多氢酸体系在粘土矿物伤害井中的应用

郭成 张涛 简成

（1、中海油能源发展股份有限公司工程技术湛江分公司，广东 湛江524000 2、中法渤海地质服务有限公司湛江分公司，广东 湛江524000 3、中海石油（中国）有限公司湛江分公司，广东 湛江524000）

1 粘土矿物伤害分析

虽然粘土矿物在储层中含量不高，但其独特的结构、成分、形态以及在储层中的产状等会导致在油气开采中出现各种储层伤害问题。对于不同种类不同成分的粘土矿物在相同或者不同的储层条件下由于各种生产状况会造成不同的伤害，主要来说分为三种，酸敏、微粒运移和结垢[1]。

酸敏主要是粘土矿物中的绿泥石在酸性环境中会破坏晶体结构，造成结构中的Fe2+、Fe3+、Mg2+等离子出溶，易生成Fe（OH）3和Mg（OH）2等沉淀[2-3]。微粒运移主要发生在富含蒙脱石这种易膨胀的成分含量较高的粘土矿物储层，粘土矿物结构易被破坏，在破坏的边缘部分会产生电荷，吸引极性分子，造成微粒运移的现象。

结垢是指钻完井液中的钠离子置换了粘土矿物中含有的Mg2+和Ca2+，然后与溶液中的OH-、CO32-等生成CaCO3、Mg（OH）2等沉淀，随着钻完井液不断的注入，置换反应一直存在，沉淀不断地堆积造成储层通道堵塞，严重伤害储层，过早结束油田的寿命[4-5]。

2 油井概况

2.1 储层特征分析

A 井位于南海西部北部湾盆地，储层孔隙度为15.1%～21.0%，平均孔隙度19.7%；渗透率为12.6～359.9mD，平均渗透率247mD，主要为中孔、中渗储层，油藏压力系数0.7，温度为92℃。

根据测井资料，储层段泥质含量较高，大部分井段泥质含量在18%～22%，全井段加权泥质含量平均为10.3%。粘土矿物中伊蒙混层和绿泥石占比较高，伊蒙混层中蒙脱石含量75%～80%，粘土矿物吸收膨胀性较强。

2.2 储层伤害原因分析

A 井配产100 方/天，完井后实际产量18 方/天。初步分析该井产液量未达到预期的主要原因为储层中蒙脱石含量较高，在高密度钻井液条件下微粒运移加剧，造成粘土矿物膨胀，堵塞流道。

表1 是在钻二开及打开储层阶段，使用的PDF-MOM体系油基钻井液数据，此时钻井液中阳离子含量较多，同时升高了地层的PH 值，粘土矿物的结垢反应生成大量沉淀，降低地层的联通性，从而导致产液量未达到预期。

3 酸液体系设计

针对储层伤害基于粘土矿物的微粒运移和结垢反应造成储层通道堵塞，优选解堵药剂。多氢酸体系[6-7]配置主要分以下部分：预处理液、前置液、主处理液、后置液、顶替液。

预处理液：清洗油管内壁附着的死油和胶质沥青质，溶解和分散在目的层近井地带由于重烃而存在的薄层，防止沉淀和堵塞。

前置液：主要功能是溶解地层中碳酸盐成分（主要包括方解石、白云石、绿泥石等胶结物）和隔离地层水，防止地层pH 偏高。

主体酸：与岩层发生反应，溶解岩石的骨架颗粒（石英、方解石、长石等），解除储层深部堵塞。

后置酸：将主体酸顶替入地层深部，保证活性酸能在基质中形成足够的穿透深度，保持pH 值，防止二次沉淀的生成。

顶替液：将酸化管住内的后置酸顶入地层，防止腐蚀管住，同时把主体酸顶入地层更深部。

多氢酸体系选择：

（1）岩屑溶蚀实验

采用盐酸以及多种浓度的多氢酸处理液进行岩屑溶蚀实验，结果如图1 所示。

从柱状图可以看出优选前置液为50%集成多氢酸预处理液，优选处理液为50%多氢酸主处理液。

图1 多氢酸体系选择

（2）多氢酸体系与地层流体配伍性实验

图2 是是前置液（50%多氢酸预处理液）和与油样混合液和50%多氢酸主处理液与油样混合液配伍性实验过程图，实验表明，配伍性良好。

图2 多氢酸和地层流体配伍性实验

通过上述情况，设计酸液配方见表3。

表2 多氢酸配方表

4 现场施工及应用效果分析

该井酸化施工压力25MPa 左右，施工排量0.1～0.4m3/min，人地酸量50m3，入地液量70m3。整个施工过程顺利。A 井酸化施工曲线图如下，从曲线可以看到随着酸液的进入，施工压力明显降低，由17MPa 降低到了7MPa，吸液能力明显增强，同时返排残液62.75m3，返排率达到89.6%，说明应用酸液体系施工后残酸返排率高，能有效降低由于残酸滞留地层引起的水锁损害。

酸化后日产液量从18m3/d 提升到了68m3/d，充分说明了多氢酸解除粘土矿物伤害的效果显著。

图3 酸化解堵作业曲线图

5 结论

5.1 多氢酸体系相较于常规酸如土酸、盐酸等在砂岩储层酸化解堵作业中具有成本低，施工方便，效果好等特点，能够延缓酸液与储层粘土的反应速度，加强对石英的溶蚀作用，降低了二次沉淀的对储层造成新伤害的风险，对于恢复和提高油井产能有着显著的效果。

5.2 通过岩屑溶蚀实验、地层流体配伍性实验等优选多氢酸配方体系，并在A 井砂岩储层中实际应用，提高了油井产能，解除了粘土矿物对储层的伤害，施工效果显著。