多氢酸对砂岩矿物的缓速性能分析

迄今为止,砂岩酸化均采用含有HF的酸液体系。然而,HF与粘土矿物反应非常迅速,酸液大部分消耗在井筒附近,造成酸液穿透距离短,甚至还会产生二次沉淀,造成储层的永久性伤害。因此,对HF与砂岩酸化作用机理进行研究,优选酸液体系,降低酸与粘土矿物的反应速率,避免在施工中产生二次沉淀,改善酸化效果具有重要意义。文中以HF与砂岩主要成分铝硅酸盐的一、二次反应动力学为基础,进行了多氢酸酸液体系特性、多氢酸与砂岩矿物的溶蚀实验评价分析。分析研究表明,多氢酸酸液体系能长时间的维持HF处于低浓度状态;多氢酸与砂岩矿物的反应速率比较慢且产生二次沉淀的几率较小;对于高温砂岩储层和蒙脱石、高岭石与黑云母含量较高的储层推荐采用多氢酸进行酸化。     

多氢酸酸化反应特征及动力学

利用自制多氢酸液XS-1进行静态岩粉溶蚀与岩心流动实验,通过SEM、ICP等实验考察了多氢酸的缓速性与预防二次沉淀性能,并研究了多氢酸与岩心反应动力学特性。结果表明,XS-1多氢酸液具有良好的缓速与预防二次沉淀性能,反应后残酸的极限浓度为0.296 1 mol/L,酸液有效作用时间为6~7 h。在该多氢酸体系下岩心渗透率提高至4.15倍,在此条件下以酸岩反应动力学参数模型建立动力学方程,反应速率比同条件下普通酸液小,进一步证明多氢酸具有一定的缓速性。     

多氢酸体系酸化效果的室内试验研究

针对渤海辽东湾某区域油井采用常规酸液体系进行酸化处理效果不佳的现状,开展了多氢酸氢离子浓度测定以及多氢酸体系的溶蚀率、润湿性、流动效果等室内试验研究。结果表明:多氢酸原液的氢离子浓度较高,可以保证酸液体系中具有充足的氢离子与氟盐反应生成氢氟酸;多氢酸体系对石英的溶蚀率大大高于土酸和氟硼酸体系,而且对粘土矿物具有抑制反应速度的作用;多氢酸体系可以保持地层的水湿性质,不会对储层的油气渗流产生不利影响;多氢酸体系对砂岩储层的酸化效果要好于土酸和氟硼酸等常规酸液体系,应用多氢酸体系进行酸化处理后的岩心渗透率比可达3.0。采用本次试验研制的新型多氢酸体系对渤海辽东湾3口油井进行酸化处理,单井增油效果明显。     

致密砂岩气藏混醇酸液体系研究

为解决巴喀油田致密砂岩气藏酸化时的水锁等地层伤害问题,研制出一种混醇酸液体系,用于改善地层气相渗透率和酸化效果。通过室内实验筛选了醇、酸的类型和浓度,评价了混醇酸液体系的表面张力特性及与添加剂配伍性,并通过岩心流动实验对混醇酸液体系的酸化效果进行了综合评价。实验结果表明,醇具有良好的降低表面张力作用,甲醇与6%多氢酸混合形成多氢酸+醇酸液体系后对致密砂岩气藏岩心溶蚀率达到了14.08%～15.45%;6%多氢酸+甲醇/乙醇酸液体系和黏土稳定剂、缓蚀剂、助排剂等添加剂具有良好的配伍性,并且其表面张力和残酸表面张力均低于25.8 mN/m;经多氢酸+醇体系酸化后岩心最终渗透率为基准渗透率的14.28～21.00倍,解堵效果明显,完全满足巴喀致密砂岩气藏酸化工艺要求。     

多氢酸酸液体系酸度特性实验分析

一般砂岩的主要成分含有大量的硅质（包括石英和硅酸盐），由于氢氟酸能与石英和硅酸盐反应，迄今为止对于砂岩酸化都是用含有HF的酸液体系。但是，氢氟酸会快速的与黏土反应，同时产生二次、三次沉淀，这不利于保护岩矿的胶结和防止酸化过程中的储层伤害。为了减少这些负面效应的产生，提高油气藏酸化效果，国内外一直致力于酸液体系和酸化工艺改进研究。为此，对多氢酸酸液体系的特性进行了进一步的实验研究，结果表明：多氢酸酸液体系是一种多元弱酸，在酸化过程中能逐渐释放H⁺，可以保持溶液的pH值变化较小，即保持酸液的HF浓度变化较小；多氢酸酸液体系的初始pH值较高，可减少缓蚀剂的用量；多氢酸酸液体系是一种缓冲酸液体系；对于砂岩酸化，多氢酸比传统的含HF酸液体系更好；对于高温砂岩地层油气藏酸化，使用多氢酸酸液体系可延长酸液有效作用范围。     

多氢酸酸液体系的性能评价

多氢酸酸液体系是应用于砂岩油藏的一种新型酸液体系,它在国内的应用处于探索阶段。然而对于这种新型酸液的实验性能研究,尚未见国内有相关报道。在室内进行了多氢酸酸液体系的性能研究,实验包括多氢酸酸液体系与实际岩心溶蚀试验、多氢酸酸液体系与硅酸钠的溶蚀试验、多氢酸与碳酸钙反应氢离子浓度测定试验等。通过多氢酸酸液体系与常规酸液体系如土酸、氟硼酸等酸液的对比实验,探讨了多氢酸酸液体系的特性和实验规律;实验证明,多氢酸比常规酸液的性能优越。     

长岩心流动实验评价酸液酸化效果

通过长岩心流动实验,结合酸化前后岩石抗压强度分析,对比评价了常规土酸(12％HC1 3％HF)和新研制的有机缓速酸体系对大庆外围东部葡萄花油层高含长石储层岩心的酸化效果,表明有机缓速酸体系具有一定的缓速能力,能够处理地层深部伤害;将长岩心酸化流动模拟实验与岩石抗压强度实验相结合,可优选酸液类型、浓度和用量,有利于提高砂岩基质酸化的有效率。     

南堡油田酸化解堵实验研究

冀东南堡油田1、2号构造东一段(Ed1)砂岩储层在钻井过程中,钻井液漏失量较大,对油气层造成了严重污染和堵塞,造成在钻井时有良好油气显示,完井生产时没有油气产量或产能很低。在模拟地层条件下,在室内进行了酸化流动实验研究,对比评价了多种酸液体系。以实验结果为依据,综合考虑储层矿物组成和流体性质,确定多氢酸体系作为钻井液污染酸化解堵处理酸液。     

特殊岩性储层岩心与酸液适应性研究

近年来,以火山岩、泥岩、碳酸盐岩和砂砾岩等特殊岩性为主要储层的油气勘探开发不断取得新突破,特殊岩性储层的增产措施研究变得越来越重要。在分析特殊岩性储层岩心矿物成分的基础上,开展了特殊岩性储层岩心与酸液适应性研究。通过考察盐酸、土酸、磷酸、多氢酸等对查干油田的三种特殊岩性储层岩心(意2井火山岩,力平1井灰岩,锡3-69井白云泥质岩)的酸化适应性发现:盐酸、土酸对于这三种特殊岩性岩心的溶蚀率过高,不适合作这三种特殊岩性储层酸化液,而具有多级电离特性的磷酸和多氢酸酸液对该类岩心的溶蚀率适中,且能有效降低酸岩反应速率,适合作该类储层的酸化液。     

长岩心酸化流动试验对优化砂岩酸化设计的作用

以往研究砂岩基质酸化最常用的方法是短岩心酸化流动试验,本文提供了一种长岩心酸化流动试验研究新方法。长岩心酸化流动试验结果表明:采用前置盐酸和低浓度氢氟酸有利于提高酸化效果,残酸离子分析证实高温地层酸化极易形成Si(OH)4沉淀。但短岩心酸化流动试验结果为:加大酸液浓度和用酸强度有利于提高酸化效果。对比短岩心和长岩心酸化流动试验结果表明:只有模拟就地条件下的长岩心酸化流动试验才能更好地优选酸液体系,达到优化酸化设计的目的,经现场应用取得显著效果。     

缓速酸的岩心流动模拟实验研究

岩心酸化流动模拟试验是室内筛选评价工作液体系和注液程序的有效方法。通过短、长岩心实验, 对比评价了常规土酸(12％HCl 3％HF)和缓速酸对大庆外围东部葡萄花油层高含长石储层岩心的酸岩反应情况。 表明长岩心酸化流动试验能更好地模拟现场酸化的酸／岩反应过程,是优选酸液体系和优化设计的最佳模拟方法。     

水力脉冲波协同多氢酸酸化解堵反应动力学模型

水力脉冲波协同多氢酸酸化技术对于高压注水、注汽井近井区域的储层堵塞具有高效的解堵效果。但目前针对该项技术的模拟理论及动力学研究较少,现场工艺参数设计存在一定的盲目性。基于多氢酸活性酸组分的酸岩反应模型,以水力脉冲波传播动力学为基础,构建了水力脉冲波协同多氢酸酸化反应动力学模型;研究了孔隙度、渗透率、酸液及矿物浓度随时间和距离的变化规律,分析了水力脉冲波协同多氢酸酸化解堵的参数敏感性,并进行了矿场应用分析。研究表明:协同作用进一步提高了储层的酸化解堵效果,明显改善了酸液流速、酸液及矿物浓度的分布;振幅、频率较高时,酸液流速的径向差异直接影响相邻位置的解堵效果。针对不同类型的砂岩油藏设计了水力脉冲波协同多氢酸酸化解堵参数,并成功开展11井次矿场试验,注水压力平均下降6.3 MPa,注汽压力平均下降3.5 MPa,起到了显著的解堵降压增注效果。     

MSC-1有机酸解堵技术的研究与应用

BZ28-2S,BZ34-1N等油田明下段储层岩性较为疏松,孔隙发育,连通性好,颗粒间主要充填伊蒙混层和高岭石,另见少量绿泥石、菱铁矿和黄铁矿。水敏酸敏性强,常规酸化无法有效解堵。为此,提出了新型有机酸体系MSC-1,开展岩心成分、敏感性、酸液岩心溶蚀、螯合、缓蚀、配伍性实验,通过研究储层的损害类型和分析储层中矿物含量,进而优化出了酸化工作液体系,形成了以有机酸为主的酸液体系。现场应用表明,该酸化工作液对酸敏砂岩储层进行酸化是适用的,在BZ28-2S,BZ34-1N油田的应用取得了明显的增产效果。     

“酸敏”砂岩储层的酸化适用性探讨

酸化压裂技术在鄂尔多斯盆地长庆气区部分特低渗透砂岩储层改造中取得了一定的效果,但对于该工艺在酸敏储层的适用性存在争议。酸敏评价实验标准中所用酸液类型及浓度并不是针对具体储层特征的最佳优化结果,因此该类实验得出的敏感性结论并不能作为储层是否可采用酸化处理的依据。为此,开展了酸液岩心流动评价实验,通过研究储层的损害类型和分析储层中矿物含量,进而优化出了酸化工作液体系,形成了以有机酸为主的酸液体系。岩心实验结果表明,该酸化工作液对酸敏砂岩储层进行酸化是适用的,可有效地提高酸化效果。     

新型高温砂岩酸化体系缓速特性研究

研制了一种适用于高温砂岩储层酸化的缓速液,由有机膦酸HA、HCl及HF的混合物组成.通过室内实验和理论分析,研究了HA缓速酸体系的缓速特性,结果显示:HA为多元弱酸,能逐步电离出H+,可有效地实现深部、缓速酸化效果;在酸化过程中该酸与黏土矿物和管道壁面的金属离子生成一层薄膜,该薄膜也具有缓速的作用,并能起到降低腐蚀的作用;微观分析结果表明,HA还具有良好的防止二次沉淀生成和稳定黏土的作用;岩心流动实验结果表明,该体系适用于高温砂岩储层,能有效地增加岩心的渗透率,降低流体的注入速率从而增加HA酸液与岩心的接触时间,岩心的渗透率值将稳步增加.HA缓速酸体系具有推广应用价值.     

高泥质强水敏砂岩储层酸液体系研究

采用溶蚀率测定实验和岩心流动实验研究了适合于高泥质、强水敏砂岩储层岩石酸化的酸液体系配方,分析了酸液种类、酸液浓度和关井时间对酸化效果的影响。结果表明,对泥质含量较高的砂岩储层,采用含氢氟酸的酸液体系酸化效果较好,但为了防止二次沉淀生成,必须优化设计酸液浓度和反应时间;对水敏性强的储层酸化,采用含氟硼酸和氢氟酸的缓速酸酸液体系酸化比土酸效果更好。在酸化后,注入防膨液段塞能稳定粘土,延长和提高酸化效果。     

多氢酸酸化技术研究及应用

常规土酸体系与矿物反应速度快、酸液的有效距作用离短和容易产生二次沉淀;新的深部酸化工艺可以在一定程度上增加酸液的穿透距离,但工艺繁琐,且仍然不能解决沉淀、堵塞问题。针对以上问题,2010年我厂引进多氢酸酸化工艺,本文通过对多氢酸酸液体系的性能研究,总结出了多氢酸酸液体系诸多优越性,并在现场进行试验,取得了较好的现场应用效果。     

砂岩基质酸化酸岩反应及二次伤害机理试验研究的新方法

概述了国内外90年代用于砂岩基质酸化试验研究的长岩心酸化流动模拟试验、~(19)FNMR、ICP、ESEM、XRD、XRF及岩石力学参数测定等新方法。     

蒙脱石与土酸、多氢酸反应对比实验研究

对比分析了常规土酸和多氢酸与水敏性矿物蒙脱石的反应,研究了蒙脱石在两种酸液体系中的溶蚀率和沉淀规律,反应后残酸溶液中的硅、铝离子浓度,并用扫描电子显微镜观察了反应后蒙脱石表面的微观结构变化。结果表明,30℃、90℃下,多氢酸对蒙脱石的溶蚀率小于常规土酸,90℃下蒙脱石与土酸反应产生二次沉淀。多氢酸与蒙脱石反应后,在蒙脱石表面生成铝-硅-磷酸盐"保护膜"。该"保护膜"在弱酸中的溶解性较差,但可迅速溶解于盐酸中。随反应时间的延长,土酸与蒙脱石反应后残酸中的硅离子浓度先增加后降低、铝离子浓度逐渐增加,而多氢酸与蒙脱石反应后残酸中的硅、铝离子浓度均增加,表明多氢酸对金属离子具有较强的吸附和螯合能力。     

新型岩心流动实验仪在砂岩酸化中的应用

岩心流动实验主要用于研究各种流体性质，实验条件，岩心物性与渗透率之间的关系。评价酸液性能，筛选酸化液体第，进而把握储集层损害机理，为酸化提供有利依据。新型岩心流动实验仪，可以有效地模拟砂岩地层酸化预测鲜酸的穿透距离。