CN106497541A - 一种用于油气井中酸化携砂的深穿透低摩阻酸化液 - Google Patents

一种用于油气井中酸化携砂的深穿透低摩阻酸化液 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于油气井中酸化携砂的深穿透低摩阻酸化液，该酸化液有以下物质按照重量份组成：无机酸500～800份、阳离子聚合物5～20份、酸液抑制剂0.5～3份、铁离子稳定剂1～10份、助排剂5～20份、水200～400份；其中所述阳离子聚合物是组分A和组分B按照0.1‑10:1的比例混合得到。本发明能够大幅度降低酸液与岩石的反应速率，其缓速率达90％以上，增加了酸液改造地层的半径。酸液还具有较强的粘弹性，能减少酸液的滤失，增强酸压效果，提高增产稳产能力。由于其砂沉速度为0.82cm/min，也可满足压裂施工中酸液对支撑剂的携砂要求。

Description

一种用于油气井中酸化携砂的深穿透低摩阻酸化液
技术领域
本发明涉及一种用于油井或天然气井的酸化同时进行携砂压裂的液体，具体涉及一种用于油气井地层改造中用于酸化携砂的深穿透低摩阻酸化液。
背景技术
在包含多个小层的碳酸盐岩储层中，由于各个小层之间渗透率不同，一般需要对每个储层分别进行酸化形成油流通道增高其导流能力。但是随着国内低渗透、超低渗透油气田的开发，仅仅对地层进行酸化或者基质酸化达不到有效增产的目的，尤其对于一些储层而言，其酸化半径仅在近井地带。国内开始使用一些延缓酸液，减缓在近井地带的酸反应速率，以增加酸化半径和酸化面积，取得了一定的增产效果。但该方法依然存在酸化形成的孔喉较小的缺点。于是又提出在前期酸化的基础上进行压裂施工，对地层形成裂缝，加入支撑剂，形成更多的油、气流通道。目前国内低渗油田基本上是在酸化后再进行常规压裂施工。这种储层改造方法造成大量的入井液体进入地层，对储层造成一定的伤害，并增加了返排液体的处理量和处理难度；此外分段施工造成施工费用的升高，也不利于国内油田现在提出的低成本战略的需要。近年来出现的储层酸压改造技术一定程度克服了先压裂再酸化的储层改造方法的不足，成为碳酸盐岩油气藏开发井增产和稳产的主导技术之一和勘探井发现油气或探明储量的必不可少的重要手段。
影响常规酸压改造效果的关键因素是酸蚀裂缝的有效长度和酸压后酸蚀裂缝的导流能力，而酸蚀裂缝的有效长度是低渗透碳酸盐岩储集层酸压改造的关键。如何有效获得较长的酸蚀裂缝一直是酸压技术要解决的难题。尤其是对于深井碳酸盐岩储层，裂缝的有效延伸更加困难，其技术难点主要有：(1)储层温度较高，基质中碳酸盐纯度高，酸岩反应速度较快，酸液的深穿透能力有限；(2)微裂缝和小溶洞的发育造成酸液滤失严重，要实现酸液的深穿透必须有效降低酸液的滤失；(3)储层埋藏深，注酸管长，施工中管线摩阻大，造成井口泵压高，排量难提高，井底施工压力难以达到地层的破裂压力；(4)由于储层厚，缝高难控制；(5)深井酸压液柱压力高，残酸返排困难，容易对储层造成二次污染。
酸压改造技术一般是采用变粘酸将支撑剂送入地层中，在高压和酸化的同时作用下，造成地层裂缝并将支撑剂留在裂缝中，从而达到提高储层渗透率的目的。变粘酸又称为滤失控制酸，国内也称高效酸，是指在酸液中加入一种合成聚合物，能在地层中形成交联胶凝剂增加粘度，在酸液消耗为残量后能自动破胶降粘的酸液体系。其作用机理为：随酸液在地层中的反应，pH值升高，液体交联，酸由线性流体变为粘弹性冻胶，粘度瞬间升至1000mPa·s左右，有效阻止酸液向孔洞和天然缝内滤失，从而增加酸蚀裂缝的长度；随pH值的持续升高，酸液破胶降解，液体又恢复到线性流体，粘度下降，有利于残酸返排。变粘酸具有良好的降滤性能，粘温性能稳定且残酸粘度较低，但对H2S敏感。变粘酸适用储层包括高渗层、低压层、渗透率不高但滤失严重地层或长裸眼段井。在美国的现场试验效果表明，变粘酸对温度较高地层更具有滤失控制作用，对实施型重复酸压改造效果更为明显。20世纪90年代末，国内四川石油管理局引进了该技术，成功解决长期以来严重影响酸压效果的酸液滤失问题。
CN102453480 A公开了一种碳酸盐岩油藏酸压用的清洁稠化酸，应用于石油碳酸盐岩储层的酸化和酸压裂技术领域。各组分重量百分比为：十六烷基三甲基溴化铵：3～7％；邻羟基苯甲酸钠：0.3～0.7％；盐酸：15～28％；铁离子稳定剂是柠檬酸、TW-1，柠檬酸：0.125～0.25；TW-1：0.3～0.5％；双咪唑啉季铵盐：0.2～0.25％；其余为水。该清洁稠化酸缓速性能优良，缓速率可达42～56％，其鲜酸粘度为25～40mPa.S，在碳酸盐岩油藏酸压时，酸液粘度上升。当氢离子浓度降至PH≥2时，酸液粘度增加形成粘弹性凝胶，增加酸液在高渗透层的渗透阻力，延长酸蚀裂缝长度。而反应后的残酸凝胶能自动破胶，无残渣，易返排，对地层伤害小。
CN103374345 A公开了一种应用于碳酸岩储层酸压改造的酸液体系及其制备；该冻胶酸体系由以质量浓度为20％的HCl重量为100％计，向质量浓度为20％的HCl中加入0.8％CYY-160、1％CYY-1交联剂、1％CYY-3交联延迟剂组成；CYY-160为2-磺基丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与N、N-二甲基丙烯酰胺的共聚物；CYY-1为醋酸锆、乳酸锆和氧化锆复配物；CYY-3为柠檬酸、乳酸中的一种；冻胶酸体系基酸在90℃条件下粘度大于1000mPa.S，缓速率大于85％，破胶液粘度小于15mPa.S。
发明内容
目前国内普通的胶凝酸液只能满足90℃常温普通油气井作业，一旦井温过高，酸液粘度就会降解，失去功效。本发明所述胶凝酸液添加量0.6％时，20％HCL中常温时的粘度可以达到42.7mPa.s，在130℃时仍保持有24mPa.s的粘度，如果增加用量至1.2％，就可以耐高温达180℃，这是目前国内外其它胶凝剂产品根本无法解决的技术难题。目前市场上的其它胶凝剂加入同样有效含量在130℃条件下粘度仅有10mPa.s左右。此外由于本发明所述稠化酸中酸液抑制剂的用量大大降低，有利于降低使用成本和减少返排液对于环境的损害。一般国内外通常的稠化酸中酸液抑制剂的使用量要达到稠化酸总质量的1-1.5％，而本发明中酸液抑制剂的使用量仅为稠化酸总质量的0.1-0.2％。这是由于本发明中稠化酸在中低温下具有较高的粘度，在油管中运动时基本以交联状态存在，因此仅需要很小的酸液抑制剂即可有效减缓酸液对金属的腐蚀。有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于油气井中酸化携砂的深穿透低摩阻少滤失酸化液。
本发明实施例提供一种用于油气井中酸化携砂的深穿透低摩阻少滤失酸化液，该酸化液有以下物质按照重量份组成：无机酸500～800份、阳离子聚合物5～20份、酸液抑制剂0.5～3份、铁离子稳定剂1～10份、助排剂5～20份、水200～400份；所述阳离子聚合物是组分A和组分B按照0.1-10:1的比例混合得到，其中所述组分A的分子式为(RCO(CH2)3N(CH3)2CH2COO)N(CH3)3Cl的化合物，其中R是碳链长度为10～20的直链烯基；组分B是聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，其结构式为其中所述m是100-3000；组分A和组分B的比例更优选是1:1-3。
优选酸化液有以下物质按照重量份组成：无机酸600-700份、阳离子聚合物6～10份、酸液抑制剂1～1.5份、铁离子稳定剂2～5份、助排剂5～10份、水300～350份。
其中所述无机酸是盐酸、土酸、氢氟酸、有机酸中的一种，优选是盐酸，更优选是30-35wt％的盐酸，最优选是31wt％的盐酸。
所述助排剂为氟碳表面活性剂，其0.1％的水溶液表面张力小于23mN/m，优选是压裂酸化用助排剂CX-308、破乳助排剂CX-307。
所述酸液抑制剂为乳清酸与吡啶衍生物的反应产物和/或丙炔醇类的酸液抑制剂，优选是酸液抑制剂YHS-5。
所述铁离子稳定剂为抗坏血酸及其衍生物，优选是CX-301。
根据本发明制备的酸液明显优于曾获全美化学奖的美国PHLIPS公司的DSGA及国内同类产品，酸液的溶解时间缩短50％以上。良好的酸溶性使其配液速度快，配出的酸液均匀，无鱼眼。
本发明所述阳离子聚合物起粘速度很快，在10分钟即可达到它的最大粘度，这比普通稠化剂所需的2小时要快得多，这样更有利于现场应用。而国内外同类产品由于酸溶性差、起鱼眼，只能采用油悬浮技术，不但使用量是本发明所述阳离子聚合物的三倍，而且配出的酸液含有大量的油质不溶物，胶凝酸液浑浊不均匀。在高温深井中的高温下，胶凝酸保持较高的粘度，降低滤失量，是深度酸化成功的关键。
本发明公开的酸液具有优越的热稳定性，有效地降低了酸液滤失和氢离子的转移速度，提供了更高的活性酸穿透能力，使酸化效果更好。在90℃条件下，它的平均缓速率可以达到95.58％，而目前市场上的其它稠化剂一般在90℃时只有80％的缓速率。中石油酸化压裂中心检测证明，本发明公开的酸液在120℃时缓速率为53％，比国内外同类产品高出一倍。这使它能比其它产品刻蚀出更长的裂缝，有利于油气井的高产和稳产。
本发明公开的酸液摩阻低，有利于降低施工压力，提高排量，将压裂设备的能量有效地传递到地层。经在塔河油田与其它产品对比测试TK6-37-1井的施工中现场测试，在井深5400m，排量6.8m3时，摩阻只有23MPa。比其它产品的摩阻同样情况下降低60％-70％。这比国内外其它同类产品更有利于施工，可以使酸液走得更远，达到深穿透的目的。
本发明公开的酸液在酸逐渐与底层碳酸盐反应完毕后，在弱酸或中性条件下会逐步彻底降解，有利于入井酸液的彻底返排，大大降低液体对储层的伤害，这比国内外其它产品配制酸液形成鱼眼堵塞地层伤害地层性能要优越的多。
本发明能够大幅度降低酸液与岩石的反应速率，其缓速率达90％以上，增加了酸液改造地层的半径。酸液还具有较强的粘弹性，能减少酸液的滤失，增强酸压效果，提高增产稳产能力。由于其砂沉速度为0.82cm/min，也可满足压裂施工中酸液对支撑剂的携砂要求。
本发明较强的粘弹性，使酸液在地层中滤失很少，与其摩阻低构成深穿透效果，使同样的酸液能进入地层更深远。
本发明中所述百分比，如无特殊说明，都是指质量百分比。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
在现场10m3容器中加入645kg 31％的盐酸，在其加入6kg的阳离子聚合物，搅拌均匀，同时分别加入1kg酸液抑制剂，2kg铁离子稳定剂、10kg助排剂、315Kg水。缓慢的搅拌，搅拌均匀后放置3小时。3小时就可以作为酸化携砂处理液进行现场施工。其中阳离子聚合物是组分A和组分B按照1:1的比例配制。
实施例2：
在现场10m3容器中加入645kg 31％的盐酸，在其加入10kg的阳离子聚合物，搅拌均匀，同时分别加入1.5kg酸液抑制剂，5kg铁离子稳定剂、10kg助排剂、327kg水。缓慢的搅拌，搅拌均匀后放置3小时。3小时就可以作为酸化携砂处理液进行现场施工。其中阳离子聚合物是组分A和组分B按照2:1的比例配制。
对比例1：
在现场10m3容器中加入645kg 31％的盐酸，在其加入6kg的阳离子聚合物，搅拌均匀，同时分别加入1kg酸液抑制剂，2kg铁离子稳定剂、10kg助排剂、315kg水。缓慢的搅拌，搅拌均匀后放置3小时。3小时就可以作为酸化携砂处理液进行现场施工。其中阳离子聚合物是组分A。
对比例2：
在现场10m3容器中加入645kg 31％的盐酸，在其加入6kg的阳离子聚合物，搅拌均匀，同时分别加入1kg酸液抑制剂，2kg铁离子稳定剂、10kg助排剂、315kg水。缓慢的搅拌，搅拌均匀后放置3小时。3小时就可以作为酸化携砂处理液进行现场施工。其中阳离子聚合物是组分B。
针对实施例1制得的酸化液进行室内检测，具体数据如下：
从对比实验数据可以看出，本发明中所述两种组分A和B结合在一起发生了明显的协同作用，对金属的腐蚀速度明显减慢，且砂沉速度也小于单独使用两种组分时，取得了意料不到的技术效果。
本发明技术方案的性能体现了如下优势：
1、现场酸化要求表面张力小于35mN/m，该值远小于35mN/m，具有较好的返排性能，有效的降低残酸对地层的伤害；
2、铁离子络合能力能防止酸液中铁离子的二次沉淀，造成对地层的伤害；
3、缓蚀速率小于国标中要求的一级品小于5g/(h.m2)的规格且同时用量为标准中的十分之一，说明该产品具有较好的对现场油管、设备的保护效果，防止酸液对设备的腐蚀，且闭口闪点高于70℃，使运输和操作更加安全；
4、岩心缓蚀率90％，使得有效的盐酸酸液对岩心的反应速率，使得酸液可以进入地层深部，而不仅仅是近井地带，扩大了酸液反应效果；
5、砂沉速度，该数据在常规的要求0.48～1.08cm/min之间，符合常规压裂过程中对压裂液携砂性能的要求；
6、辅剂达到国内外同类产品性能时，用量仅为常规用量的10％—20％，利于运输和远距离施工。

Claims (6)

1.一种用于油气井中酸化携砂的深穿透低摩阻酸化液，该酸化液有以下物质按照重量份组成：无机酸500～800份、阳离子聚合物5～20份、酸液抑制剂0.5～3份、铁离子稳定剂1～10份、助排剂5～20份、水200～400份；其中所述阳离子聚合物是组分A和组分B按照0.1-10:1的比例混合得到，组分A的分子式为(RCO(CH2)3N(CH3)2CH2COO)N(CH3)3Cl的化合物，其中R是碳链长度为10～20的直链烯基；组分B是聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，其结构式为其中所述m是100-3000。
2.根据权利要求1所述的酸化液，其特征在于该酸化液由以下物质按照重量份组成：无机酸600-700份、阳离子聚合物6～10份、酸液抑制剂1～1.5份、铁离子稳定剂2～5份、助排剂5～10份、水300～350份。
3.根据权利要求1所述的酸化液，其特征在于其中所述无机酸是盐酸、土酸、氢氟酸、有机酸中的一种，优选是盐酸，更优选是31wt％的盐酸。
4.根据权利要求1所述的酸化液，其特征在于所述助排剂为氟碳表面活性剂，其0.1％的水溶液表面张力小于23mN/m。
5.根据权利要求1所述的酸化液，其特征在于所述酸液抑制剂为乳清酸与吡啶衍生物的反应产物和/或丙炔醇类的酸液抑制剂。
6.根据权利要求1所述的酸化液，其特征在于所述铁离子稳定剂为抗坏血酸及其衍生物。
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