甜菜碱类变粘分流酸流变性的影响因素研究

根据VES理论,利用甜菜碱类两性表面活性剂制备出变粘分流酸.通过实验考察了两性表面活性剂浓度、温度、酸液添加剂、Fe3+和无机盐含量等因素对体系变粘特性的影响,结合酸液体系的变粘机理分析,总结了酸液体系随着酸岩反应粘度逐渐增加的影响因素,为现场应用提供理论指导.     

新型粘弹性表面活性自转向酸的研制及性能评价

在酸化或酸压施工中，由于酸液的滤失和酸岩反应速度过快，导致活性酸液的穿透距离有限或酸液因不能分流转向而进入高渗透带，从而降低酸化或酸压施工的效果，为了解决上述问题而研制了交联酸、温控交粘酸等多种高分子类型酸液体系，但却容易对油藏造成二次伤害。为此，在室内合成了一种粘弹性表面活性剂SL，利用该表面活性剂配制了新型的粘弹性表面活性自转向酸VDA-SL，并对其性能进行了评价。室内实验结果表明，当酸液质量分数为25％左右时，VDA-SL粘弹性表面活性自转向酸的粘度为20mPa·s左右，当酸液质量分数从21％降低到10％时，粘度出现变化。其变粘特性及机理与文献报导的高分子类变粘酸明显不同，随酸液的消耗，其粘度约在酸液剩余质量分数为20％处开始增大，当酸液质量分数降低到15％左右时粘度出现最大值，可以达到650mPa·s。     

VES自转向酸反应动力学研究

VES自转向酸分流酸化技术是近年来发展的实现大井段、多层系储层改造新方法。酸岩反应动力学参数对预测酸液变粘时间以及变粘位置有着至关重要的影响。本试验在90℃、8fMPa的实验条件下,利用旋转圆盘仪来测定VES自转向酸体系酸岩反应动力学的相关参数。研究表明：在不同酸液浓度下反应速率方程中反应级数m=0．7079,反应速率常数k=5．8439×10-6（mol／L）-m·mol／s·cm2。对不同浓度酸液体系的系统传质速率研究表明,在三种不同酸液浓度下系统传质速率分别为：1．0475×10-5mol／cm2·S、8．6567×10-4mol／cm2·S和5．3371×10-6mol／cm2S,从实验数据看,在高温下VES自转向酸体系反应速率较快,体系pH值上升快,酸液进入储层后迅速建立起粘性堵塞,达到转向分流的目的。     

VES自转向盐酸液变粘特性研究

实验研究了未指名孪二连型粘弹性表面活性剂(VES)自转向盐酸液的变粘特性。5%VES HCl CaCl2模拟酸液的粘度在pH值高于-0.57后迅速上升,pH值1~2时有最大值,这与前人的实验结果略有不同。将2%~6%VES 1%HCl 18.25?Cl2模拟酸液的pH值调至~2,得到的凝胶粘度随VES浓度增大而增大,随温度升高(25~70℃)经历不同的极大值(30~50℃)。5%VES 20%HCl酸液与CaCO3完全反应、pH升至4~5时,形成的凝胶粘度也随温度升高而经历极大值(67℃),但在30~40℃区间粘度急剧波动。G′和G″的频率关系曲线表明0.1%HCl 5%VES 18.25?Cl2模拟酸液的弹性和粘性均大于含0.01%和1.0%HCl的模拟酸液。pH值改变(0.17~13.0)不会使6%VES溶液增粘;加入56~219 g/L CaCl2不会使20%HCl 6%VES酸液增粘;加入3.4mol/L Na 并调pH值至中性或加入2.3 mol/L Ca2 并调pH值至弱酸性,使0.1%HCl 5%VES酸液粘度增大至78~80 mPa.s;因此同时加大pH值和阳离子(Ca2 或Na )浓度,才能使VES酸液增粘。图7表2参10。     

一种新型两性表面活性剂自转向酸体系

常规自转向酸体系在乏酸(2< pH< 4)时变黏,影响转向效率,使转向酸化具有一定的局限性。根据黏弹性表面活性剂的变黏机理,研制了一种新型两性表面活性剂(VES)自转向酸,该转向酸在酸岩反应过程中黏度逐渐升高,乏酸时黏度又降低。考察了表面活性剂、盐酸、钙离子对转向酸黏度的影响;模拟了酸岩反应过程,根据酸岩反应速率拟合了酸岩反应动力学方程;对新型VES体系耐温、流变和破胶性能进行了研究。结果表明:酸岩反应至盐酸浓度为5%时VES黏度最大(144 mPa·s),酸液转向;温度高于90℃时VES黏度下降,因此该转向酸适用于中低温储层;该转向酸体系具有较好的耐剪切性能,剪切黏度恢复率大于90%;VES酸岩反应速率约为普通盐酸酸岩反应速率的1/2,有利于缓释转向;乏酸黏度较低(小于30 mPa·s),遇烃类或地层水容易破胶水化,破胶液具有较低的黏度和表/界面张力,对地层不产生污染。该新型两性表面活性剂自转向酸现场应用后,增油效果明显,具有较好的应用前景。      

VES自转向酸体系流变性能

VES自转向酸分流酸化技术是近年来发展起来的实现大井段、多层系储层改造的新方法,VES自转向酸体系是实现该技术的关键.把室内合成的油酸酰胺丙基甜菜碱作为稠化剂,优化形成VES自转向酸体系,并对VES自转向酸体系的流变性能进行了研究.系统测试了酸液体系的pH值、环境温度以及剪切速率对残酸体系表观粘度的影响.实验结果表明,在不同环境下VES自转向酸体系的表观粘度都能保持在100mPa·s以上,能够保证分流酸化施工的顺利进行.酸液主要添加剂(缓蚀剂以及铁离子稳定剂等)都使残酸体系表观粘度有一定的下降,所以在优选酸液体系过程中必须进行酸液体系配伍性测试.当VES自转向酸体系中的铁离子质量浓度超过1g/L后,体系发生相分离或者絮凝,失去分流转向的能力.     

VES自转向酸变黏机理研究

VES自转向酸分流酸化技术是近年来发展的能够实现大井段、多层系储层改造的新方法,依靠酸液特殊的变黏特性实现酸液的自主分流,提高分流酸化设计针对性以及施工成功率和有效率。从影响VES自转向酸黏度变化的pH值以及无机盐入手,通过系统实验发现：在无CaCl2等无机离子的情况下,酸液pH值变化能使VES自转向酸具有较高的黏度,在鲜酸环境下,加入CaCl2对酸液黏度不会产生太大影响,在残酸环境下,加入CaCl2使酸液黏度明显增加;此外,与不加CaCl2的残酸相比,加入CaCl2后酸液达到最大黏度所对应的pH值较低。     

智能转向酸化的机理及试验研究

为了解决在常规酸化中高渗透层的指进、酸液的穿透深度小和残余伤害严重等问题,提出了一种新型的智能转向酸化技术,该酸液体系以粘弹性表面活性剂(visco-elastic surfactants简称VES)和盐酸或土酸为主体外加各种添加剂,在酸化过程中主要依赖于粘弹性表面活性剂的特殊性能实现转向、破胶、缓速降滤的功能,同时具...     

黏弹性表面活性剂转向酸的性能分析

黏弹性表面活性剂转向酸又称VES转向酸,它的表面活性剂一般为pH值较小的双子季铵盐类.当该酸液进入地层后,按照流动原理酸液会流入高渗透储层,同时和地层中的岩石发生反应,产生Ca2+,并且酸液的pH值会逐渐升高.普光气田具有明显的四川气田高温、埋深、高压、多产层和高含硫的特点,这些特点对酸化工作液的各方面性能要求都比较高.通过酸压施工,普光气田某井产量得到大幅度提升,产气量由施工前的6.35×104 m3/d提高到目前的17.64×104 m3/d,几乎提高了三倍;产水量由酸压施工前的0提高到目前的19.8 m3/d.     

两性表面活性剂酸液体系在基质酸化及酸压中的应用

自1997年Schlumberger Dowell公司推出基于阳离子粘弹性表面活性剂（VES）的清洁压裂液以来，粘弹性表面活性剂技术已在油气田增产措施中得到广泛的应用。根据VES使用的经验，近两年来，国外已研究出了性能优越的基于两性表面活性剂的粘弹性酸。文章分析了国外将这种酸液体系应用于基质酸化和酸压时相对于其他酸液体系所具有的独特优点和作用机理，介绍了其粘弹性行为和流变性，以及各种酸液添加剂对其流变性的影响。用岩心流动实验结果分析了这种酸液体系应用于基质酸化时的自主分流特性以及应用于酸压时的滤失、返排和酸蚀裂缝导流特性。     

酸化用粘弹性表面活性剂的合成与评价

利用油酸、3-二甲氨基丙胺合成了油酸酰胺丙基甜菜碱类粘弹性表面活性剂.用该粘弹性表面活性剂配制自转向酸体系,对其性能进行评价.室内实验结果表明:酸液体系粘度随酸浓度的降低先增大后减小,最大粘度为165 mPa·s出现在酸浓度为9％HCl+ 1％HF处,体系能够满足酸化过程中的耐温和耐剪切性能,并且通过破胶实验发现其在短...     

VDA变黏酸机理

VDA变黏酸是近年来发展起来的一种新型酸化增产作业体系，该体系由盐酸、黏弹性表面活性剂和一些普通酸压助剂组成，目前主要应用在对碳酸盐岩层的选择性酸化、基质酸化时进行的自动转向和酸压时进行的滤失控制。介绍了VDA变黏酸的发展过程及变黏过程，着重分析了变黏酸（VDA）的变黏机理和黏弹性表面活性剂的作用机理。当pH值在2～4时，酸液黏度由30 mＰa·s升高到1 000 mＰa·s，pH值大于4之后体系的黏度下降到5 mＰa·s以下。在整个变黏过程中，黏弹性表面活性剂具有决定性的作用，对于具有亲水基和长链疏水基的甜菜碱类两性离子表面活性剂可以满足VDA变黏酸的要求。该体系具有现场配制简单、无伤害、自动转向、低滤失、缓速等显著优点，在科威特石油公司(KOC)经营的北部油田得到应用，油田增产效果显著。     

无机盐离子对变黏酸流变性影响的研究

采用自制的新型黏弹性表面活性剂（VES—TCJ）,配制出性能稳定的变黏酸。通过模拟变黏酸与碳酸盐岩反应形成的成胶酸,考察了不同无机盐离子对变黏酸的流变性的影响。试验结果表明,Ca2＋和Mg2＋均能使变黏酸获得较大的表观黏度,在储层酸化过程中起到转向分流作用;在高矿化度地层中变黏酸仍具有较大的表观黏度;少量的Fe3＋对变黏酸的变黏特性影响较小,但Fe3＋浓度较高时变黏酸的黏度急剧下降,将失去转向分流能力。     

粘弹性表面活性剂自转向酸液体系研究进展

粘弹性表面活性剂自转向酸液体系是最近发展起来的一种非均质地层酸化处理新技术.相比于目前常用的转向酸液体系,该体系具有配制简单、破胶容易、对地层伤害少及缓速、降滤失的优点.在合适的外界条件下,该酸液体系依靠粘弹性表面活性剂排列结构的变化实现酸液的转向、破胶.为了更好地研究粘弹性表面活性剂自转向酸液体系,调研了中外关于粘弹性表面活性剂自转向酸液体系的研究现状及最新进展,并系统地总结了粘弹性表面活性剂自转向酸液体系的转向及破胶机理、自转向酸主剂的选择原则、酸液体系的流变性分析.同时,对粘弹性表面活性剂自转向酸液体系的转向性能及反应动力学方面的研究也进行了详细说明.最后,提出了粘弹性表面活性剂自转向酸液体系下一步的工作重点和研究方向.     

芥子酰胺丙基甜菜碱变粘酸化液研究

简介了两性表面活性剂芥子酰胺丙基甜菜碱(SAP-BET)的合成及其酸液变粘原理,实验考察了变粘特性。模拟酸液中SAP-BET浓度为体积分数,酸浓度为质量分数,表观粘度(AV)为170 s-1测定值。在25℃、50~1700s-1范围,15%盐酸中SAP-BET浓度≤2%时为牛顿流体,≥3%时为假塑性流体,加入6%SAP-BET时25℃的上行和下行流变曲线重合,100℃时不重合。在25~120℃范围,含6%SAP-BET的15%~28%盐酸粘(AV)温曲线在~75℃时有最大值,酸浓度的影响不大。6%SAP-BET乏盐酸pH升至1.3时,AV急剧上升至>200 mPa.s,pH继续升高时大体维持不变,温度(25~120℃)的影响不大;pH=4.0的乏盐酸在25~150℃范围的粘(AV)温曲线在~75℃时有最大值,SAP-BET浓度越高则AV越高。6%甲酸 6%~18%盐酸 1%~7.5%SAP-BET混合酸液的乏酸液(pH=4.0),100℃下的AV随SAP-BET浓度增大而显著增大,随盐酸浓度增大而略为增大;12%盐酸 3%~12%甲酸 7.5%SAP-BET混合酸的乏酸液,pH升至0.8~1.3时100℃下的AV急剧增大并大体维持不变,所达到的AV值低于相应的盐酸乏酸液,随甲酸浓度增大而减小,甲酸浓度为3%~6%时超过200 mPa.s。Fe3 (>0.5%)和互溶剂严重影响SAP-BET的功能。推荐6%SAP-BET 15%~28%盐酸体系为碳酸盐岩地层酸化用的变粘酸,7.5%SAP-BET 12%盐酸 6%甲酸体系为砂岩地层酸化时土酸的分流酸。图10参4。     

VDA-08表面活性剂盐酸体系变粘特性研究

对用VDA-08两性表面活性配制的鲜酸和残酸进行了评价,实验发现VDA-08酸与碳酸盐反应过程中,酸液有两次变粘现象,当残酸PH值大于2.5后,残酸在120℃高温下粘度达到100mPa.s以上,残酸粘度与表面活性剂的浓度、剪切速率、温度等有关.VDA-08酸具缓速性能好、低摩阻、低滤失等特点,10%VDA-08酸可以满足高温深井酸化、酸压的需求.     

两性表面活性剂芥子酰胺丙基甜菜碱的合成与应用

针对非均质储层或者特殊性储层（高温、高渗、含H2S、裂缝性）酸化时对酸液的有效置放和克服基于聚合物的酸液体系对地层潜在伤害的问题,研制出了一种能较好解决上述问题的酸液体系,它的主要物质是合成出的一种新型两性表面活性剂--芥子酰胺丙基甜菜碱,简称SAP-BET.SAP-BET属于具有很长疏水碳链的两性粘弹性表面活性剂,用其配制的流体具有良好的粘弹性行为.恰当配方的SAP-BET酸液体系,在高温地层条件下与储层矿物反应后,会形成足够高的粘度,使其具有分流、控制滤失、增加有效作用距离等作用;这种高粘度的流体遇到地层中的碳氢化合物时自动破胶,因此不会对地层造成二次伤害.研究了SAP-BET酸液的粘弹性行为和流变性,以及各种酸液添加剂对其流变性的影响,从研究酸岩反应和酸液变粘机理入手,采用SAP-BET配制出了适用于砂岩酸化的分流酸和适用于碳酸盐岩酸化的清洁变粘酸,介绍了SAP-BET酸液在现场应用中应注意的问题.     

变粘酸酸岩反应动力学研究

随着压裂酸化技术的不断进步，越来越多的表面活性剂进入了研究范围。两性表面活性剂用于酸化原液，在地层中具有变粘转向的能力，所以又称为变粘酸、转向酸。变粘酸流变学特征已得到充分的研究，但与碳酸岩的反应动力学的特性研究还很少，通过动态试验模拟现场酸化压裂环境，研究碳酸、盐酸与变粘酸的反应动力学特性。     

地下变粘转向酸酸化技术的研究与应用

地下变粘转向酸能够降低酸液在油气层中的滤失，延长酸-岩反应时间，增加酸液有效作用距离。本文从地下变粘酸转向酸酸化机理入手，评价了酸液体系性能，在花土沟油田进行先导试验，表明地下变粘转向酸对碳酸岩含量大于5％的非均质储层酸化具有较好的改造效果。     

粘弹性表面活性剂在酸液中的作用机理与应用

在前置液酸压工艺中,用变粘酸代替常规胶凝酸,不仅可使初期增产明显提高,而且增产时间更长.粘弹性表面活性剂基变粘酸由于具有对地层的低伤害性,比聚合物基变粘酸有更广阔的应用前景.粘弹性表面活性剂的选择对其酸液体系的形成具有举足轻重的作用,两性离子表面活性剂在酸液中具有良好的粘弹性.着重介绍了以粘弹性表面活性剂为基础的变粘酸(VDA)的作用机理、工艺技术和现场应用情况.