酸化是油气井稳产、增产, 注水井稳注、增注的主要措施之一。[1]砂岩油藏酸化最常用的处理手段为常规土酸, 其可以解除部分近井地层的伤害, 提高近井地带的渗透率。但是土酸与黏土胶结物反应速断非常迅速, 大部分酸液消耗在进井地带, 作用距离短, 特别是在高温地层, 土酸的增产效果并不理想。
1 储层特点
冀东油田陆上作业区储层为砂岩为主, 岩石类型主要为岩屑砂岩 (11%-51%) , 其次为长石砂岩 (10%-52%) 。砂岩碎屑成分主要由石英、长石和岩屑组成, 其中石英含量平均为43%, 长石含量平均为27%, 岩屑含量平均为30%。
部分区块油井储层研究报告表明, 该区域储层的粘土矿物中高岭石含量约为20%, 蒙脱石含量约为50%, 此外还含有一定量的伊利石、绿泥石等敏感性强的矿物, 综合分析属于强酸敏、中强水敏、弱速敏、中强碱敏、中强盐敏储层。
2 多氢酸酸化原理
多氢酸是一种在低p H值条件下, 1mo L酸分子可电离3mo L以上的氢离子的酸化工作液。1996年, 由Di Lullo等人提出的一种新的应用与砂岩油藏的酸液体系多氢酸酸液体系基本原理是酸液中的多氢酸通过电离提供的氢离子与氟化物电离出来的氟离子结合生成氟化氢, 来对储层进行酸化。由于多氢酸中的氢离子是逐渐电离, 使酸液中氢离子保持一定浓度, 控制了氢离子与氟化物反应生成氟化氢的速度, 因此只要氟化物能提供足够的氟离子, 即可使酸液持续有效。
早期多氢酸是由多种有机酸、无机酸和磷酸复合而成, 后期又在此基础上衍生出有机复合磷酸以及其他不同配比的复合酸型多氢酸。但此类多氢酸由于主剂为磷酸, 其氢离子电离程度弱, 在p H≥7值时才能达到三级, 缓速性仅比盐酸等强酸略好, 其容易形成永久性二次沉淀, 会对储层造成严重损坏。
3 JRDH-1多氢酸的合成
通过对传统多氢酸所存在的问题进行研究, 综合有机酸、无机酸以及磷酸在酸化时的优点, 合成了一种以不饱和脂肪酸、不饱和磷酸和不饱和磺酸为单体的有机合成酸, 并按一定比例与氟化物进行复配所得的一种新型的多氢酸。该多氢酸主要酸性官能团分为强酸、中强酸和弱酸三个梯度, 氢离子分布较为合理, 多氢酸本身具有一定络合钙、镁、铁等碱金属离子的能力, 降低了二次沉淀对储层的伤害程度。
4 JRDH-1多氢酸的性能评价
4.1 氢离子电离能力
单位质量的酸液所电离出氢离子的总量, 对酸液溶蚀岩心的能力具有决定性的影响, 当总氢离子量越大时, 其溶蚀岩心的总量也越多, 因此, 我们通过测定酸液总氢离子的量将多氢酸和土酸进行对比, 实验结果见表1。
从表1的实验结果可以看出, 多氢酸的总氢离子浓度为土酸的1.5倍, 分为五步进行电离, 其中第一步和第四步为强电离, 第五步为中强偏弱电离, 第二、三两步为弱电离, 这种氢离子的电离分布不会使氢离子在进井地带快速消耗完全, 有利于储层的深部酸化。
4.2 络合碱金属离子能力
在油水井酸化过程中, 二次沉淀是对储层造成伤害的重要因素之一, 好的酸液体系一定要具备良好的防二次沉淀能力。从表2的实验结果可以看出, JRDH-1多氢酸大幅度提高了钙离子和铁离子的沉淀p H值, 当酸液的p H值大于3时, 铁离子开始沉淀, 当酸液p H值大于6时, 钙离子开始沉淀, 这表明JRDH-1多氢酸具有良好的防二次沉淀能力, 可有效地降低酸液由于产生二次沉淀对储层造成的伤害。
4.3 岩心溶蚀能力
酸液溶蚀岩心的能力, 是酸液改造储层能力的直接体现。现代酸化理论表明, 单纯的高溶蚀率已经不能满足要求, 而是逐渐趋向使用溶蚀速率低, 溶蚀率高的酸液体系。从图1的岩心溶蚀曲线可以看欻, 土酸在60min时已到达溶蚀终点, JRDH-1多氢酸的溶蚀率则持续增加, 至240min时溶蚀率仍持续上升。在180min时多氢酸的溶蚀率曲线出现一个上翘的拐点, 此时多氢酸开始了第四步的电离。因此, JRDH-1多氢酸具有良好的缓速性能, 不但能解除进井的堵塞物质, 还能有油井深部实现有效的酸化, 增加深部储层的深透率。
4.4 岩心流动实验
对图2岩心流动曲线分析可知, 使用JRDH-1多氢酸进行酸化处理的岩心, 其渗透率得到大幅度提升, 由9.1×10-3μm2提升至12×10-3μm2, 且驱替15pv后, 渗透率仍高于酸化前。JRDH-1多氢酸酸化时, 有效地提高了储层岩心的渗透率, 解除了储层堵塞, 同时对岩心骨架有一定保护作用, 没有出现因岩心坍塌而导致的渗透路大幅度下降。
5 现场应用效果
JRDH-1多氢酸自投产以来, 已在冀东油田陆上作业区应用105井次, 酸化有效率达到85%以上, 平均有效期可达到180天, 累计使用酸液3200方, 累计增油4.8万吨, 部分油井至今持续有效, 经济投入产出比达到1:25, 具有良好的应用价值。
6 结语
6.1 JRDH-1多氢酸是一种新型多氢酸, 不仅能克服常规砂岩酸存在的问题, 同时也弥补了复合磷酸型多氢酸所存在的缺陷;
6.2 JRDH-1多氢酸具有五级电离能力, 其中强电离两级弱电离三级, 氢离子分布合理, 有效地控制了酸液中氟化氢的生成速度, 降低了酸液和砂岩的反应速度, 延长了酸液的作用时间, 达到了深部酸化的目的;
6.3 JRDH-1多氢酸具有良好络合性, 可络合钙、镁、铁等碱金属离子, 抑制二次沉淀的产生, 降低对储层造成损坏的程度;
6.4 建议继续对JRDH-1多氢酸进行研究, 增加前置液段塞和后置液段塞, 使其可用于注水井不动管柱、不返排的快速酸化工艺。
摘要：针对冀东油田陆上作业区使用常规土酸酸化时出现反应速度快、作用距离短、易产生二次沉淀等问题进行研究。开发了一种以不饱和脂肪酸、不饱和磷酸、不饱和磺酸为单体合成的一种新型的多氢酸, 该多氢酸具有分级电离氢离子、抑制二次沉淀产生、酸液作用距离长、对储层伤害小等优点, 在冀东油田陆上作业区使用105井次, 措施有效率达85%, 增油越4.8万吨, 取得了良好的应用效果。
关键词：砂岩储层,酸化,缓速酸,多氢酸
参考文献
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