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砂岩油气藏粘弹性清洁转向酸技术简介

    酸化解堵是通过酸来溶解地层基质中的颗粒堵塞物,恢复或提高油气井产量的一种有效措施。常规酸化存在布酸不均、残酸返排不彻底、酸岩反应速度太快等缺点。

(1)在对非均质地层进行常规酸化时,酸液在施工过程中首先进入高渗透层,很难进入低渗透层。因此需要采取不同的转向技术实现均匀布酸。
(2)储层厚度大、跨度大的油水井在酸化时,一般要使用机械工具或投球分层及各类转向剂,应用机械工具或投球分层作业具有局限性,使用转向剂时要求转向剂的粒径必须与储层渗透率和孔隙相匹配,且无法使酸液在储层深部进行转向,达不到对非均质性储层全面改造目的。
(3)对于套损和套管变形井不能下封隔器进行分层酸化,需要清洁无伤害的转向技术实现分层酸化和均匀布酸。
(4)低渗砂岩储层容易受到外来流体污染,对转向酸液的选择必须慎重。最理想的转向酸液体系应该是清洁的,不会对地层造成损害。
(5)水平井相对于一般的直井来说,存在井下条件多变复杂、工作液浸泡时间长、作业周期长等特点,导致产能下降,影响水平井开发效果。在水平井的开发过程中,经常采用酸化处理来改善开发效果。然而其难点就在于水平段的均匀酸化,因此需要清洁的转向酸实现分流转向,达到长水平井段高效布酸的效果,减少水平井的伤害,使其达到效益最大化。清洁转向酸的应用主要体现在以下几方面:非均质储层无伤害均匀解堵 , 恢复天然产能;大斜度、水平井转向酸化、实现水平井段的均匀布酸;低渗透储层深度改造;产水储层选择性酸化改造 。 
    基于以上要求,寿光新海化工有限公司针对砂岩油藏特征,联合研制了粘弹性清洁转向酸体系,利用酸岩反应产物的物理化学作用达到控制酸液体系粘度的目的,通过反应控制、缔合增粘、就地自转向、清洁保护四个四个功能,实现了砂岩储层的高效、清洁转向酸化。
粘弹性清洁转向酸的机理
    粘弹性清洁转向酸体系的转向原理是:该体系在pH值较小,Ca2+离子浓度较低时,粘度很小,接近水的粘度。当酸液进入地层,随着酸岩反应的不断进行,酸液pH值增大,并且 Ca2+离子浓度也较大时,体系中的液体粘度也将不断增加,残酸形成高粘凝胶,减缓了酸液中H+向已反应的岩石表面扩散,使鲜酸继续向深部穿透和转向其它的低渗层。作业完成后,当酸液遇到地层中的烃类时转向酸会自动迅速地降低其粘度,直至其粘度再次接近水的粘度,因此返排较为彻底,不会对储层造成伤害和污染,对储层具有良好的保护作用,从而达到对储层高效改造的目的。该酸液体系在对油井解堵高产液层的同时,也能解堵低渗透层位的低产层和污染严重的储层,从而达到提高全油井产能的目的,也解决了不下封隔器进行分层的问题,减少了作业工序,降低了酸化成本,特别适用于受污染的大井段的油井、水平井和注水井及非均质性严重储层的改造。
粘弹性清洁转向酸技术应用
    综合砂岩油藏特征对转向酸液的要求,研制出依靠酸岩反应控制酸液粘度的清洁转向酸液体系,可以就地转向实现全面均匀的高效改造;可以缓速降滤实现深度改造;可以避免或降低二次伤害以实现清洁改造。粘弹性清洁自转向酸采用酸岩反应来控制酸液粘度的增长,高浓度的鲜酸中粘度较低,一般为10-20mPa.s,有利于施工泵注,施工时粘弹性清洁自转向酸遵循最小阻力原则将优先进入高渗层段或低伤害层段,随着酸岩反应的进行,酸液在与岩石反应生成的无机盐参与下粘度迅速增长,由鲜酸的增大到近400-800mPa.s,形成高粘高弹体系,提升酸液继续进入该孔喉的压力,迫使后续鲜酸自转向至物性相对差或污染相对重的层段,实现就地自转向。体系中不含任何聚合物,对孔隙型储层损害小。施工后体系中的粘弹体在烃类物质或地层水作用下,又能自行破坏形成球状胶束,酸液粘度大幅降低,有利于残酸的返排。
1、粘弹性清洁自转向酸基本配方
12-15%HCL+清洁自转向酸主剂+1%缓蚀剂+1%铁离子稳定剂+1%粘土稳定剂。
2、粘弹性清洁自转向酸特点
( 1 ) 由于酸液体系中没有聚合物,因此没有引入固相,因此对地层不伤害;
( 2 ) 自动改变酸液在储层中的分布,达到转向酸化的目的;
( 3 ) 遇盐类物质 ( 钙离子浓度增加 )和PH值增大,粘度迅速升高;
( 4 ) 常温下酸液粘度低,可以有效地泵送;
 ( 5 ) 很容易进行质量控制且配制简单。
3、粘弹性清洁自转向剂的性能评价
(1)酸液粘度变化
按配方: 15%HCl+4%粘弹性清洁自转向酸主剂配制酸液体系。
鲜酸粘度为15mP.s;
在60℃的条件下与大理石进行反应,测定不同反应时间的下残酸的粘度,随着酸岩反应的进行,当酸不断被消耗,PH值的提高,体系的残酸粘度也在开始显著增加,当PH=2.5时,粘度可达到600mPa.s,当PH值进一步提高时,粘度基本上不再变化。
(2)缓速性能的测定     
酸化时酸岩反应速度主要是受氢离子扩散控制。粘弹性清洁自转向酸是通过吸附在岩石表面形成网状结构,降低酸岩反应速度,增长了新鲜酸液的作用距离。试验采用旋转圆盘测定了常规酸酸与粘弹性清洁自转向酸的浓度变化,试验温度为60℃。
表1 VES-Ⅰ清洁自转向剂缓速性能评价结果

(3)、残酸的破胶性能

清洁酸是在与岩石反应过程中不断增粘,在达到残酸状态时将变成凝胶,当残酸凝胶接触到地层中的烃类物质(如原油)或地层水时,将改变液体的带电环境破坏胶束,使胶束从杆状变成球状,液体因胶束不再缠在一起而失去粘度。将清洁酸与大理石进行充分反应,使PH达到3-5,然后将残酸凝胶与10%的地层原油混合让其破胶,10分钟后,在60℃条件下,残酸破胶后粘度小于10mP.s,因此,该酸液体系在作业后可顺利返排。
3 、粘弹性清洁转向酸施工
(1)酸液配制 
粘弹性清洁自转向酸是将主剂加入常规酸液中配制而成,配制方法简便,与常规酸的配制方法相同。
(2)施工工艺 
粘弹性清洁转向酸化工艺与常规与酸化施工工艺基本相同,根据施工目的、井及地层情况、室内岩心试验数据等选择适合酸化工作液量的类型、配方、用量和施工压力排量等施工参数。前置液选用粘弹性清洁自转向酸液体系,一般采用高浓度盐酸(12%~15%)和清洁自转向酸主剂组成的酸液体系。主体酸和后置酸与常规酸化相同。


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