CN102020983A - 一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的是一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，对油层实现均匀酸化，减少酸液在高渗层内的锥进，使部分酸液进入中低渗目的层，改善、扩大酸化的波及剖面。本变粘转向酸，pH值控制变粘转向酸各组分，按重量比，主要由以下组分组成：基础酸液为100份；长链烷基酰胺丙基甜菜碱3～5份；缓蚀剂1～3份；铁离子稳定剂0.5～1份；粘土稳定剂0.5-1份。将上述组分的变粘转向酸注入目的油层中。酸化过程中，酸液初始粘度较低，20℃下初始粘度10-15mPa.s，容易进入高渗层，后续未反应的低粘度酸液自主转向进入中低渗透层。本发明使用的转向剂为长链烷基酰胺丙基甜菜碱，是一种两性表面活性剂，破胶后无大分子的残渣，对储层无二次伤害。

Description

一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸
技术领域
本发明涉及石油工业地下油层的酸化制剂，特别是一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，对油层实现均匀酸化，减少酸液在高渗层内的锥进，使部分酸液进入中低渗目的层，改善、扩大酸化的波及剖面。
背景技术
在石油工业，酸化是一种使油气井增产的有效方法。转向酸可以避免酸液只进入渗流阻力小的高渗层，能够平衡酸液流动，使所有油层都能与酸液接触，达到均匀酸化的作用。现有技术中此类转向酸已有以下专利文献予以批露。
中国专利ZL 200510044906，2006年4月19日公开，说明书中描述了一种酸化转向剂苯甲酸的使用方法，该转向剂将苯甲酸首先溶解在溶剂中，制成苯甲酸的溶液，将该溶液以一定比例加入到水或酸液中，即可得到分散均匀的苯甲酸的悬浮体，该悬浮体随酸液或作为酸化的前置液注到油层中，通过形成滤饼起转向作用。
中国专利ZL 200510044932，2006年4月26日公开，说明书中描述了一种具有适时增粘能力的酸液稠化剂，该稠化剂主要成分是丙烯酰胺与丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物，分子量为100～300万，其制备方法是由一定比例的丙烯酰胺、丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体和聚氧乙烯二丙烯酸酯在引发剂的作用下共聚而制得。在酸中聚氧乙烯二丙烯酸酯扩链形成的高分子，其酯键会分解，温度越高，分解越快，该特点使得稠化酸在关井过程中粘度会自发降低，有利于乏酸返排。
中国专利ZL200510044928，2006年4月19日公开，说明书中描述了一种高温酸化转向剂，该转向剂由一定比例的丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸单体和一定浓度的聚氧乙烯二丙烯酸酯在引发剂过硫酸铵-甲醛合次硫酸氢钠的作用下共聚形成交联体形结构的高分子。在高温酸液中具有可逆膨胀特点：注酸过程中转向剂可以通过吸水膨胀封堵高渗透层或裂缝；注酸结束后转向剂分子中的交联键因酯基酸解而破坏，使转向剂能溶于水中，从而解除对高渗透层或裂缝的封堵。
中国专利ZL200710119457.4，2009年1月28日公开，说明书中描述了一种油气井开采温控变粘酸酸压裂方法，该专利介绍了温控变粘酸的压裂工艺，而温控变粘酸各组分按重量比为：基础酸液为100份；温控变粘酸主剂0.5～1.5份；温控变粘酸缓蚀剂1～3份；破乳剂0.5～1份；铁离子稳定剂0.5～1份；高效助排剂0.5～1份；最后用2％KCL清水将温控变粘酸顶替入油层；所使用的温控变粘酸易于现场配制，摩阻低可泵性强，可以高排量施工；在储层高温条件下，鲜酸和残酸均具有较高粘度，提高了酸蚀裂缝长度；作业完成后，残酸的粘度降低，利于残酸的返排。
上述现有技术所公开的酸化转向剂都是直接或间接通过增加酸液的粘度和渗流阻力，来实现酸液的转向。但在酸化过程中，酸液初始粘度较高或渗流阻力较大时，酸液能够进入中高渗透层，而进入中低渗透层的能力较小，因此并不能真正实现中低渗目的层的酸化作用。
随着酸化技术的大面积推广，目前酸化施工过程中存在如下问题亟待解决：第一、对非均质储层进行均匀酸化，使酸液既能对高渗透层酸化，同时也能进入中低渗透层酸化，达到均匀酸化的目的；第二，延缓酸岩反应速度，对储层进行深部酸化；第三，减缓酸岩反应二次沉淀，有利于残酸返排的技术。上述文献所提供的酸化转向剂难以使酸液进入中低渗透层实现均匀酸化。
在中低渗层的酸化施工中，需要一种能够改善酸化的波及剖面的转向酸应用于现场。
发明内容
本发明的目的是提供一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，在油层内自动平衡酸液流动实现均匀酸化，减少酸液在高渗层内的锥进，使部分酸液进入中低渗层对目的层进行酸化，改善酸化的波及剖面。
为达上述目的采用下述技术方案：一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，pH值控制变粘转向酸各组分，按重量比，主要由以下组分组成：基础酸液为100份；长链烷基酰胺丙基甜菜碱3～5份；缓蚀剂1～3份；铁离子稳定剂0.5～1份；粘土稳定剂0.5-1份。将上述组分的变粘转向酸注入目的油层中。
与现有技术的油气层酸化用酸液相比，本发明采用的长链烷基酰胺丙基甜菜碱是由长链疏水基和同时带有正、负电性的甜菜碱亲水基组成，该甜菜碱其带电性随着pH值变化逐渐由带正电荷变成同时带有正、负电荷的两性型。当其浓度大于临界胶束浓度cmc时，长链烷基酰胺丙基甜菜碱的胶束结构随着pH值升高逐渐由球形变成棒状或蠕虫状，宏观上表现为表观粘度随pH值升高而增加，进而实现酸液体系随酸岩反应进行、pH值升高时，酸液粘度自动增粘。可实现在油层内自动平衡酸液流动实现均匀酸化，减少酸液在高渗层内的锥进，使部分酸液进入中低渗层对目的层进行酸化，改善酸化的波及剖面。具有如下显著的优点：1、酸化过程中，酸液初始粘度较低，20℃下初始粘度10-15mPa.s，容易进入高渗层，酸液在高渗层内发生酸岩反应后粘度自动增加，其酸岩反应后粘度大于500mPa.s、渗流阻力增加，进而后续未反应的低粘度酸液自主转向进入中低渗透层，从而实现均匀酸化的目的。2、该变粘转向酸性能稳定，而且酸液增粘后的高粘弹性酸液遇油或水可自动破胶，破胶后残酸粘度与水相当、而且残酸表面张力低、易返排。3、该变粘转向酸使用的转向剂为长链烷基酰胺丙基甜菜碱，是一种两性表面活性剂，破胶后无大分子的残渣，对储层无二次伤害。4、由于本发明的特性，对中低渗储油层的酸化效果显著提高，明显提高中低渗储油层的采收率，提高经济效益。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步的详述：
本发明的变粘转向酸是在常温下调配，pH值控制变粘转向酸各组分按重量比为：基础酸液为100份；长链烷基酰胺丙基甜菜碱3～5份；缓蚀剂1～3份；铁离子稳定剂0.5～1份；粘土稳定剂0.5-1份。长链烷基酰胺丙基甜菜碱选自含有长链疏水基的油酸酰胺丙基甜菜碱、芥酸酰胺丙基甜菜碱和月桂酸酰胺丙基甜菜碱，其选择含量在2.8-4.5份之间。缓蚀剂是防止酸液对油井钢管腐蚀的吡啶季铵盐类缓蚀剂，其含量选择为1.5～2.6份。铁离子稳定剂是能够与铁离子产生络合作用的乙酸类复合物，其选择含量为0.6～0.9。粘土稳定剂是能够抑制粘土膨胀的聚季小阳离子类粘土稳定剂，其含量选择为0.2-0.7份。基础酸液是盐酸或土酸，盐酸其含量是质量浓度15％-18％的稀盐酸，以稀盐酸为好，可在15％-18％之间任选调配；土酸其含量是质量浓度10％-12％的稀盐酸和质量浓度2％-3％的氢氟酸组成，稀盐酸可在10％-12％之间、氢氟酸或在2％-3％之间任意选择调配。
实施例1：一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，主要有以下组分：基础酸液为100份；长链烷基酰胺丙基甜菜碱3.5～4.2份；缓蚀剂1.6～2.2份；铁离子稳定剂0.7～0.85份；粘土稳定剂0.75-0.92份。以上述各组分含量的数值范围，任选其中一种，将各组分组合调配。
实施例2：一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，其优选的组合方案是：基础酸液为质量浓度15％-18％的稀盐酸100份；含有十八个碳链疏水基的油酸酰胺丙基甜菜碱3.5-3.8份；吡啶季铵盐类酸化缓蚀剂1.8份；乙酸类复合物铁离子稳定剂0.8份；聚季胺小阳离子类粘土稳定剂0.5份，初始粘度10-12mPa.s。本方案中最好选择质量浓度15％-18％的稀盐酸基础酸液；十八个碳链疏水基的油酸酰胺丙基甜菜碱；吡啶季铵盐类的缓蚀剂CRS-6；乙酸类铁离子稳定剂NTS-2；聚季胺小阳离子类粘土稳定剂BCS-851；该优选组合方案的变粘转向酸在20℃、100s-1下，用Brookfield  DV-III旋转粘度计测定的表观粘度为10.8mPa.s；酸岩反应后pH值升高到1时，变粘转向酸表观粘度升高至652mPa.s。
实施例3：一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，其最佳组合方案是：基础酸液为含有质量浓度10％-12％的稀盐酸和质量浓度2％-3％的氢氟酸组成的土酸100份；含有二十二个碳链疏水基的芥酸酰胺丙基甜菜碱4-4.5份；吡啶季铵盐类缓蚀剂1.5份；乙酸类复合物铁离子稳定剂0.9份；聚季胺小阳离子类粘土稳定剂0.5份；氟碳表面活性剂类高效助排剂0.5份，初始粘度11-13mPa.s。本方案中添加氟碳表面活性剂类高效助排剂0.5份，更有利于残酸的返排。该最佳组合方案的变粘转向酸在20℃、100s-1下，用Brookfield DV-III旋转粘度计测定的表观粘度为12.5mPa.s；酸岩反应后pH值升高到1时，变粘转向酸表观粘度升高至717mPa.s。
经试验结果得出，变粘转向酸体系中加入高效助排剂时有利于残酸的返排，但是会略有降低酸岩反应后的粘度和增粘效果，因此加入助排剂时应该提高长链烷基酰胺丙基甜菜碱的比例，这样才不会影响均匀酸化效果。
除上述实施例外，还可按下表配制：
Figure B2009100189050D0000061
将上述按实施例选择调配好的酸液使用酸化设备注入油层。

Claims (9)

1.一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，pH值控制变粘转向酸各组分，按重量比，主要由以下组分组成：基础酸液为100份、长链烷基酰胺丙基甜菜碱3～5份、缓蚀剂1～3份、铁离子稳定剂0.5～1份、粘土稳定剂0.5-1份。
2.根据权利要求1所述的一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，其中长链烷基酰胺丙基甜菜碱选自油酸酰胺丙基甜菜碱、芥酸酰胺丙基甜菜碱和月桂酸酰胺丙基甜菜碱。
3.根据权利要求1所述的一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，其中缓蚀剂是吡啶季铵盐类缓蚀剂。
4.根据权利要求1所述的一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，其中铁离子稳定剂是乙酸类复合物。
5.根据权利要求1所述的一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，其中粘土稳定剂是聚季胺小阳离子类粘土稳定剂。
6.根据权利要求1所述的一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，其中基础酸液选择稀盐酸和土酸。
7.根据权利要求6所述的一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，基础酸液是质量浓度15-18％的稀盐酸。
8.根据权利要求1所述的一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，其优选组合是：基础酸液是质量浓度15％-18％的稀盐酸，100份；油酸酰胺丙基甜菜碱3.5-3.8份；缓蚀剂1.8份；铁离子稳定剂0.8份；粘土稳定剂0.5份，初始粘度10-12mPa.s。
9.根据权利要求1所述的一种改善地层酸化剖面的变粘转向酸，其最佳组合是：基础酸液是质量浓度10％-12％的稀盐酸和质量浓度2％-3％的氢氟酸，100份；芥酸酰胺丙基甜菜碱4-4.5份；缓蚀剂1.5份；铁离子稳定剂0.9份；粘土稳定剂0.5份；高效助排剂0.5份；初始粘度11-13mPa.s。
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