低渗低压油藏多功能活性酸化工作液体系研究
Outline:
范莉1
,
庞红斌1
,
赵长虹2
,
莫林1
,
王佳伟1
1. 西南石油大学;
2. 新疆油田分公司风城油田作业区
收稿日期：2011-12-03
作者简介：范莉(1971-)，图书管理员，从事图书管理及协助油田化学技术研究工作。地址(610500)：成都新都区西南石油大学图书馆。E-mail：
575863166@qq.com.
摘要：针对低渗低压油藏增注过程采用的常规酸化技术中所存在的酸化工作液溶蚀率高、酸化半径小、工作液对有机垢不产生作用等问题，研制了一种适合低渗低压油藏的多功能活性酸工作液。通过对酸液体系处理剂优选、复配得到多功能活性酸体系配方(质量分数)：20%SZJ+6.7%SFJ+10%盐酸+2.5%ZRJ+5.0%溶垢剂+水。该酸液在45 ℃下具有较好的缓速效果和溶蚀能力，对地层中的有机垢具有较好的增溶能力，同时还具有优良的缓蚀能力和防膨能力，其腐蚀速率小于2.5 g/(m2·h)，酸化前后工作液体系防膨率分别大于90%和85%。
关键词：低渗低压 多功能活性酸 缓速 增溶 性能评价
Multifunctional activated acidizing working fluid system for low permeability and low-pressure reservoir
Outline:
Fan Li
,
Pang Hongbin
,
Zhao Changhong
, et al
Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, Sichuan, China
Abstract: Due to the problems that acidizing working fluid has high corrosion ratio, small acidification radius and no effect on organic scale by using conventional acidification technology during the injection of low permeability and low-pressure reservoir, a new multifunctional activated acidizing working fluid was developed. Through optimization and compound of the acid system treatment agent, multifunctional activated acid system formula was obtained: SZJ 20%+SFJ 6.7%+HCl 10%+ZRJ 2.5%+scale-dissolving agent 5.0%+water. The acid system has a good retarded effect, dissolution capacity, and good solubilization capability for organic scale in formation at 45 ℃, moreover, it has excellent corrosion inhibition and anti-swelling capacity. The corrosion rate is less than 2.5 mg/(m2·h) and the anti-swelling rate of the working system before and after acidification is larger than 90% and 85%, respectively.
Key words:
low permeability and low pressure multifunctional activated acid retarder solubilization performance evaluation
酸化技术不但应用于常规油气层改造，且能对特殊油气井(高温深井、低压低渗油井、高含硫井)及复杂结构井等进行有效的作业[1-2]。对于低渗透地层的改造，通常采用酸化措施，但由于酸岩反应速度快和穿透距离短[3]，致使酸化效果较差，同时老井近井地带由于温度、压力变化存在有机垢沉积，常规的缓速酸液体系难于溶蚀或增溶有机垢，对于后续的酸岩反应带来极大的影响。近年来，随着对地层损害原因和地层特征认识的不断深入，许多新型酸液和添加剂以及酸化工艺相继出现并应用，现场施工成功率不断提高，酸化效果逐渐变好[4]。
本实验研究出一种非常规的酸化工作液体系，主要用于低渗低压油藏的酸化作业[5]，在体系中引入了可以缓慢生成H+的物质，用于延缓酸液的反应速度，提高酸化半径；为了能提高酸化工作液体系的溶蚀能力，在其中加入了一定量的盐酸，同时引入具有一定缓蚀能力的物质，从而可以更进一步增加工作液的缓蚀能力；由于在地层中还有一些有机垢存在，在工作液中还加入了对有机垢具有溶解能力的物质，用于提高其酸化效果。因此，该多功能活性酸酸化工作液体系具有缓速、溶解有机垢等多方面的综合性能。
1 实验主要药品与仪器
药品：酸化主剂SZJ(自制)、辅剂SFJ(自制)，盐酸(工业级)、增溶剂ZRJ(低分子表面活性剂，工业级)、溶垢剂(自制，高效无毒有机溶剂复配)。
仪器：恒温水浴、分析天平。
2 多功能活性酸液体系研究
2.1 酸液主剂SZJ加量的影响
固定SFJ的加量13.3%(w)，改变SZJ加量，配制成水溶液。取上述溶液60 mL，再称取15.000 7 g大理石加入酸液中，45 ℃下，反应6 h，得到活性酸对大理石的溶蚀情况，结果见图 1。由图 1可知，随着SZJ加量的增加，活性酸对大理石的溶蚀率不断增加，当SZJ加量为40%以上时，大理石的溶蚀率变化不大。产生这种现象的原因是活性酸中的H+是由主剂SZJ和辅剂SFJ共同作用产生的，当SZJ加量为40%以上时，SFJ的浓度很低，不能使SZJ产生较多的H+，而使活性酸对大理石的溶蚀率增加很慢。故在该条件下，活性酸中SZJ加量可选择为40%。
2.2 盐酸加入后SZJ与SFJ加量对溶蚀效果的影响
为了降低酸液体系的费用，提高酸化效果，可以在酸液中加入适量盐酸，降低SZJ和SFJ的加量，适当提高近井地带的溶蚀速度，有利于活性酸进入远井地带，从而提高酸化半径。
固定10%盐酸用量，改变SZJ和SFJ加量(3:1)，配制成不同酸液。取上述酸液60 mL，分别称取15.004 8 g大理石加入酸液中，45 ℃下考察酸盐反应速度、溶蚀率情况，结果见图 2。
表 1
表 1 酸液中加入盐酸后SZJ与SFJ不同加量编号
|
表 1 酸液中加入盐酸后SZJ与SFJ不同加量编号
|
从图 2可看出，在盐酸质量分数10%的情况下，“主剂+辅剂”浓度越高，溶蚀时间越短，溶蚀率越高，但溶蚀时间太短，表明酸液没有起到缓速作用，达不到提高酸化半径的作用，因此在盐酸复配后，“主剂+辅剂”的浓度不宜太高。若“主剂+辅剂”浓度较低，则在较长时间内酸溶蚀率非常低，不能很好地打通油流通道，如配方“6”在6 h的作用时间下，酸溶蚀率不到60%，说明酸化效果不太理想。配方“5”既能满足酸溶时间，又能满足酸溶蚀率，且溶蚀后剩余大理石量为2.160 7 g。这个溶蚀量足可以溶蚀地层岩石，打通注水通道。因此，可以选择盐酸质量分数为10%，酸液主剂20%SZJ+6.7%SFJ的酸液体系。
2.3 增溶剂加量对酸液体系及有机垢溶解的影响
固定酸液体系配方为20%SZJ+6.7%SFJ+10%盐酸+水，大理石14.367 5 g，沥青3.278 5 g(沥青已加热，可流动)，改变增溶剂ZRJ和溶垢剂加量，搅拌一段时间观察溶垢剂是否被增溶、大理石溶蚀率及沥青的溶解率，结果见表 2。
表 2
表 2 增溶剂ZRJ与溶垢剂在酸液中对大理石及沥青的作用效果
|
表 2 增溶剂ZRJ与溶垢剂在酸液中对大理石及沥青的作用效果
|
由表 2可知，增溶剂加量一定时，溶垢剂加量增加，增溶越来越困难，溶垢剂在酸液体系中会分层，此时对沥青的溶解效果非常差，当溶垢剂在酸液体系中能够稳定时，溶解沥青的效果较好，随着溶垢剂增溶在酸液中量增加，溶解有机垢的量越多，对于酸液打开岩层通道越容易。增溶剂、溶垢剂在酸液体系中量的多少对本酸液溶蚀率影响不大，但若溶垢剂在酸液中不稳定或太少，不能较好地去除近井地带的有机垢，就达不到深部酸化的目的。当增溶剂ZRJ加量为2.5%时，能增溶5.0%的溶垢剂，如果要进一步提高溶垢剂的量，将需要加大增溶剂的量，活性酸体系的成本将大大提高，因此，合适的增溶剂ZRJ加量为2.5%。
结合以上研究，多功能活性酸液体系配方为：20%SZJ+6.7%SFJ+10%盐酸+2.5%ZRJ+5.0%溶垢剂+水。
3 多功能活性酸体系性能评价
3.1 对大理石溶蚀及沥青的溶解性能评价
由于本研究的地层是低渗低压地层，主要用于注水井中，根据现场的要求，选择溶蚀温度为45 ℃。取60 mL按上述配方配制的酸液体系，称取15.010 8 g大理石、3.269 3 g沥青，将其加入到酸液中，溶蚀不同时间后，取出没有反应的大理石和没有溶解的沥青，烘干恒量，得到45 ℃下活性酸对大理石的溶蚀和沥青的溶解情况，结果见图 3。
由图 3可知，45 ℃下，随着作用时间增加，大理石的溶蚀量不断增加，当溶蚀时间达到3 h后，大理石的溶蚀量增加不明显，溶蚀量为13.239 5 g，溶蚀率达到88.2%，说明该活性酸在45 ℃下具有好的缓速效果。对于有机垢沥青，随着作用时间的增加，酸液体系溶解沥青的溶解率增大，当作用时间超过1 h时，对沥青的溶解率增加不大，沥青溶解量为2.592 6 g，溶解率达到79.3%，说明该多功能酸液体系对近井地带的有机垢能快速清除，可以达到深部酸化的效果。
3.2 多功能活性酸体系缓蚀性能评价
选择N80材质，在45 ℃条件下对活性酸液配方的腐蚀性能按照SY/T 5405-1996《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》进行评价，腐蚀反应时间为4 h，实验结果见表 3。
表 3
|
|
表 3 活性酸液体系腐蚀性能
|
由表 3可知，活性酸液的缓蚀性能较好(均匀腐蚀，不存在点蚀)，说明对管线和设备不会产生严重腐蚀，并且不需要补加缓蚀剂就能完全满足石油行业的要求(腐蚀速率＜50 g/(m2·h)。
3.3 活性酸体系防膨性能评价
分别对活性酸和活性酸与大理石反应后的残酸(反应时间5 h，温度50 ℃)按SY/T5971-1994《注水用粘土稳定剂性能评价方法》进行防膨性能研究，实验结果见表 4。
表 4
|
|
表 4 活性酸液体系防膨性能
|
由表 4可知，该活性酸的防膨效果较好，防膨率大于90%；酸化后的残酸防膨效果也较好，防膨率大于85%，说明该活性酸能很好地抑制粘土膨胀。
4 结论
(1) 根据实验可得到多功能活性酸体系配方为：20%SZJ+6.7%SFJ+10%盐酸+2.5%ZRJ+溶垢剂5.0%+水。
(2) 多功能活性酸在45 ℃下具有较好的缓速效果，对大理石具有较好的溶蚀能力，同时对有机垢具有较好的溶解能力。
(3) 多功能活性酸具有较好的缓蚀效果，其腐蚀速率小于2.5 g/(m2·h)。
(4) 多功能活性酸具有较好的防膨能力，酸化前后防膨率分别大于90%和85%。
2012, Vol. 41