CT高温转向酸的研制及应用
Outline:
刘友权1
,
王小红1
,
王川1
,
毛小平2
,
张曲3
,
廖军4
,
冯莹莹1
1. 中国石油西南油气田公司天然气研究院;
2. 中国石油西南油气田公司川东北气矿;
3. 中国石油西南油气田公司勘探事业部;
4. 中国石油西南油气田公司重庆气矿
收稿日期：2011-09-27
作者简介：刘友权:男, 1973年生。1997年毕业于华中理工大学化学系精细化工专业。2007年西南石油大学工程硕士研究生毕业。现为中国石油西南油气田公司天然气研究院油化室主任, 主要从事压裂酸化及油气田开发技术研究方面的工作.
摘要：介绍了一种适用于高温深井、长井段厚层井均匀酸化的CT高温转向酸。该酸液通过降低转向剂杂质含量、提高产品纯度，提高了酸液体系的耐温性及转向性能，使用温度提高到150 ℃，酸液从接触岩石到反应至酸液浓度5%均为粘弹体；150 ℃下即使渗透率倍数高达40倍，仍能变粘封堵转向，对低渗透储层实施改造；残酸自动破胶，粘度均在5 mPa·s以下。CT高温转向酸在龙岗构造的长兴组、飞仙关高温储层进行了12井次现场应用，取得了显著的施工效果，平均单井次产量达47×104 m3/d。
关键词：高温 转向酸 转向性能 现场应用
Development and Application of CT High Temperature Self-Diverting Acid
Outline:
Liu Youquan
,
Wang Xiaohong
,
Wang Chuan
, et al
Research Institute of Natural Gas Technology, PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company, Chengdu 610213, Sichuan, China
Abstract: A novel CT self-diverting acid system, applied to acidize uniformly the high temperature/deep burial well and long reservoir interval well, is introduced.Through reducing the impurity content and enhancing the product purity, the acid system's temperature resistance and diversion behavior are increased; the application temperature can reach 150℃, the viscoelasticity can be formed when the acid contacting rock until the acid concentration depressed to 5%.At 150℃, even if the permeability multiples are as high as 40 times, the acid can change the viscosity to block the high permeability zones and to reform the low permeability zones; the used acid can break themselves and the viscosity is below 5 mPa·s. CT self-diverting acid system had been successfully applied in more than 12 wells in Longgang Structure and Feixianguan, the average single well production reached 470×103 m3/d.
Key words:
high temperature self-diverting acid diversion performance field application
随着勘探开发的发展，高温深井、大斜度井、长水平井越来越多，高温非均质碳酸盐岩储层越来越多，目前化学转向实现层内均匀酸化的技术主要是粘弹体表面活性剂转向酸。但大多只满足120 ℃以下储层均匀酸化需要[1-2]。因此，开展了CT高温转向酸的研究，以满足150 ℃高温下的均匀酸化需要，同时提高转向酸的转向范围。
1 CT高温转向酸转向剂的研制
粘弹体表面活性剂转向酸的转向剂主要是酰胺基甜菜碱类，芥酸基酰胺基甜菜碱效果最好，转向剂中杂质含量、产品纯度是影响转向性能的关键因素[3]。通过改变原料配比、合成条件，调节其中表面活性剂比例，同时提高产品的转化率和纯度，降低中间品及游离原料等杂质，可提高产品的转向性能和耐温性能。
室内合成了近50个小样，分析评价样品的含量及以游离胺、氯化钠为代表的杂质含量，同时配制成酸液体系在相同条件下进行不同酸岩反应时间下的增粘评价，得到杂质含量较低、纯度高，在酸岩反应过程中粘度高且粘弹体稳定性好的转向剂CT1-18。相对市面上的常用转向剂游离胺含量由2.5%~3.0%降低到1%以下(表 1)。
表 1
|
表 1 转向剂的物化性能检测结果对比
|
2 CT高温转向酸主要性能评价
通过配方优化，用缓蚀剂和缓蚀增效剂来满足酸液缓蚀的要求，用高温稳定剂来提高酸液高温下的转向性能。
现场试验配方：20% HCl+8% CT1-18转向剂+2% CT1-3C缓蚀剂+1% CT1-5B缓蚀增效剂+0.1% CT1-19高温稳定剂+其它酸液添加剂。
2.1 CT高温转向酸酸浓度变化的粘度测试
CT高温转向酸液在酸岩反应过程中的粘度随酸浓度变化情况见图 1。
从图 1可见，CT高温转向酸在150 ℃高温下与岩石进行反应，液体出现明显的变粘转向，且在酸浓度5%以下即自动破胶，可实现快速返排。
2.2 CT高温转向酸酸液转向性能测试
当酸液同时接触到渗透率不同的储层，会先酸化高渗透率区储层，随着酸岩反应的进行，转向酸增粘形成暂堵，使后续酸液转向进入低渗透区，从而使渗透率不同的储层得到改造。为此采用双岩芯流动试验仪器对转向酸的转向性能进行评价。试验温度150 ℃、流量为2 mL/min。
3组渗透率倍数不同的岩芯试验结果见表 2，图 2是渗透率倍数为40.2倍双岩芯酸化过程中的压力变化曲线。
表 2
表 2 转向酸对不同渗透率倍数双岩芯中低渗透岩芯的改造效果（150℃）
|
表 2 转向酸对不同渗透率倍数双岩芯中低渗透岩芯的改造效果（150℃）
|
试验结果表明, 渗透率倍数从11.7增加到40.2，酸液对双岩芯低渗透率岩芯的改造效果从95.3%降低到28.1%。说明随着渗透率倍数的增加，转向酸对低渗透岩芯的改造程度降低，但即使渗透率倍数高达40倍，仍能实现变粘封堵转向，说明酸液具有较宽的转向应用范围。
由图 2可见，压力初始比较平缓上升，说明酸液在渗透率高的岩芯中持续推进，在推进过程中，压力也有上升下降。在酸岩反应到一定程度后，压力突然升高，说明酸液发生了增粘变化，随后压力呈现“波浪式”地持续下降，这是粘弹性自转向酸的独特增粘转向性质的体现。
3 现场应用
CT高温转向酸体系在四川龙岗长兴组、飞仙关高温储层进行了12井次应用，施工井基本参数及施工效果见表 3。累计获得天然气产量571.6×104 m3/d，取得了较好的应用效果。以龙岗62井为例，分析了现场酸液转向情况，施工曲线见图 3、残液分析见表 4。
表 3
|
|
表 3 现场施工井参数及测试产量
|
表 4
|
|
表 4 现场返排液性能评价
|
曲线上第“1”阶段为酸液接触地层，实施解除近井地带污染阶段。曲线特征表现为初始压力增长明显，从79 MPa急剧上升到87 MPa，说明近井地带污染严重。在排量逐渐上升的过程中，压力经历了从87 MPa↓81.3 MPa↑86 MPa↓74 MPa的“波浪式”下降过程，表明储层基质孔隙吸液，解除并突破了近井污染地带。曲线上第“2、3、4”阶段为明显的转向和均匀酸化阶段。在“2”阶段，压力持续上升，在上升过程中是呈波段上升状态。2至3阶段，酸液持续推进，实现深部酸化，期间压力回落，表现出沟通溶蚀孔洞特征。在3阶段压力回落过程中，也是有起伏的，和前面双岩芯流动试验研究转向酸的转向性能所表征的曲线基本一致，在此阶段表现出酸液的转向降压、均匀酸化的特征。相同排量下，第4段压力不降而升，从71 MPa上升至78 MPa，表现出酸液封堵高渗带，转向酸化新区块，实现均匀酸化的特征。该井施工后获得98.2×104m3/d的天然气测试产量。
表 4结果表明，残酸粘度较低，小于5 mPa·s，说明破胶彻底，利于返排。
4 结论
(1) 研制的CT高温转向酸体系的耐温性、变粘范围及转向性能等方面得到提高，在渗透率相差40倍的非均质储层仍能转向，满足150 ℃下长井段非均质储层均匀酸化需要。
(2) 在龙岗长兴组、飞仙关长井段高温储层进行了12井次应用，取得了显著的施工效果，平均单井次产量达47×104 m3/d。说明该CT高温转向酸体系适用于长井段高温深井非均质储层的均匀酸化。
2011, Vol. 40