酸化解堵工艺技术

(一)针对钻井泥浆和油井水泥固相颗粒堵塞工艺技术

(1)解堵机理:钻井泥浆或油井水泥堵塞油层主要是指泥浆固相如钻井泥浆中的膨润土及其他添加剂等。堵塞特征是固相颗粒封堵半径较小，但对近井地带渗透率伤害极为严重。若想恢复地层的渗透率，必须将堵塞在近井地带的固相颗粒溶解。

膨润土主要成分为蒙脱石Al2SiO14(OH)2，它易溶于HF，与HF的主体反应为:

Al2SiO14(OH)2+36HF→4H2SiF4+2H3AlF6+12H2O

而HF除溶解膨润土外，还极易与构成地层岩石骨架的石英发生如下反应:

6HF+SiO2→H2SiF6+H2O

同时HF还与地层中的Ca2+、K+、Na+等离子反应生成氟化钙、氟硅酸钾、氟硅酸钠等沉淀，由此在使用HF溶解膨润土或粘土矿物时，必须使用前置盐酸作为隔离液，同时要注意使用适当的浓度以保护岩石骨架不受破坏。

(2)解堵工艺:对于泥浆或水泥堵塞，经过几年来的研究和实践，形成了如下施工工艺。

①注前置有机解堵剂，溶解近井地带储层内原油和泥浆有机添加剂等，解除地层中的有机堵塞物，同时利于后期酸液与储层堵塞物充分接触，还可防止油酸接触产生酸渣沉淀。有机解堵剂的用量一般为1m3/m。施工过程中采用低排量(0.18~0.25m3/min)注入地层，使解堵剂与储层内的有机堵塞物有充分的反应时间。

②注入盐酸预处理液:将含有Ca2+、K+、Na+等离子的地层水推向油层深部，保证酸液的低PH值，避免土酸进入地层产生二次沉淀，同时溶解地层中的部分碳酸盐岩。盐酸预处理液的用量为1.2~1.5m3/m，施工排量一般在0.25~0.30m3/min。

③注入土酸主体酸液:溶解固相泥浆堵塞物及储层中粘土矿物，达到接触油层堵塞物和改造油层的目的。用土酸解除泥浆堵塞时处理半径一般为1.5m左右。施工时在压力允许的情况下尽量提高排量，以增大土酸在地层中的穿透距离。

(二)外来液引起油层污染解堵工艺

外来液对储层的伤害多发生在深层油井中，如柳赞和高尚堡深层等。由于入井液漏失量较大，该类堵塞半径较大，而常规土酸进地层后，因为地层温度较高(100~140℃)，与堵塞物及岩石发生的反应速度非常快，有效处理半径较小，有时不能完全解除地层堵塞。为此，优选了低伤害酸或潜在酸来进行水敏地层的解堵。

(1)机理:"九五"期间冀东油田在解除外来液对油井的污染时使用较多的是JO系列潜在酸。JO系列潜在酸产生土酸的机理如下:

4NH4Cl+6H→(CH2)6N4+4HCl+6H

NH4HF2+H→2HF+NH4Cl

反应产物中的盐酸、氢氟酸构成溶蚀储层堵塞物的土酸。通过上述反应生成的土酸与储层矿物之间反应速度比常规土酸大大降低，增大了有效处理半径。在优选潜在酸的同时，加入高效的铁离子稳定剂、破乳剂及助排剂，用以破坏乳状液的稳定性，降低油水界面张力，增强解堵后残液的返排能力，并在后顶液中加防膨剂，防止后顶液漏入地层造成二次污染。

(2)解堵工艺:

①注入前置潜在盐酸，确保在地层深部保持低PH值，并将Ca2+、K+、Na+等推向远井地带。用量一般为1.5~2.0m3/m，施工排量为0.25~3.0m3/min。

②注入潜在土酸，使其在地层温度下缓慢分解生成土酸，溶解储层中发生水化膨胀的粘土矿物，恢复储层原有渗透率。潜在土酸用量一般为2.0~3.0m3/m，施工排量为0.25~0.3m3/min。

③注防膨剂溶液作为后顶液，防止后顶液漏入地层造成二次污染。

(三)生产过程中微粒运移堵塞油层解堵工艺

(1)解堵机理:微粒运移的堵塞特征是堵塞半径较大，它是在油井正常生产过程中，随着储层流体的产出，构成储层的粘土矿物或骨架微粒逐渐运移，慢慢汇聚在近井地带孔喉部位，形成桥堵或淤积堵塞。为了有效地解除该类堵塞，主要优选了冀东瑞丰化工公司生产的ZHJ系列解堵剂。ZHJ解堵剂较其他低伤害酸对储层岩石的溶蚀率相对较低，反应速度慢，因而对储层岩石骨架伤害相对较小，解堵半径较大。

(2)解堵工艺:应用ZHJ系列解堵剂解除微粒运移产生的堵塞(主要是高104-5区块)，主要采用如下解堵工艺:

①低压低排量注ZHJ-A地层清洗剂，清洗地层岩石表面的有机质，保证解堵剂与岩石充分接触，避免原有与解堵剂接触产生酸渣。施工过程中，清洗剂的用量为2.0~2.5m3/m，排量为0.19~0.25m3/min，中间反应2h。

②注入ZHJ-B解堵剂，溶解固相堵塞物，一般用量3.0m3/m，排量为0.25~0.30m3/min。

③注入含有防膨作用的后顶液，将油管或环空中的解堵剂顶入地层深部，施工排量为0.25~0.30m3/min。

酸化解堵工艺技术是解除油气储层近井地带污染，恢复油气井产能的一种有效措施。"九五"期间通过大量的室内实验和现场实践，形成了适合冀东油田不同油藏类型、不同堵塞特点的系列酸化解堵工艺技术。

(一)概念

酸化:就是利用酸液的化学溶蚀作用，溶解地层堵塞物，扩大或

延伸地层缝洞，以恢复和提高地层的渗透率，减少油流入井阻力或注水阻力，从而达到油井增产、水井增注的目的。

(二)地层堵塞的原因分析

就油气层损害而言，地层堵塞是由储层本身潜在的伤害因素和外界共同作用的结果。储层本身的伤害因素包括储层敏感性矿物、储渗空间、岩石表面性质及储层流体性质、储层温度、压力等受外界条件影响导致储层渗透性降低;而外在因素则指的是钻井、固井、生产及修井等过程中外来流体与岩石或储层流体不配伍，毛细管阻力以及固相颗粒对储层渗流通道造成的堵塞。

(三)主要的堵塞类型及形成机理

1.钻井泥浆固相颗粒、水泥封层固相颗粒及泥浆和水泥浆滤液对储层渗透率的损害

以高104-5区块为代表的浅层高孔高渗储层，在钻井过程中，受泥浆固相颗粒污染极为严重。高104-5储层孔喉半径为13.7~44.2μm，泥浆中固相颗粒平均粒径为10~40μm，钻井过程中较大密度的泥浆固相颗粒及其滤液极易进入储层，堵塞半径相对较小，致使近井地带的渗透率大幅度下降。

另外，在高104-5等油藏物性较好的区块实施老井挖潜措施时，对于高含水井找水后通常采用水泥进行封层并对有潜力的层重新补孔。在施工过程中，水泥固相颗粒及水泥浆滤液对储层近井地带渗透率的损坏也相当严重。

在所有泥浆和水泥污染的油井中，高104-5块污染井数占60%;其次为高浅、唐南及外围，占20%;老爷庙油田占11%，高尚堡和柳赞深层污染井数较少。

2.外来流体对储层渗透率的损害

外来流体主要是指完井、试油、生产及修井过程中洗井液、压井液等外来的各种水基工作液。高尚堡和柳赞油田深部如高5、高10、高30、柳13等区块，由于强水敏和中低孔渗的油层特性，受上述外来流体的伤害尤为突出。

外来流体对各区块油层都有不同程度的污染，但高尚堡深层和柳赞油田是受外来液污染的主要区块，分别占污染总数的47.6%和23.8%。

3.正常生产过程中微粒运移对储层的伤害

生产过程中的微粒运移是指储层中粘土矿物或微细颗粒，如石英、长石等随着流体逐渐产出，其中一部分与原油混合形成油泥沉积在近井地带，造成储层渗透率的下降。这种堵塞极易发生在储层胶结疏松的稠油油藏。

微粒运移对油层的堵塞应归因于储层内、外因素的共同作用，高104-5块和庙28-1馆陶组胶结疏松，存在着较严重的水敏及速敏特征。在开发生产过程中主要表现为周期性产量下降，解堵作业后产量回升，生产一段时间后产量又缓慢下降，动液面逐渐加深，最后不出，又需要进行解堵作业。然而修井作业、解堵作业以及较高的采液强度又会在不同程度上加重微粒运移堵塞地层的现象发生。

在冀东油区的主力区块中微粒运移最严重的区块是高104-5，占总数的92.8%，这与该区块储层本身的地质特征和原油物性较差是密不可分的。

冀东油区各区块同时存在着水敏、盐敏、速敏等潜在伤害因素。其中高104-5区块主要伤害因素为微粒运移及泥浆、水泥污染油层;高尚堡深层主要伤害因素为外来流体和泥浆;柳赞油田以外来流体为主要伤害因素;老爷庙、唐南等油田均存在着一定程度的泥浆、外来液及微粒运移等油层污染。

(1)施工井井况调查。主要分地面调查和井下调查，地面调查主要是井号、道路、井场;井下调查主要是井身结构、套管状况、井内有无落物、有无串槽现象等。

(2)施工井的准备:

①按设计要求的压井液或洗井液压井。

②起出井内原管柱。

③清洗、检查、丈量油管。

④下笔尖探砂面，有砂冲砂至设计要求的位置。

⑤若下封隔器酸化的井必须通井，通井规外径比所下工具外径大2mm，长度不小于1m，通井深度为预计封隔器坐封位置以下5m。

⑥按酸化设计要求，下酸化管柱，完成在设计位置。

⑦坐好油管悬挂器，顶好四个顶丝。

⑧装井口采油树:最大耐压值应为预计最高施工泵压的1.2~1.5倍。安装采油树应吊平、慢放、防止碰撞;钢圈、钢圈槽必须清洗干净，涂上黄油;总闸门方向应与套管闸门手轮方向一致;法兰螺丝应上全并对角均匀上紧;紧固采油树各螺丝。采油树应装油管、套管压力表，压力表量程应为预计最高施工压力的1.5~2倍。

⑨酸化前彻底洗井:清水正洗井1.5~2周，洗井排量不小于500L/min，稠油层应用50~60℃热水洗井。注水井酸化前用2~5m3浓度为5%~8%的稀盐酸洗井壁及井下管柱。

⑩采油树一翼接好放喷管线。

(3)井场和容器的准备:

①按设计要求及施工连接方式在井场配足大罐、池子。

②罐、池、罐车不得出现渗漏现象、并事先清除掉铁锈、油垢及残留的其他杂质。

(4)按设计要求准备好施工用料，如盐酸、氢氟酸、缓蚀剂、清洗剂、防膨剂、铁离子稳定剂。

(5)按设计要求酸化用车辆。

(6)准备好酸化施工人员的特殊劳保品，如胶皮手套、口罩、碱水(Na2CO3或NaHCO3)。

(7)酸化工作液的配置:

①配液前必须检查原酸浓度，若与设计要求原酸浓度不符，应重新计算所需原酸量。

②配制常规盐酸或土酸时，应先向配液池加入预计清水的70%~80%，再按设计要求顺序加入各种添加剂和盐酸(及氢氟酸)。固体添加剂应先用清水化开后再加入，水溶性较好的添加剂于加酸前加入，水溶性较差、酸溶性较好的添加剂于加酸后或加酸同时加入。配制过程中应边投料边搅拌，混合均匀后，再加清水达到设计要求。

(8)施工车辆、设备及其他准备:

①施工车辆及其他设备应按设计要求备足，并应视其车况多备一两部泵车，所有施工车辆应摆放紧凑，便于施工操作和指挥。井场条件允许时，施工车辆应背向井口。车辆和装酸大罐应不在上风头，以免酸气和泵车排出的烟影响操作和计量人员工作。

②井场地面高压管线应尽可能的短和直，尽量减少弯头个数。高压管线连接由壬应清洗干净，胶皮盘根涂上黄油，放置端正后再上紧。

(1)起泵。观察泵车上水情况。

(2)试压。现场按设计要求压力试压，一般蹩压3~5min不刺不漏为合格。

(3)替酸。替酸排量不宜过大，下封隔器的井不得涨开封隔器，替酸切忌过量。对于井筒不满的井，替酸前应用清水灌满。

(4)挤酸。替完酸后，关套管闸门。在水超过地层破裂压力和油管、套管允许压力(及封隔器允许压差)条件下，按设计要求排量和注液顺序，将酸液和其他工作液尽快挤入地层。当施工压力接近上述限压值时，应降低施工排量。下封隔器的井，施工压差接近封隔器允许压差时，应用泵车从套管打平衡液，平衡压力视施工压差大小而定。

(5)顶替。挤完酸后，立即挤入设计数量的顶替液，中途不得停泵。施工压力和排量同挤酸。

(6)关井反应。

(7)酸液返排。一般排出液体的总液量应为挤入酸液总量的4~5倍，或者PH值达到7~8时为止。

(1)施工设备管线、井口设备管线，施工前需用清水试压，合格后才能进行施工。

(2)施工中如发现刺、漏现象，必须处理妥善后方可继续施工。

(3)为了减少摩擦阻力与确保安全，在满足施工要求的前提下，尽量减少设备，尽量缩短管线，并尽量减少弯头。

(4)为了避免强酸伤人，有关操作人员应穿戴防护衣、手套等，加酸平台应位于合适地方。

(5)参加施工人员一旦皮肤粘上酸液，要立即用碱水冲洗。

(6)劳动分工要明确、细致、各负其责。

(7)开关闸门要有专人负责，开关要及时，要先开后关。

(8)排酸液要及时。

(9)不能将剩余酸液与反应物倾入井场、农田、鱼虾池、生活区、饮用下水道。