泡沫酸酸化技术及其在气井酸化中的应用

在常规酸化过程中，对于多层非均质地层而言，由于渗透率的差异，酸液主要是进入其中的高渗透层，低渗透层或堵塞严重的地层就不能进酸或进酸太少，这影响酸化效果。针对上述问题，对泡沫酸酸化技术进行了研究；通过室内实验筛选出了耐酸耐盐的起泡剂DY-1+SJ-8和稳泡剂KMS-2，并对不同起泡剂浓度下的泡沫酸性能进行了评价，确定了其使用浓度；在此基础上进行了泡沫的岩心分流实验，实验结果表明泡沫流体可以增加低渗透岩心的分流量，减少高渗岩心的分流量，使泡沫流体在不同渗透率岩心内均匀推进，基于此原理，泡沫酸酸化可以增加中低渗透层的酸液注入量，减少高渗层的吸酸量，提高酸化效果。泡沫酸酸化技术在中原油田气井酸化中获得了成功，增产效果显著，目前已被中原油田作为气井酸化的推荐工艺加以推广应用。     

泡沫在低渗透贝雷砂岩岩心中流动的室内研究

近37年来，泡沫在多孔介质中的流动因其在EOR和增产措施方面的应用，已成为普遍研究课题。酸化作业中，当层问存在渗透率级差时就是用泡沫促使酸转入低渗透层。人们对泡沫在低渗透岩石(1～10md)中的流动性质研究得比较少，主要因为注入过程中出现高压力梯度造成设备限制。本文讨论用9md烧结贝雷砂岩岩心在额定3500psi(24NPa)装置中进行的几个单岩心、恒定泡沫特征值、稳态泡沫流实验结果。通过改变表面活性剂类型、泡沫特征值、液体和气体流速等因素以研究这些因素对泡沫流度、流度降低系数以及压力梯度的影响。为了模拟酸化过程中泡沫酸后的情况，每次实验先注泡沫，后注盐水，然后研究残余渗透率和泡沫稳定性。实验中泡沫特征值在．55％～90％之间，注入速度在5～25ft／d(1．5～7．5m／d)之间。发现所有稳态注泡沫实验中流度都有很大的降低。本文推荐一个称为残余指数的新参数以量化泡沫酸后的泡沫稳定性。残余指数是预测泡沫转向动态的关键，而且，当用无量纲参数如流度降低系数而不用流度进行比较时，得到的结果更相符。最后，把低渗透岩心实验结果同高渗透岩心进行比较以确定低渗透地层中产生泡沫的独特性。     

牛20和营11低渗透油藏“四敏”试验研究

牛２０、营１１是胜利油田的两个特低渗开发块。为保护储层、进行合理开发，对两断块油藏的敏感性、粘土稳定剂与地层的配伍性进行了研究。两断块对水均表现出中等到弱的敏感性，牛２０断块岩心水敏系数基本上在０．３～１．０之间，而其中大多数在０．７～１．０之间，极少部分岩心的水敏系数大于１．０，营１１断块岩心水敏系数大于０．７；牛２０、营１１断块的临界盐度分别为１５０００ｍｇ／Ｌ和１２０００ｍｇ／Ｌ；用盐酸和土酸对两断块岩心进行处理后，渗透率只提高１％～１９％，无明显酸化效果，部分岩心还表现出一定的酸敏感性；牛２０断块临界流速为５．８７ｍ／ｄ。     

新型乳化酸选择性酸化技术

常规酸化过程中，酸液优先进入含水饱和度高的孔道，常使含水孔道增大，而对含油孔道酸化效果较差，因此，设计了一种新型选择性乳化酸体系，使酸液能够优先进入含油饱和度高的层段并对其改造。新型选择性乳化酸体系进入储集层与水相遇时黏度增大，而与原油相遇时黏度降低；岩心流动实验表明，经该酸液体系酸化后，含油岩心渗透率平均提高96．1％，而含水岩心渗透率仅提高10．1％。实验表明，新型乳化酸对储集层岩心具有良好的缓速性能和保护储集层性能。经青海尕斯库勒油田3口井应用，取得了良好的应用效果，新型乳化酸改造后平均单井日增油8．5t，含水率下降3．5％。室内研究和现场应用效果表明，新型乳化酸体系对储集层具有良好的选择性酸化改造功能。图4表6参14     

有机多元酸深部酸化缓速性能实验研究

通过长岩心流动实验，对比评价了常规土酸（12％．HCl＋3％HF）和有机多元酸体系对SN油田储层岩心的酸岩反应情况。采用有机多元酸体系处理的长岩心，对第二段、第三段岩心的改造力度远大于常规土酸，分别为20．2倍与1．67倍，而常规土酸分别为6．05倍与0．53倍，表明有机多元酸体系能起到深部酸化的作用。     

分层酸化增产敏感性因素分析与机理模型

依据实验数据分析酸岩反应溶蚀率、渗透率、酸化半径、层位和层数的改变对分层酸化增产效果的影响，量化了分层酸化施工参数与增产的关系；根据单向渗流理论讨论了分层酸化增产机理模型。酸岩反应溶蚀率从5％开始以5％间隔递增．岩心渗透率的增加速率以50％量遥级递减，当岩心溶蚀率由25％增至30％时，渗透率仅提高5．4％．溶蚀率继续增加时．岩心渗透率增加幅度越来越小；酸化半径为1．0m时渗透率提高208％，酸化半径由1．0m增加到1．5m时渗透率再增加26．4％。酸化半径由2．0m增加到2．5m时渗透率相应增加8．0％，考虑酸化的二次污染，酸化半径存在最佳范围；岩心原始渗透率分别为0．3，0．7，1．5和2．0麻时。酸处理后的渗透率分别是原来的2．39倍。1．94倍，1．80倍和1．63倍，在理论上低渗层酸化增效更为明显；产量相同、产层数分别为1、2、3、4层的油井，在相同参数条件下酸化后，产量增加倍数分别为2．24、3．49、4．74、5．99，单屡平均增加倍数分别为2．24、1．74、1．58、1．50，层数增多时合层酸化效果趋于降低。图3表5参6。     

酸化作业转向的最佳泡沫干度

在基岩酸化作业中适当地注入酸是非常重要的,然而大部分酸都进入高渗透层了,而低渗透地层都未得到处理,利用泡沫能使酸转到低渗透地区,但在孔隙介质中泡沫性能的复杂性降低了酸转向效果,Ｂehenna认为,如果在低渗透地层（受堵层）产生或注入泡沫或者由于注入高渗透地层的泡沫不足,注入酸就得不到转向。最近,Ａlvarez等人依据fg^*（流动状态间过渡气体分流量）模型得出的结论：注入低干度的泡沫有利于酸转向,但在注入酸之前,对较高的渗透导要注入较多的泡沫。在这个项目研究中证实了fg^*模型所含的实验结果,说明存在提高酸转向效果的最佳泡沫干度的问题,实验是在一个具有渗透率比值为15的复合岩心（平行岩心）里进行的,岩心是用不同直径的砂粒填充,以此获得渗透率的对比,在实验中用阴离子表面活性剂,对95％到低于40％的泡沫干度进行了评价,所有的实验都是在4．13MPa的压力和室温条件下进行的,所用气体为氢气。     

一种泡沫酸稳定剂及其泡沫酸体系评价

泡沫酸因具有静液柱压力低、滤失量小、助排能力强及对地层伤害小等特征,广泛用于低压、易漏失及水敏性储层的增产改造.室内实验合成出一种泡沫酸稳定剂,并对该稳定剂进行了稳泡性、酸液配伍性、耐温性、耐盐性评价.结果表明,该稳定剂稳泡效果好,在90℃下稳定剂浓度为1％时泡沫酸析液半衰期可以达到1h以上,用该稳定剂配制的泡沫酸对高、低渗透率的2块并联岩心进行酸化分流实验后渗透率均得到提高,同时并联岩心渗透率差异减小.     

花土沟油田缓速酸酸化技术

针对花土沟油田的储层特征,筛选出适用于不同地层(泥灰岩和灰岩)的4种缓速酸体系及其添加剂。采用岩芯动态流动试验,评价了各种缓速酸的酸化效果。短岩芯动态流动试验表明,缓速酸可使岩芯渗透率提高2.8～5.0倍。长岩芯动态流动实验表明,对3段岩芯来说,采用缓速酸时,第1段岩心渗透率提高3.2倍,第3段岩心渗透率基本不变;采用土酸时,第1段岩芯渗透率提高7.4倍,而第2、3段岩芯渗透率下降。表明缓速酸对地层深部酸化效果较好。52口井的现场实验表明,酸化成功率为89％,日增油在2 t以上的油井占21％。     

泡沫酸FCF-N的流动特征

应用泡沫酸进行低渗透油藏的油层酸化,是一项很有前途的酸化解堵方案。分别采用并联天然岩心模型和单管人造岩心模型进行流动实验,评价泡沫酸FCF-N的选择性酸化能力、酸化效果和返排率等流动特性,最终确定了FCF-N的流动特征,为泡沫酸在砂岩储层酸化中的应用提供了理论依据。研究结果表明：FCF-N能够优先封堵高渗层位,在地层中具有分流特性;高、低渗透岩心酸化前、后渗透率变化分别为5.6%,17.8%,对低渗透层位的酸化效果优于高渗透层位,具有选择性酸化的特征;酸化后泡沫酸返排率均在80%以上,自身返排能力强。     

泡沫酸化工艺对川中低压裂缝性油藏适应性的认识

针对川中油田经过多年的消耗式开采,各主产油田压力很低,增产改造的难度增大的发展现状,提出应用泡沫酸化工艺技术在川中低压油层增产改造的技术方案,其中分析了泡沫酸的物理特性、其在地层优良的渗流特性(滤失小、酸岩反应速度慢、返排迅速等优点),并进行了泡沫酸液体系的室内配方研究,提出了工艺设施的矿场配套研究内容.得出了泡沫酸化工艺对川中低压裂缝性油藏改造具有很强的适应性,具有推广应用的价值.     

水平井泡沫分流酸化数学模型及其数值解法

由于钻井过程中钻井液对储层的伤害,水平井的产能受到影响。酸化是一种常用的水平井增产措施,常规酸化存在地层进酸不均的问题;而泡沫酸化能有效地封堵高渗透储层,提高低渗透储层的渗透性,达到更有效的酸化增产效果。通过研究泡沫流体在水平井段流动和在油藏中的渗流特性,建立了水平井泡沫分流酸化数学模型,并对模型进行求解,得到了沿水平井段酸液的流量和压力的变化关系,以及沿水平井段流入地层泡沫酸量的变化规律。结果表明,沿水平井段流入地层的酸液量变化不大。因此,泡沫酸化能够解决地层进酸不均、解堵不均的问题,提高酸液利用效率,均匀改善受污染储层,提高受污染储层的渗透性,达到良好的均匀酸化的效果。     

DS-627耐高温酸液起泡剂的研制与性能评价

中外油田常用泡沫酸对油水井进行分流酸化,起泡剂的性能是影响泡沫酸酸化效果的关键因素.以泡沫体积和泡沫半衰期为指标,对不同类型起泡剂进行了优选.结果表明,聚氧乙烯辛基苯酚醚磺酸-8和十四烷基氧化胺在质量分数为20%的盐酸中有较好的起泡能力和耐高温性能,杂醇油B具有好的高温泡沫稳定能力.用正交试验法对优选出的3种起泡剂进行复配得到DS-627耐高温酸液起泡剂.性能评价结果表明,DS-627起泡剂可用于盐酸或土酸酸液的起泡,耐温达180℃.     

酸化液配伍性评价研究

为评价区块储层自身的敏感性及酸化液对储层的损害程度,通过对区块储层地质资料进行分析,利用室内酸化液配伍性评价手段,结合使用X-衍射、扫描电镜、多功能显微镜等分析仪器,从2区块储层地质特征入手,进行了室内配伍性评价试验.试验结果表明,锦607块是一个速敏、酸敏程度均较弱的储层,锦99块是一个速敏较弱、酸敏程度中等偏弱的储层;土酸可以在锦607块兴隆台油层使用,15%盐酸在锦607块于楼油层使用效果较好,10%和15%盐酸在锦99块酸化效果也较好,但由于其储层黏土矿物总量高,水敏性强,酸化前应在前置液中加入黏土稳定剂,抑制黏土膨胀.     

Mathematical models for foam-diverted acidizing and their applications

Foam diversion can effectively solve the problem of uneven distribution of acid in layers of different permeabilities during matrix acidizing. Based on gas trapping theory and the mass conservation equation, mathematical models were developed for foam-diverted acidizing, which can be achieved by a foam slug followed by acid injection or by continuous injection of foamed acid. The design method for foam-diverted acidizing was also given. The mathematical models were solved by a computer program. Computed results show that the total formation skin factor, wellhead pressure and bottomhole pressure increase with foam injection, but decrease with acid injection. Volume flow rate in a highpermeability layer decreases, while that in a low-permeability layer increases, thus diverting acid to the low-permeability layer from the high-permeability layer. Under the same formation conditions, for foamed acid treatment the operation was longer, and wellhead and bottomhole pressures are higher. Field application shows that foam slug can effectively block high permeability layers, and improve intake profile noticeably.     

泡沫酸酸化在文明寨油田的应用

本文针对文明寨油井段长，渗透率高，层间矛盾突出，井况恶化，油井负压等特点，采用泡沫酸酸化工艺解除油层污染，实现泡沫暂堵高渗层，沁沫负压排酸，恢复井产能，改善水驱开效果。     

水平井泡沫酸化分流数值模拟

泡沫分流可以有效地解决不同渗透率储层的酸液分布问题。由于水平井具有较长的水平段长度,它可以钻遇储层性质不同的层段。根据泡沫具有的暂堵分流特性,利用泡沫进行酸化可以使得井筒周围得到均匀的酸化解堵。根据施工过程中酸液在水平井筒中的变质量流动,以及酸液自水平井筒流出后进入井筒周围储层,建立了水平井泡沫酸化分流数学模型,研究了沿井筒不同渗透率情况下泡沫酸流动渗流特征。结合井筒流动和井筒往周围地层的渗流,建立两种流动系统的耦合模型并进行求解,对水平井泡沫酸化分流进行了数值模拟,研究成果可为水平井泡沫酸化分流提供理论指导。     

绥中36-1油田D27井氮气泡沫分流酸化效果研究

砂岩储层酸化技术是油田生产中一项重要的增产措施。针对层间矛盾突出、近井地带污染较为严重的油层采用常规酸化效果不佳的实际状况,氮气泡沫分流酸化技术能够有效封堵相对较高渗透层,使酸液转向分流进入相对较低渗透层,达到全面酸化的目的。从油藏角度对首次在海洋油田应用的SZ36-1-D27井氮气泡沫分流酸化的效果进行评价。结果表明:SZ36-1-D27井氮气泡沫分流酸化后吸水能力显著增强,达到了常规酸化视吸水指数的要求;酸化解除了高渗层堵塞,并且使得Iu油组和Id油组的吸水剖面得到显著改善,达到了分流及剖面调整效果;酸化后,该井组内的D21油井和F2油井见效明显。现场实践证明,氮气泡沫分流酸化能够有效地增加中低渗透层吸酸量,扩大了酸化范围,提高了酸化效果,具有广阔的应用前景。     

协同转向酸化技术在让纳若尔油田的应用

让纳若尔油田射孔跨度大,射孔段数多,层间差异大,产液剖面不均匀,为了提高均匀酸化程度,改善产液剖面,增加低渗层动用程度,进行了具有暂堵转向、选择性酸化性能的多种酸液体系研究。根据油田储层岩性和物性特征,确定了与储层配伍性较好且具有暂堵、转向、低伤害、深度酸化功能的3种酸液体系,并对其性能进行了室内测试。同时,为了充分发挥各种酸液体系的优势,使其达到协同作用的目的,使用了清洁自转向—泡沫复合酸化技术和清洁自转向酸—乳化复合酸化技术。现场应用表明,施工成功率高,增产效果明显,具有较好的应用前景。