CN102536166A - 自生泡沫酸化油层深度处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油层深度处理技术领域，特别涉及自生泡沫酸化油层深度处理方法。该方法包括：在油井实施自生氢氟酸液的自生泡沫酸化处理后，向油井井筒依次注入亚硝酸钠溶液、隔离液和氯化铵溶液。本发明利用常规酸化的剩余残酸与亚硝酸钠和氯化铵溶液反应，短时间内产生泡沫。利用泡沫液黏度大，携带能力强的特点，增加了残酸的返排能力，将酸化产生的微粒和二次沉淀带出井筒，同时产生热量，解除地层中有机堵塞，提高措施效果。同时节省了专用设备的使用。
Description
技术领域
本发明属于油层深度处理技术领域，特别涉及自生泡沫酸化油层深度处理方法。
背景技术
自生泡沫酸化油层深度处理技术是一项解除多种油层堵塞，并能补充地层能量，提高返排效果的油层处理技术，是用于解决低压油层堵塞问题的技术。
常规的酸化油层处理技术由于反应速度快，不但处理半径小，还会破坏地层骨架，造成油层坍塌。而油层深度处理技术可以有效地解决上述问题。但是，在低压油层中，由于地层能量低导致酸洗产物不能及时排除，容易形成二次沉淀污染。现有的泡沫酸液又存在着要充入气体，需要使用专用的设备，并且酸液中的泡沫虽然在水介质中比较稳定，而一旦遇到原油，泡沫消灭十分迅速，从而影响酸洗产物的及时排除，使油井的处理措施受到极大的影响，甚至有可能使处理措施完全无效。
发明内容
为解决现有技术的问题，本发明将自生氢氟酸的自生泡沫酸化油层深度处理技术与油层氯化铵和亚硝酸钠的热化学提温和生气技术相结合，提供一种自生泡沫酸化油层深度处理方法。具体来说，本发明包括以下方面：
1、一种自生泡沫酸化油层深度处理方法，该方法包括：在油井实施自生氢氟酸液的自生泡沫酸化处理后，向油井井筒依次注入亚硝酸钠溶液、隔离液和氯化铵溶液，其中所述亚硝酸钠溶液为重量浓度21％至25％的亚硝酸钠水溶液；所述氯化铵溶液为重量浓度40.5％至45.5％的氯化铵水溶液。
2、如上述1所述的自生泡沫酸化油层深度处理方法，其中所述的隔离液为重量浓度1％的壬基酚聚氧乙烯醚水溶液。
3、如上述2所述的自生泡沫酸化油层深度处理方法，其中所述氯化铵溶液与亚硝酸钠溶液的用量为氯化铵与亚硝酸钠的摩尔比为1∶1。
本发明在对油井进行自生氢氟酸液的自生泡沫酸化处理后，紧接着向油井井筒依次注入亚硝酸钠溶液、隔离液和氯化铵溶液，并在地层温度和地层压力条件下反应时间为13-15小时，即关井13-15小时。
本发明利用常规酸化的剩余残酸，与亚硝酸钠和氯化铵溶液反应，短时间内产生泡沫。利用泡沫液黏度大，携带能力强的特点，增加了残酸的返排能力，将酸化产生的微粒和二次沉淀带出井筒，同时产生热量，解除地层中有机堵塞，提高措施效果。同时节省了专用设备的使用。
具体实施方式
通常，油田经过长期消耗式开采，地层压力大幅度下降，有些主力区块压力降至2MPa以下，普通的化学解堵方法解堵效果差、成本高、有效期短。本发明的自生泡沫酸化油层深度处理方法能有效解决这一生产难题，自生泡沫酸化处理后又加入自生气体系，不仅能达到深度酸化油层、补充地层能量，而且还能提高回采效果，并且可以节省注氮、制氮设备，施工简便。
自生泡沫酸化油层深度处理方法是用有机溶剂及表面活性剂清洗油层孔隙的技术，具体来说，在地层温度及一定时间条件下，使苯甲酸、乙酸等与氟化铵反应生成氢氟酸，达到深部酸化油层的目的。然后，再加入与酸发生化学反应的亚硝酸钠溶液、中间用隔离液(例如，重量浓度1％的壬基酚聚氧乙烯醚水溶液)和氟化铵溶液，利用常规酸化的剩余残酸与亚硝酸钠和氯化铵溶液反应，从而在短时间内产生泡沫。利用泡沫液黏度大，携带能力强的特点，增加了残酸的返排能力，将酸化产生的微粒和二次沉淀带出井筒，同时产生热量，解除地层中的有机堵塞。
氯化铵和亚硝酸钠的热化学提温技术的热量原理如下：
NaNO2+NH4Cl→N2+2H2O+NaCl
NO2-+NH4+→N2↑+2H2O
△Hf°NO2-＝-104.5kJ/mol
△Hf°NH4+＝-132.4kJ/mol
△Hf°N2(g)＝0kJ/mol
△Hf°H2O(l)＝-285.9kJ/mol
△H＝2×(-285.9)+0-〔-104.5+(-132.4)〕＝-334.9kJ/mol
1m3处理液中含有NH4Cl和NaNO2分别为160.5kg和207kg；即各3000mol。
每方处理液在理想状态下放出的热量为：
Q＝334.9kJ/mol×3000mol/m3＝1004.7MJ/m3。
1立方米(m3)水每升高1℃所需要的热量为4.2MJ。那么1m3处理液所放出的热量，在理想状态下，相当于将4m3水从40℃升高到100℃所需要的热量。
自生气体：
1摩尔(mol)处理液释放出的N2在标准状态下的体积为22.4升(L)。1m3处理液中释放出3000mol N2，为67200L N2。
在地层压力下，自生的氮气被压缩成很小的体积，随着返排，压力的降低，自生氮气的体积就会很快地膨胀几十倍，甚至上百倍，就能很容易地把废酸和反应的残渣和生成物沉淀带出地层，减少二次堵塞，提高酸化效果。
因此，本发明的方法有以下有益的效果：
(1)解堵、增能有效结合，提高解堵效果；
(2)气体自生，用量和时间都容易控制；
(3)施工简单，不需要专用的注氮设备，更利于边远地区的施工作业；
(4)产生气体，利于废酸和酸化反应物的返排，避免二次沉淀；
(5)产生气体的同时，放出热量，解除了地层的有机堵塞，增加了酸化效果。
下面通过实验来说明实施本发明的方法。本发明中，除特殊说明外，所有的“％”单位是指“重量百分比”。
1、油层深部酸化处理
利用苯甲酸、对苯甲磺酸和乙酸与氟化铵在地层温度下缓慢反应逐步生成氢氟酸，能有效处理地层深部堵塞物，不破坏地层骨架，有机酸又可以解除胶质、沥青质、蜡质等有机物堵塞，不会产生酸渣。同时，少量络合剂(例如，乙二胺四乙酸)可以络合地层中的金属离子，防止二次沉淀的生成，使酸化处理的缓速性及深部处理性效果好。
实验一
实验器材：用原油饱和过的岩芯3个、烘箱一台、煤油、电子天秤一台、智能渗透率测试仪一台、烧杯数个。
首先将用原油饱和过的岩芯3个在105℃条件下烘干至恒重，然后冷却至室温备用；其次用中性煤油测定备用的岩芯的渗透率为563.9μm2×10-3；再分别使土酸、磷酸+氟化铵溶液、自生泡沫酸三种酸化处理液分别通过3个岩心后，将岩心在105℃条件下烘干至恒重，然后冷却至室温，每隔2小时用中性煤油测定岩心的渗透率、溶蚀率(将用处理液浸泡过的岩芯称重，所得重量与原始岩芯重量之比就是溶蚀率)，获得酸化处理液的溶蚀效果、缓速效果、改善渗透率效果的对比结果如表1所示。
表1
表1中的酸化处理液：
土酸：为含有12％HCl+3％HF的水溶液；
磷酸+氟化铵：为含有18％磷酸+14％氟化铵的水溶液：
自生泡沫酸：为含有1％十二烷基苯磺酸钠，4％壬烷，11％HCl，20％苯甲酸，10％乙酸，5％氟化铵和0.5％乙二胺四乙酸的水溶液。
上述表1的实验结果表明，自生泡沫酸的溶蚀效果比磷酸与氟化铵溶液低，但渗透率高，且反应时间长，可达15个小时，所以自生泡沫酸的深部处理效果最好。
2、自生气增能处理
利用亚硝酸钠和氯化铵在酸性条件下，在地层发生化学反应，自动产生泡沫，利用泡沫液黏度大，携带能力强的特点，增加了残酸的返排能力，防止二次堵塞，同时产生热量，解除地层中有机堵塞。普通的泡沫酸化处理技术是在酸中加入液态氮或充入氮气，一方面在施工过程中存在打高压伤人的安全隐患，另一方面对地层造成冷伤害，同时还要用制氮及注氮的专用设备。
实验二
与实验一中测渗透率方法相同，测定了普通泡沫酸化处理技术(充入氮气和泡沫剂的方法)和本发明的自生泡沫酸化处理技术(亚硝酸钠和氯化铵的自生气体系)在提高渗透率方面的效果，常温常压下，反应时间15小时，对比结果如下：
表2
| 氮气+泡沫剂 | 自生气体系 | |
| 渗透率 | 1125.9μm2×10-3 | 1659.2μm2×10-3 |
表2中的自生气体系：
氮气+泡沫剂：氮气(15.7MPa)和5％的十二烷基苯磺酸钠水溶液
自生气体系：21％亚硝酸纳水溶液和40.5％氯化铵水溶液，以摩尔比为1∶1的用量。
3、亚硝酸钠与氯化铵的最佳配比：
按照化学反应方程式NaNO2+NH4CL→N2+2H2O+NaCL
NO2-+NH4+→N2↑+2H2O
推算NaNO2和NH4CL最佳摩尔比为1∶1，在其它文献上都是这样应用。对于生成气体量而言，这是最佳配比，但是油井的解堵目的是尽量提高油层的渗透能力，对于这个目标而言，这是一项未知数，经过室内实验测定后得出最佳配比。设定实验温度为40℃，测驱替压力和提高渗透率效果。结果如下：
(1)驱替压力
实验器材：烘箱、岩芯、岩芯夹持器、亚硝酸钠溶液(A剂)、氯化铵溶液
(B剂)、平流泵
首先选取若干烘干恒重的标准岩心(8个)，用A剂真空状态下饱和4小时；其次将饱和好的岩心放入岩心夹持器中，用平流泵，流量是5ml/mim，按照岩心流动仪操作规程，待通过岩心的A剂液体体积达到岩心体积2倍以上时记录平均驱替压力；再用等流量含B剂的液体驱替岩心，等通过岩心B剂液体体积达到岩心体积2倍以上时记录平均驱替压力，用不同浓度的亚硝酸钠和氯化铵溶液驱替岩心，等反应结束后，测定驱替压力，结果如下：
表3
表3的实验结果显示：当亚硝酸钠水溶液的浓度为21％，氯化铵水溶液的浓度为35.5％时，生成气体的驱替效果最好。
(2)渗透率
油井的解堵目的是尽量提高油层的渗透能力，因此还要通过提高渗透率效果实验，来确定亚硝酸钠水溶液的浓度和氯化铵水溶液的浓度的最佳配比。测渗透率的方法如实验一，结果见表4。
表4
结合表3和表4所示的驱替压力和渗透率的两项实验结果，显示：以摩尔比为1∶1的用量，亚硝酸钠水溶液的浓度21％和氯化铵水溶液的浓度40.5％为最佳配比浓度。
现场施工效果：
在施工现场准备泵车、水罐车、1.5方配液池和铁锹。
1、挤注方式：生产井施工采用反挤方式，在注汽井口施工采用正挤方式。
2、施工步骤：
(1)配制自生泡沫酸化处理液：将药剂按顺序加入配液池中并混合均匀，得到含有1％十二烷基苯磺酸钠，4％的壬烷，11％的盐酸，20％的苯甲酸，25％的对苯甲磺酸，10％的乙酸，5％的氟化铵，和0.5％的乙二胺四乙酸的自生泡沫酸化处理水溶液。
(2)配制自生气体系：单独配制25％亚硝酸钠水溶液；1％的壬基酚聚氧乙烯醚(分子量617)水溶液作为隔离液；和45.5％氯化铵水溶液。考虑到现场施工的情况，亚硝酸钠水溶液的浓度和氯化铵水溶液的浓度比上述的最佳配比浓度增加了约4％。
(3)用泵车向油井内先挤入上述配制好的酸化处理液30立方米。
(4)然后依次注入25％亚硝酸钠水溶液，30立方米隔离液，和45.5％氯化铵水溶液，其中亚硝酸钠和氯化铵的摩尔比为1∶1，总用量为30立方米，关井15小时。
3、现场试验效果：
油井实施本发明的自生泡沫酸化油层深度处理方法后，处理半径比常规解堵增加2倍以上，成本不变，单井增油量提高90％以上。
本发明人在井号1-3号油井采用了普通的泡沫酸化技术(即，自生泡沫酸化处理液+泡沫充氮气，见下表5的井号1-3的备注)，没有达到理想效果。而采用本发明的上述施工步骤处理共12井次(见下表5的井号4-15)，产生了明显效果。处理油井共计15井次，累计增油4501.2吨，创经济效益960万元。
表5
典型井例：采油井段：938.2-970.7m，该井为第8周期时，注汽量2001t，压力13.2MPa；第8周期时下泵开不出，示功图显示供液差，液面905m；第七周期时，注汽压力12MPa，周期产油563t，产水3988m3。根据该油井的上述情况，可认为：刚注完汽，且第7周期产量很高，有产能，泵工作正常，且不出砂，不会是砂埋油层的问题，第8周期注汽压力较第7周期高1.2MPa，表明是油层堵塞。第8周期进行本发明上述施工步骤的泡沫酸化油层深度处理后，平均日产油5吨，日产液17.9m3，该井累增油913吨，累增液4143m3，周期结束。
Claims (3)
1.一种自生泡沫酸化油层深度处理方法，该方法包括：在油井实施自生氢氟酸液的自生泡沫酸化处理后，向油井井筒依次注入亚硝酸钠溶液、隔离液和氯化铵溶液，其中所述亚硝酸钠溶液为重量浓度21％至25％的亚硝酸钠水溶液；所述氯化铵溶液为重量浓度40.5％至45.5％的氯化铵水溶液。
2.如权利要求1所述的自生泡沫酸化油层深度处理方法，其中所述的隔离液为重量浓度1％的壬基酚聚氧乙烯醚水溶液。
3.如权利要求2所述的自生泡沫酸化油层深度处理方法，其中所述氯化铵溶液与亚硝酸钠溶液的用量为氯化铵与亚硝酸钠的摩尔比为1∶1。
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