引言

随着油田的持续开发，部分区块边部油井注汽困难，转抽后返排能力差，回采能力弱，区块注汽压力高，从而迫使部分低产井关井或改为捞油生产；在区块主体部位，由于油层厚度大、非均值性强，随着近几年吞吐轮次的增加，暴露出来的油层纵向动用不均、蒸汽汽窜等问题也越来越多，致使储量动用程度低，区块始终处于低速开发状态。

1 区块开发难点与存在的主要问题

热采区块开发过程中暴露出的主要难点是:区块边部油井注汽困难，蒸汽吞吐效果差。区块有注汽压力高的油井达35口，占总井数的34.3%，平均注汽压力高达19.8MPa，注汽干度仅30.5%，吞吐后油汽比>0.3有6口，仅占吞吐井数的18%；油汽比<0.1达14口井，占吞吐井数的40%。其中，有6口井蒸汽吞吐后不出。迫使部分井低产关井或改为捞油生产，致使区块低速开发。

通过对稠油热采区块储层敏感性实验等进行综合分析，弄清了区块蒸汽吞吐井污染的类型，明确储层伤害的主要原因：

（1）该区块储层粘土含量较高，最高接近30%，由于蒸汽的高温、高pH值等特性，不仅会引起储层粘土矿物的转化，同时在蒸汽的作用下发生膨胀、运移，进一步对地层形成堵塞。

（2）随着蒸汽吞吐的进行，原油中的轻质组分不断被采出，同时储层中胶质和沥青质含量较高，达到43.74～46.09%，原油黏度增大；蒸汽吞吐后大量胶质沥青质在近井油层沉积堵塞，或者油水反向乳化，进一步降低了油层渗流能力，影响吞吐效果。

2 高压注汽井酸化技术研究

2.1技术路线

针对稠油热采区块边部井注汽压力高、吞吐效果差的问题，开展稠油热采区块酸化解堵技术研究：

(1)储层保护

针对区块粘土含量高，易膨胀的特点，研究筛选出耐高温、低伤害、长效的粘土防膨剂，有效抑制粘土膨胀，实现孔道保护，提高注汽质量。

(2)油层改造

针对储层污染堵塞，导致注汽困难的问题，研制出具有缓速酸化、且能够解除有机堵塞的高压注汽井酸化配方体系，解除近井地带的污染，改善油层吸汽状况。

2.2蒸汽吞吐对储层伤害机理研究

蒸汽吞吐开采过程中引起储层内部水、油、岩之间强烈的复杂的物理、化学等敏感性反应。难动用储量区块储层胶结疏松，注蒸汽开采过程中，由于受储层岩石碎屑溶解、粘土矿物的溶解与膨胀及水化学变化等因素的影响，使储层孔隙结构及渗透率发生较大变化，需要分析研究高温蒸汽吞吐后储层矿物溶解与转变、沥青质沉积、原油组分改变及渗透率的变化趋势及其对蒸汽吞吐效果的影响。

2.2.1粘土矿物变化

稠油油藏储层注蒸汽过程中，粘土矿物发生两方面的变化，即粘土矿物的溶解和转变。

(1)粘土矿物的溶解

选天然岩芯散砂样，洗油后用沉降分离法提取粘土矿物。取1g样品置于高压反应釜的碱性溶液中，在封闭系统中进行高温高压溶解实验：实验压力12MPa，实验温度分别150℃、200℃、250℃、300℃，pH值分别取8、9、10、11、13，实验结果见图4-3。实验结果表明：粘土矿物的溶解量随温度的增高而逐渐增大。溶质分析表明，粘土矿物溶除的主要成分为SiO₂，占76.1％，其次是CaO、K₂O、AL₂O₃ FeO MgO等，所占比例均在10％以下；粘土矿物的溶解趋势表现为溶解量随温度及pH值的增加而增加。

(2)粘土矿物转变

选用天然岩芯散砂样，充分洗油分离后进行模拟实验。通过模拟实验前、后样品进行各项分析，得到粘土矿物的转变规律：伊利石在高温（250℃以上）、强碱（pH≥11），富Na⁺或K⁺的溶液中易于发生转变。其原因在于高温强碱作用使长石溶解量增加，提供了K⁺的来源，促使蒙脱石转化成伊利石。

而在温度小于250℃、弱碱性条件下，钾长石变化不大，此时地层中相对Na⁺，Ca²⁺，Mg²⁺较充足而缺少K⁺，伊利石则通过去K⁺反应向蒙脱石转化。高岭石一般在pH=9，T=150℃时开始溶解；到pH=11，T=250℃时则全部消失。高岭石转化为蒙脱石：

由此可见，矿物主要转化为蒙脱石，而蒙脱石遇水会大幅度的膨胀，在水动力作用下分散运移，堵塞孔喉，降低中低渗透层的渗透率，使得储层的非均质性进一步加强。

通过对比模拟蒸汽吞吐前后的储层矿物成分，石英、长石含量基本不变，粘土矿物含量增加，绝对含量为8.8％，比蒸汽吞吐前高1.8％，见表1。粘土矿物中，伊利石、高岭石相对含量降低，蒙脱石相对含量增加，储层水敏性进一步增强。

2.2.2 原油组分改变的影响

热采过程中原油组分变化主要表现为轻烃减少、重烃增加，石蜡和沥青质沉积的大量出现，造成储层严重堵塞。为研究难采区块储层注蒸汽后原油组分的变化，对波及层及未波及层样品分别进行了组分分析，研究结果显示：波及层与未波及层相比，轻烃明显减少，重烃类沥青质含量大量增加。其结果为地层内原油流动能力降低，易于发生孔喉堵塞。

2.2.3 沥青沉积的影响

将13块实验岩芯用苯溶液洗净，溶去岩芯中的残余油，留下不溶于苯的沥青胶质，烘干后制成铸体薄片，在显微镜下观察。结果表明，不溶于苯的沥青质在孔隙中沉积现象十分明显。沥青在岩芯中主要存在三种产状：星点状零星分布、片状或孤岛状、包裹或网络状沥青局部连片分布，见图1。

星点状零星分布的沥青（较为分散且数量少，对物性伤害很轻，主要在50℃～100℃岩芯中产生）；以片状或孤岛状等形式存在的沥青（多与星点状沥青构成组合，易堵塞窄狭的孔喉，主要在150℃～200℃岩芯中产生）；包裹或网络状沥青局部连片分布（部分构成网络，填塞喉道，包围颗粒，产生润湿性反转，对岩芯物性伤害极大，主要在250℃～300℃岩芯中产生）。

沥青质在储层中造成的伤害有三种方式：填积孔隙或在狭窄喉道处形成桥堵；附在岩石表面使润湿性发生反转，导致地层由亲水变为亲油；形成油包水乳状液，增大烃类黏度降低其流动性。同时温度也是影响因素之一，大量实验表明：沥青沉积对孔隙度和渗透率的伤害均随温度的增加而增大。

2.2.4原油乳化的影响

在注汽过程中高温水与地层原油相接触后，极易形成油包水乳状液，从而使原油黏度大幅度增大，造成油流孔道被堵塞，降低渗透能力，尤其是多轮次开采，回采水率低，地下存水越积越多造成伤害，严重影响了油井返排能力。

在现有设条件下，在高压釜中温度150—350℃,压力0.5—18MPa条件下，针对难采区块原油用不同搅拌速度，不同的油水比，不同时间，在众多的可变条件下选择合理的试验条件，测定不同的原油乳化程度。

2.3高压注汽井酸化技术研究

常规氢氟酸或土酸酸化，存在酸岩反应速度快，处理半径小，容易产生二次沉淀伤害及不能清除有机堵塞等诸多缺点，对此研究出新型降压注汽解堵技术。新型降压注汽解堵技术是利用耐高温粘土防膨剂和孔道保护剂相结合，抑制粘土膨胀，降低外来流体对储层造成的损害；通过有机堵塞清除剂、解堵主剂解除储层不同类型的污染堵塞；同时结合难采储量区块实际特点，研制出新型强穿透剂，螯合剂等辅助添加剂，形成一套具有油层清洗、深部穿透、储层保护等优点的多功能解堵技术。

2.3.1有机堵塞清除剂研制

有机堵塞清除剂的研制，主要针对稠油热采过程中产生的分散沥青沉积堵塞储层孔道所对储层造成的严重伤害。

研制出水溶性有机质堵塞清除剂对洗油前后岩芯粉末的质量损失可以计算出岩芯的洗油量。以石油醚和二甲苯混合所洗出的油量作为洗油标准，再在相同条件下分别测定石油醚、水溶性有机质堵塞清除剂单独洗油时的洗油量，并计算他们的洗油率。

实验表明：水溶性有机质堵塞清除剂、石油醚和二甲苯都是很好的溶剂，能够溶解岩芯中存留的原油等有机物。实验表明所用水溶性有机质堵塞清除剂和石油醚的洗油效果都较好，相应层位石油醚的洗油效率比水溶性有机质堵塞清除剂高，但水溶性有机质堵塞清除剂的价格相对较低，而如果现场使用石油醚，作业成本过高，考虑经济因素，选用水溶性有机质堵塞清除剂。

2.3.2解堵主剂的研制

稠油油藏在经过蒸汽吞吐一定时间以后，由于注入蒸汽的矿化度较低，会造成粘土转化、粘土膨胀、与储层矿物形成无机沉淀、固体颗粒的运移等一系列储层伤害，造成近井地带的堵塞。解堵剂主剂的作用就是解除这些物质的堵塞，并对孔道有效的溶蚀。

试验主要对比10%HCl+6%HF、10%HCl+6%HBF₄两种体系对粘土的溶蚀情况。这两种酸液体系对粘土的溶蚀率曲线（图3）可以看出，在相同的酸液浓度下，氟硼酸与盐酸复配溶液对粘土的溶蚀速度较慢，其溶蚀率低于土酸体系14%，延长了酸液与储层岩石作用的时间，增大了酸化处理半径。从溶蚀的效果和作业的成本的角度综合考虑，优选出的酸液的配比为：2%HF+10%HCl+4%HBF₄。

3 现场应用情况

（1）实施情况

2017年，在稠油热采区块实施注汽前酸化解堵技术25井次，平均单井压降1.59MPa，注汽排量提高6.05m³/m，提高干度48%，阶段增油9860.9t，平均单井增油428t，应用效果明显。

从应用井酸化曲线看，表现出先升后降的变化趋势，说明储层孔渗一定程度上得到改善；另外，该井上轮采用超临界注汽，注汽压力20.9MPa，排量8方/小时，本轮实施降压注汽后，采用常规注汽，压力下降为17.4MPa，排量9方/小时，注汽参数达标。该井转抽后，最高日产油10t，且在9t以上连续生产44天，累增油915.9t，说明本轮得到有效动用，提高了本井单井产量。

（2）经济效益

通过开展油热采区块实施高压注汽井酸化技术有效地解决了稠油热采区块注汽压力高，注汽效果差的难题，截止2018年4月，阶段累增油量9860.9t，创经济效益973元，投入产出比1:6.8，取得较好的经济效益。

（3）社会效益

稠油区块高压注汽井酸化技术的研究与应用，解决了蒸汽吞吐难采区块在开发过程中注汽压力高的问题，提高了区块的动用程度，开发效果得到明显改善，为区块的稳产提供了技术支持，具有显著的社会效益。

4 结论

(1)在对热采区块储层物性和原油性质分析的基础上，明确了该油藏低速开发的主要原因，为区块储量开采配套技术的研究指明了方向。

(2)稠油区块高压注汽井酸化技术改善了油井注汽效果，提高了采油速度，解决了难采区块注汽效果差的难题，为区块的高速开发提供了一条新的解决途径。

参考文献

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