一种用于高泥质砂岩储层解堵液配方实验评价

张燕利

（中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院，河南南阳 473132）

为了防止钻、完井过程中井壁垮塌或控制溢流，井筒内压力一般都大于地层压力，这将导致钻井泥浆侵入储层，造成泥浆污染。据文献报道，近井地带钻井泥浆的侵害可使渗透率降到原始渗透率的10%以下，导致新投产井投注效果差，严重影响生产效益[1]。

泥质砂岩含量高的部分新投产井，在钻井过程中易受到伤害，造成区块欠产欠注严重，必须有针对性地开展钻井泥浆污染酸化解堵配方研究，形成酸化解堵配方，降低储层伤害，提高开发效益[2]。

1 储层泥浆污染的潜在损害因素

魏岗油田储层物性较好， 孔隙度为19.0%～27.0%，平均 24.9%；空气渗透率为0.017～1.036μm2，平均0.479 μm2；平均含油饱和度为67%。原油具有含蜡高、凝固点高、饱和压力低、黏度中等的特点，含蜡量为32.00%～53.68%，凝固点为42 ～65 ℃，胶质和沥青质含量为11%～13%。

魏岗油田储层在钻、完井过程中易受泥浆污染，根据储层特征及钻井液类型，分析储层污染潜在的损害因素有:①钻井液中的固相易侵入高孔、高渗储层，且侵入深度大，污染严重；②储层胶结疏松，当外来流体侵入储层时会引起储层骨架颗粒的脱落、运移，堵塞孔喉；③储层黏土矿物主要以蒙脱石、伊蒙混层为主，当不配伍的钻井液进入储层引起黏土矿物的水化膨胀、脱落，造成储层空间、油流通道破坏，渗流能力降低。

2 解堵酸液配方实验

针对储层特征及伤害因素，确定酸化措施的对策主要有:①筛选合适的酸液质量分数，提高酸化有效作用距离；②优选高效的铁离子稳定剂及缓蚀剂，降低氢氧化铁沉淀对储层的二次伤害；③优选抗酸渣剂，降低酸渣带来的二次伤害；④筛选优质的耐高温缓蚀剂，降低酸液对井筒和管柱的腐蚀；⑤优选高效表面活性剂，降低酸液的流动阻力，提高残酸的返排能力[3]。

2.1 泥浆溶蚀主体酸液配方实验

2.1.1 酸液对泥浆滤饼的溶蚀实验

开展酸液对钻井泥浆滤饼的溶蚀实验，分析酸液解除钻井泥浆污染物堵塞的能力。室内配制不同质量分数的酸液，进行滤饼溶蚀实验，计算溶蚀率，通过溶蚀率曲线，找出拐点，确定酸液质量分数。

（1）选取不同质量分数的盐酸来确定溶蚀率。实验结果表明，盐酸对泥浆滤饼具有一定的溶蚀能力。当HCl 质量分数添加至12.0%后，溶蚀率曲线趋于14.0%左右（图1），因此，确定HCl 质量分数12.0%为溶蚀率拐点。溶蚀率偏低时，需进一步优选主体酸液。

图1 盐酸质量分数对1#滤饼溶蚀率实验

（2）选取不同质量分数的HF 酸来优选溶蚀率。实验结果表明，在HCl 质量分数为12.0%的酸液中，添加不同质量分数的HF 后，酸液对泥浆滤饼具有更强的溶蚀能力。当HF 质量分数添加至1.5%时，溶蚀率趋于40.00%左右（图2）。初步确定主体酸配方为12.0%HCl+1.5%HF。

图2 主体酸对1#滤饼溶蚀率实验结果

2.1.2 岩屑溶蚀实验筛选氟硼酸酸液体系（HBF4）

魏岗油田储层泥质含量高且胶结疏松，常规酸液体系易破坏岩石骨架，造成黏土微粒运移。在生产过程中，泥质细粉砂运移到近井地带沉积造成堵塞，产生速敏问题，导致地层渗透率下降。室内开展的酸液配方经魏岗油田岩心流动实验证实，初选的主体酸液对储层改造能力很弱，从岩心端面对比看（图3），酸液对岩石骨架存在破坏，导致微粒运移[4-6]。因此，要求酸液不仅能有效解除泥浆污染，还应具有稳砂功能，需进一步开展室内稳砂研究。

图3 酸化前(左)、后（右）岩心进液端部照片

HBF4能溶解黏土矿物中的铝离子，降低黏土矿物的阳离子交换能力，使黏土钝化，减少黏土矿物的膨胀，防止因黏土膨胀对地层造成的伤害。HBF4还可与地层矿物发生二次反应，也就是次生的氟硅酸进一步与铝硅酸盐反应，并在黏土表面形成硅凝胶。硅凝胶可使黏土微粒产生化学凝聚作用，凝聚后的微粒在原地胶结，可使处理后因流量加大而引起的微粒运移受到限制，起到了稳定黏土矿物的作用[7-8]。

在酸液体系中加入HBF4，可以解除地层堵塞，起到稳砂作用。开展酸液对岩屑的溶蚀实验，在土酸体系中加入不同质量分数的HBF4，根据溶蚀率曲线找出拐点，确定最佳质量分数。从图4 可知，在土酸体系中加入不同质量分数的HBF4，质量分数大于4.0%时，溶蚀率基本维持在33.2 左右，优选出的质量分数为4.0%。

2.2 缓速酸配方

图4 不同质量分数的HBF4 对岩屑的溶蚀率

针对储层泥质含量高且胶结能力弱，外来流体进入储层，可能造成微粒运移，导致深部污染堵塞的问题，需要筛选缓速酸配方，通过减缓酸盐反应速度，达到深部酸化解堵的目的。

从图5 可以看出，4 种不同质量分数的酸液分别开展酸盐反应实验，通过绘制不同反应时间的溶蚀率曲线，发现当HAc 质量分数大于2.0%时，酸液对岩屑的溶蚀具有缓速性，反应时间基本趋于2.5 h，因此，选定HAc 质量分数为2.0%。最终优选的主体酸液为12.0%HCl+1.5%HF+4.0%HBF4+2.0%HAc。

图5 缓速酸对1#岩屑溶蚀率实验

2.3 酸液添加剂

2.3.1 抗酸渣剂

优质抗酸渣剂可以减少酸液与原油中的胶质、沥青质反应带来的二次伤害。为了确定合理的抗酸渣剂添加质量分数，开展不同条件下酸渣含量测定实验。实验结果表明，抗酸渣剂质量分数越高，酸液与原油反应残渣越少（图6），建议采用抗酸渣剂的质量分数为2%。

图6 烘干后的酸渣

2.3.2 黏土稳定剂

根据防膨率测试（SY/T-94 行业标准）方法，在酸液中加入黏土稳定剂，可防止未溶解黏土矿物膨胀、分散和运移，有利于提高酸化效果。根据黏土稳定剂防膨实验，与酸液分散配伍实验，确定出防膨效果好且与酸液分散配伍性好的黏土稳定剂。实验结果推荐使用黏土稳定剂质量分数为2.0%。

3 酸液配方性能评价

3.1 酸液溶蚀率实验

为了考察配方酸液对魏岗储层岩屑的改造能力，开展了配方酸液在储层条件下对岩屑的溶蚀实验。取2#岩心，以储层温度60 ℃进行配方酸液对岩屑的溶蚀实验，反应3 h，实验结果见表1。从表中可以看出，配方酸液对岩屑的平均溶蚀率为33.6%，有较强的溶蚀能力，能满足现场需求。

3.2 酸液配方岩心流动实验

表1 2#岩心岩屑溶蚀率实验结果

取3#岩心开展配方酸液对岩心的流动实验，考察配方酸液对被污染岩心的渗透率恢复能力。实验方法:①正向驱替煤油，测基础渗透率（k0）；②反向驱替钻井液，测岩心伤害后渗透率（k1）；③反向驱替酸液，停泵反应2 h；④正向驱替煤油，测基础渗透率（k2）。实验结果见图7。

从图7 可以看出，岩心注入钻井液后，渗透率下降，经综合酸液酸化解堵后，岩心渗透率恢复，经观察发现，岩心端部无出砂现象，表明该酸液在解除泥浆污染堵塞的同时稳砂性能较好，没有出砂现象。

4 结论及建议

（1）采用常规酸液酸化泥质含量高的砂岩储层时，酸液对储层会过快或过度溶蚀，易使疏松砂岩骨架破坏导致微粒运移，引起储层伤害。

（2）HBF4酸液体系在酸化过程中对钻井泥浆有较好的溶蚀能力，且具有较好的稳砂性能，能有效降低酸液对储层的过度溶蚀，防止骨架破坏和微粒运移。

图7 3#岩心流动实验