塔里木油田水平井酸化工艺技术研究及应用

塔里木油田水平井酸化工艺技术研究及应用

常泽亮

Ξ

(塔里木油田分公司勘探开发研究院)

袁学芳　陆　伟　

陈　竹

(塔里木油田分公司开发事业部)

　　　　摘要　超深水平井水平段存在污染伤害,酸化解堵成为首选措施。论述了塔里木油田超深水平井完井的特点,对水平井段污染伤害的主要原因进行了对比分析。开展了塔里木油田深层水平井酸液配方研究与优化、砂岩基质酸化工艺技术的研究与现场试验推广,取得了增产效果和良好的经济效益、社会效益。

关键词　水平井　污染伤害　缓速酸　酸化　工艺　研究　应用

　　由于水平井井身结构特点和不同于直井的地层渗流规律,决定了水平井的水平段易受到钻井液固相及滤液的伤害,加上水平段钻井时间相对较长,外来流体与地层原油在一定地层条件下形成乳状液,产生乳液堵塞,对单井的产能影响也较大。

为了更好地解除水平井污染,恢复水平井产能,开展了水平井砂岩基质酸化工艺技术的研究和现场应用,首次在LN22242H1井应用(两次酸化),达到了预期目的,获得日增产82t原油的良好酸化效果。将该井成功的经验应用到HD429H等水平井,同样取得了非常显著的酸化增产效果,获得了显著的经济效益和社会效益。

中,漏失泥浆近300m3,因而其固相堵塞比较严重。②钻井液滤液对储层造成的伤害。由于钻井液滤液的侵入,滤液与地层流体的不配伍性,容易产生沉淀或乳化堵塞。③颗粒运移和乳化堵塞。井底附近储层粘土膨胀及颗粒运移,对储层造成新的伤害。轮南油田三叠系、哈德石炭系储层均存在一定的碱敏、酸敏特性,一则现场钻井所采用的钻井液均为碱性,会对储层造成一定的碱敏伤害;二则在钻经水平段时,泥浆中一般混入部分油,因而滤液更容易在储层孔喉形成水锁及乳化堵塞。

综上所述,LN22242H1和HD429H等受到污染的水平井均存在着较为严重的固相颗粒、乳液、水锁等储层损害。

2.污染伤害对产能的影响

塔里木油田143口超深水平井中,大部分水平井产液情况和测试资料表明水平段存在污染伤害,导致水平井的实际产量与地质配产存在差距,分析归纳为三种类型:①有的井投产就不产液。调查表明,超深水平井储层伤害非常严重,主要伤害原因来自于钻井液固相及滤液对储层的伤害。②部分井生产初期产量较高,但随着生产的进行,产量急剧下降。这类水平井的数量占大多数。通过对这类井生产数据及作业情况的分析对比,确定除地层能量原因外,引起这类井单井产量急剧下降的重要原因就是乳液对地层的堵塞。③初期产量较低,但随着生产的不断进行,在工作制度不变情况下,单井产量逐渐上升。表明储层堵塞逐渐消除。

超深水平井伤害分析

1.污染伤害原因分析

以LN22242H1、HD429H井为例,通过对其钻井历史和完井求产过程的分析,认为影响这两口水平井产能的主要原因在于储层受到了严重的污染伤害,即:①钻井液固相浸入对储层造成的伤害。钻井模拟实验数据显示,固相颗粒进入岩心1～4cm,使井壁表面厚约3mm地层的渗透率受到严重堵塞。一般情况下,储层物性越好,伤害越严重。这两口水平井水平段储层物性较好(两井储层孔隙度在24.0%左右,渗透率超过100×10-3μm2),采用聚璜

泥浆体系钻井,由于LN22242H1井在钻水平段时未用暂堵剂保护油层,并且该井在钻开水平段的过程

采油所,邮政编码:841000。

Ξ常泽亮,男,工程师,1991年毕业于大庆石油学院,现从事油田化学工作。地址:新疆库尔勒市123#塔里木油田分公司勘探开发研究院

第13卷　第2期常泽亮等:塔里木油田水平井酸化工艺技术研究及应用53

砂岩基质酸化探索研究

1.酸化可行性分析

残酸返排时间也较长。在酸化添加剂筛选过程中,

特别考虑加大高温酸化缓蚀剂用量,实际为2.0%。

表2　残酸液pH值与时间关系

残酸液HCl

pH值

10min4.51.7/

20min5.01.8/

30min5.51.81.8

40min5.51.8/

50min5.51.9/

60min5.51.91.9

分析可知,造成水平井单井产量较低的原因主要是储层受到了较为严重的伤害。这是水平井的井身结构特点决定的。若不采取合理措施,水平井单井产量势必受到影响,难以发挥水平井单井产量高的优势。根据塔里木油田超深直井砂岩基质酸化的经验和现有的储层改造技术措施,认为对超深水平井砂岩储层进行酸化解堵可以进行尝试探索。

但是,水平井酸化也存在一定的技术难点:①井深、地层温度高,对酸化工作液配方的性能要求高。超深水平井酸化用酸量较直井大得多,要求酸液具有更好的耐高温性能。②酸化施工时间长,对施工设备及施工后的残酸返排都带来许多难题。③酸化规模难以确定,没有成熟的设计软件提供设计参数。④施工工艺选择有难度,水平井段均匀布酸困难。这些技术难点为超深水平井砂岩基质酸化工作的研究和现场实施带来了许多的风险。

通过对国内外水平井相关资料的调研分析认为,在室内开展酸液配方调试和优化、精心设计用酸量、施工参数、选择合理有效残酸返排工艺的基础上,超深水平井砂岩基质酸化工艺有望获得成功。

2.酸液配方研究与优化

(1)酸液类型确定及酸液配方综合性能评价

深穿透缓速酸

泡沫酸

表3　酸液综合性能评价实验结果酸　　液土　　酸深穿透缓速酸泡沫酸腐蚀速率g/(m2・h)3.400.900.96

残酸表面张力/(mN/m)

39.327.531.6

30min破乳率

/%

10010086

粘　度/(mPa・s)3.0000.533/

(2)酸液岩心流动实验

选取轮南油田三叠系同层位岩心进行三种酸液

岩心流动实验,实验结果见表4。

表4　酸液对污染岩心的解堵实验

岩心号LN5215LN5217LN5216

μm2)渗透率/(10-3

污染前k1污染后k2解堵后k373.8955.5163.33

36.9531.7231.21

81.8161.6874.25

k2/k1/%

k3/k岩/%

酸　液常规土酸缓速酸泡沫酸

50.0057.1449.28

110.71111.11117.24

　注:污染条件90℃下,动态污染2h;酸化解堵在90℃下驱替。

3.酸化工艺方案的优选

(1)酸化前的预处理

根据储层堵塞类型分析,受到污染伤害的水平井存在一定程度的深部污染,因此宜选用活性酸穿透距离大的酸液。

酸液体系优选实验,确定选用泡沫酸和深穿透缓速酸两种体系。两种体系溶蚀能力强,活性酸穿透距离远,清洗油污效果好,能够解除油水乳化物和有机沉淀物堵塞,残酸pH值低,减少二次沉淀损害、酸液表面张力低利于返排等。泡沫酸还具有密度小、悬浮能力强的特点,具体性能见表1～3。

表1　不同时间内酸液对LN209岩心的溶蚀率

酸　　液土　　　酸深穿透缓速酸泡　沫　酸

溶蚀率/%

0.5h30.128.68.0

1.0h32.733.99.8

2.0h34.539.713.4

4.0h35.944.516.8

8.0h36.548.1/

采用常规的73.025mm或88.90mm油管(而不

是采用连续油管),加深管柱到水平段,采用预处理液对地层进行预处理。

(2)用酸量的确定

塔里木油田直井(油井)基质酸化用酸强度大多在0.62～1.80m3/m的范围,对污染严重的井用酸强度可以适当增加。结合超深水平井实际情况,水平井酸化用酸强度确定为0.4～0.8m3/m,根据水平井实际情况,污染严重的井用酸强度选择高限。

(3)施工参数

水平井酸化施工泵注压力,利用直井最大泵注压力计算公式,即

Pmax=(a-b)H+P摩式中:a———地层破裂压裂梯度;b———静水柱压力梯度;P摩———管柱摩阻压力损失。施工排量的确定:在假定水平井和直井的裂缝破裂梯度相等的情况下,一般直井和水平井酸液注入速度比为

(qimax)h(kv/kh)1/2Lln0.472re/rw+S

(qimax)

v

由于水平井较直井用酸量大,施工泵注时间长,

=

hF

54油　气　井　测　试2004年4月

式中:L———水平段长,m;h———油层厚度,m;kv,

kh———垂相、水平渗透率,10

-3

μm2;(qimax)v,

(qimax)h———直井、水平井最大注入速率。

利用上式计算出的水平井注入速率比直井注入速率大得多。

实际上考虑施工设备方面的因素,通常水平井酸化施工的排量不一定大于直井酸化的情况,尤其是在采用连续油管进行酸化时。

(4)排液措施的选择根据直井酸化的经验,水平井酸化后排液措施与直井相同,分别采取气举排液(包括制氮车气举助排)和抽汲排液等排液方式。

水平井酸化的成功取得了超深水平井砂岩基质酸化理论认识的突破,而且得到了现场的验证。

2.经济效益分析

到2003年5月,水平井酸化累计增产原油15×104t,直接经济效益15000万元,平均单井酸化费用130万元,净效益12000万元以上。

通过水平井酸化技术研究,使LN22242H1井成为目前轮南油田的高产井。自2000年7月第一口水平井酸化施工,至今超深水平井酸化已经形成配套技术,成为塔里木油田一项成熟的增产措施。

结　　论

1.采用泡沫酸酸化及深穿透缓速酸酸化工艺技

实施效果及效益分析1.水平井酸化实施效果

术在超深水平井砂岩基质酸化现场应用中取得了非

截止2003年6月,塔里木油田共实施水平井酸

化13井次,施工成功率100%,增油效果显著。在此主要分析LN22242H1和HD429H两口水平井的酸化实施效果(见表5、表6)。

表5　水平井酸化效果对比表

井号

LN2224H1LN2224H1HD429H

常显著的酸化增产效果,这两种工艺措施在超深水

平井酸化中是可行的。

2.在进一步推广应用深穿透缓速酸酸化工艺的同时,还要结合超深水平井储层及完井特点,建立超深水平井砂岩基质酸化酸液推进模型及相应的数学模型。

3.水平井酸化效果显著,但也有酸化后设有结果的实例,还要进一步分析研究超深井砂岩基质酸化工艺技术,优选并完善塔里木油田超深水平井酸化工艺配套技术。

参　考　文　献

1　常泽亮,吴刚,袁学芳,等.水平井、大斜度井酸化技术研

究.塔里木油田分公司勘探开发研究院.20022　张怀文,等.水平井酸化处理工艺技术综述.新疆石油科技,2000,23(4):61-653　沈建国,王素兵.四川压裂酸化技术新发展.天然气工业,

2001,21(5):70-734　马卫荣,王俊.侧钻水平井分段酸化工艺技术.新疆石油管理局采油工艺研究院.19985　BuijseMAetal.Novelapplicationofemulsifiedacidstomatrix

stimulationofheterogeneousformations.SPE65355,20006　MohammedY,Al2Qahtani.Amathematicalalgorithmformodel2inggeomechanicalrockpropertiesofthekhuffandpre2khuffreservoirsinghawarfield.SPE68194,20017　FrickTP.Horizontalwelldamagecharacterizationandremoval.

SPE21795,1991

酸化层位

TⅢTⅢCⅢ

酸前生产情况酸后生产情况

油气水油气水/(m3/d)/(m3/d)/(m3/d)/(m3/d)/(m3/d)/(m3/d)

71027

333447767

101

356999

159011950797

125

累积增油(注)/(m3/d)

2155228340300

　注:表中所列为LN2224H1井两次酸化。

表6　水平井酸化施工参数与设计参数对照表

井号

施工

时间

2000.7

174.00

2000.9

井　段/m

酸型泡沫酸深穿透缓速酸

酸液用量/m3设计实际

120253285

116.27250.00260.00

泵压/MPa排量/(m3/min)排液方式

设计实际设计实际设计实际

30～3830～40

38～40

0.56～1～2气举气举

0.60

LN222224H1

30～0.4～0.8～连续油管400.50.9车与制氮车

HD42深穿透

2000.11208.349H缓速酸30～38.0～0.4～0.80～连续油管

4039.50.50.95车与制氮车

LN22242H1井:酸化施工井段为5002.5～5088.5

m、5106.0～5194.0m(水平段长174m),筛管完井,

采用原井气举管柱酸化。采用泡沫酸酸化和深穿透缓速酸酸化工艺技术在该井砂岩基质酸化现场试验取得了非常好的酸化增油效果。通过酸化,使这口污染严重的水平井成为目前轮南油田的高产井,平均日产油82t。

HD429H井:筛管完井,采取同样的酸化施工工

艺措施和深穿透缓速酸酸化,施工后获得了日增产原油76t的酸化效果。

本文收稿日期:2003-08-06　编辑:王　军

2004年2月油　气　井　测　试77

WangDong,SunRongde,DuXiaocun,LiZhenzhong(GudongProductionFactory,ShengliOilfield)

Tothecomplexcaseoflowproduction,formationpressureup,seriousinterlayscontradiction,leakageinoutercaseandsandproduction,asetofmaturetestingtechniqueistestedandappliedwhichincludesseparatinglayerstestininjectionwells,injectionprofile,monitoringbetweenwells.Thepaperalsopresentstheproblemsshouldbesolvedandtheadvanceorientationintestingfield,andprovidesabasisforimprovingthetechnologyofwaterinjectionwells.

Keywords:waterinjectionwell,test,suctionprofilelogging,interwellmonitering,matchingtechnology

AnalysisonUsingLimitPerforationtoImproveCombinedPressureEffectinChuanxiGasField.2004(2)13:47～49

LiHui,GuoShufen(PetroleumandGasTestingCenter,SouthandWestPetroleumAdministrativeBureau),LiYong(Down2holeOperationDe2partment,SouthandWestPetroleumSub2Company)

Tothefeatureofneedingmulti2layerpressuredtoreforminChuanxigasfield,theresultisproperlyreasonablebyuseoflimitperforationtech2nology.Byanalysisofit,itisthemainfactorofcavefrictioncausedbylimitperforationandexpansionofmulti2fracturestoinfluencethesuc2ceedingfracturingeffect.

Keywords:Chuanxigasfield,limitperforation,multi2layerpressured,cavefriction,expansionofmulti2fracturesDiagnosisTechnologyforRodPumpofDeflectingWell.2004(2)13:50～51

HeHankun,WangChaoke,CuiXinlan(No.1ProductionFactory,ZhongyuanOilfieldSub2Company),TaoLiling(No.1ProductionFacto2ry,ZhongyuanOilfield,Ltd.)

Inthelightoftheproblemsofstronglywornsituationbetweenrodandcaseorcaseandtube,pumpingrodeasilydropping,pump’sdamage,pump’slowefficiencyandshortperiodinspectingpumpduringtherecoveringoilprocessindeflectingwells,thetechnologyofrodpumpforde2viatedwellshasbeendeveloped.Theapplicationofitcanprovideatheoreticalbasisforknowingworkingstateofpump,diagnosetheworncaseofrodindifferentdepthandoptimizethedesignofstrings.Thatcanupgradethepumpefficiency,prolongthecheckingperiodandsolvetheconductingandmanagingdifficultininclinedwells.Keywords:deflectingwell,pump,diagnose

・Stimulation・

ResearchandApplicationofHorizontalWell’sAcidizingTechnologyinTarimOilfield.2004(2)13:52～54

ChangZeliang,YuanXuefang,LuWei(ExplorationandDevelopmentResearchDepartment,TarimOilfieldSub2Company),ChenZhu(Devel2opmentDepartment,TarimOilfieldSub2Company)

Theacidizingtreatmentisselectedfirstlybecauseofbeingpollutedanddamagedtohorizontalsectioninsuperdeephorizontalwells.Thepaperdiscussesthefeatureofthesuperdeepwell’scompletionandanalysesthemaincauseofpollutiontohorizontalsectioninTarimoilfield.Onbaseofthat,theresearchandoptimumdesigningforacidformulationisconductedandthestudyandactualapplicationforacidtechnologywithsandmatrixiscompeted.Thathasgainedaresultofincreasingproductionandagoodeconomicandsocialbenefit.Keywords:horizontalwell,pollutionanddamage,acid,technology,study,application

FractureTechnologyofHeavyOilWellinLengjiaOilfieldandAnalysisofItsResult.2004(2)13:55～56WangHongxia,DaiFengchun,LinZengbin(Down2holeOperationFractureCompany,LiaoheOilfield)

LengjiaoilfieldisthekeyproductionareaofheavyoilinLiaoheoilfield,whichhasfeatureofcomplicatedgeologystructure,muchdeeperforma2tionandproducingsuperheavyoilandheavyoil.Themainrecoverytechniqueisthermalprocessofcyclicsteaminjection.Thefracturetech2niqueofconventionalandseparatinglayerbysandhasbeenconductedtoeightheavyoilwells.Fiveofthemaresuperheavyoilwellsandoper2atedsuccessfully,thatsolvesthedifficultinheavyoilproductionandgetsagoodfractureresult.Itisthefirsttimetoapplythefracturetestsuc2cessfullyusingCO2foamtodecreaseviscosity,whichbuildanewwayforcoldrecoveryofheavyoilinthisblock.Keywords:superheavyoil,fracturetechnology,CO2fracture,effect

ResearchonAddingsandFracturetoCarbonateReservoirinChangingGasField.2004(2)13:57～59

WangXiaoduo,LiXianwen,ChenBaochun,MuLijun(OilandGasTechnologyStudyInstitute,ChangqingOilfieldSub2Company)

TocarbonatereservoirinChanginggasfield,threetreatmentsystems,whicharebeingfracturedandacidizingwithcommonacid,gelledacid,multiplegradeinjectionacidforfractureandcloseforacidizing,hasgainedagoodresultexceptforthattodensecarbonatereservoir.Fieldtestinfourwellsandtheoreticalresearchforaddingsandfracturetocarbonatereservoirhandbeenconductedfrom2001to2002,whichpreventthelimitationofgaplengthbyaciderosionandprolongedgaplengthandachievedareasonableeffect.Thepaperdiscussesthetechnologythought,