转向酸转向性能影响因素研究
Outline:
王小红1
,
刘友权1
,
廖军2
,
王道成1
,
张亚东1
,
孙川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重庆气矿
收稿日期：2011-09-12
基金项目：中国石油西南油气田公司“粘弹性自转向酸液体系的优化及推广应用”(20090305-12)
作者简介：王小红(1976-)，女, 1998年毕业于成都理工大学应用化学系工业分析专业。现在中国石油西南油气田公司天然气研究院油化室从事压裂酸化及油气田开发技术研究方面的工作.
摘要：采用双岩心流动试验方法，首次就温度、渗透率倍数、酸液配方以及注酸排量4个因素对转向酸转向性能的影响进行了研究。研究结果表明，酸液的转向范围及转向程度随温度、渗透率倍数的升高而降低；随配方中转向剂加量的增加而提高；不同的注酸排量影响酸液的转向性能；排量较小时，适当地提高排量利于提高其转向效果，而排量太大可能对转向不利。
关键词：转向酸 转向性能 影响因素
Study on the influence factor of diverting performance of self-diverting acid
Outline:
Wang Xiaohong1
,
Liu Youquan1
,
Liao Jun2
, et al
1. Research Institute of Natural Gas Technology, PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company, Chengdu 610213, Sichuan;
2. Chongqing Gas District, PetroChina Southwest Oil and Gasfield Company, Chongqing 400021, China
Abstract: The diverting performance influence factors in temperature, permeability multiple, acid formula and the injection flow rate of the self-diverting acid with double-core flow test are studied. The experimental results show that the diverting range and diverting extent decrease with increasing of the temperature and permeability multiple, and will improve with increasing of the adding amount of diverting agent. The different injection flow rate also affects the diverting performance, when the flow rate is low, the flow rate increasing is beneficial to improve the diverting effect, on the contrary, if the flow rate is too high, it will be disadvantageous to the diverting performance.
Key words:
diverting acid diverting performance influence factor
转向酸分流转向的目的是为了对渗透率不同的非均质储层实现均匀酸化。转向酸的转向性能如何，直接关系到酸化过程中分流效果及均匀酸化程度。所以酸液体系的转向性能评价尤为重要。在诸多评价方法中，采用双岩心或三岩心流动试验能较好地表征酸液分流转向的特征[1]。为了考察转向酸与储层的针对性，结合储层的具体特征及施工工艺，首次采用双岩心流动试验方法开展渗透率差异、温度、注酸排量、酸液配方等因素对转向性能的影响研究，以期为酸液配方设计提供依据。
1 双岩心流动试验方法介绍
双岩心流动试验通过测试酸液对不同渗透率岩心同时进行酸化过程中压力对流体的响应变化曲线，以及岩心酸化前后渗透率的变化，来判定酸液的转向性能以及对低渗透岩心的改造效果等性能。具体步骤如下：
(1) 先将盐水以一定的排量单独注入每块岩心, 分别测得两块岩心的初始渗透率K0;
(2) 以一定排量(与测定岩心初始渗透率排量可以不同)注入盐酸浓度为20%的酸液同时酸化处理两块不同渗透率的岩心，其中一块岩心酸液突破后结束试验。同时得到压差ΔP及压力变化曲线。
(3) 在与测定初始渗透率条件相同情况下，测试其中低渗透率岩心酸化后的渗透率K(由于酸液突破了高渗透率岩心，不能测试，假定酸化后其渗透率为+∞)。
(4) 数据处理：低渗透岩心渗透率改造率η(%)=100×(K-K0)/K0；
(5) 对岩心酸化后的酸蚀情况观察分析。
2 岩心渗透率倍数不同对转向性能的影响
非均质性储层岩心渗透率范围较宽，两块岩心渗透率倍数基本上都在10倍以上。为了考察酸液是否对渗透率差异倍数较大的储层也能实现均匀酸化，以及均匀酸化程度，首先开展了储层渗透率差异对转向性能的影响研究。
配方为：20% HCl+8% CT1-18+酸液添加剂，温度150 ℃，流速为2 mL/min。
表 1是试验中用到的3组岩心的渗透率及对低渗透岩心的酸化效果。图 1~图 3是转向酸对不同渗透率倍数的两块岩心酸化压力变化图。
表 1
表 1 3组双岩心流动试验岩心的渗透率及低渗透岩心改造效果
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表 1 3组双岩心流动试验岩心的渗透率及低渗透岩心改造效果
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从表 1可见，双岩心渗透率倍数从11.7增加到40.2，低渗透岩心渗透率改造率从95.3%降低到28.1%，从这个趋势可看出，随着渗透率倍数的增加，对低渗透岩心的改造程度降低，均匀酸化效果变差，说明转向效果下降。渗透率倍数为40倍时，低渗透岩心渗透率改造率为28.1%，说明在此渗透率范围内仍能实现转向。
从图 1~图 3观察到3组试验中的压力变化趋势基本相同。压力初始比较平缓上升，说明酸液在渗透率高的岩心中持续推进，在推进过程中，压力也有上升下降的起伏变化。在酸岩反应进行到一定程度后，压力突然升高，说明酸液发生了增粘变化；随后压力持续下降过程中，有下降到升高，再下降再升高的起伏变化，这是粘弹性自转向酸的独特增粘转向性质的体现。从图 2的两块岩心酸化后剖面图可观察到：酸液进入1#高渗透岩心后，在内部形成了3个酸蚀蚓孔，在同一块岩心中也实现了均匀酸化；2#低渗透岩心有酸液进入且形成了两条长短不一的酸蚀蚓孔，说明酸液在两块渗透率不同的岩心间实现了转向[2]。
3 转向酸配方对转向性能的影响
室内采用转向剂加量不同的转向酸液体系，在150 ℃下进行了双岩心流动试验。实验结果见表 2。
表 2
表 2 含6%和8%的转向剂酸液对不同渗透率倍数岩心的酸化效果
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表 2 含6%和8%的转向剂酸液对不同渗透率倍数岩心的酸化效果
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配方：20%HCl+6%~8%CT1-18+酸液添加剂，温度150 ℃，流速为2 mL/min。
由表 2可见，在相同条件下，增加配方中转向剂的加量有利于增强酸液的转向性能和转向效果。
4 温度对转向性能的影响
由于粘弹性自转向酸温度升高，其表面活性剂分子的分子运动加速，同一配方在不同温度条件下转向效果也将会不同。研究结果表明，当温度从90 ℃升高到150 ℃，对于渗透率倍数约为20倍的双岩心均匀改造效果从121%下降到4.4%(见表 3)，温度对酸液体系的转向性能影响较大，是配方设计中较重要的影响因素。
表 3
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表 3 不同温度下双岩心流动试验的酸化效果对比
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配方：20%HCl+8%CT1-18+酸液添加剂，流速为2 mL/min。
5 注酸排量对转向性能的影响
在现场实际施工中，结合储层及工艺的不同，设计的施工排量有所差异。为了了解注酸排量对酸液转向性能的影响，室内进行了不同排量下的双岩心流动实验，结果见表 4。
表 4
表 4 不同排量下双岩心流动试验的酸化改造效果对比
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表 4 不同排量下双岩心流动试验的酸化改造效果对比
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配方：20%HCl+8%CT1-18+酸液添加剂，温度为120 ℃。
从表 4可见，不同的注酸排量能影响酸液的转向性能。小排量时，适当地提高排量可提高转向效果，但排量太大可能不利于转向。
6 结论
(1) 转向酸的转向效果受温度、转向酸配方、渗透率倍数、注酸排量等多个因素影响。为了达到较好的酸化效果，应根据储层特征(不同温度、不同渗透率差值倍数)、施工工艺差异(不同规模、排量)，有针对性地选择粘弹性自转向酸体系。
(2) 温度对酸液体系的转向性能影响较大，同一酸液体系随温度的升高转向效果降低。
(3) 储层初始渗透率及渗透率倍数的差异影响转向性能。酸液转向程度随渗透率倍数的增加而降低。
(4) 不同的注酸排量影响酸液的转向性能。小排量时，适当地提高排量有利于转向，排量太大可能对转向不利。
(5) 转向效果随配方中转向剂加量的增加而加强。通过改变酸液配方，可以改变酸液体系的转向范围及转向程度。
2012, Vol. 41