樊勇杰 (中石油長慶油田分公司第三采油廠,寧夏銀川750006)

多元復合黏彈性酸液體系的研制及在姬塬油田長9儲層的應用

樊勇杰 (中石油長慶油田分公司第三采油廠,寧夏銀川750006)

針對姬塬油田長9儲層含油飽和度低、黏土礦物中綠泥石含量較高等特點,研制開發(fā)了一種多元復合黏彈性酸液體系。多元復合黏彈性酸液體系具有低黏度、高彈性、低摩阻等特性。該酸液體系遇油、氣、水破膠,破膠后無殘渣,通過發(fā)泡形成泡沫體系,具有攜酸能力強,濾失低,返排能力強等特點,達到清潔緩速、深部處理、預防指進的效果,且施工中相對其他酸液體系提液明顯。多元復合黏彈酸酸化與常規(guī)土酸酸化相比整體提高了液量,與小規(guī)模壓裂相比有效控制了底水上竄,有效率達87.5%,酸化解堵效果良好。

姬塬油田長9儲層;邊底水改造;酸化;多元復合黏彈性酸;緩速酸

姬塬油田長9儲層屬于超低滲儲層,含油物性較差,原始地層含油飽和度低,油藏多為油水同層,在開發(fā)過程中更易發(fā)生各種類型的傷害。且該油藏有邊底水,壓裂改造規(guī)模過大,極易造成油井水淹,深部酸化是改造邊底水油藏較合適的方法之一[1]。

針對長9儲層物性特征,酸液設計的核心是圍繞 “有效解除現存?zhèn)?控制酸巖反應速度,提高酸化處理半徑,降低酸液濾失,預防溝通邊底水”的原則,將酸化技術和緩速技術有機結合起來,滿足了姬塬油田長9儲層邊底水油藏的改造要求。

1 多元復合黏彈性酸液體系的研制

多元復合黏彈性酸液體系主要是把優(yōu)選的酸液體系與具有良好增黏作用的表面活性劑復配。達到控制酸液反應速度,降低酸液濾失的目的,彌補使用單一技術手段難以有效提高油氣田滲透率的缺陷[2～4]。

1.1 多元復合酸的組成及基本性能

多元復合酸液體系是由預處理液、低傷害酸和復合解堵劑組成的。多元復合酸液體系主要由多元有機復合酸和砂巖緩速酸2種酸液體系復合而成,并加入了適合姬塬油田長9儲層的高溫緩蝕劑、防乳化抗酸渣劑、石蠟分散劑、防膨劑、縮膨劑、膜驅劑等酸液添加劑。

1)多元有機復合酸 用于解除地層中鈣質、鐵質成分的堵塞。有機酸是弱酸,在酸液中逐級電離,與無機酸相比,其與地層礦物質的反應速度能降低65%～80%,因此能大幅度提高酸液處理半徑。

2)砂巖緩速酸 用于處理地層的硅質組分,主要成分為含氟絡合物。當處理液與地層接觸時,溶液中活性HF被反應消耗,系統(tǒng)平衡體系被破壞,體系不斷解離出新的HF,直至消耗殆盡,其反應速度為常規(guī)土酸的1/10,另外水解釋放HF后的成分還可阻止硅酸鹽沉淀。

多元復合酸液體系性能評價結果如表1所示,多元復合酸液體系的溶蝕率、緩速率、配伍性等性能綜合評價良好,能滿足深部酸化解堵的技術要求。

表1 多元復合酸液體系性能評價表

1.2 黏彈性表面活性劑的選擇

叔胺型表面活性劑VES-N22是性能良好的增黏型表面活性劑,該表面活性劑分子量高,由此配制的酸液可在注入過程中具有較好的緩速性和降濾失性[4]。

VES-N22對酸液表觀黏度的影響如圖1所示。在剪切速率恒定的條件下,隨著VES-N22質量分數的增加,該酸液體系的表觀黏度也隨之增加;當VES-N22的質量分數為2.5%時體系的黏度達100mPa·s,具有較高的黏度;當VES-N22的質量分數超過3.5%時,酸液黏度的上升幅度減緩。表面活性劑對酸液體系的表觀黏度有重要的影響,因為在表面活性劑的質量分數較低的時候,表面活性劑在氣-液界面有序排列,沒有多余的表面活性劑分子在溶液內部形成膠束,黏度較低。隨著表面活性劑質量分數的增加,表面活性劑在氣-液界面達到飽和,進入溶液的表面活性劑增加,逐漸形成球狀膠束并向棒狀膠束生長,溶液的表觀黏度也隨著增加;當質量分數繼續(xù)增加,溶液的表觀黏度突然迅速增長,這是由于增稠劑在溶液中形成的大量球狀膠束由球形變?yōu)槿嵝园魻钅z束,形成的棒狀膠束相互纏繞形成網絡結構,從而使溶液的黏度迅速增加,使溶液具有較高的黏度,從而達到攜酸的目的[5]。綜合考慮增稠效果及成本問題,確定酸液體系中VES-N22的最佳質量分數在2.5%～3.5%之間。

圖1 不同質量分數的VES-N22對酸液表觀黏度的影響

2 多元復合黏彈性酸液體系的性能評價

2.1 多元復合黏彈性酸液緩速性能評價

溶蝕率評價試驗和酸巖反應時間評價結果表明 (圖2、3),酸液體系溶蝕能力、反應速度、配伍性、驅替效果等均優(yōu)于普通土酸酸液。土酸體系具有酸巖反應速度過快的缺陷,1h內達到最大反應速率,在2h內基本反應完全,且對姬塬油田長9儲層的巖石溶蝕率僅為20%。而多元復合黏彈性酸液體系在8h后對巖石仍有溶蝕,且反應速率40g/(m2·h)。因此多元復合黏彈性酸液體系能夠延長酸巖反應的時間,有效提高酸化半徑。

2.2 多元復合黏彈性酸液配伍性能評價

取叔胺型表面活性劑50m L,加入現場使用配制好的50m L多元復合酸液,充分攪拌后,放入50℃恒溫箱中,恒溫4h,每隔20min攪拌一次,取出靜止30min,觀察燒杯中沒有明顯的絮團及微粒生成,混合液澄清,達到配液要求的標準。而普通土酸與叔胺型表面活性劑混合后,有絮團和微粒生成,配伍不好。

2.3 多元復合黏彈性酸液攜酸性能評價

酸液的攜酸性能對酸化過程的導流性有著重要的作用,因為攜酸性能差,酸液將無法帶到儲層深部,起不到深部解堵導流的目的,因此要求酸液具有較高的攜酸性能。測試叔胺型表面活性劑的攜酸性能,測試結果如表2所示。叔胺型表面活性劑攜酸時間是瓜膠交聯液的3倍以上,表明該體系在此溫度下的攜酸性能良好。

圖2 多元復合黏彈酸與土酸的溶蝕性對比評價

圖3 多元復合黏彈酸與土酸的反應速率對比評價

2.4 多元復合黏彈性酸液體系的解堵性能評價

對酸液體系進行室內巖心酸化模擬評價試驗,結果如表3所示。多元復合黏彈性酸對巖心酸化后滲透率得到明顯提高,相對酸化前的滲透率提高倍數均在2倍以上,該酸液體系對姬塬油田長9儲層的酸化解堵效果良好,而土酸體系不但解堵率較低還對儲層造成污染。

表2 2種體系攜酸時間對比

表3 多元復合黏彈酸與土酸解堵性能對比

3 現場試驗

2013年4月至11月,采用多元復合黏彈性酸液體系對姬塬油田黃19井區(qū)12口井進行酸化措施井。截至2014年9月26日,累計增油1257.28t,平均有效期大于200d。

3.1 不同酸化類型對比

在黃19井區(qū)西南部與鄰近常規(guī)土酸酸化井相比 (表4),多元復合黏彈酸酸化后,產油量得到明顯提升。

表4 黃19井區(qū)西南部長9儲層不同酸化類型效果對比

3.2 不同構造部位對比

在黃19區(qū)構造部位較高的東北部試驗井進行酸化,取得較好的改造效果,多元復合黏彈酸酸化與常規(guī)土酸酸化相比整體提高了產油量 (表5)。與小規(guī)模壓裂相比有效控制了底水上竄,有效率達87.5%。

表5 黃19井區(qū)長9儲層不同構造部位效果對比

4 結論

長9儲層油水分異不明顯,油層改造難度大,儲層與底水之間沒有有效遮擋,改造規(guī)模過大會溝通底部水層。通過在姬塬長9油藏的深部酸化實踐應用,表明多元復合黏彈酸液體系具有優(yōu)良的乳化性、緩速性及分散性,能夠提高地層的處理深度,有效清除有機物、無機物堵塞;防止邊底水油層水串,其酸化解堵效果優(yōu)于水力加砂壓裂和常規(guī)土酸,對長9油藏的儲層改造取得了較好的解堵效果。

[1]盧紅杰,王雙玲,梁華歆.特低滲透油藏多元復合酸解堵增注技術研究[J].內江科技,2011,32(10):105～106.

[2]任永宏,朱好華,章文榮,等.ZHJ型復合酸解堵技術研究[J].石油化工應用,2009,28(3):26～28.

[3]張兆麗,李愛山,張曉云,等.新型非離子黏彈性表面活性劑自轉向酸體系研究[J].山東化工,2007,36(7):5～7.

[4]趙增迎,楊賢友,連勝江,等.VES自轉向酸液變黏特性研究[J].油田化學,2005,22(4):307～309.

[編輯] 帥群

TE357.2

A

1000-9752(2014)12-0224-03

2014-08-20

國家科技重大專項(2011ZX0504)。

樊勇杰(1983-),男,2005年大學畢業(yè),工程師,現主要從事采油、注水、井下作業(yè)等專業(yè)技術管理及研究工作。