CN106543996A - 一种酸化暂堵转向剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种酸化暂堵转向剂及其使用方法，酸液暂堵转向剂由占总质量4‑6％的十二烷基苯磺酸钙、1‑3％的纳米二氧化硅、40‑60％的柴油和其余量为油田注入水混合而成，各组分的质量百分含量之和为100％。首先在地面将十二烷基苯磺酸钙加入柴油中并与水按照体积比为4∶6～6∶4的比例混合，加入纳米二氧化硅以3000r/min以上的速度搅拌形成乳状液暂堵转向剂，采用活塞泵注入地层，注入量为设计酸化半径范围内高渗透层孔隙体积的30％，再注入油田注入水作为隔离液段塞，最后注入土酸酸液体系进行酸化施工。
Description
技术领域：
本发明涉及一种酸化暂堵转向剂及其使用方法，用于重复酸化或是渗透率极差较大的油层酸化作业过程中的酸液暂堵转向。
背景技术：
在同井同层多次采用酸化处理措施中，由于储层渗透率的差异，使得大量的酸液进入高渗透层，高渗透油层中的储层矿物被酸液大量溶解，使射孔层段井筒变大；胶结物、基质或粘土矿物、长石等溶解后，大量砂粒脱落，这些砂粒一部分随注入液进入储层的孔隙中，随流体运移，在重力作用下进入井筒沉入井底，因日积月累，会使井底抬高，有时甚至使射孔层段变小；有时砂粒在井况工作制度发生变化时还会堵塞油管，增大流动阻力。而由于酸液主要进入高渗透层，又导致低渗透储层无法获得酸化处理，从而加重了储层的非均质性，使得低渗透储层中的原油难以被采出。因此重复酸化成功的一个关键是采取有效的转向技术，即在酸化过程中暂堵高渗层，保证酸液注入中低渗透目的层。化学转向因使用方便而被广泛采用。化学转向的技术关键是转向剂，要求转向剂能有效改变酸液的分布，又对地层伤害小。早期使用的转向剂主要有蜡球，岩盐等。蜡球主要是以石蜡、高压聚乙烯、松香、重晶石等成分组成的混合物，而岩盐主要是以氯化钠、碳酸钙颗粒组成的混合物，它们在地层中形成的滤饼虽可有效使酸液转向，但注酸结束后滤饼不能完全为地层流体所溶解，存在潜在的地层伤害。目前使用较多的转向剂是苯甲酸、油溶性树脂、泡沫、粘弹性表面活性剂、可降解纤维等。苯甲酸、油溶性树脂通过在地层中形成滤饼，封堵高渗透层或裂缝，迫使后续酸液转向低渗层；当开井生产时，滤饼可在水或油中缓慢溶解，从而失去堵塞作用。苯甲酸和油溶性树脂的缺点是颗粒刚性较强，形成的滤饼不致密，封堵效果有限，为此国内外学者对这些堵剂做了大量改进。自二十世纪九十年以来，泡沫在砾石充填井被广泛用作替代颗粒的转向剂，适应渗透率小于1.5μm2的地层，其缺点是施工时需配备制氮车，设备相对复杂，另外起泡性能易受酸化添加剂影响。粘弹性表面活性剂、可降解纤维主要适应碳酸盐岩油藏转向酸化。基于施工简单、不会严重伤害油层等考虑，探索了乳状液酸化转向技术。
发明内容：
本发明的目的是要提供一种用于重复酸化的酸液暂堵转向剂及其使用方法。
本发明的目的是这样实现的：酸液暂堵转向剂由十二烷基苯磺酸钙、纳米二氧化硅、柴油和水构成，其中十二烷基苯磺酸钙占总质量的4-6%，纳米二氧化硅占总质量的1-3%，柴油占总质量的40-60%，其余量为油田注入水，各组分的质量百分含量之和为100%。
以上述配方为基础，发明者研究了以十二烷基苯磺酸钙为乳化剂、以纳米二氧化硅为界面稳定剂、以柴油为油相制备油包水乳状液体系，在酸化施工前在地面配置乳状液暂堵转向体系，通过活塞泵注入地层，再注入隔离液段塞（水），再注入土酸段塞。乳状液在注入地层后优先进入渗透率较高的储层，在进一步乳化地层水以及后续的隔离液后，乳状液粘度上升，增加了后续注入液体的流动阻力，从而依靠粘性作用和贾敏效应，暂堵高渗透层，迫使酸液进入低渗的目的层，而在酸化结束后土酸逐渐突破隔离液，与乳状液中的纳米二氧化硅发生反应，乳状液暂堵剂的稳定性被破坏，产出的原油与乳状液暂堵剂混合后体系粘度降低，堵塞被解除，油井恢复正常生产。
依据本发明所述的酸化暂堵转向剂的使用方法为：首先在地面将十二烷基苯磺酸钙加入柴油中（十二烷基苯磺酸钙占柴油总质量的10%），柴油再与水按照体积比为4∶6～6∶4的比例混合，在所述混合液中加入纳米二氧化硅（占总质量的1-3%）以3000r/min以上的速度搅拌形成乳状液暂堵转向剂，采用活塞泵注入地层，注入量为设计酸化半径范围内高渗透层孔隙体积的30%，再注入油田注入水作为隔离液段塞，隔离液的注入量为1-2倍井筒体积，最后注入土酸酸液体系进行酸化施工。
本发明的有益效果是：乳状液暂堵转向剂注入地层后可以通过增加粘度和贾敏效应暂时封堵高渗透层，同时酸化结束后由于二氧化硅与土酸酸液的反应和产出原油与乳状液的混合使得体系粘度降低，堵塞容易解除。与现有技术相比，本发明具有下列优点：
（1）暂堵转向剂中的乳化剂十二烷基苯磺酸钙和稳定剂纳米二氧化硅可以形成稳定的油包水乳状液，该乳状液的粘度随着油水比的降低而升高。
（2）地面配置的乳状液暂堵转向剂粘度较低，易于注入，进入油层后乳化地层水和隔离段塞中的水后粘度上升，暂堵高渗透层。
（3）随着酸液突破隔离液可以与暂堵转向剂中的纳米二氧化硅发生反应，导致乳状液稳定性破坏，同时油层中的产出油和乳状液混合后也可以降低暂堵转向剂的粘度，使得酸化施工结束后暂堵被解除，不会对油层造成伤害。
具体实施方式：
下面通过实施例来进一步说明本发明。
实施例1
称量40g柴油，并在柴油中加入4g十二烷基苯磺酸钙，配成活性柴油。然后将活性柴油与55g油田注入水混合，在混合液中加入1g纳米二氧化硅以3000r/min的速度搅拌形成乳状液暂堵转向剂，各组分的重量百分含量之和为100%，用Brookfield粘度计测定90℃下不同剪切速率下乳状液的粘度。从表中可以看出体系在高剪切速率下体系粘度较低，易于注入地层，在低剪切速率下粘度升高，可以起到暂堵的作用。
表1不同剪切速率下乳状液暂堵剂的粘度
| 剪切速率，s-1 | 6.78 | 13.55 | 20.32 | 40.63 | 60.94 | 121.86 |
| 体系粘度，mPa.s | 2526.78 | 1652.57 | 1429.84 | 838.04 | 645.10 | 409.52 |
通过不同渗透率的并联岩心流动实验，评价暂堵剂对不同渗透率极差下岩心中液体的暂堵转向能力：（1）选取不同渗透率的岩心，分别为100.5×10-3μm2、27.4×10-3μm2。实验中将岩心并联注水，测定水流经不同渗透率岩心时的分流率；（2）向岩心中注入0.3PV高渗透岩心孔隙体积的乳状液暂堵剂，然后注水，再次测定水流经并联岩心的分流率；（3）分别测定每块岩心渗透率，考察乳状液注入对岩心渗透率的影响。上述实验中的注入速度均为0.3ml/min。
并联岩心注乳状液前后渗透率和分流率的变化见表2。可以看出，由于乳状液的选择性封堵作用，导致高渗透率岩心的渗透率下降幅度大于99%，而低渗透率岩心的渗透率下降幅度不到13%，且封堵后，低渗透率岩心成为主要产液通道。
表2并联岩心模型封堵前后渗透率变化和分流率变化
选择两组渗透率不同的岩心并联，评价乳状液暂堵转向剂对酸液的转向作用：（1）岩心注入0.3PV高渗透岩心孔隙体积的乳状液暂堵转向剂；（2）注入0.1PV高渗透岩心孔隙体积的水作为隔离液；（3）向并联岩心中注入土酸，直至其中一个岩心发生明显酸液突破；（4）酸化之后再分别向每个岩心中注水将乳状液暂堵转向剂冲洗出岩心，测岩心渗透率。实验过程中乳状液暂堵剂、隔离水段塞、酸液的注入速度均为0.2ml/min。
从表3可以看出，实验中低渗透率岩心的渗透率都得到大幅度提高。
表3乳状液暂堵剂粘度及酸化转向效果
实施例2
称量50g柴油，并在柴油中加入5g十二烷基苯磺酸钙，配成活性柴油。然后将活性柴油与43g油田注入水混合，在混合液中加入2g纳米二氧化硅以3000r/min的速度搅拌形成乳状液暂堵转向剂，各组分的重量百分含量之和为100%，用Brookfield粘度计测定90℃下不同剪切速率下乳状液的粘度。从表4中可以看出体系在高剪切速率下体系粘度较低，易于注入地层，在低剪切速率下粘度升高，可以起到暂堵的作用。
表4不同剪切速率下乳状液暂堵剂的粘度
| 剪切速率，s-1 | 6.78 | 13.55 | 20.32 | 40.63 | 60.94 | 121.86 |
| 体系粘度，mPa.s | 1533.76 | 929.57 | 701.80 | 436.24 | 341.14 | 219.25 |
通过不同渗透率的并联岩心流动实验，评价暂堵剂对不同渗透率极差下岩心中液体的暂堵转向能力：（1）选取不同渗透率的岩心，分别为227.8×10-3μm2、30.0×10-3μm2；实验中将岩心并联注水，测定水流经不同渗透率岩心时的分流率；（2）向岩心中注入0.3PV高渗透岩心孔隙体积的乳状液暂堵剂，然后注水，再次测定水流经并联岩心的分流率；（3）分别测定每块岩心渗透率，考察乳状液注入对岩心渗透率的影响。上述实验中的注入速度均为0.3ml/min。
并联岩心注乳状液前后渗透率和分流率的变化见表5。可以看出，由于乳状液的选择性封堵作用，导致高渗透率岩心的渗透率下降幅度大于98%，而低渗透率岩心的渗透率下降幅度只有1%，且封堵后，低渗透率岩心成为主要产液通道。
表5并联岩心模型封堵前后渗透率变化和分流率变化
选择两组渗透率不同的岩心并联，评价乳状液暂堵转向剂对酸液的转向作用：（1）岩心注入0.3PV高渗透岩心孔隙体积的乳状液暂堵转向剂；（2）注入0.1PV高渗透岩心孔隙体积的水作为隔离液；（3）向并联岩心中注入土酸，直至其中一个岩心发生明显酸液突破；（4）酸化之后再分别向每个岩心中注水将乳状液暂堵转向剂冲洗出岩心，测岩心渗透率。实验过程中乳状液暂堵剂、隔离水段塞、酸液的注入速度均为0.2ml/min。从表3可以看出，实验中低渗透率岩心的渗透率都得到大幅度提高。
表6乳状液暂堵剂粘度及酸化转向效果
实施例3
称量60g柴油，并在柴油中加入6g十二烷基苯磺酸钙，配成活性柴油。然后将活性柴油与31g油田注入水混合，在混合液中加入3g纳米二氧化硅以3000r/min的速度搅拌形成乳状液暂堵转向剂，各组分的重量百分含量之和为100%，用Brookfield粘度计测定90℃下不同剪切速率下乳状液的粘度。从表7中可以看出体系在高剪切速率下体系粘度较低，易于注入地层，在低剪切速率下粘度升高，可以起到暂堵的作用。
表7不同剪切速率下乳状液暂堵剂的粘度
| 剪切速率，s-1 | 6.78 | 13.55 | 20.32 | 40.63 | 60.94 | 121.86 |
| 体系粘度，mPa.s | 548.33 | 350.75 | 263.86 | 169.94 | 132.62 | 88.31 |
通过不同渗透率的并联岩心流动实验，评价暂堵剂对不同渗透率极差下岩心中液体的暂堵转向能力：（1）选取不同渗透率的岩心，分别为227.8×10-3μm2、30.0×10-3μm2；实验中将岩心并联注水，测定水流经不同渗透率岩心时的分流率；（2）向岩心中注入0.3PV高渗透岩心孔隙体积的乳状液暂堵剂，然后注水，再次测定水流经并联岩心的分流率；（3）分别测定每块岩心渗透率，考察乳状液注入对岩心渗透率的影响。上述实验中的注入速度均为0.3ml/min。
并联岩心注乳状液前后渗透率和分流率的变化见表5。可以看出，由于乳状液的选择性封堵作用，导致高渗透率岩心的渗透率下降幅度大于92%，而低渗透率岩心的渗透率下降幅度只有1.5%，且封堵后，低渗透率岩心成为主要产液通道。
表8并联岩心模型封堵前后渗透率变化和分流率变化
选择两组渗透率不同的岩心并联，评价乳状液暂堵转向剂对酸液的转向作用：（1）岩心注入0.3PV高渗透岩心孔隙体积的乳状液暂堵转向剂；（2）注入0.1PV高渗透岩心孔隙体积的水作为隔离液；（3）向并联岩心中注入土酸，直至其中一个岩心发生明显酸液突破；（4）酸化之后再分别向每个岩心中注水将乳状液暂堵转向剂冲洗出岩心，测岩心渗透率。实验过程中乳状液暂堵剂、隔离水段塞、酸液的注入速度均为0.2ml/min。从表3可以看出，实验中低渗透率岩心的渗透率都得到大幅度提高。
表9乳状液暂堵剂粘度及酸化转向效果
Claims (2)
1.一种酸化暂堵转向剂，其特征是，由十二烷基苯磺酸钙、纳米二氧化硅、柴油和水构成，其中，十二烷基苯磺酸钙占总质量的4-6％，纳米二氧化硅占总质量的1-3％，柴油占总质量的40-60％，其余量为油田注入水，各组分的质量百分含量之和为100％。
2.一种如权利要求1所述的酸化暂堵转向剂的使用方法，其特征是：将所述酸化暂堵转向剂以3000r/min以上的速度搅拌形成乳状液，采用活塞泵注入地层，注入量为设计酸化半径范围内高渗透层孔隙体积的30％；再注入油田注入水作为隔离液段塞，隔离液段塞的注入量为井筒体积的1-2倍；最后注入土酸酸液体系进行酸化施工。
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