转向酸体系室内评价及其在伊拉克现场的应用

李文杰，谷庆江，张秀青，王绍达，杨 彬，王云云，崔福员，徐杏娟，尹海霞，谢春捷

（1.渤海钻探工程技术研究院，天津 300280；2.渤海钻探井下技术服务公司，天津 300280）

碳酸盐岩储层酸化通常为裂缝性储层，非均质性强，酸岩反应快，因此必须通过一定处理手段才能得到好的改造结果。转向酸具有良好的均匀布酸效果，且施工简单、破胶彻底、易于返排、清洁环保等特点受到越来越多的认可和欢迎，尤其是对于水平井措施改造[1-4]。水平井由于水平段与钻井液的接触时间更长，给地层质量造成的损害更严重。连续油管酸化技术不仅可以解除水平井段的表皮损伤，近井地带伤害，增加储层与井筒的连通性，降低表皮系数，还能够有效对水平井段顶部进行布酸，确保地层和水平井段的酸液作用距离，进而起到了增产效果[5，6]。在国外，连续油管酸化技术具有简单方便，施工效果好，复杂情况处理及时等优点，得到越来越多的应用。伊拉克Mishrif 储层主要为孔隙型碳酸盐岩油藏，具有高孔低渗的特征，储层温度80 ℃左右，目前主要采用长井段水平井线性井网开发，水平井段长800～1 000 m。常规的笼统酸化效果较差，因此后期施工主要采用转向酸体系+连续油管拖动酸化工艺技术，整体开发获得了较好的酸化效果[7-10]。为了确定转向酸在该储层的适应性，对转向酸体系进行详细研究，并进行现场应用评价分析。

1 转向酸室内评价

1.1 试验方案

1.1.1 主要原料 酸化用转向剂、转向酸用缓蚀剂、酸化用缓蚀剂、酸化用多效添加剂（以上产品均为渤海钻探工程技术研究院自产产品），盐酸（分析纯）、岩心（伊拉克Mishrif 层）、碳酸钙、原油。

1.1.2 主要试验仪器及设备 MARS 600 流变仪、GWF-4 高温高压动态腐蚀仪、ZNN-D6A 耐酸六速旋转黏度计、岩心伤害试验仪、水浴锅等。

1.2 试验内容

测定转向酸体系性能及转向等效果。

1.3 试验结果及讨论

1.3.1 转向酸体系的整体性能评价 根据前期研究确定转向酸体系最终配方为：20%HCl+6.0%酸化用转向剂+1.5%转向酸用缓蚀剂+1.0%酸化用多效添加剂（破乳、助排、铁稳），配制转向酸溶液，对其性能进行测试（见表1）。

从表1 可以看出，转向酸体系均匀稳定，鲜酸时黏度较低，为3 mPa·s，易于泵入；酸岩反应后，酸液浓度降低，酸液体系黏度增加，当残酸pH 值为近中性时，80 ℃加热1 h，在剪切速率为10 s-1条件下黏度可达到1 600 mPa·s，呈凝胶状，可以起到暂堵高渗储层孔隙的作用，实现储层转向的目的。向转向酸体系加入10%原油，80 ℃加热30 min，体系表观黏度小于3 mPa·s，说明转向酸体系在80 ℃左右地层遇到原油后可以完全破胶而且不存在残渣。转向酸体系遇油后自动破胶，黏度小，无残渣，易于返排，减少了对地层的伤害。

1.3.2 转向酸体系及成胶性能评价 成胶后转向酸体系呈果冻状（见图1），而且耐温性能良好，可以有效堵塞储层中较大的孔隙，起到缝内转向、均匀布酸的目的并且成胶黏液遇油破胶，破胶液流动性良好，极易返排，而且破胶液均匀无残渣，从而减少对储层的伤害。

1.3.3 转向酸成胶液耐温效果评价 将配制好的转向酸成胶液置于MARS 600 流变仪中，在170 s-1剪切条件下加温至80 ℃，进行抗剪切实验，结果（见图2）。

通过试验可以看出，转向酸具有很好的耐温效果，而且在剪切1 h 后体系黏度仍能保持在100 mPa·s，体现了本转向酸体系具有较好的耐温耐剪切性能。

1.3.4 转向酸体系的转向效果评价 利用伊拉克现场取得的岩心进行孔隙度测定，配方为：

常规盐酸：20%HCl+1.0%酸化用缓蚀剂+0.5%酸化用多效添加剂。

转向酸：20%HCl+6.0%酸化用转向剂+1.5%转向酸用缓蚀剂+1.0%酸化用多效添加剂。

表1 酸化用转向酸常规性能表

图1 转向酸转向及破胶示意图

图2 转向酸流变曲线

表2 转向酸与常规盐酸酸蚀岩心后孔隙度对比表

试验结果（见表2）。表2 试验数据表明，与常规盐酸相比转向酸可以有效增加储层孔隙度。这是因为由于转向酸的转向特点，使得在岩心上的波及范围较广，达到提高酸液波及范围，从而避免了局部反应过量，实现均匀布酸的目的。

常规盐酸只能在酸岩反应强烈的地方作用，反应后岩心仅能实现部分酸蚀；而转向酸可以在整个岩心上尽可能多的区域反应，可以实现均匀刻蚀（见图3）。

2 现场应用

2.1 施工井基本情况

2.1.1 基本数据 ADM-X 井为伊拉克某油田一口开发水平井（新井），目的层位Mi4 层，水平段A 靶点位置为2 998.0 m，C 靶点为3 998.0 m，水平段长1 000 m，152.4 mm 裸眼完井，88.9 mm 油管下至2 207.45 m。

图3 转向酸对岩心的溶蚀示意图

2.1.2 施工层段及储层物性 层段：Mi4，共1 000 m，分9 段酸化。地层压力：29.12 MPa，破裂压力：50.4 MPa。储层物性：储层为纯度较高的碳酸盐岩，岩屑酸溶蚀度在90%以上。

2.1.3 酸化用量设计 根据孔隙度及渗透率的大小，优化用酸量，达到较好的酸化处理半径，使得施工井段布酸量均匀一致，达到整个储层均匀酸化的目的（见图4）。

2.2 施工过程

主要的施工过程分为五个部分：

A1：该过程主要为连续油管的下入过程，下入过程采用降阻液，降低连续油管与井壁间摩阻，使得连续油管顺利下入目的层位；

A2：该施工过程为目的层位的清洗，首先采用互溶液将储层岩石表面原油有机质进行溶解，之后加入常规盐酸将储层岩石表面无机质进行清除，之后利用大量清水将溶解物质洗出井筒；

A3、A4、A5：该施工为转向酸酸化施工过程，该过程分为三段，选用转向酸通过拖动连续油管方式对储层进行酸化。

从施工过程（见图5）可以看出，转向酸进入储层后，压力出现了明显的增加。结果表明转向酸进入储层后进行反应，形成的凝胶能够达到堵塞高渗层段的目的，实现均匀布酸的目的。

图4 酸化半径与孔隙度、渗透率关系

图5 施工曲线

图6 初始产量图

2.3 施工效果

该井酸化施工取得成功，经过气举迅速投产，产量1 795.8 bbl/d@20/64 油嘴，其中产油为1 580.3 bbl/d，含水率12.0%（见图6）。与相邻3 口井初始产量相比，产量增加20%以上。通过计算表明，该酸化施工后表皮因子为-3.82，表明通过酸化有效解除了井底的污染。目前，该转向酸体系在伊拉克碳酸盐岩储层进行了大规模应用，年酸化能力30 井次以上。

3 结论

（1）转向酸体系配伍性、抗腐蚀性、铁稳、破乳等性能均呈现出良好的效果，转向性能优异，满足酸化施工要求，同时转向酸成胶后遇油破胶，有利于返排，从而减少对储层的伤害。

（2）流变试验表明，加热后的转向酸成胶液黏度仍能保持较高，体系耐温性强，具有良好的耐温耐剪切效果。

（3）采用转向酸体系避免了常规盐酸局部反应过量的缺点，大幅提高了酸液波及范围，从而达到均匀布酸的目的。

（4）现场试验表明，根据储层情况合理设计施工方案、进行酸量优化及各个层段布酸量的优化，使得施工顺利进行。

（5）转向酸体系现场应用时，压力变化明显，表明转向酸实现了储层内转向的目的。