止氢氧化铁沉淀，避免发生地层堵塞现象而加入的某些化学物质，称为铁离子稳定剂。实验评价了“YL铁离子稳定剂”的稳定铁离子能力。所谓稳定铁离子能力，即在pH值5~6的试液中，单位体积（或质量）铁离子稳定剂使体系不发生浑浊时稳定铁离子（Fe3+）的质量。从YL铁离子稳定剂评价实验可以看出（表6）：2.5%浓度的YL稳铁剂的络合率为87.01%，而3.0%浓度的较2.5%的仅增加2.1%，所以优化2.5%浓度的YL稳铁剂作为酸化铁离子稳定剂。

（3）NH4Cl防膨剂用量优选

对于水敏地层，酸化时需要防止黏土膨胀而污染地层，设定NH4Cl浓度为8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%和蒸馏水，用Y1 （5 274.10 m）岩心进行实验，其初始标准盐水渗透率为1.343 md。实验过程中先通标准盐水测定岩心渗透率；再通8%NH4Cl溶液，浸泡12 h，再测标准盐水渗透率；再重复以上步骤测定通其余浓度NH4Cl溶液浸泡后的渗透率。

表6 YL铁离子稳定剂评价实验

图1 NH4Cl防膨剂实验结果图

由图1可知：NH4Cl浓度大于5%后岩心渗透率基本不变；而通4%NH4Cl溶液后，岩心渗透率下降了64%左右，通蒸馏水渗透率降低了82%。因此推荐NH4Cl防膨剂浓度5%以上。

2.3 岩心酸化流动实验

将白垩系6块岩心进行了钻井液滤液污染实验，对这些污染的岩心进行酸液流动实验，基于实验结果优选酸液和判断酸化驱替效果。

根据上述实验优选出酸化解堵配方为：

前置酸：10% CH3COOH + 5% NH4Cl +1% MKS-2缓蚀剂+2.5% YL铁离子稳定剂。

主体酸：10% CH3COOH + 5% HCl + 2% HF + 5% NH4Cl + 1% MKS-2缓蚀剂+2.5% YL铁离子稳定剂。

后置液：5% NH4Cl+1% MKS-2缓蚀剂+2.5% YL铁离子稳定剂。

选取Y1 （5 274.82 m）、Y2（5 295.58 m）两组有代表性的岩心实验结果作为说明， 结果如下所示：

（1）Y1（5 274.82）岩心模拟实验

如图2所示，注入前置酸时，Y1（5 274.82）岩心渗透缓慢增加，表明碳酸盐岩矿物逐渐溶解，渗透率增加。注主体酸时渗透率增加较快，表明主体酸对污染物及岩石矿物成分溶解。主体酸注入后渗透率恢复到比污染前渗透率高一些，说明解堵效果较好。

图2 Y1（5 274.82）岩心渗透率随酸液注入变化图

（2）Y2（5 295.58）岩心模拟实验

如图3所示，注入前置酸时，Y2 （5 295.58）岩心渗透缓慢增加，表明碳酸盐岩矿物逐渐溶解，渗透率增加。注主体酸时渗透率缓慢增加，注入几倍孔隙体积后渗透率恢复到污染前的渗透率，说明酸化效果较明显。

图3 Y2（5 295.58） 岩心渗透率随酸液注入变化图

3 现场应用

Y3井因井下故障进行修井作业，修井后气举无产量。2014 年11月实施酸化解除污染，施工注入前置酸13 m3，主体酸12 m3，后置液26 m3。改造后初期日产油40 t/d，日产气11.1×104m3，取得较好的酸化解堵效果。

4 结 论

（1）岩心溶蚀实验表明，碳酸盐岩含量约10%。由于雅克拉白垩系地层胶结物多为沸石，前置酸尽量避免用HCl，推荐10% CH3COOH。

（2）NH4Cl防膨实验表明：浓度>5%能起到防膨作用。

（3）结合岩心酸化流动实验和其他实验结果，优选前置酸为：10% CH3COOH + 5% NH4Cl + 1% MKS-2 + 2.5% YL铁离子稳定剂；主体酸为：10% CH3COOH + 5% HCl + 2% HF + 5% NH4Cl + 1% MKS-2 + 2.5% YL铁离子稳定剂；后置液：5% NH4Cl + 1% MKS-2 + 2.5% YL铁离子稳定剂。在岩心酸化流动实验中，岩心渗透率增长明显，恢复到理想渗透率，表明配方优选合理。

（4）Y3井应用酸化解堵配方在现场取得较高产能，说明该解堵配方在雅克拉白垩系储层具有良好适应性。

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Research and Application of Acidizing Formula of Cretaceous Reservoirs in Yakela Gas Field

（Petroleum Engineering Technology Research Institute of Sinopec Northwest Oilfield Company, Xinjiang Urumqi 830011, China）

The purpose of sandstone acidizing is to eliminate the formation pollution near the well, so as to restore the production capacity. The formula of acidizing fluid largely determines the effectiveness of acidizing measures to remove the formation pollution. In this paper, the core dissolution experiment and additive evaluation experiment were used to optimize the plugging removing acid system and additives of Cretaceous reservoir in Yakla gas field, and the response of core permeability to acid injection was tested through the core acidizing flow experiment to evaluate the effect of acid system on eliminating the pollution. The formula has been applied in the acidizing of well Y3,and obvious effect has been obtained.

sandstone acidification; Yakela gas field; acid system; plug removal

2019-12-19

应海玲（1986-），女，浙江省东阳市人，工程师，硕士，2010年毕业于长江大学地球探测与信息技术专业，研究方向：从事酸化压裂技术工作。

TE 357.2

A

1004-0935（2020）03-0275-04