用于解除储层深部粘土堵塞的氟硅酸／盐酸体系研究

在Bryant的最新砂岩基质酸化模型（1991）基础上,提出了由不与石英反应而选择性地与粘土反应的氟硅酸（H2SiF6),可减少硅胶和氟硅酸盐沉淀的盐酸（HCl)组成的混合酸化液,用于解除砂岩储层深部粘土堵塞,通过岩心流动实验考察了H2SiF6/HCl混合酸液体系与含粘土14％的砂岩储层岩心之间的反应,实验结果如下：（1）该体系适用于解除砂岩油层深部粘土造成的堵塞,解堵效果优于常规土酸（3％HF／12％HCl);（2）温度越高（30－120℃）,该体系与岩心之间的反应速度越快;（3）对于H2SiF6/12%HCl体系,H2SiF6浓度（3％－10％）控制体系与岩心间的反应速度,对于解除深部粘土堵塞,H2SiF6的最佳浓度为6％。     

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。     

一种突破性的流体技术在砂岩储层增产中的应用

虽然砂岩酸化已经在近十年取得很大进展,但仍面临挑战.它们包括:多种同时存在的地层伤害;不确定的岩石矿物学特征;多流体和抽吸阶段;流体和地层矿物间的复杂化学反应;高温下快速的动力反应.其他因素:酸液区域覆盖率不够;活性酸穿透深度有限;酸岩反应引起岩石胶结变差;酸液乳化作用和形成酸渣;腐蚀以及环保问题.这些因素导致砂岩酸化作业的成功率低,特别是在对酸敏感、富含黏土及碳酸盐的高温砂岩地层.文章回顾了工业中的一些实践并提出一种可提高砂岩酸化作业成功率的新方法.该方法需要用地球化学模拟器通过为地层选择最安全的流体、优选用酸量及射孔段以及一种可以简化酸化作业和降低地层伤害的酸液来"设计成果".间歇反应研究表明,新的流体同铝硅酸盐的反应比常规无机酸的反应慢得多,从而防止了二次、三次沉淀.岩心流动实验表明新流体防止近井筒地带的弱胶结问题通常出现在使用HF酸化体系的砂岩高温酸化作业中.现场岩样实验和地球化学模拟证实了室内研究结果,特别是对于富含黏土和碳酸盐的砂岩地层的研究.大量的室内研究也表明了该流体能减小乳化作用和酸渣形成趋势;减小对设备的腐蚀;更加环保(其pH值几乎为中值)以及更好地适应地层条件.     

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。     

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.     

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.     

复杂砂岩气藏酸化酸液体系优选

砂岩矿物组成的复杂性决定了酸化酸液体系选择困难,采用室内物理模拟实验,结合电镜扫描技术,分析了经验选择的酸液体系对TZ气藏两类典型砂岩储层的酸化效果影响,根据酸化物理模拟实验优选了两类储层的酸液体系。实验结果表明,碳酸盐矿物含量高(大于20%(w))、岩石胶结疏松的储层,仅用15%(w)HCl酸化不能解除钻井液污染,需采用前置酸(15%(w)HCl)与主体酸(12%(w)HCl+1%(w)HF)相结合,并适当减小用酸量;泥质含量高、岩石胶结强度高的储层,采用前置酸(12%(w)HCl)与主体酸(13.5%(w)HCl+2%(w)HF)相结合,适当增加用酸量。实验研究表明,一套酸液体系难以解决复杂砂岩储层的酸化问题。现场应用试验表明,实验优选的酸液体系能较好地解除储层污染,提高酸化效果。     

新型砂岩酸化液体系

介绍了一种用于砂岩酸化的缓速低伤害酸液体系——以磷酸/氢氟酸为主体的酸液体系,即A-924酸液;文中对其作用机理进行了探讨。室内试验结果表明,与常规土酸相比,A-924酸液缓速性能好,对岩石骨架破坏小;用于硅质或灰质砂岩酸化时,残酸pH值均较低,能有效地防止AlF_3、Al(OH)_3、Si(OH)_4、Fe(OH)_3及CaF_2等沉淀的生成,减少地层伤害;此酸液与酸液添加剂有良好的配伍。A-924酸液原材料货源广,配制方便,施工简单,便于使用。     

番禺油田古近系珠海组储层酸化技术应用研究

砂岩基质酸化技术是油井增产有效的传统技术,但这一技术也存在问题:一是氢氟酸(HF)对黏土溶蚀的速度过快,酸液作用时间短而最终导致酸液在储层中的穿透距离短;二是氢氟酸与黏土矿物反应会产生二次沉淀而造成地层伤害。而低伤害缓速酸体系为这一技术注入了新的活力,以大量的酸化试验优选出了适合番禺油田古近系珠海组的低伤害缓速酸体系。根据现场的测试情况,采用了分层酸化工艺。现场应用效果证明所选用的酸液体系是十分成功的,这为该地区油气井的稳产、增产提供了有力的支持。     

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。