砂岩油藏注水井脉冲式在线注入酸化增注技术

张彩虹，杨乾隆，李发旺，贺耀

（中石油长庆油田分公司第十采油厂，甘肃庆阳745100）

注水是实现油田长期稳产和高效开发的关键技术[1-2]。华庆油田属超低渗油田，近年来，受储层物性及注入水水质等因素的影响，部分区块注水压力逐渐上升，高压欠注井越来越多，目前现有的酸化增注技术有效期短，平均有效期为3～4个月，造成单井作业频次增加，设备动迁困难，作业成本攀升。为解决该问题，结合目标区块储层进行了酸液体系、酸化在线增注工艺优化等对策，从而提高华庆油田注水井酸化增注效果。

1 目标区注水情况

华庆油田属超低渗油田，目标区处于陕北斜坡中段坪庄北—张新庄鼻褶带的局部鼻状隆起上，构造轴向北东-南西向。储层平均孔隙度为11.9%，平均渗透率为0.51mD，以中细砂岩沉积为主，矿物成分复杂，板状、槽状交错层理发育。

由于储层物性差，加之注入水水质等因素影响，导致目标区欠注井数逐年攀升，油藏压力保持水平逐年降低，递减率逐渐增大。目前该区块注水井欠注治理采用土酸、多氢酸、氟硼酸等酸液体系，但近年来表现出酸化后有效期短、降压不明显、多次措施后有效期短或仍不见效的问题。

2 注水井脉冲式在线注入酸化技术

为了保障华庆油田稳产，快速有效地对欠注井进行消欠治理，因此，结合目标区块储层条件开展酸液体系、酸化工艺优化及设备改进工作。

2.1 酸液体系优化

2.1.1 酸液体系研制及优选

砂岩酸化过程中二次沉淀的生成是不可避免的，对于二次沉淀的抑制长期以来主要是加入金属离子螯合剂，目前常用的有机螯合剂主要为氨基羧酸类等[3]。因此，结合目标区块地层水、注入水以及垢样分析结果，经过室内大量实验调试对比，将常规六齿氨基羧酸螯合剂通过缩合反应使配位键升到八位，形成八齿螯合剂，增强对金属离子的捕获、螯合、包裹作用，大幅降低金属阳离子与阴离子的结合机率，从而抑制酸化过程中二次沉淀的产生；通过以盐酸为主体溶剂，添加一定比例的甲酸、有机膦酸、氢氟酸、新型螯合剂、增效剂等有机溶剂，配制出COA-1S酸液体系。

通过与往年目标区块所采用的酸液体系及常用螯合剂进行沉淀抑制性能对比，可以看出COA-1S酸液对Ca2+、Si4+、Al3+、Fe3+等金属离子具有较好的抑制效果，能起到减少二次沉淀的作用，实验数据见表1。

表1 COA-1S酸液体系沉淀抑制性能评价

2.1.2 酸液体系缓蚀性能评价

为了达到在线酸化增注的工艺要求，特此在室内模拟目标区块储层条件，通过室内大量平行实验，优选出WG-01型缓蚀剂，并对常规酸液体系与COA-1S酸液体系进行缓蚀性能评价。选取J55钢片作为实验对象，采用高压反应釜，在60℃，压力15mPa下，添加1%的缓蚀剂，通过与其他酸液体系进行对比，发现COA-1S酸液腐蚀速率最小，远小于行业一级标准（3.0g/（m2·h）），为不动管柱酸化提供了保障，实验数据见表2。

表2 COA-1S酸液体系缓蚀性能评价

2.2 酸化在线增注技术改进

2.2.1 脉冲式在线注入酸化增注技术

常规注水井酸化、压裂等增注措施均需要对注水井进行停注、放喷泄压工序，从而使地层能量进一步亏空，并暴露出工序复杂、施工占井周期长等弊端。2004年Chike[4]等人率先提出了打破常规思维的“一步”代“多步”的一体酸概念，注水井在线酸化增注技术国内最早是由西南石油大学赵立强教授[5]提出的，通过在海上油田应用，取得较好的增注效果，从而进一步推广到陆地油田[6-7]。

结合华庆油田超低渗储层地质概况，通过室内研究和以往现场施工经验相结合，对在线酸化技术进行改进。当酸液随着注入水到达地层，并出现压力下降现象后，将排量迅速提升并进行高低排量交替脉冲式注入，通过介质传送，迅速在井底形成水力脉冲波，建立脉冲波水力振荡场，并作用在岩石和胶结堵塞上，使得近井地带的堵塞物受到震动后自动脱落，并全部暴露在酸液中，从而达到彻底解除近井地带堵塞的目的，并在注酸后期提高排量，将酸液随着注入水被推送到更远的地方，达到深部解堵改造的目的。通过对该技术进行优化改进，目前已在华庆油田进行先导性试验。

2.2.2 脉冲式在线注入酸化模拟实验

为了验证该技术的实用性，真实反映COA-1S酸液脉冲式在线注入酸化的效果，室内实验选取目标区岩心进行实验，实验酸液浓度均为COA-1S酸液∶水=1∶1.5。

实验步骤：首先用基液测得2块岩心的原始渗透率，然后进行脉冲式在线酸化与常规在线注入酸化，注酸阶段结束后，采用基液进行驱替，测定酸化后的渗透率变化情况。酸化效果实验K/K0与累计孔隙体积倍数PV的关系如图1、图2所示。

图1 脉冲式在线酸化增注效果曲线

图2 常规在线酸化增注效果曲线

由实验可知，采用脉冲式在线酸化增注后，渗透率比原始值提高了8.0倍；采用常规在线酸化增注后，渗透率比原始值提高了6.2倍；相比之下，脉冲式在线注入酸化增注效果较好。

2.2.3 在线酸化增注设备改造升级

根据华庆油田注水井注入压力高（17～24mPa），吸水能力差等特点，由长庆油田油气工艺研究院与川庆钻探长庆井下联合研制了“高压、小排量”移动式在线酸化装置。通过对该设备进行3次升级改造，将发电机组与撬装泵集约一体，目前可满足各种类型酸液介质在7～50 L/min排量下的注入要求，同时加装远程控制系统，可实现高精度操作，达到实时监控。脉冲式在线注入酸化增注设备的施工参数如下。①3LP80-3/30注酸柱塞泵Qmax=54 L/min，最大工作压力为35mPa。②发电机组：68 Kw/KvA。③控制系统：本地控制、远程控制。④灌注离心泵 流量：3.5m3/h，扬程：20m⑤工作温度：-35～45℃

3 现场应用及效果评价

截至目前，脉冲式在线注入酸化增注现场实施4口井，有效率100%，施工过程平稳有序，平均施工用时9.0 h，措施增注后平均注水压力下降9.0mPa，目前压降4.3mPa，单井日增注14.0m3/d，累计增注9458m3，平均有效期达到182 d，目前均能达到配注要求。通过对酸液体系、在线增注工艺流程的改进，使其达到了较好的降压增注效果，保证了措施效果，详细数据见表3。

该技术将常规酸化施工占井周期大大缩短，设备动迁难度大幅降低，施工步骤简便，安全风险低，同时降压增注效果显著，而且季节对该技术的应用基本没有限制，冬季能照常施工，该技术的成功应用为欠注井治理赢取了更多有利时机。

YD1-1是目标区的一口注水井，2015年10月投注，初期日配注10m3/d，日实注10m3/d，井口油压0.2mPa，2016年5月欠注，实施补孔酸化增注，2017年3月进行自生土酸酸化增注，有效期27 d，配注10m3，日实注1m3/d，井口油压13.2mPa，决定对该井实施脉冲式在线酸化增注。

为了实现深部解堵，该井设计COA-1S酸液用量为15m3。施工过程中，当酸液到达地层并出现压力下降现象后，采取脉冲注入方式进行注酸（2min脉冲交替一次（3m3/1m3））,最后采用大排量注入2m3酸液，施工结束后注入压力由14.8mPa下降到2.4mPa，酸化效果显著。目前注入压力为13.6mPa，日配注13m3，实注13m3，累计增注2131m3，有效期已达188 d。

表3 在线脉冲式酸化增注效果统计

该工艺具有不返排特点，酸液可随着注水被推进地层深部，有效解决常规酸化解堵半径短的问题；同时该酸液具有较好的螯合性能，酸化后二次污染小，从而达到深穿透、长距离解堵，延长解堵有效期。

4 结论与建议

1.通过对酸液体系进行优化，研制出的COA-1S酸液体系具有较好的沉淀抑制及缓蚀性能，能满足在线酸化要求。

2.对现有的在线酸化工艺进行改进，在施工中改变泵注程序，通过加入脉冲段塞，在井底建立水力振荡场，使胶结堵塞物受到振荡力而脱落，完全暴露在酸液中，更加充分地溶解堵塞物；通过现场试验，降压增注效果明显。

3.该工艺将常规酸化施工周期缩短至7.0～12.0 h，通过施工设备集约优化后改装成车载撬装一体式，降低了设备动迁困难，并加装了远程控制系统，提高了作业精准度和作业效率，建议推广应用。