页岩油结垢堵塞水平井解堵阻垢有机酸体系

引用格式：岳渊洲，马红星，刘环宇，钟建伟，付继有，田伟东，王一航，刘银娟. 页岩油结垢堵塞水平井解堵阻垢有机酸体系［J］. 石油钻采工艺，2024，46（3）：359-367.

摘要：庆城油田长7 页岩油藏采用长水平井压裂、增能、渗吸一体化的体积压裂技术实现规模效益开发，部分油井近井带结垢堵塞较为严重，导致产量下降较快，采用常规酸液体系恢复产能效果不理想。通过分析井筒冲砂返出的垢质胶结物的结垢特征、化学组分以及采出水离子的组成，探讨了地层结垢机理，针对性研发了适合庆城油田页岩油水平井解堵的长效复合有机酸解堵体系。研究结果表明，采出水中大量成垢离子在近井带结垢沉淀后包裹支撑剂并逐步填充颗粒缝隙，结垢类型以碳酸盐类为主，部分井出现硫酸钡锶垢。研发的复合有机酸解堵体系对垢样的溶蚀率达到80% 以上，对N80 钢材的腐蚀速率低至1.920 g/（m2·h），防垢率大于85%，与地层水的配伍性较好，具有良好的长效解堵性能和防腐蚀性能。在庆城油田页岩油水平井现场应用5 口，单井增油由3.5 t/d 提高至5.1 t/d，有效期由190 d 提升至450 d 以上，取得了良好的增产效果，为同类页岩油藏的高效开发提供了技术借鉴。

关键词：页岩油；非常规油气；勘探开发；工程技术；长水平井；结垢堵塞；酸化；长效解堵体系；庆城油田

中图分类号：TE358.5 文献标识码： A

0 引言

鄂尔多斯盆地长7 期为湖盆最大湖泛期，半深湖—深湖面积达6.5×104 km2，湖底平原区形成大面积重力流沉积砂体，延长组长7 段自下而上细分为长73 亚段、长72 亚段和长71 亚段，根据岩性组合、砂地比、砂体厚度等因素分为夹层型、纹层型和页理型3 种类型，长71+2 夹层型页岩油勘探开发取得重大进展，2019 年探明我国首个整装10×108 t 级的庆城大油田。2022 年长73 纹层型页岩油的勘探也取得重大突破，增储上产空间巨大［1］。

庆城油田页岩油储层具有低压、低脆性指数和微纳米孔隙发育的特征，在探索实践中逐步形成了长水平井压裂、增能、渗吸一体化体积压裂技术，单井产量大幅提升，从而实现了庆城油田的规模效益开发［2］。该技术通过高密度细分切割提高人工裂缝控制程度，采用多功能压裂液实现地层增能和提高油水渗吸置换效率［3］，单井入地液量可以达到2.5 万m3，加砂量在3 500 m3 以上。此新型开发模式下水平井的初期产能可达到18～20 t/d，随着开发时间的延长，部分油井产量下降较快，投产3 年内日产油量不到5 t/d 的油井数占比达到10.6%，为此开展了低产井产能恢复技术探索。2021 年实施冲砂清洁井筒措施60 口，平均单井增产2.3 t/d，无效井占比高（大于40%），同时在冲砂过程中发现85% 的油井水平段返出砂垢胶结物，初步判断压裂后支撑带和近井储层孔隙内存在结垢现象，是造成油井产量下降的重要因素。魏建光等通过实验研究得出结论，不同性质的外来流体对古龙页岩油储层孔隙结构有一定的伤害［4］。压裂后的细砂、碎屑等可以作为晶体生长位点促使垢沉淀并在焖井后造成部分裂缝因结垢消失［5］。压裂液与地层水中结垢离子沉淀以及絮凝反应都与温度、压力和化学成分的改变有关［6］。

针对结垢堵塞井，酸化是油田开发中最常用的解堵、增注、增产措施，能够有效解除地层堵塞，恢复地层渗透率。常见酸化工艺有酸洗、基质酸化和酸压，砂岩油藏酸化研究多以基质酸化为研究对象，酸液注入地层孔隙后产生酸岩反应，溶解储层中长石、黏土、石英、硅质岩屑等矿物，形成酸蚀蚓孔，从而提高储层渗透性［7］。国内外在砂岩酸液体系研究中主要有特低渗砂岩油藏增产土酸体系［8］，利用有机酸缓慢释放氢离子来达到储层深部解堵的有机缓释酸体系［9］，用特殊覆膜材料包裹固态酸成胶囊状来缓慢释放氢离子的胶囊酸体系［10］，利用氟硼酸在水中多级水解产生氢氟酸来缓慢释放氢离子的酸液系列［11］。此外常规酸液体系在工艺上需要分前置液、处理液、后置液等进行不同的多个段塞注入，为简化施工程序，抑制二、三次沉淀，一体化酸逐渐成为研究热点［12］，其原理是在土酸体系中增加有机酸，达到缓速和螯合金属离子的目的［13］。目前长庆油田延长组长7 段页岩油水平井结垢和解堵的研究较少，借鉴长6 段水平井酸化的土酸体系［14］，探索开展酸化解堵6 口，措施后平均单井增产3.5 t/d，措施增产有效期190 d，发生2 起作业管柱腐蚀断裂落井事故。基质酸化酸液体系中氢氟酸在酸化过程中产生氟化物沉淀，溶蚀石英砂支撑剂，抑制二次结垢性能不强，因此需研制可解除长7 层压裂支撑带和储层内结垢的长效解堵体系，进一步提高酸化效果。

通过油井采出水离子变化趋势和垢样化学组成分析，结合岩心流动实验，明确了页岩油水平井入地压裂液可溶蚀铁白云石等地层矿物，造成采出水成垢离子浓度增加，生产过程中因温度、压力的变化在近井储层及支撑剂缝隙中结垢沉淀并堵塞油气渗流通道，垢型主要为碳酸盐类。针对性优化酸液配方，将盐酸和甲酸、乙酸及草酸等有机酸复配，优选缓蚀剂和长效阻垢剂，得到适合庆城油田页岩油低产水平井的长效复合有机酸解堵体系，矿场试验5 口井，平均单井增油5.1 t/d，措施增产有效期在450 d 以上，平均单井累增油2 300 t，解堵增产效果好。