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浅谈酸压施工中减缓酸岩的反应速率

浅谈酸压施工中减缓酸岩的反应速率

分类:化学论文   更新:2015/3/26   阅读:   作者:佚名   来源:本站原创

浅谈酸压施工中减缓酸岩的反应速率

    在酸压施工过程中,通过在注酸之前注入前置液、利用乳化作用、胶凝酸(稠化酸)酸压、泡沫酸、酸液中添加酸岩反应阻滞剂以及加入降滤失剂等技术,在不同的碳酸盐岩储层中起到了减缓酸岩反应速率、降低酸液滤失增加酸蚀裂缝的穿透深度的作用,达到了油气田增产的目的。
    关键词:酸压前置液乳化胶凝酸(稠化酸)泡沫酸,反应阻滞剂降滤失剂
    酸化压裂是油气田增产的主要措施之一 ,在酸压施工过程中,减缓酸岩反应速率、降低酸液滤失以达到增加酸蚀裂缝的穿透深度是必须要考虑的问题。在低温井中降低酸岩的反应速度必要性不是很大,但在高温油藏中实施酸压施工时,合理的降低酸岩的反应速度是必要的。Nierode 和Kruk通过试验发现:倘若油藏温度大于121℃,那么酸穿透的距离是受过大的反应速率所局限的。在这温度之下,用液滤失似乎是限制性的因素。另一个数学模型亦表明:若用液滤失是低的,那么活酸在其耗尽之前甚至温度高达177℃下仍具有可观的穿透距离。减缓酸岩反应速率、降低酸液滤失的物质及相关技术如下:
    ⑴在注酸之前注入前置液减缓酸岩反应速率、降低酸液滤失
    延伸活酸穿透距离最普遍的方法之一包括在注酸之前注入粘的非反应的前置液。前置液的作用有:开启裂缝并沉积滤饼,滤饼将起到降低酸液滤失的作用。另外,前置液还可以冷却管柱和地层,降低酸液对注入管柱和井下工具的腐蚀,同时,由于油藏温度的降低,还可以减缓酸岩反应的速度,提高活酸的穿透深度。作为辅助作用,在裂缝中更高粘度液体的存在促进酸的粘性指进,这减小了岩石暴露于酸反应的表面积量。因而,给定的酸量具有非常大的穿透距离,因为这仅可占裂缝体积的约40%至50%。这种选择性的指进也有增大刻蚀裂缝有效导流能力的趋势。近些年来,为了控制酸液的滤失,人们已经采用了多级粘性前置液注入酸压技术。
    酸化作业前通常使用粘性前置液来使裂缝启裂并沉积下一条可作为酸液滤失边界的沉积物。但是,这种控制滤失的方法有限。免费论文网。Nierode和Kruk等人的研究表明,粘性前置液沉积下来的沉积物会被酸液滤失形成的酸蚀孔洞快速穿透,一旦发生这种状况,酸液的滤失与未使用粘性前置液相同。人们在进行酸压优化设计时,已经使用粘性前置液多次注入来控制酸液的滤失。该技术认为,最先通过前置液开启裂缝,之后,轮流泵注酸液和前置液,这样注入的酸液和前置液对于控制酸液的滤失与扩大裂缝都有效。
    ⑵利用乳化作用来延缓酸岩反应速率、降低酸液滤失
    乳化通常是将煤油或柴油当成外相、而将盐酸当成内相制成的乳状液。这种乳化酸在静态和流动的条件下显示出了很好的阻滞作用。乳化酸的粘度基本上由外相粘度和内外相的体积比所控制。由于外相油的影响,乳化酸往往具有较高的摩阻。乳化体系还可以提供很好的酸液滤失控制。
    乳化酸粘度高、滤失小,特别适用于压裂酸化,能形成宽、长的裂缝。乳化酸的外相是油,具有缓蚀作用。而且油能溶解地层中高粘原油、沥青、石蜡,消除它们对地层的伤害。乳化酸摩阻大,不宜用于排液困难、低压低渗油气层。
    ⑶用胶凝酸(稠化酸)酸压来延缓酸岩反应速率、降低酸液滤失
    为了进行高温地层的酸压改造,人们开发了各种高温的胶凝酸体系,普遍认为增大酸液的粘度可以减小酸液的传质速度,降低酸液的滤失,另外,合理的胶凝酸粘度还可以大大降低酸液的摩阻。研制和应用胶凝酸(稠化酸)的关键是稠化剂的研制和应用。稠化剂应与相应的酸液添加剂及地层离子有良好的配伍性。
    由于酸介质的特殊性,酸液稠化剂的类型有:多糖类聚合物、合成的高聚物、交联聚合物等。用交联聚合物作为稠化剂可以得到高粘度的稠化酸,也称为交联酸。免费论文网。经交联后的稠化酸耐热性、耐剪切性好,可用于高温井(93℃以上)施工。交联酸中聚合物浓度低、粘度高、悬浮能力强、滤失低,能减少地层伤害,能抑制地层中油水乳状。
    ⑷使用泡沫酸延缓酸岩反应速率、降低酸液滤失
    泡沫酸能降低酸岩反应速率,但是,泡沫酸能在多大程度上减缓酸岩反应的速率,目前还缺少这一方面的试验数据。由于泡沫的独特性能,泡沫酸是降低和控制酸液滤失最有效的方法之一。Crowe和Scherubel的研究表明:泡沫酸能够提供极好的酸液滤失控制。
    泡沫酸压裂酸化产生裂缝的能力较大,裂缝导流能力好,酸化半径大,适合于厚度大的碳酸盐岩油气层,也适合于重复酸化的老井和水敏性地层。泡沫酸压裂酸化一般应注入前置液(如高浓度HCl或HCl+HAc,也可用凝胶水)。前置液可以疏通近井地带阻力,减少酸压阻力。然后注入泡沫酸,最后用KCl泡沫盐水顶替。
    ⑸在酸液中添加酸岩反应阻滞剂降低酸岩反应速率
    诸如烷基磺酸、烷基磷酸或烷基胺之类的阻滞剂,当加入酸中时,将减弱酸对碳酸盐的反应速率。因在碳酸盐表面上形成亲油的膜,有了防护性膜使酸的作用缓慢,从而减小其反应的速率。免费论文网。
    某些其他的酸阻滞剂因有二氧化碳泡沫的薄层填充碳酸盐表面从而放慢反应速率。由于在酸耗中形成的二氧化碳量超过废酸中的溶解度,所以形成了气态的二氧化碳。在出现泡沫剂下,稳定的泡沫层取决于碳酸盐表面,起放慢酸蚀破坏作用。Crowe等人已经给出在流动条件下和温度达148.5℃下表面两类阻滞剂效用的资料。
    ⑹加入降滤失剂控制酸液滤失
    在交替注入的前置液体系中,加入降滤失剂控制酸液滤失,包括油溶性的树脂和粉砂等。目前国外普遍采用的是油溶性树脂(OSR),它在酸中具有180℃的软化点,完成降滤失后溶于地层所产生的烃类,返排容易,对油气层损害较小,因此倍受关注。此外,使用的降滤失剂还有硅粉、羟基乙酸缩合物固体降滤失剂、苯邻二甲酰亚胺、泡沫和增稠剂等。国内常用砂、硅粉作酸液降滤失剂。降滤失酸(LCA)是在胶凝酸的基础上发展起来一种新型的酸液体系。其特点是利用酸化反应过程中工作液PH值的变化对交联剂的影响而造成粘度变化,对裂缝进行连续性封堵而使常规的胶凝酸发展为兼具缓速和降滤失双重功能的降滤失酸。
    在酸压施工中,要根据具体的油藏储层发育特征和地球物理特征,选择减缓酸岩反应速率、降低酸液滤失的物质和技术,以达到油气田增产增效的目的。

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