樊勇杰 (中石油长庆油田分公司第三采油厂,宁夏银川750006)

多元复合黏弹性酸液体系的研制及在姬塬油田长9储层的应用

樊勇杰 (中石油长庆油田分公司第三采油厂,宁夏银川750006)

针对姬塬油田长9储层含油饱和度低、黏土矿物中绿泥石含量较高等特点,研制开发了一种多元复合黏弹性酸液体系。多元复合黏弹性酸液体系具有低黏度、高弹性、低摩阻等特性。该酸液体系遇油、气、水破胶,破胶后无残渣,通过发泡形成泡沫体系,具有携酸能力强,滤失低,返排能力强等特点,达到清洁缓速、深部处理、预防指进的效果,且施工中相对其他酸液体系提液明显。多元复合黏弹酸酸化与常规土酸酸化相比整体提高了液量,与小规模压裂相比有效控制了底水上窜,有效率达87.5%,酸化解堵效果良好。

姬塬油田长9储层;边底水改造;酸化;多元复合黏弹性酸;缓速酸

姬塬油田长9储层属于超低渗储层,含油物性较差,原始地层含油饱和度低,油藏多为油水同层,在开发过程中更易发生各种类型的伤害。且该油藏有边底水,压裂改造规模过大,极易造成油井水淹,深部酸化是改造边底水油藏较合适的方法之一[1]。

针对长9储层物性特征,酸液设计的核心是围绕 “有效解除现存伤害,控制酸岩反应速度,提高酸化处理半径,降低酸液滤失,预防沟通边底水”的原则,将酸化技术和缓速技术有机结合起来,满足了姬塬油田长9储层边底水油藏的改造要求。

1 多元复合黏弹性酸液体系的研制

多元复合黏弹性酸液体系主要是把优选的酸液体系与具有良好增黏作用的表面活性剂复配。达到控制酸液反应速度,降低酸液滤失的目的,弥补使用单一技术手段难以有效提高油气田渗透率的缺陷[2～4]。

1.1 多元复合酸的组成及基本性能

多元复合酸液体系是由预处理液、低伤害酸和复合解堵剂组成的。多元复合酸液体系主要由多元有机复合酸和砂岩缓速酸2种酸液体系复合而成,并加入了适合姬塬油田长9储层的高温缓蚀剂、防乳化抗酸渣剂、石蜡分散剂、防膨剂、缩膨剂、膜驱剂等酸液添加剂。

1)多元有机复合酸 用于解除地层中钙质、铁质成分的堵塞。有机酸是弱酸,在酸液中逐级电离,与无机酸相比,其与地层矿物质的反应速度能降低65%～80%,因此能大幅度提高酸液处理半径。

2)砂岩缓速酸 用于处理地层的硅质组分,主要成分为含氟络合物。当处理液与地层接触时,溶液中活性HF被反应消耗,系统平衡体系被破坏,体系不断解离出新的HF,直至消耗殆尽,其反应速度为常规土酸的1/10,另外水解释放HF后的成分还可阻止硅酸盐沉淀。

多元复合酸液体系性能评价结果如表1所示,多元复合酸液体系的溶蚀率、缓速率、配伍性等性能综合评价良好,能满足深部酸化解堵的技术要求。

表1 多元复合酸液体系性能评价表

1.2 黏弹性表面活性剂的选择

叔胺型表面活性剂VES-N22是性能良好的增黏型表面活性剂,该表面活性剂分子量高,由此配制的酸液可在注入过程中具有较好的缓速性和降滤失性[4]。

VES-N22对酸液表观黏度的影响如图1所示。在剪切速率恒定的条件下,随着VES-N22质量分数的增加,该酸液体系的表观黏度也随之增加;当VES-N22的质量分数为2.5%时体系的黏度达100mPa·s,具有较高的黏度;当VES-N22的质量分数超过3.5%时,酸液黏度的上升幅度减缓。表面活性剂对酸液体系的表观黏度有重要的影响,因为在表面活性剂的质量分数较低的时候,表面活性剂在气-液界面有序排列,没有多余的表面活性剂分子在溶液内部形成胶束,黏度较低。随着表面活性剂质量分数的增加,表面活性剂在气-液界面达到饱和,进入溶液的表面活性剂增加,逐渐形成球状胶束并向棒状胶束生长,溶液的表观黏度也随着增加;当质量分数继续增加,溶液的表观黏度突然迅速增长,这是由于增稠剂在溶液中形成的大量球状胶束由球形变为柔性棒状胶束,形成的棒状胶束相互缠绕形成网络结构,从而使溶液的黏度迅速增加,使溶液具有较高的黏度,从而达到携酸的目的[5]。综合考虑增稠效果及成本问题,确定酸液体系中VES-N22的最佳质量分数在2.5%～3.5%之间。

图1 不同质量分数的VES-N22对酸液表观黏度的影响

2 多元复合黏弹性酸液体系的性能评价

2.1 多元复合黏弹性酸液缓速性能评价

溶蚀率评价试验和酸岩反应时间评价结果表明 (图2、3),酸液体系溶蚀能力、反应速度、配伍性、驱替效果等均优于普通土酸酸液。土酸体系具有酸岩反应速度过快的缺陷,1h内达到最大反应速率,在2h内基本反应完全,且对姬塬油田长9储层的岩石溶蚀率仅为20%。而多元复合黏弹性酸液体系在8h后对岩石仍有溶蚀,且反应速率40g/(m2·h)。因此多元复合黏弹性酸液体系能够延长酸岩反应的时间,有效提高酸化半径。

2.2 多元复合黏弹性酸液配伍性能评价

取叔胺型表面活性剂50m L,加入现场使用配制好的50m L多元复合酸液,充分搅拌后,放入50℃恒温箱中,恒温4h,每隔20min搅拌一次,取出静止30min,观察烧杯中没有明显的絮团及微粒生成,混合液澄清,达到配液要求的标准。而普通土酸与叔胺型表面活性剂混合后,有絮团和微粒生成,配伍不好。

2.3 多元复合黏弹性酸液携酸性能评价

酸液的携酸性能对酸化过程的导流性有着重要的作用,因为携酸性能差,酸液将无法带到储层深部,起不到深部解堵导流的目的,因此要求酸液具有较高的携酸性能。测试叔胺型表面活性剂的携酸性能,测试结果如表2所示。叔胺型表面活性剂携酸时间是瓜胶交联液的3倍以上,表明该体系在此温度下的携酸性能良好。

图2 多元复合黏弹酸与土酸的溶蚀性对比评价

图3 多元复合黏弹酸与土酸的反应速率对比评价

2.4 多元复合黏弹性酸液体系的解堵性能评价

对酸液体系进行室内岩心酸化模拟评价试验,结果如表3所示。多元复合黏弹性酸对岩心酸化后渗透率得到明显提高,相对酸化前的渗透率提高倍数均在2倍以上,该酸液体系对姬塬油田长9储层的酸化解堵效果良好,而土酸体系不但解堵率较低还对储层造成污染。

表2 2种体系携酸时间对比

表3 多元复合黏弹酸与土酸解堵性能对比

3 现场试验

2013年4月至11月,采用多元复合黏弹性酸液体系对姬塬油田黄19井区12口井进行酸化措施井。截至2014年9月26日,累计增油1257.28t,平均有效期大于200d。

3.1 不同酸化类型对比

在黄19井区西南部与邻近常规土酸酸化井相比 (表4),多元复合黏弹酸酸化后,产油量得到明显提升。

表4 黄19井区西南部长9储层不同酸化类型效果对比

3.2 不同构造部位对比

在黄19区构造部位较高的东北部试验井进行酸化,取得较好的改造效果,多元复合黏弹酸酸化与常规土酸酸化相比整体提高了产油量 (表5)。与小规模压裂相比有效控制了底水上窜,有效率达87.5%。

表5 黄19井区长9储层不同构造部位效果对比

4 结论

长9储层油水分异不明显,油层改造难度大,储层与底水之间没有有效遮挡,改造规模过大会沟通底部水层。通过在姬塬长9油藏的深部酸化实践应用,表明多元复合黏弹酸液体系具有优良的乳化性、缓速性及分散性,能够提高地层的处理深度,有效清除有机物、无机物堵塞;防止边底水油层水串,其酸化解堵效果优于水力加砂压裂和常规土酸,对长9油藏的储层改造取得了较好的解堵效果。

[1]卢红杰,王双玲,梁华歆.特低渗透油藏多元复合酸解堵增注技术研究[J].内江科技,2011,32(10):105～106.

[2]任永宏,朱好华,章文荣,等.ZHJ型复合酸解堵技术研究[J].石油化工应用,2009,28(3):26～28.

[3]张兆丽,李爱山,张晓云,等.新型非离子黏弹性表面活性剂自转向酸体系研究[J].山东化工,2007,36(7):5～7.

[4]赵增迎,杨贤友,连胜江,等.VES自转向酸液变黏特性研究[J].油田化学,2005,22(4):307～309.

[编辑] 帅群

TE357.2

A

1000-9752(2014)12-0224-03

2014-08-20

国家科技重大专项(2011ZX0504)。

樊勇杰(1983-),男,2005年大学毕业,工程师,现主要从事采油、注水、井下作业等专业技术管理及研究工作。