CN106967402A - 一种适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂及其施工方法，解堵剂包括有A剂、B剂、C剂和D剂，A剂与B剂体积比为1:2；B剂与C剂体积比为4:1；D剂注入量为注入管路容积，总注入量视地层情况确定，施工方法为：1)混配好A剂、B剂、C剂、D剂置于液罐中备用；2)首先将A剂挤入地层；3)将B剂挤入地层；3)将C剂挤入地层；4)待酸液与基质充分反应后，开井返排。有益效果：避免了机械分层酸化砂卡管柱的风险；其性能明显优于国内常用缓速酸；可有效降低酸岩反应速率，扩大酸化半经。应用本解堵剂，酸化施工后获290000立方米/天的高产气流。
Description
技术领域
本发明涉及一种酸化解堵剂及其施工方法，特别涉及一种适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂及其施工方法。
背景技术
目前,在天然气藏开发过程中，酸化一直是增产措施中主要的技术手段之一，其原理是向储层内部泵注强腐蚀酸液，用于解除有机和无机堵塞，改善地层渗透性，达到增产目的，火山岩气藏开发也不例外，通过历年来国内火山岩气藏酸化施工来看，其主要难点包括以下几个方面：
首先火山岩气藏因埋藏较深，储层温度较高，酸化施工过程中酸岩反应速度过快，酸化半径减小，增产效果降低；第二火山岩气藏储层微裂缝发育，酸化过程中酸液沿着微裂缝大量滤失，造成局部突进。
针对以上难点，国内普遍采用的针对性工艺主要包括机械分层酸化和缓速酸化两种。
第一种机械分层酸化主要是采用封隔器等措施，分段对目的层进行酸化，该工艺针对性强，可降低酸化过程中的因微裂缝发育造成的局部突进，明显提高酸化施工效果，近年来该工艺得到广泛应用，该工艺虽效果显著，但其存在诸多局限性，首先该工艺仅适用于套管完井酸化，倘若在裸眼或筛管内进行酸化施工，近井地带基质与酸反应后变得疏松极易脱落，砂卡管柱风险极高，裸眼或筛管水平井施工甚至无法实施。
第二种缓速酸化工艺，该工艺主要是利用酸岩反应动力学方程，通过控制氢离子浓度，来降低酸盐反应速度，增大酸化施工半径，从而改善施工效果，其具体操作方法为，采用氟盐与甲酸、醋酸、硼酸、磷酸等缓速酸进行复配，生成一定浓度的氢氟酸，当氢氟酸与地层基质发生酸岩反应后，氢离子浓度降低，此时缓速酸会持续电离出氢离子，以保持体系内氢离子浓度恒定，延长酸岩反应发生的时间，扩大酸化半径，且二次伤害较小。该工艺一定程度上可改善酸化施工效果，但应用于非均质性较强的火山岩气藏时酸液主要进入裂缝，对低渗且裂缝不发育的区域作用有限，达不到有效解堵的目的，同时通过调研发现国内各大油田所应用的缓速酸主要以氟硼酸为主，其缓速能力有限。
综上所述，目前火山岩气藏酸化存在以下两方面的问题：
1、机械分层酸化存在局限性，针对裸眼或筛管完井的火山岩气藏，砂卡管柱风险极高，裸眼或筛管完井的水平井施工甚至无法实施；
2、缓速酸化工艺应用于非均质性较强的火山岩气藏时酸液主要进入高渗地层，对低渗且裂缝不发育的区域作用有限，达不到有效解堵的目的。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前火山岩气藏酸化存在的问题而提供的一种适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂及其施工方法。
本发明提供的适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂包括有A剂、B剂、C剂和D剂，A剂、B剂、C剂和D剂的各组成成分及各组分的重量百分比如下：
A剂是由10-25％Hcl、2-5％高温缓蚀剂、2-5％活性稠化剂、1-3％粘土稳定剂、0.5-0.7％铁离子稳定剂、1-3％助表面活性剂、余量为水组成；
B剂是由10-25％Hcl、1-3％助表面活性剂、2-5％高温缓蚀剂、2-5％活性稠化剂、3-5％氟盐、3-5％缓速酸、1-3％粘土稳定剂、0.5-0.7％铁离子稳定剂、3-5％互溶剂、余量为水组成；
C剂是由10-25％Hcl、1-3％高温助排剂、2-5％高温缓蚀剂、1-3％粘土稳定剂、0.5-0.7％铁离子稳定剂、3-5％互溶剂、余量为水组成；
D剂是由2％氯化铵、1-3％高温助排剂、余量为水组成；
A剂与B剂体积比为1:2；B剂与C剂体积比为4:1；D剂注入量为注入管路容积，总注入量视地层情况确定。
缓速酸为有机磷酸、醋酸、有机磺酸或柠檬酸中的一种。
高温缓蚀剂为十六烷胺、硝酸钠、羟基亚乙基二膦酸或二乙烯三胺五叉膦酸中的一种。
铁离子稳定剂为乙二胺四乙酸盐、柠檬酸盐或二乙烯三胺五羧酸盐中的一种。
活性稠化剂为十四烷基二甲基氧化胺、十六烷基氯化吡啶或十六烷基三甲基水杨酸胺中的一种或多种组合。
助表面活性剂为水杨酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基硫酸钠中的一种。
粘土稳定剂为铵盐、阳离子聚丙烯酰胺或聚季铵盐中的一种。
高温助排剂为氟碳表面活性剂。
互溶剂为乙二醇丁醚。
氟盐为氟化铵或氟化氢铵中的一种。
本发明提供的适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂的施工方法，其方法如下所述：
1)按照施工设计用量分别混配好A剂、B剂、C剂、D剂置于液罐中备用；
2)施工开始后首先将A剂挤入地层；
3)降低排量后，将B剂挤入地层；
3)与A剂注入排量相同，将C剂挤入地层；
4)使用D剂将井筒内酸液顶入地层后闷井1-2小时，待酸液与基质充分反应后，开井返排。
本发明的反应原理如下：
本发明的A剂为前置酸，主要由Hcl和活性稠化剂以及酸化辅剂组成，在混配过程中，活性稠化剂与酸液作用，将酸液增稠，增稠后粘度为50-80mpa.s，稠化后的酸液进入储层可有效封堵裂缝和高渗层，增大施工净压力，实现均匀布酸，同时A剂可有效清除火山岩气藏近井地带因长期采气而形成的钙质胶结，并为后续B剂、C剂的注入创造酸性环境，避免形成酸渣造成二次伤害。
B剂为主体酸，主要由Hcl、活性稠化剂、氟盐、缓速酸、互溶剂以及酸化辅剂组成，其主要目的是去除火山岩气藏基质内有机和无机堵塞，提高地层渗透性。与A剂相同，活性稠化剂与酸作用，使体系增稠，实现均匀布酸。互溶剂可有效降低外来流体对储层造成的水锁伤害。缓速酸发生五步电离，电离方程式如下：
持续电离出的氢离子与氟盐作用，生成HF，反应方程式如下：
因缓速酸为逐步电离，可保持在酸岩反应发生后体系内氢离子浓度的恒定，同时在活性稠化剂增稠的双重作用下，有效降低了酸岩反应速率，扩大酸化半径。
C剂为后置酸，主要由Hcl和互溶剂以及酸化辅剂组成，目的在于确保酸化施工后的酸性环境，避免酸渣的形成，降低二次伤害。
D剂为顶替液，主要由氯化铵和辅剂组成，目的是将酸液顶入地层，避免酸液腐蚀管柱。
本发明最重要的改进在于同时采用活性稠化剂和缓速酸两种添加剂，即封堵微裂缝实现均匀布酸、又降低氢离子释放速率扩大酸化半经，特别适合在储层温度较高且微裂缝非常发达的深层火山岩气藏中应用。
本发明的有益效果：
(1)该酸化解堵剂，应用活性稠化剂，使酸液增稠，封堵微裂缝和高深层，提高施工净压力，实现均匀布酸，避免了机械分层酸化砂卡管柱的风险；
(2)该酸化解堵剂，采用新型缓速酸，发生五步电离，电离出更多的氢离子，可在酸岩反应发生后，长时间内保持体系内氢离子浓度，其性能明显优于国内常用缓速酸；
(3)该酸化解堵剂，采用的新型缓速酸与氟盐作用，生成HF，同时在活性稠化剂的双重作用下，可有效降低酸岩反应速率，扩大酸化半经。
(4)该酸化解堵剂已成功应用于松辽盆地某气田火山岩气藏营城组某井，该井钻井过程中存在泥浆漏失，经分析储层裂缝发育，为提高施工效果，应用本解堵剂，酸化施工后获290000立方米/天的高产气流。
具体实施方式
实施例1
一种用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂，包括重量含量如下的组分：
A剂：15％Hcl+2％高温缓蚀剂+2.5％活性稠化剂+1％粘土稳定剂+0.5％铁离子稳定剂+3％助表面活性剂+水。
B剂：15％Hcl+3％助表面活性剂+2％高温缓蚀剂+2.5％活性稠化剂+3％氟盐+3％缓速酸+1％粘土稳定剂+0.5％铁离子稳定剂+3％互溶剂+水；
C剂：10％Hcl+1-3％高温助排剂+2-5％高温缓蚀剂+1-3％粘土稳定剂+0.5％铁离子稳定剂+3％互溶剂+水；
D剂：2％氯化铵+3％高温助排剂+水；
A剂与B剂体积比为1:2；B剂与C剂体积比为4:1；D剂注入量为注入管路容积，总注入量视地层情况而定。
现场使用时，按如下步骤进行：
1)按照施工设计用量分别混配好A剂、B剂、C剂、D剂置于液罐中备用；
2)施工开始后首先将A剂以2.2立方米/分钟排量挤入地层；
3)降低排量后，以1.5立方米/分钟排量，将B剂挤入地层；
3)与A剂注入排量相同，将C剂挤入地层；
4)使用D剂将井筒内酸液顶入地层后闷井1小时，待酸液与基质充分反应后，开井返排。
实施例2
一种用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂，包括重量含量如下的组分：
A剂：12％Hcl+2％高温缓蚀剂+1％活性稠化剂+1％粘土稳定剂+0.5％铁离子稳定剂+3％助表面活性剂+水。
B剂：12％Hcl+3％助表面活性剂+2％高温缓蚀剂+1％活性稠化剂+3％氟盐+3％缓速酸+1％粘土稳定剂+0.5％铁离子稳定剂+3％互溶剂+水；
C剂：10％Hcl+1-3％高温助排剂+2-5％高温缓蚀剂+1-3％粘土稳定剂+0.5％铁离子稳定剂+3％互溶剂+水；
D剂：2％氯化铵+3％高温助排剂+水；
A剂与B剂体积比为1:2；B剂与C剂体积比为4:1；D剂注入量为注入管路容积，总注入量视地层情况而定。
现场使用时，按如下步骤进行：
1)按照施工设计用量分别混配好A剂、B剂、C剂、D剂置于液罐中备用；
2)施工开始后首先将A剂以1.5立方米/分钟排量挤入地层；
3)降低排量后，以1立方米/分钟排量，将B剂挤入地层；
3)与A剂注入排量相同，将C剂挤入地层；
4)使用D剂将井筒内酸液顶入地层后闷井2小时，待酸液与基质充分反应后，开井返排。
实施例3
一种用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂，其缓速评价实验如下：
本实验采用与土酸以及国内常用氟硼酸体系对比的方式进行评价。溶蚀对象均采用某气田火山岩气藏营城组岩屑。
实验配方如下：
1# 土酸12％HCL+3％HF
2# 氟硼酸12％HCL+5％HBF4
3# 12％Hcl+3％水杨酸钠+2％高温缓蚀剂+1％十六烷基三甲基水杨酸胺+3％氟化铵+3％柠檬酸+1％氯化铵+0.5％乙二胺四乙酸四钠+3％乙二醇丁醚+水
实验过程：土酸体系对火山岩岩粉溶蚀速度最快，氟硼酸体系其次，最慢为3#火山岩气藏的酸化解堵剂。
表1溶蚀实验研究
实施例4
一种用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂，稠化封堵性能评价实验如下：
本实验采用对比方式进行评价，A剂为土酸，配方为：12％HCL+3％HF；B剂为火山岩气藏的酸化解堵剂，配方为：12％Hcl+3％助表面活性剂+2％高温缓蚀剂+1％活性稠化剂+3％氟盐+3％缓速酸+1％粘土稳定剂+0.5％铁离子稳定剂+3％互溶剂+水。应用多功能岩心躯替装置(该装置为油田岩心分析研究常用设备)分别用两种酸液平行驱替已知渗透率的两块人造岩心，岩心参数如下表：
表2实验岩心参数表
| 编号 | 直径(mm) | 长(mm) | 质量(g) | 渗透率(mD) |
| R1 | 25 | 40.2 | 42 | 0.05 |
| R2 | 25 | 40.5 | 40.8 | 0.25 |
| R3 | 25 | 40.5 | 41.9 | 0.05 |
| R4 | 25 | 40.3 | 41 | 0.25 |
实验过程：将上述岩心两两分组，R1、R2为第一组，R3、R4为第二组，首先将第一组岩心装载于多功能岩心躯替装置的夹持器1、2，并采用A剂进行驱替，测定两岩心渗透率。实验结束后，相同实验方法，采用B剂驱替第二组岩心。实验结果如下表：
表3实验岩心参数表
从试验结果可以看出，采用A剂驱替的第一组岩心，渗透率较高的岩心R2渗透率变化率较大，而R1较小，说明其酸化不均，存在突进，采用B剂驱替的第二组岩心，结果相反，说明其实现均匀布酸。
Claims (9)
1.一种适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂，其特征在于：包括有A剂、B剂、C剂和D剂，A剂、B剂、C剂和D剂的各组成成分及各组分的重量百分比如下：
A剂是由10-25％Hcl、2-5％高温缓蚀剂、2-5％活性稠化剂、1-3％粘土稳定剂、0.5-0.7％铁离子稳定剂、1-3％助表面活性剂、余量为水组成；
B剂是由10-25％Hcl、1-3％助表面活性剂、2-5％高温缓蚀剂、2-5％活性稠化剂、3-5％氟盐、3-5％缓速酸、1-3％粘土稳定剂、0.5-0.7％铁离子稳定剂、3-5％互溶剂、余量为水组成；
C剂是由10-25％Hcl、1-3％高温助排剂、2-5％高温缓蚀剂、1-3％粘土稳定剂、0.5-0.7％铁离子稳定剂、3-5％互溶剂、余量为水组成；
D剂是由2％氯化铵、1-3％高温助排剂、余量为水组成；
A剂与B剂体积比为1:2；B剂与C剂体积比为4:1；D剂注入量为注入管路容积，总注入量视地层情况确定。
2.根据权利要求1所述的适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂，其特征在于：所述的缓速酸为有机磷酸、醋酸、有机磺酸或柠檬酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂，其特征在于：所述的高温缓蚀剂为十六烷胺、硝酸钠、羟基亚乙基二膦酸或二乙烯三胺五叉膦酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂，其特征在于：所述的铁离子稳定剂为乙二胺四乙酸盐、柠檬酸盐或二乙烯三胺五羧酸盐中的一种。
5.根据权利要求1所述的适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂，其特征在于：所述的活性稠化剂为十四烷基二甲基氧化胺、十六烷基氯化吡啶或十六烷基三甲基水杨酸胺中的一种或多种组合。
6.根据权利要求1所述的适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂，其特征在于：所述的助表面活性剂为水杨酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基硫酸钠中的一种。
7.根据权利要求1所述的适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂，其特征在于：所述的粘土稳定剂为铵盐、阳离子聚丙烯酰胺或聚季铵盐中的一种。
8.根据权利要求1所述的适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂，其特征在于：所述的高温助排剂为氟碳表面活性剂；互溶剂为乙二醇丁醚；氟盐为氟化铵或氟化氢铵中的一种。
9.一种适用于深层火山岩气藏的酸化解堵剂的施工方法，其特征在于：其方法如下所述：
1)按照施工设计用量分别混配好A剂、B剂、C剂、D剂置于液罐中备用；
2)施工开始后首先将A剂挤入地层；
3)降低排量后，将B剂挤入地层；
3)与A剂注入排量相同，将C剂挤入地层；
4)使用D剂将井筒内酸液顶入地层后闷井1-2小时，待酸液与基质充分反应后，开井返排。
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