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。      

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。     

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.     

无聚合物自转向酸在科威特油井酸化作业中的应用

一种新型的无聚合物黏弹性转向酸(VDA)在科威特石油公司 (KOC)所辖的油井中进行了 18井次的现场试验 ,使科威特北部油田中完井于Mauddud储层的老井恢复了生产 ,新投产井提高了可采储量。在科威特境内碳酸盐储层酸化处理面临技术难题的前提下 ,重点论述了VDA这种新型酸液体系的独特性能和现场应用效果。     

酸液对酸蚀裂缝导流能力影响的研究

采用塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩岩心,在不考虑酸液滤失的情况下,用Nierode-Kruk方法,通过室内实验评价了酸液用量、温度、酸液体积分数、组合酸等因素对长效酸（高温胶凝酸、变黏酸和自转向酸）酸蚀导流能力的影响规律,分析了闭合压力对导流能力的影响程度。研究表明：酸蚀导流能力和刻蚀强度由强至弱依次为高温胶凝酸、自转向酸、变黏酸,且随酸液体积分数和用量的增加,酸蚀导流能力逐渐增加,但裂缝导流能力保持率的变化趋势有所不同;高温胶凝酸在高温状态的酸蚀导流能力较高;高温胶凝酸和自转向酸的组合产生的裂缝导流能力最大。现场应用长效酸进行酸化压裂施工取得了良好的效果,该研究成果在优化酸化压裂施工设计和提高现场施工效果方面具有一定的参考价值。     

芥酸酰胺丙基甜菜碱型自转向酸流变特性研究

研究了以芥酸酰胺丙基甜菜碱黏弹性表面活性剂为主剂的自转向酸体系的流变特性。通过稳态剪切流动实验,得到鲜酸和残酸体系的本构方程分别为σ=0.0893γ^0.803（R²=0.967）、σ=6.30γ^0.383（R²=0.983）,均符合幂律型非牛顿流体;两种酸液体系黏度随着剪切速率的增加而快速降低,鲜酸在100 s^-1时的黏度平台值约为40mPa·s,残酸在400 s^-1时的黏度平台值约为150 mPa·s。触变性实验表明,低剪切速率下鲜酸体系黏度下行线大于上行线,表现为复合触变性;残酸体系触变环面积小,剪切后结构易恢复。小幅振荡实验表明,鲜酸体系储能模量（G′）总是大于损耗模量（G″）,且G′—G″曲线基本呈直线。残酸体系G″总是大于G′,在低频率下G′—G″符合Maxwell模型Cole-Cole图,表现出单一松弛时间的线性黏弹性;而在高频率下,G′—G″曲线又呈现直线趋势,显示出复杂的黏弹性。     

高温气井非均质碳酸盐储层自转向酸的研制与应用

针对高石19井区西北部气井温度高、常规自转向酸高温降黏导致酸化效果不理想的问题,以含芥酸酰胺羟磺基两性表面活性剂黏弹性转向剂、抗高温酸化缓蚀剂、阳离子低聚物抗温剂等为原料制得自转向酸。评价了自转向酸的抗温性、缓蚀性、缓速性能和自转向性能,并在天东110井进行了现场应用。结果表明,自转向酸适宜的配方为20% HCl+8%转向剂EP-306B+2%铁离子稳定剂TYL+2%酸液缓蚀剂GSY+1%酸液缓蚀增效ZXJ+1%阳离子低聚物DJW+6%有机酸YJS。自转向酸的抗温性和缓蚀性能较好,在150℃下与岩屑反应后的最高黏度为48 mPa·s,对钢片的腐蚀速率为49.8 g/（m2·h）。自转向酸的缓速性能良好,与岩屑反应40 min后酸液质量分数仅降低3%。对高110井渗透率倍数为21.4的2块岩心进行酸化,对低渗透率岩心的改造率为72.2%,具有良好的自转向性能。在天东110井自转向酸酸化中取得预定的酸化效果,残酸返排率达到70%,实现储层有效均匀改造。该自转向酸体系在高温气井非均质地层具有良好的酸化效果。     

束鹿凹陷致密油复合体积压裂技术

针对制约束鹿凹陷致密油储层改造瓶颈问题,以储层改造为核心,逆向设计,利用物模与数模方法论证体积压裂可行性,优选针对性压裂液体系,形成了提高砾岩-泥灰岩裂缝复杂化程度的清洁酸压与加砂压裂结合的特色体积改造压裂技术:1开展储层脆性、裂缝弱面、两向应力差等体积改造地质条件分析,结合数模结果得出体积压裂的可行性;2开展3种完井方式与5种改造工具的配套优选,形成利于提高排量促进复杂缝网形成的\"筛套结合\"完井方式;3针对储层超低渗易伤害的特点,进行低伤害酸液和新型液体评价实验,形成与储层配伍和低伤害特点的清洁酸与新型压裂液体系;4针对砾岩、泥灰岩不同岩性,开展清洁转向酸裂缝刻蚀实验,利用岩板进行酸与支撑剂的裂缝导流能力优化,提出砾岩、泥灰岩酸压与加砂压裂相结合的复合改造新工艺;5形成束鹿凹陷致密油改造现场高效施工及压后分层求产的配套技术。通过该种技术在束探1H等3口井15段改造中的综合应用,稳定日产油量由以往的1.2 t/d提高到11.3 t/d。     

黏弹性表面活性剂自转向酸增黏转向的判别标准

黏弹性表面活性剂自转向酸酸液体系是油田酸化领域的研究热点,但在如何评价其是否达到转向效果及转向效果判别标准方面鲜有报道。将酸液在储层中的流动视为达西渗流,采用物理模拟实验和理论推导相结合的方法研究自转向酸增黏转向的原理,推导增黏转向的判别标准,并采用岩心并联实验验证判别标准的准确性。研究表明：必须同时满足pH值和阳离子浓度的要求,体系才能增黏;沿自转向酸液流动剖面上可将其分为高渗透区域、阻力区域、酸液滤液区域和原始地层区域,阻力区是实现自转向的关键;引入阻力孔隙体积倍数和无因次最大压力比推导了自转向酸均匀推进的判别依据;影响自转向酸实现理想转向的关键参数有无因次最大压力比、储层的渗透率和孔隙度等参数。自转向酸驱替后,并联岩心的渗透率均显著提高,根据推导的判别标准,判断该酸化处理并没有达到最佳转向效果。该项研究为深入掌握黏弹性表面活性剂自转向酸的作用机理提供了技术指导。     

一种新型高温就地自转向酸在塔里木盆地碳酸盐岩油气藏酸化酸压中的应用

塔里木盆地碳酸盐岩油气藏储量较大,埋藏深,储层非均质性强,井段长,常规酸化酸压效果不理想。为此,研制了一种新的高温表面活性剂基清洁就地自转向酸体系,其残酸在150 ℃、170 s^-1下黏度不小于150 mPa·s;使用高温高压流变仪、三岩心并联流动实验仪和核磁扫描仪实验系统,评价了该体系的转向性能。结果表明：就地自转向酸注入压力先随注入体积的增大而增大,当注入一定量时,注入压力急剧升高,最大增加到6.3 MPa,是初始注酸压力的60倍;自转向酸的注入压力是常规酸注入压力的20倍,具有明显的转向性能。该技术在塔里木盆地碳酸盐岩油气藏已完成42口井的酸化酸压应用,取得了很好的效果。     

新型高性能转向酸的制备及性能评价

碳酸盐岩储层微裂缝发育,酸化压裂改造过程中酸液单向突进,造成储层有效裂缝沟通困难,酸化压裂改造效率低。为了提高碳酸盐岩储层酸化压裂改造效率,制备了一种对CO₂敏感的新型高性能转向酸体系,该体系主要由盐酸、SDS、TMPDA及缓蚀剂组成,配方为3.96% SDS+1.09% TMPDA+24% HCl+0.5% MZ-1缓蚀剂。虽然该体系本身不具有黏弹性,但在CO₂存在的条件下,体系中的TMPDA作为联接基与普通的SDS生成黏弹性极好的类Gemini型表面活性剂,CO₂消除之后可恢复到初始状态。相关性能评价及研究表明,该体系抗温、抗剪切性好、转向性能优越,酸液驱替前后岩心渗透率明显增大,而且渗透率差异较大的2组岩心的渗透率极差基本消除,可以有效地提高碳酸盐岩储层酸压改造效率,而且有希望实现循环利用。      

自转向酸用缓蚀剂的研究与应用

目前在筛管完井方式的水平井中,酸化中采用转向酸酸液体系是实现均匀布酸最便捷、有效的方法,缓蚀剂是转向酸酸化安全实施的重要保障,但是目前已有的缓蚀剂大多与自转向酸体系不配伍,影响转向效果,且缓蚀效果大大下降。针对此问题,研制出一种自转向酸用缓蚀剂ZXHS,并对其进行了基本性能评价。由评价结果可知,加有ZXHS的自转向酸在90℃下的静态腐蚀速率可控制在5 g/（m2wh）以内,在120℃下动态腐蚀速率可控制在20 g/（m2wh）以内,均可达到行业一级品要求。加入ZXHS后自转向酸转向黏度仍可保持在160 mPa·s以上,因此ZXHS的缓蚀效果良好并且不影响自转向酸的转向性能。ZXHS在大港油田和伊拉克艾哈代布油田进行了现场应用,施工效果良好。      

提高砂岩储层人工裂缝复杂度的压裂技术及其应用

提高裂缝复杂度是提高储层改造体积的重要组成部分。为明确砂岩储层复杂裂缝形成的控制因素及实现方法,在物理模拟实验结果的基础上,建立了天然裂缝储层形成复杂裂缝的数学模型,采用数值模拟方法研究了应力场,提出并试验了多种施工工艺。研究结果显示砂岩储层形成复杂裂缝的必要条件包括改变应力场、发育天然裂缝或提高缝内净压力。其中天然裂缝是砂岩储层能否形成复杂裂缝最重要的因素,储层最大最小主应力差越大,天然裂缝与人工裂缝夹角越大,形成复杂裂缝所需缝内压力越大;多缝应力干扰可有效改变应力场。现场监测及压后分析证实试验井形成了复杂裂缝。该技术为低渗尤其是致密砂岩油气藏的经济开发提供了有效手段。     

超深裂缝性厚层改造效果影响因素分析与高效改造对策

针对塔里木油田超深裂缝性厚层改造效果不理想问题,分析确定了影响储层改造效果的主要因素及其影响规律,提出了储层高效改造对策。地质力学研究结果认为影响裂缝开启的因素主要有储层天然裂缝产状、储层地应力、改造时引起的孔隙压力增量、天然裂缝走向与最大主应力方向夹角、裂缝内聚力等。高角度天然裂缝容易发生剪切破坏开启;改造时孔隙压力增量越大、最大最小主地应力差越大,天然裂缝就越易剪切破坏开启;天然裂缝走向与最大主应力方向夹角越小,天然裂缝就越易剪切破坏开启;裂缝内聚力对裂缝开启率的影响较大,降低裂缝内聚力可大幅度增加裂缝开启率,裂缝内聚力从14MPa降低到0MPa,天然裂缝开启率从11.5%增加到71.2%,裂缝开启率增加59.7%。油藏数模研究表明提高储层纵向动用程度比提高储层横向动用程度更有利于提高单井产能。现场通过暂堵和大排量泵注提高井底压力,前置酸酸化降低裂缝内聚力,利于增加天然裂缝的开启率、加入可降解暂堵材料提高储层动用程度、改善增产改造效果,实现了储层高效改造的目的。     

裂缝性储层天然缝与水力缝开启条件及扩展规律研究

为了揭示裂缝性储层天然裂缝与水力裂缝开启条件及扩展规律,降低水窜风险,采用地应力测试、天然裂缝观察、水力裂缝扩展试验及模拟等方法,系统研究了天然裂缝与水力裂缝开启条件及扩展规律、水平应力差对水力裂缝扩展的影响及天然裂缝与水力裂缝相沟通的净压力。研究结果显示,研究区的垂向应力σ_v＞最大水平主应力σ_H＞最小水平主应力σ_h,垂向应力、最大水平主应力和最小水平主应力的梯度分别为0.025,0.020和0.017 MPa/m;研究区致密砂岩中裂缝滑动的临界压力梯度在0.018～0.020 MPa/m,平均为 0.019 MPa/m;当天然裂缝内临界压力梯度超过0.020 MPa/m时,无效缝均转变为有效缝。水平应力差从0 增至10 MPa过程中,水力裂缝长度逐渐增加;10 MPa应力差条件下所形成水力裂缝的长度约为0及5 MPa应力差条件下水力裂缝的1.52倍。压裂试验结果显示,当水力裂缝遇到局部发育的砾石颗粒时会发生一定程度偏转,之后会继续沿着原来方向延伸。研究区目的层天然缝张开形成分支裂缝条件下的裂缝沟通净压力梯度为0.003 MPa/m,该裂缝沟通净压力在4.5 ～9.0 MPa。研究认为,构建裂缝性储层中水力裂缝的非稳态扩展模式时,应综合考虑水平应力差、天然裂缝发育情况、岩性特征及压裂施工条件。     

新型砂岩自转向酸体系的研究与应用

渤海主力油田储层层间渗透率级差大、非均质性强,酸化过程中酸液大量进入高渗层,引起渗透率级差进一步加剧,不能有效改善中低渗层,酸化解堵效果不理想。针对该问题,以新型两性离子表面活性剂ZX-1为稠化剂,优化形成了砂岩自转向酸体系,对该体系开展了流变性、配伍性、破胶性能、转向酸化效果评价实验。结果表明模拟鲜酸黏度6mPa·s,利于注入储层;模拟自转向酸变黏体系黏度60 mPa·s,耐剪切性强;模拟残酸黏度2 mPa·s,利于返排。自转向酸与缓蚀剂、铁离子稳定剂、防膨剂及助排剂配伍性良好,无沉淀、残渣产生;体系破胶容易,异丙醇、破乳剂、乙二醇丁醚及酸液消耗均能使自转向酸完全破胶,破胶后溶液黏度均低于10 mPa·s;体系具有自我清洁的作用,即使现场酸液未能完全破胶,经过一段时间能自动破胶,不会对储层造成永久性伤害。该自转向酸体系具有良好转向分流能力,随着初始渗透率级差从比2.00增大到10.70,酸化后低渗岩心渗透率改善倍数明显增大,高低渗岩心渗透率级差比减小,当渗透率级差达到10.7时,体系仍能实现有效分流酸化。ZX-1自转向酸现场应用效果明显,具有良好应用前景。      

低渗透率油藏压裂水平井产能影响因素

通过科学的抽象,建立了大量的非均质地质模型,以油藏数值模拟为手段,系统地研究了压裂水平井在低渗透率油藏中的开发动态,建立了压裂水平井累积产量增产倍数图版.所考虑的影响因素包括人工裂缝的方向、K_v/K_h、裂缝条数、裂缝长度、裂缝导流能力、储层渗透率、裂缝间距和非均匀裂缝长度等.研究表明：压裂水平井裂缝条数以3条相对较优;最佳裂缝长度与裂缝导流能力和储层渗透率有关;对于特定的油藏,存在相对较优的裂缝导流能力值;两条最外边裂缝的间距对压裂水平井产能有一定的影响;由于压裂水平井段上不同位置裂缝的产量贡献值有差别,建议加大中间裂缝的长度或导流能力,以达到裂缝间产量贡献值的均衡.在对裂缝条数、长度和导流能力研究的基础上,建立了增产倍数图版.     

潜山油藏智能转向酸化技术研究与应用

胜利油田潜山油藏储层埋藏深、温度高、跨度大、缝洞系统较为发育,针对酸化过程中酸液易漏失、低渗储层区域酸化程度低、施工后层间渗透率差距大的问题,通过引入羟烷基磺酸提高长链脂肪酸酰胺甜菜碱溶解性和耐温性,制得一种速溶耐温的转向剂,将该转向剂和HCl复配得到转向酸。对酸液体系配方进行了优选,研究了转向酸的各项性能。研究发现,该速溶耐温转向酸体系起黏速率快,具有良好的耐温耐剪切性能,适用于160 ℃的储层。转向酸体系在pH值3～7范围内黏度保持较好,具有良好的转向性能。双岩心酸液流动驱替实验表明,对于渗透率级差在10以下的并联岩心,酸液转向体系具有较好的均匀酸化效果。在胜利油田潜山油藏成功施工37井次,平均单井日增油量为7.3 t/d,日增液量为11.5 m³/d,控水增油效果显著。