(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。