深穿透缓速酸液体系分析与应用

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  摘 要:本文详细分析了缓速酸的成酸机理及其技术特点,并在现场进行了应用,结果表明:酸化效果明显,所应用井注水压力下降,注水能力上升,平均油压由措施前12.76下降到措施后的9.76MPa,平均套压由措施前的12.59MPa下降到9.67MPa,日增加注水能力1037m3/d;产油量由措施前的276.47t,上升到284.54t。
  关键词:深穿透 缓速酸 应用
  一、缓速酸成酸机理
  酸液体系主要由盐酸、乙酸、氟硼酸、成酸剂,综合解堵剂、鳌合促进剂和氧化发生剂等组成,缓速酸与岩石反应速度缓慢,且表面张力小,疏通孔道能力强,避免了粘土残片脱落,达到深部酸化解堵塞的目的。同时溶液内部物质之间发生化学反应,放热并生成ClO2,ClO2在酸性条件下被激活,生成的极端氧化剂具有极强的氧化和杀菌能力,可使高分子长链有机物氧化分解,解除地层堵塞。
  1.缓速成酸机理
  X+H2O+Y→HCL+W+CH3COOH+V
  V+HCL+NH4F→HF+M+Z
  X-综合解堵剂Ⅰ;Y-HS-1、柠檬酸等;V-酸化增效剂;Z-有机酸,W-低界面张力剂;M-无机粘土稳定剂
  2.强氧化剂的生成机理
  A+B→C+D+E+F
  5NaClO2+4HCl=4ClO2+5NaCl+2H2O
  A-氧化发生剂;B-盐酸、综合解堵剂II、螯合促进剂等;C-氢氟酸; D-CLO2;F-CO2;E-粘土稳定剂等
  2ClO2+H2O→5[O](极端氧化剂)+2HCL
  二、缓速酸的技术特点
  1.缓速原理
  缓速原理是基于化学动力学的二级反应,其中第一级反应较慢,是整个反应的控制步骤。有机酸和中强酸,其一级电离度低,具有进入地层后缓速释放H+、维持低PH(PH≦2)的特点,而且具备了随质量分数减小而PH值变化不大的优点,与地层反应速率比盐酸低得多,可满足深度化。通过室内试验深穿透缓速酸液比常规土酸与岩石反应速度降低了约75-90%,与粘土的反应速度降低约50%。
  2.具有较强的溶蚀能力
  采用石油大学智能岩心梯度仪评价综合解堵剂1对储层渗透率影响情况。试验条件:X135井天然岩心,岩心长度9cm、直径2.44cm;试验驱替压力19MPa,驱替排量:7-9ml/min;试验温度:87℃。
  可以看出,在相同条件下,缓速酸体系具有较强的溶蚀能力,平均溶蚀能力较土酸高。缓速酸体系具有较长的活性酸反应时间,其有效活性酸反应时间较常规土酸延长10h以上。土酸与岩心反应,溶蚀率逐渐上升至最大值,后由于二次沉淀污染溶蚀率逐渐下降,溶蚀百分比损失值大于8%。而缓速酸体系对岩心溶失量增加到一定程度后,溶蚀率趋于稳定。
  3.低伤害性能
  缓速酸在酸化过程中维持了PH≦2的特点,能有效抑制Fe(OH)3、Al(OH)3、Fe(OH)2、FeS沉淀,形成了Fe(CH3COO)3、H3[Fe(PO4)2]、Ca(CH3COO)2等络合或螯合,同时在低PH值条件下,降低了氟硅酸盐沉淀,减缓了K2SiF6、Na2SiF6、AlF3等二次沉淀。
  4.活性性能
  中强酸及酸液反应生成的CH3OH又是良好的表面活性剂,使解堵剂的挤入更加容易,产生的粘土稳定剂对粘土的膨胀分数运移起到了抑制作用,新生成的酸液可达到地层深部,从而解除深部无机堵塞,解堵深度可达2米以上。A液与B液反应生成的CO2,在油水中均有较强的溶解能力,可增加水的粘度,减小油的粘度,从而使油易于推到地层深处,提高酸化效果。CO2气体降低油水间界面张力、降粘原油。
  处理剂A与处理剂B在地层发生化学反应产生CO2气体,CO2气体在油和水中的溶解度都很高。CO2溶于原油,可使原油粘度下降(实验证明可使原油粘度降低30~60%),有效的降低油水间的界面张力。同时,CO2气体在一定的温压条件下获得“超临界流体”的新特征,即强烈的溶蚀性、解吸性及提取性。
  三、现场应用
  1.现场应用工艺参数设计适用范围
  注入方式采用分段塞连续注入,注入压力低于油层破裂压力,注入量采用每米油层厚度3~4m3,注入速度根据油井压力和注水井吸水量决定,采取低速注入,防止层内生成的CO2气体出现“突进”现象,一般注入速度小于10m3/h,关井反应时间控制在180~600min。
  2.处理液用量
  按单井7-10m油层计算,预计施工液体用量为预处理剂2m3,缓速酸10-12m3,A剂10-12m3,B剂10-12m3,后置液30m3,合计60-68m3。现场施工注入处理液顺序如下:预处理液→缓速酸→A剂→B剂→后置液。在施工过程中A剂与B剂分三个交替注入井内,每次交替注入量分别为3m2-4m3,严禁A剂B剂在施工过程中在地面接触。
  3.应用效果分析
  (1)注水压力下降,注水能力上升
  完成注水井酸化作业44口57层次,有效率达到98.3﹪。平均油压由措施前12.76下降到措施后的9.76MPa,平均套压由措施前的12.59MPa下降到9.67MPa,日增加注水能力1037m3/d,累计增注161413m3。水驱动用程度由措施前的42.7%,提高到64.7%,提高了22%,改善了的注水开发效果。
  (2)对应井的产量上升,含水下降
  遼302区产液量由措施前的387.29m3,上升到412.98m3,产油量由措施前的276.47t,上升到284.54t;辽16区由措施前的195.31m3,上升到208.37m3,产油量由措施前的143.92t上升到155.2t。见效油井平均产量上升1.26t,含水下降0.63%。
  四、结论
  1.缓速酸酸液体系主要由盐酸、乙酸、氟硼酸、成酸剂,综合解堵剂、鳌合促进剂和氧化发生剂等组成,具有溶蚀能力强,对储层伤害小的特点。
  2.应用效果明显,注水压力下降,注水能力上升,油井的产量上升,含水下降。
  参考文献:
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