CN102953718B - 低渗透油层复合交替酸溶方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低渗透油层复合交替酸溶方法，该低渗透油层复合交替酸溶方法包括选择酸化改造储层段；对该酸化改造储层段进行储层微观分析；根据该储层微观分析结果，对该酸化改造储层段进行缓蚀酸潜入接应；以及根据该储层微观分析结果，对该酸化改造储层段进行主体酸岩溶扩孔。该低渗透油层复合交替酸溶方法解决了现有酸化方法成功率低的问题，具有可有效评价低渗储层和提高低渗油层产油能力的优点。

Description

低渗透油层复合交替酸溶方法

技术领域

本发明涉及低渗透碎屑岩油层的试油工艺及开采工艺，特别是涉及到一种低渗透油层复合交替酸溶方法。

背景技术

低渗透油层由于渗流阻力大，流体运移过程中能量消耗多，地层压力和流动压力低，生产能力差。目前多采用压裂工艺试油，初期获得高产，但产量递减快，稳产能力较差。随着对低渗储层地层特征和伤害原因认识的不断深入，越来越多的新型酸液和添加剂及酸化工艺相继出现并开始应用，但现场成功率仍不甚理想，与目前对低渗透碎屑岩储层成因认识不清有很大关系。

传统酸化方法及工艺的出发点脱离了油气储层的本身特性，着重于攻关某种万能酸化配方去普遍适用于各类复杂油气储层，而没有根据碎屑岩油气储层本身的特点和条件出发，制定针对性强的酸溶配方和策略。目前现场优选酸化设计方案主要是通过各种敏感性试验、酸试剂种类的变化来评价孔隙度和渗透率的变化情况，而不做成因机理分析，不能达到真正意义上的优选，具有一定的盲目性。因此，虽然酸化施工井较多，总体酸化的成功率却没有实质性的提高。

综上，目前制约低渗透酸化储层成功率的主要因素有以下两点：

首先，储层成因机制未落实，陆相低渗透碎屑岩储层沉积物的结构和矿物成熟度偏低、储层物性差，孔隙度低、孔喉半径小、基质渗透率低、成岩差异大、应力敏感性强、局部裂缝较发育、宏观及微观非均质性偏强。低渗透油气储层的形成原因主要受控于沉积环境和构造运动等因素。而沉积期后的成岩作用，包括成岩的原始物质、压实作用、成岩温度、成岩的强弱、成岩作用类型和成岩液体性质等也是重要的影响因素。对于特定研究区的储层，低渗储层的成因、微观因素的作用机制、具体表现形式的研究在酸化施工前，没有及时准确的落实不清。

其次，新型酸液和添加剂与低渗透储层匹配性不好，造成对储层的二次伤害。因为深层乃至超深层低渗透碎屑岩储层沉积、成岩作用差异大，胶结物类型复杂。新型酸液和添加剂与低渗透碎屑岩的配伍性更差，需要实验室反复优化筛选。这个研究层面需要科研人员进行岩石矿物学与油层酸化改造技术交叉研究，针对矿物组分的形态、特性、含量，制定针对性的配方，设计合理的注入顺序及注入压力。此类研究要求工程人员和岩石矿物科研人员互相结合，才能达到对储层准确的把握。

为此我们发明了一种新的低渗透油层复合交替酸溶方法，解决了以上技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种可有效评价低渗储层和提高低渗油层产油能力的低渗透油层复合交替酸溶方法。    

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：低渗透油层复合交替酸溶方法，该低渗透油层复合交替酸溶方法包括选择酸化改造储层段；对该酸化改造储层段进行储层微观分析；根据该储层微观分析结果，对该酸化改造储层段进行缓蚀酸潜入接应；以及根据该储层微观分析结果，对该酸化改造储层段进行主体酸岩溶扩孔。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该低渗透油层复合交替酸溶方法还包括在对该酸化改造储层段进行缓蚀酸潜入接应的步骤前，根据该储层微观分析结果，对该酸化改造储层段进行前置液预处理。

该前置液包括盐酸和氢氟酸。

该盐酸的浓度为13%，氢氟酸的浓度为1%。

该低渗透油层复合交替酸溶方法还包括在对该酸化改造储层段进行主体酸岩溶扩孔的步骤后，根据该储层微观分析结果，对该酸化改造储层段进行后置液除渣。

该后置液中包括无机防膨剂、有机粘土稳定剂和铁稳剂。

在选择酸化改造储层段的步骤中，选择含油性高和距上下含水层距离大的层段。

该对该酸化改造储层段进行储层微观分析的步骤包括分析岩石构架，分析填隙物赋存状态，分析粘土矿物类型及特性，评估润湿性和溶漓试验，以及界定溶蚀速度。

在对该酸化改造储层段进行缓蚀酸潜入接应的步骤中，使用氟化氢铵作为该缓蚀酸。

该氟化氢铵的浓度为10%。

在对该酸化改造储层段进行主体酸岩溶扩孔的步骤中，该主体酸中包括盐酸和氢氟酸。

该盐酸的浓度为12%，该氢氟酸的浓度为2%。

本发明中的低渗透油层复合交替酸溶方法，为针对性取样，设计并开展了储层微观分析测试，在储层常规测试分析基础上新增了低渗储层颗粒组构、粒度组成及碎屑性质决定的支撑能力等类型参数的研究，补充了填隙物种类、含量，填隙物在储层中的微观赋存状态等测试及评估环节。在明确储层低渗透成因的基础上，结合室内岩石矿物溶漓实验，通过调整酸液类型、浓度、注入的先后顺序，客观评估储层段各类矿物组分溶蚀效果。本着改善孔喉半径，增大酸化半径内储层的渗透率，并有效防止垮塌的原则和目标，规避对低渗储层的二次伤害，最大限度的提高储层的渗透能力。结合现场酸化工艺实施要求，制定针对性强的酸化施工方案。本发明与现有技术相比，具有以下优点：

经过攻关研究创新形成了低渗透油层复合交替酸溶配套改造技术, 实现了岩石矿物学研究与油层保护和改造措施机理的完美结合，并完善了储层低渗特点及伤害机理分析等方面的研究，有效的评价了低渗储层的品级及改造潜能。针对储层微观差异性及特点而制定得合理有效的酸化配套方案，实现了充分利用低渗油层的天然能量，大幅提高了低渗油层产油能力的目的，技术成果整体达到国际领先水平。

附图说明

图1为本发明的低渗透油层复合交替酸溶方法的流程图；

图2为本发明的一实施例中井2918.54m处灰褐色油浸粉砂岩的示意图；

图3为本发明的一实施例中井2921.55m处油斑细砂岩的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

如图1所示，图1为本发明的低渗透油层复合交替酸溶方法的流程图。在步骤101，进行针对性取样，选择酸化改造储层段。选层的原则主要包括两个方面：首先，目的层段具有较好的含油性，含油级别选择油斑级别以上。在一实施例中，井的2918.1m-2922.0m井段地质录井、井壁取心、钻井取心均见到油浸、油斑显示；其次，目的层段距上下含水层距离较大，在一实施例中，目的层测井解释为上油层（2.9m）下油水同层，顶部距含油水层距离10.4m、射孔段底部为油水同层，且距下部另一油水同层距离4.6m，上下均被泥岩封隔。流程进入到步骤102。

在步骤102，对酸化改造储层段进行储层微观分析，包括分析岩石构架、填隙物赋存状态、粘土矿物类型及特性，评估润湿性和溶漓试验，以及界定溶蚀速度等。流程进入到步骤103。

在明确储层低渗成因的基础上，结合室内岩石矿物溶漓实验，酸液浓度优选及目的层多敏低渗的特征，制定了本次酸化方法。在步骤103，对酸化改造储层段进行前置液预处理，采用13%盐酸+1%氢氟酸作为前置液对储层进行预处理，主要目的是溶解孔喉中的含铁白云石并促使油层润湿性发生反转，解除粘土矿物对油相的束缚作用，保障酸液进入后与填隙矿物的反应较为充分。流程进入到步骤104。

在步骤104，对酸化改造储层段进行缓蚀酸潜入接应，氟化氢铵（NH₄HF₂）本身酸性极弱，对孔喉填隙物溶解作用甚微，但将其潜置于储层内部，遇盐酸则会缓慢分解出氟化氢（HF），进一步溶蚀硅酸盐填隙物，其“慢速”的另一个效果则是不容易使钙离子与氟离子结合形成氟化钙（CaF₂）沉淀。流程进入到步骤105。

在步骤105，对酸化改造储层段进行主体酸岩溶扩孔，主体酸是一种轻配土酸，本身对碳酸盐胶结和粘土充填混合型储层的溶蚀效率较高，但由于在本井层中前置液的作用，进入的主体液有三种效应：一是继续溶解近井带储层喉道内充填物；二是为深层前置液提供盐酸；三是2%的土酸继续溶蚀深部粘土杂基（碳酸盐已被前置液溶去）。流程进入到步骤106。

在步骤106，对酸化改造储层段进行后置液除渣：由于前述酸溶步骤的实施，此时储层中存有大量的残酸，粘土矿物随着酸度的降低可能恢复膨胀性能，因此后置液中必须加入无机防膨剂；游离的粘土必须加入有机粘土稳定剂加以固定；含铁白云石的溶解会游离出大量的铁离子，必须加入铁螯合剂加以稳定。这几类配剂也可以随前置酸注入地层，但考虑其生成物的复杂性，在本井段采用后置注入方式。流程结束。

施工过程应强化如下环节：首先，采用土酸、缓释酸交替挤入，达到深部酸化，改善地层渗流能力；其次，目的层距离上下含油水层较近，控制施工排量、压力，避免酸蚀裂缝压穿水层；再次，地层压力系数较低，伴注液氮，提高酸液返排率；此外，采用酸化泵抽排液一体化管柱，酸化后不喷直接下杆排液，加快排液速度。具体酸化配方如下表1所示：

表1储层段酸化改造配方

在图1所示的步骤102中，对酸化改造储层段进行储层微观分析，包括分析岩石构架、填隙物赋存状态、粘土矿物类型及特性，评估润湿性和溶漓试验，以及界定溶蚀速度等。在一实施例中，井储层2918.10-2923.00m储层段，实测渗透率仅有1.25×10^-3μm²，属于特低渗储层，实验分析发现该储层段成岩现象复杂，碳酸盐胶结物和泥质含量较高，对酸化改造储层段进行储层微观分析的具体方法如下：

（1）岩石构架研究

骨架颗粒与填隙物之间存在的各种各样的接触关系，是影响酸化设计方案的关键因素之一。对于砂岩类型的储层岩石，其骨架是由成分不同、性质各异、粒级不等的砂粒经胶结而成。骨架颗粒为孔隙流体提供了渗流空间和渗流通道(直观表现为孔隙度、渗透率两个参数)，酸化改造后孔渗性能的好坏主要由岩体结构骨架来维持。

在本实施例中，井2918-2922mm储层段以灰褐色油浸粉、细粒岩屑长石砂岩为主，各成分含量如表2所示：石英含量主要集中在43%~51%，钾长石5%~8%，斜长石15%~26%，方解石1%，铁白云石7%~17%，个别可达26%，泥质5%~11%，另见少许菱铁矿，1%~4%。

石英、长石等刚性颗粒含量较高，起到较好的骨架支撑作用，岩屑以变质岩岩屑为主，少许岩浆岩岩屑，偶见沉积岩岩屑。方解石含量少，且多以碎屑形式存在。主要的胶结物为铁白云石、少许菱铁矿和粘土矿物。

表 2井X衍射全岩分析结果

（2）填隙物赋存状态研究

填隙物主要是指骨架颗粒间的硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐等化学成因的矿物，而酸化的最终目的都是试图将储层内的填隙物成分溶解并返排，依次提高储层的渗流能力，因此，填隙物在储层内的发育形式和含量，直接关系到酸液配方的研制。

在本实施例中，井主要的填隙物为铁白云石、少许菱铁矿和粘土矿物。本研究新增了填隙物赋存状态的研究。铁白云石胶结物较发育，特点及赋存状态表现如图2和图3所示，图2为井2918.54m处灰褐色油浸粉砂岩，铁白云石主要以簇状填充粒间孔隙，沿颗粒边缘占据孔隙和喉道分布；图3为井2921.55m处油斑细砂岩，该深度以显微晶结构为主，比表面积大，扫描电镜观察铁白云石微孔隙发育。菱铁矿：凝块状分散分布，主要分布于孔隙中，少许占据喉道。方解石：微晶-细晶结构，分散分布，大多部分呈碎屑产出，起微弱支撑作用。泥质：一般与铁白云石混杂，或单独占据孔喉空间。

（3）粘土矿物类型及特性研究

储层的敏感性多是由岩石结构中的粘土矿物引起的，而酸敏则常由储层中的化学胶结物引起。在一实施例中，井区沙三下三角洲前缘砂的粘土-X衍射分析表明，粘土矿物以伊利石为主，含量一般介于79%~91%之间，伊蒙混层6%~20%（伊蒙混层比20%），高岭石1%~2%。

本储层段的粘土矿物是以伊利石为主的储层，常常表现为具有一定的孔隙度，而渗透率值却较低，主要是由于伊利石的“搭桥”特性造成的形成“桥堵”，注入液微弱的酸碱度、盐度的不适宜，就可能引起储层渗透率的降低，因此该类储层具备较高的碱敏和盐敏特性。

（4） 润湿性评估

经实验室测定，该储层段岩心具有亲水特性，试抽工艺只出水不出油也从侧面验证了储层亲水的特性。在酸化改造施工中有必要做润湿性反转处理，本技术采取在前置酸中加入1%的氢氟酸进行润湿性反转，增加其亲油性，从而一定程度上规避高含水饱和度。

（5）溶漓试验评估

根据降低施工造价和合理有效处理主要填隙物（铁白云石和粘土矿物）的原则，选择盐酸和氢氟酸作为主体酸，实验室内实验分别对浓度（10%，13%，15%）的盐酸和（1%，2%，3%）氢氟酸进行优选，发现13%的HCL和2%的HF能溶蚀铁白云石和粘土矿物，为了防止骨架颗粒坍塌造成出砂，加入常用的缓蚀剂氟化氢铵。根据实验结果认定：13%的HCL和2%的HF能后较好的溶蚀处理主要的填隙物—铁白云石，亦能较好的携带出与铁白云石混杂在一起的粘土矿物，使得面孔率从3% 增加至15%，主要喉道的半径从2~5um 增加到12~20um。较好的改善喉道半径的同时，也提高了孔隙度。岩样溶漓效果也很理想：油浸粉砂岩样品渗透率由1.80md提高到35.20md。油斑细砂岩样品渗透率由0.30md提高到29.6md。

（6）溶蚀速度界定

溶蚀速度界定主要考虑两方面的内容：防坍塌防出砂和有利于残液及反应物的返排。根据应力测算：目的层最小主应力44.5MPa，上部隔层应力48.9MPa；下部隔层应力48MPa，隔层应力差3.5-4.4MPa，差值较小，因此注入压力不宜过大，避免压穿水层。

本领域技术人员应理解，本发明不限于上述列举的实施方式，在不背离如所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可进行各种修改和添加。

Claims (1)

1.低渗透油层复合交替酸溶方法，其特征在于，该低渗透油层复合交替酸溶方法包括:

选择酸化改造储层段，在选择酸化改造储层段的步骤中，选择含油性高和距上下含水层距离大的层段；

对该酸化改造储层段进行储层微观分析，该酸化改造储层段进行储层微观分析的步骤包括分析岩石构架，分析填隙物赋存状态，分析粘土矿物类型及特性，评估润湿性和溶漓试验，以及界定溶蚀速度；

根据该储层微观分析结果，对该酸化改造储层段进行缓蚀酸潜入接应；以及

根据该储层微观分析结果，对该酸化改造储层段进行前置液预处理，该前置液包括盐酸和氢氟酸；后对该酸化改造储层段进行主体酸岩溶扩孔，然后再对该酸化改造储层段进行后置液除渣；所述的缓蚀酸是氟化氢，所述的主体酸中包括盐酸和氢氟酸。

2．根据权利要求1所述的低渗透油层复合交替酸溶方法，其特征在于，该盐酸的浓度为13%，氢氟酸的浓度为1%。

3.根据权利要求1所述的低渗透油层复合交替酸溶方法，其特征在于，该后置液中包括无机防膨剂、有机粘土稳定剂和铁稳剂。