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.     

清洁自转向酸液的研制及性能评价

均质酸化、酸液滤失和酸-岩反应速度是影响酸化作业的重要因素。为获得更理想的酸化效果,实验室研究了一种甜菜碱类表面活性剂在季铵盐类表面活性剂复配下形成的VES自转向酸液体系：5％VES＋0．8％CTAB＋0．6％水杨酸钠＋3％KBr,当pH值高于1时,酸液粘度迅速上升,pH值上升到3时,酸液粘度达到最大值（600mPa·s）,从而能够有效地使酸液转向。当pH值为6时,体系彻底破胶,易于返排。首次初步讨论了盐酸浓度大小对变粘酸变粘特性的影响,并分析了酸液由线性胶转变成螺旋状胶束的因素,证实了离子浓度对酸液变粘特性具有举足轻重的作用。     

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。     

CT高温转向酸的研制及应用

介绍了一种适用于高温深井、长井段厚层井均匀酸化的CT高温转向酸。该酸液通过降低转向剂杂质含量、提高产品纯度．提高了酸液体系的耐温性及转向性能,使用温度提高到150℃,酸液从接触岩石到反应至酸液浓度5％均为粘弹体;150C下即使渗透率倍数高达40倍,仍能变粘封堵转向,对低渗透储层实施改造;残酸自动破胶,粘度均在5mPa·s以下。CT高温转向酸在龙岗构造的长兴组、飞仙关高温储层进行了12井次现场应用,取得了显著的施工效果,平均单井次产量达．17×10^4m^3/d.     

碳酸盐岩自转向酸酸岩反应动力学实验研究

酸岩反应动力学参数为正确分析酸岩反应速率规律、指导基质酸化/酸压施工设计提供了基础。利用旋转岩盘实验仪进行碳酸盐岩自转向酸酸岩反应动力学参数的测定,建立了酸岩反应动力学方程,并分析其影响因素。结果表明,自转向酸具有较低的反应速率及传质速率,其在80℃、500r/min、7.5MPa条件下,酸岩反应级数m=1.144,反应速率常数K=4.34×10-(7mol·L)-m·mol(/cm2·s),反应速率方程为J=4.34×10-7Ct1.144;其活化能Ea=34991J·mol-1,频率因子K0=6.53×10-2(mol·L)-m·mol(/cm2·s),酸岩反应动力学方程为J=6.53×10-2e-34991/RTC1.144;并通过转速～De及Re～De分析可知,影响H+有效传质系数的因素包括转速和酸液浓度。     

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。      

阳离子VES转向酸体系的研制及性能评价

针对非均质储层均匀布酸难题,采用芥酸酰胺丙基二甲基叔胺和环氧氯丙烷合成一种依靠酸浓度变黏的黏弹性表面活性剂,并以其为转向剂构建了VES转向酸体系,研究了酸浓度、温度、剪切速率对其流变性能的影响。通过并联岩心驱替实验模拟了VES转向酸在地层中的转向性能。结果表明,在酸液质量分数为3%时,VES转向酸的表观黏度达到峰值,为217 mPa·s。VES残酸体系在120℃、170 s~(-1)下剪切30 min后,黏度仍可以保持100 mPa·s,具有良好的耐温耐剪切性能。与常规酸相比,VES转向酸能使低渗透岩心的渗透率提高2.35倍,具有良好的转向性能,可同时改造高渗透岩心和低渗透岩心。     

川东地区超深超高温储层高温胶凝酸酸岩反应动力学室内研究与实践

酸岩反应动力学参数是分析酸岩反应特征、评价酸液体系及酸压设计的关键基础参数,为正确分析酸岩反应速率规律、指导酸压施工设计提供基础。通过开展用于四川盆地川东下古生界-震旦系的180℃高温胶凝酸酸岩反应动力学实验,建立了酸岩反应动力学方程,得到了180℃、500 r/min、7 MPa条件下,酸岩反应级数m=0.696 9,反应速度常数K=1.09×10~(-4)(mol·L)~(-m)·mol/(cm~2·s),反应速度方程为J=1.09×10~(-4)C~(0.696 9);其活化能Ea=23 706 J/mol,酸岩反应动力学方程为J=0.070 5e~(-23 706/RT)C~(0.696 9);并明确了胶凝酸的温度、酸液浓度对反应速度的影响程度。     

四川盆地震旦系储层改造液体选择技术研究

四川盆地高石梯~磨溪构造带震旦系储层具有温度高、埋藏深、储层缝洞发育、非均质性强等特征,针对性的酸液体系及配方选择是获得此类储层增产改造的关键因素之一。结合震旦系储层特征,分析了储层改造技术难点,开展了针对性的酸液性能评价试验研究,结果表明:(1)胶凝酸、转向酸具有良好的控滤失性能,滤失系数为10~(-4)~10~(-5)级;(2)胶凝酸、交联酸具有较低的摩阻,平均摩阻系数分别为0.377 7和0.366 4;(3)胶凝酸、交联酸具有较低的酸岩反应速率,平均酸岩反应速率为10~(-5)级;(4)转向酸可对40倍渗透率岩心实现转向,变黏黏度可达70 mPa·s;(5)可降解纤维在150℃下,2.5h可完全降解。试验表明,注入压力提高了3.2 MPa。探索形成了4类储层特征下针对性的酸液体系优选原则,优选的酸液体系在震旦系储层得到了大量的应用。     

VES自转向酸破胶问题研究

VES自转向酸具有变黏、缓速、降滤、无伤害的特征,其分流转向技术是近年来发展的实现大井段、多层系储层改造新方法,在国内外分流转向施工中得到了广泛应用。针对使用VES自转向酸施工后需要很长返排期才能达到最大产能、体系存在破胶困难的问题,本文模拟了不同剪切速率以及处于不同区域的VES流体的破胶性能。测试结果发现,具有黏弹性的VES流体的破胶速率及破胶程度与剪切速率有关,且存在临界剪切应力——流体的屈服应力;在中、高剪切速率下VES流体能快速完全破胶,而在低剪切或不剪切的环境下,VES流体破胶很困难;处于多孔介质内的黏弹性流体破胶同样非常困难,但可以通过增加后置互溶剂用量,提高VES流体的破胶效果,减小对储层的伤害。     

粘弹性表面活性剂自转向酸酸岩反应动力学研究

酸岩反应动力学参数对酸化施工的方案设计具有重要的指导意义。粘弹性表面活性剂自转向酸具有剪切稀释效应,为幂律流体的典型特征。在8 MPa和80℃条件下进行旋转圆盘实验研究酸岩反应动力学,时间限定为5min,测量不同转速下的酸岩反应速率。在实验条件下得到反应动力学方程,绘制酸岩反应临界转速图版,并以此判断实验条件下反应处于H~+传质控制阶段。不同酸浓度下H~+有效传质系数与温度的关系不符合阿伦尼乌斯方程。当体系温度较低时,酸岩反应速率随温度的升高缓慢增加;当体系温度大干60℃时,反应速率迅速增加,这与体系本身的粘温性质有关。     

对称杂环寡聚表面活性剂合成及其性能

以油酸、3,5-二氨基-1,2,4-三氮唑为原料合成中间体3,5-二油酰胺基-2H-1,2,4-三氮唑,中间体与1,3-二氯异丙醇进行季胺化反应合成1,3-二(3,5-二油酸酰胺基-2H-2-氯化铵-1,2,4-三氮唑-2-氯化铵)-2-丙醇。利用FTIR、两相滴定法及电导法测试分析了合成产物结构、活性物含量和临界胶束浓度。将产物配制成黏弹性表面活性剂(VES)酸性体系,并测定体系的流变性能、缓蚀性能。表征结果显示,产物活性物含量(w)88.6%;临界胶束浓度1.0×10^-6 mol/L;产品配制的VES酸液在170 s^-1、90℃下剪切1 h后,液体黏度大于18 mPa·s;配制的酸液90℃下动态腐蚀速率1.8118/g/(m^2·h),符合行业应用标准,酸压增油效果明显。     

缝洞型油藏雾化酸深部酸化机理研究

缝洞型油藏发育大量溶洞和裂缝、非均质性强,酸化施工时酸液会优先进入并扩大溶洞,影响蚓孔延伸。针对注气开发的缝洞型油藏,提出雾化酸酸化工艺,雾化酸可有效沟通不连续的缝洞储集体,形成有利的油气渗流通道。为明确雾化酸井筒稳定流动界限,采用雾状流井筒流动模拟实验,发现在20℃、标准大气压、60 m3/h的气体注入速度、20mL/min的液体注入速度、0.5%的十二烷基苯磺酸钠雾化稳定剂浓度下,雾状流最为稳定。通过酸岩反应动力学实验,发现在130℃、转速为110 r/min、初始酸浓度为15%时,常规酸酸岩反应速度为20.12×10-6 mol/（cm2·s）,而雾化酸为1.87×10-6mol/（cm2 · s）,比常规酸小一个数量级,雾化酸具有优良的缓速效果。未添加缓蚀剂时,常规酸对N80钢的腐蚀速率为572.16 mm/a,而雾化酸为40.08 mm/a,不及常规酸的十分之一,雾化酸对管柱缓蚀效果显著。     

对偶氮变色酸苯基萤光酮分光光度法测钴的研究

对偶氮变色酸苯基萤光酮是新合成的有机显色剂,用于分光光度法测钴。研究了在表面活性剂溴代十六烷基吡啶（质量分数为0．1％）存在下,钴与对偶氮变色酸苯基萤光酮的显色反应。结果表明,在缓冲溶液pH为9．2的碱性条件下形成深蓝色的三元络合物,其最大吸收峰在614nm,表观摩尔吸光系数为1．5×10^5L／（mol·cm）,钴浓度在0—6mg／25L范围内符合比尔定律。     

不返排绿色可降解酸的研制与性能评价*

针对目前常规酸液环境不友好、酸化后需及时返排等问题,在考察乳酸、葡萄糖酸溶蚀能力、谷氨酸N,N-二乙酸GLDA的螯合容量以及优选添加剂的基础上,确定了绿色可降解酸液体系配方:20%乳酸+葡萄糖酸(摩尔比1∶1)+1.5%谷氨酸N,N-二乙酸GLDA+2%缓蚀剂HLS-1+1%铁离子稳定剂CA-1+2%黏土稳定剂COP-2,研究了该体系的溶蚀性能、缓蚀性能、可降解能力及对储层的伤害性。研究表明:绿色可降解酸液体系具有较好的缓蚀、缓速及螯合性能,对岩心伤害率低,不会产生二次沉淀,无酸渣,残酸稳定。该体系的溶蚀反应速率常数为3.37×10^-7(mol/L)^-m/(cm^2·s),是常规稠化盐酸的0.1倍,在酸化过程中生成了溶解度较大的乳酸葡萄糖酸钙,红外光谱分析进一步证明了酸液的可降解性。该酸液具备不返排酸化的性能特点,有助于降低酸化施工成本和实现绿色环保作业。图14表6参10。     

缝洞型油藏雾化酸深部酸化机理研究

缝洞型油藏发育大量溶洞和裂缝、非均质性强,酸化施工时酸液会优先进入并扩大溶洞,影响蚓孔延伸。针对注气开发的缝洞型油藏,提出雾化酸酸化工艺,雾化酸可有效沟通不连续的缝洞储集体,形成有利的油气渗流通道。为明确雾化酸井筒稳定流动界限,采用雾状流井筒流动模拟实验,发现在20℃、标准大气压、60 m3/h的气体注入速度、20mL/min的液体注入速度、0.5%的十二烷基苯磺酸钠雾化稳定剂浓度下,雾状流最为稳定。通过酸岩反应动力学实验,发现在130℃、转速为110 r/min、初始酸浓度为15%时,常规酸酸岩反应速度为20.12×10-6 mol/（cm2·s）,而雾化酸为1.87×10-6mol/（cm2 · s）,比常规酸小一个数量级,雾化酸具有优良的缓速效果。未添加缓蚀剂时,常规酸对N80钢的腐蚀速率为572.16 mm/a,而雾化酸为40.08 mm/a,不及常规酸的十分之一,雾化酸对管柱缓蚀效果显著。      

多功能清洁压裂液F-VES性能评价

针对目前阳离子清洁压裂液存在的成本高、吸附造成的伤害大的问题,研发出了一种小分子阴离子型、抗剪切、低伤害、多功能的环保型清洁压裂液体系,其配方为:4%F-VES+0.5%KCl。室内性能评价结果表明,该压裂液的耐温耐剪切性良好,在80℃的表观黏度为40 mPa.s,在60℃连续剪切70 min后的黏度为67 mPa.s;在常温下与原油混合可迅速破胶,破胶液黏度小于5 mPa.s,表面张力为25 mN/m;静态悬砂速度为0.02～0.04cm/s;对岩心的伤害率为14.5%,比瓜胶压裂液和VES压裂液分别下降了58.6%和45.5%;对支撑剂导流能力的伤害率为9%,较VES压裂液下降了近74%;破胶液的驱油率为65%,与驱油剂WP-1相当。