CN107216865B

CN107216865B - 一种自转向酸化液及其制备方法和应用

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Publication number: CN107216865B
Application number: CN201710439429.4A
Authority: CN
Inventors: 王胜翔; 林枫; 牟云龙; 王雷; 杨培龙; 程爽; 许明标; 文守成
Original assignee: Yangtze University; CNOOC Iraq Ltd
Current assignee: Yangtze University; CNOOC Iraq Ltd
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2020-05-22
Anticipated expiration: 2037-06-08
Also published as: CN107216865A

Abstract

本发明提供了一种自转向酸化液，包括3wt％～5wt％的芥酸甜菜碱的衍生物、0.5wt％～1wt％的甜菜碱类表面活性剂、1wt％～2.5wt％的稳定剂、0.5wt％～1.5wt％的抗温剂、0.3wt％～0.5wt％的缓蚀剂、1wt％～2wt％的互溶剂、0.2wt％～0.5wt％的助排剂、15wt％～25wt％的酸和余量的水。将本发明提供的自转向酸化液应用于碳酸岩储层改造中，对储层渗透率伤害程度小，且适用的储层温度较高，达90～130℃。

Description

一种自转向酸化液及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及碳酸岩储层开采技术领域，具体涉及一种自转向酸化液及其制备方法和应用。

背景技术

碳酸岩储层是目前油气储层的主要类型之一。碳酸岩储层的主要特点是含有大量裂缝或微裂缝，渗透率较高，但基质渗透率较低。为提高储层产能，一般在投产前需对储层进行酸化转向改造。然而，在酸化过程中，酸液在裂缝处的指进现象非常严重，大量酸液进入裂缝，使得渗透率较高不该酸化的裂缝处过度酸化，而渗透率较低需要酸化的基质部位酸化程度较低，从而降低了酸化效果，且酸液的穿透深度较小。

目前，酸化转向技术主要分为机械转向(如封隔器转向、堵球转向或连续油管转向等)与化学转向(如泡沫转向、就地交联酸转向或疏水缔合聚合物转向等)。机械转向也被称为外部转向，主要通过封隔或堵塞某些层段或射孔孔眼，控制进液点数量来达到转向的目的；但是该方法中流体转向通常发生在井筒内，一旦流体进入储层就失去了转向能力。而化学转向被称为内部转向，流体转向通常发生在地层内，通过增加流体流过该区域的流动阻力来达到转向的目的。由此可见，化学转向相对机械转向而言，更能达到均质酸化效果。但是现有技术中的化学转向技术适用的储层温度较低，且对储层伤害较大，在实际应用中受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自转向酸化液，在碳酸岩储层改造中对储层的伤害小，且适用的储层温度高。

本发明提供了一种自转向酸化液，包括以下组分：

3wt％～5wt％的芥酸甜菜碱的衍生物；

0.5wt％～1wt％的甜菜碱类表面活性剂；

1wt％～2.5wt％的稳定剂；

0.5wt％～1.5wt％的抗温剂；

0.3wt％～0.5wt％的缓蚀剂；

1wt％～2wt％的互溶剂；

0.2wt％～0.5wt％的助排剂；

15wt％～25wt％的酸，以纯酸计；

余量的水。

优选的，所述芥酸甜菜碱的衍生物包括13-二十二碳烯酸酰胺丙基黄酸基甜菜碱、13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱和13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱中的一种或几种。

优选的，所述甜菜碱类表面活性剂包括十八烯酸酰胺丙基甜菜碱、十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱和十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱中的一种或几种。

优选的，所述稳定剂为铁离子稳定剂。

优选的，所述铁离子稳定剂包括柠檬酸、2,3,5,6-四羟基-2-己烯酸-4-内酯、羟基亚乙基二膦酸和硫尿中的一种或几种。

优选的，所述抗温剂为醇类抗温剂。

优选的，所述醇类抗温剂包括二丙醇、丙三醇和二缩二乙二醇中的一种或几种。

优选的，所述酸为盐酸或者盐酸与氢氟酸的混合酸。

本发明提供了上述技术方案所述自转向酸化液的制备方法，包括以下步骤：

将芥酸甜菜碱的衍生物、甜菜碱类表面活性剂、稳定剂、抗温剂、缓蚀剂、互溶剂、助排剂、酸和水混合，得到自转向酸化液。

本发明提供了上述技术方案所述自转向酸化液或上述技术方案所述制备方法制备得到的自转向酸化液在碳酸岩储层改造中的应用。

本发明提供了一种自转向酸化液，包括3wt％～5wt％的芥酸甜菜碱的衍生物、0.5wt％～1wt％的甜菜碱类表面活性剂、1wt％～2.5wt％的稳定剂、0.5wt％～1.5wt％的抗温剂、0.3wt％～0.5wt％的缓蚀剂、1wt％～2wt％的互溶剂、0.2wt％～0.5wt％的助排剂、15wt％～25wt％的酸和余量的水。本发明提供的自转向酸化液采用芥酸甜菜碱的衍生物与甜菜碱类表面活性剂进行复配，能够在形成蠕虫胶束过程中产生协同作用，并引入抗温剂参与蠕虫胶束形成过程，增加了蠕虫胶束的强度，提高了自转向酸化液的抗温性能；同时，本发明提供的自转向酸化液采用稳定剂、缓蚀剂、互溶剂以及助排剂等助剂克服了常规自转向酸体系中对蠕虫胶束强度的影响。因此，本发明提供的自转向酸化液具有较好的抗温性能，适用的储层温度为90～130℃。此外，本发明提供的自转向酸化液具有较强的转向功能，储层温度条件下残酸最高粘度为192～258mPa·s，常温条件下残酸最高粘度可达980mPa·s；无需加入破胶剂，与烃类或水接触后可破胶，且破胶液粘度<3mpa·s，有利于提高残酸的反排效率，反排效率>85％；同时，本发明提供的自转向酸化液对粘土防膨稳定效果好，防膨率>85％；对储层渗透率的伤害程度<5％；腐蚀性能低，对施工管线的腐蚀率为16.8～20.0g/(m²h)。说明本发明提供的自转向酸化液适用温度高、对储层渗透率的伤害程度小，能够满足高温、碳酸岩储层改造的需要。

具体实施方式

本发明提供了一种自转向酸化液，包括以下组分：

3wt％～5wt％的芥酸甜菜碱的衍生物；

0.5wt％～1wt％的甜菜碱类表面活性剂；

1wt％～2.5wt％的稳定剂；

0.5wt％～1.5wt％的抗温剂；

0.3wt％～0.5wt％的缓蚀剂；

1wt％～2wt％的互溶剂；

0.2wt％～0.5wt％的助排剂；

15wt％～25wt％的酸，以纯酸计；

余量的水。

本发明提供的自转向酸化液中包括3wt％～5wt％的芥酸甜菜碱的衍生物，优选为3.5wt％～4.5wt％，更优选为4wt％。在本发明中，所述芥酸甜菜碱的衍生物优选包括13-二十二碳烯酸酰胺丙基黄酸基甜菜碱、13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱和13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱中的一种或几种；更优选为13-二十二碳烯酸酰胺丙基黄酸基甜菜碱和13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱的混合物，或13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱和13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱的混合物，或13-二十二碳烯酸酰胺丙基黄酸基甜菜碱和13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱的混合物，或13-二十二碳烯酸酰胺丙基黄酸基甜菜碱、13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱和13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱的混合物。在本发明中，当所述芥酸甜菜碱的衍生物为13-二十二碳烯酸酰胺丙基黄酸基甜菜碱、13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱和13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱中的两种或三种时，各组分的添加量优选相等。

本发明提供的自转向酸化液中包括0.5wt％～1wt％的甜菜碱类表面活性剂，优选为0.6wt％～0.9wt％，更优选为0.7wt％～0.8wt％。在本发明中，所述甜菜碱类表面活性剂优选包括十八烯酸酰胺丙基甜菜碱、十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱和十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱中的一种或几种；更优选为十八烯酸酰胺丙基甜菜碱和十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱的混合物，或十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱和十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱的混合物，或十八烯酸酰胺丙基甜菜碱和十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱的混合物，或十八烯酸酰胺丙基甜菜碱、十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱和十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱的混合物。在本发明中，当所述甜菜碱类表面活性剂为十八烯酸酰胺丙基甜菜碱、十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱和十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱中的两种或三种时，各组分的添加量优选相等。

本发明提供的自转向酸化液中包括1wt％～2.5wt％的稳定剂，优选为1.3wt％～2.2wt％，更优选为1.5wt％～1.9wt％，最优选为1.6wt％～1.7wt％。在本发明中，所述稳定剂优选为铁离子稳定剂。本发明对于所述铁离子稳定剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的铁离子稳定剂即可。在本发明中，所述铁离子稳定剂优选包括柠檬酸、2,3,5,6-四羟基-2-己烯酸-4-内酯、羟基亚乙基二膦酸和硫尿中的一种或几种。

本发明提供的自转向酸化液中包括0.5wt％～1.5wt％的抗温剂，优选为0.7wt％～1.3wt％，更优选为0.8wt％～1.2wt％，最优选为0.9wt％～1.1wt％。在本发明中，所述抗温剂优选为醇类抗温剂。本发明对于所述醇类抗温剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的醇类抗温剂即可。在本发明中，所述醇类抗温剂优选包括二丙醇、丙三醇和二缩二乙二醇中的一种或几种。

本发明提供的自转向酸化液中包括0.3wt％～0.5wt％的缓蚀剂，优选为0.34wt％～0.45wt％，更优选为0.4wt％。本发明对于所述缓蚀剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的缓蚀剂即可。在本发明中，所述缓蚀剂优选包括聚丙烯酸、聚磷酸钠、氯化锌和苯三唑中的一种或几种。

本发明提供的自转向酸化液中包括1wt％～2wt％的互溶剂，优选为1.2wt％～1.8wt％，更优选为1.4wt％～1.6wt％，最优选为1.5wt％。本发明对于所述互溶剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的互溶剂即可。在本发明中，所述互溶剂优选为醚类互溶剂，更优选为乙二醇单丁醚、二乙二醇乙醚和三乙二醇丁醚中的一种或几种。

本发明提供的自转向酸化液中包括0.2wt％～0.5wt％的助排剂，优选为0.3wt％～0.4wt％。本发明对于所述助排剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的助排剂即可。在本发明中，所述助排剂优选包括全氟聚氧丙烯庚醇醚、全氟丙酰胺基-1,2-亚乙基甲基二乙基碘化铵或全氟辛酰胺基-1,2-亚乙基甲基二乙基碘化铵中的一种或几种。

以纯酸计，本发明提供的自转向酸化液中包括15wt％～25wt％的酸。本发明对于所述酸的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的酸即可。在本发明中，所述酸优选为盐酸或者盐酸与氢氟酸的混合酸。在本发明中，当所述酸为盐酸时，所述盐酸的质量百分含量优选为15％～20％，更优选为16％～18％。在本发明中，当所述酸为盐酸与氢氟酸的混合酸时，所述混合酸中盐酸(以纯酸计)的质量百分含量优选为15％～20％，更优选为16％～18％；所述氢氟酸(以纯酸计)的质量百分含量优选为2％～4％，更优选为2.5％～3.5％。

本发明提供的自转向酸化液中包括余量的水。本发明对于所述水没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的水即可。在本发明中，所述水优选包括自来水、地表水或油田污水。

在制备自转向酸化液时，本发明对于所述自转向酸化液中各组分的加料顺序没有特殊的限定，采用任意的加料顺序即可。本发明对于所述混合没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的能够将各组分混合均匀的技术方案即可。在本发明中，所述混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的速率优选为200～400r/min，更优选为250～350r/min。采用任意的加料顺序将自转向酸化液中各组分加料完毕后，本发明优选对得到的物料继续搅拌，以保证各组分混合均匀。在本发明中，所述继续搅拌的时间优选为20～40min，更优选为25～35min。

本发明提供了上述技术方案所述自转向酸化液或上述技术方案所述制备方法制备得到的自转向酸化液在碳酸岩储层改造中的应用。在本发明中，所述碳酸岩储层优选为裂缝型碳酸岩储层。在本发明中，所述改造具体指对所述裂缝型碳酸岩储层进行均质酸化。本发明对于所述自转向酸化液在碳酸岩储层改造中的应用方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的自转向酸化液的应用方式即可。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

自转向酸化液的组分配比：13-二十二碳烯酸酰胺丙基黄酸基甜菜碱5wt％、十八烯酸酰胺丙基甜菜碱0.8wt％、质量百分含量为15％的盐酸20wt％、柠檬酸1.5wt％、二丙醇1wt％、聚丙烯酸0.5wt％、乙二醇单丁醚2wt％、全氟聚氧丙烯庚醇醚0.25wt％和余量的水。

按上述组分配比，在搅拌速率为200r/min的条件下，将各组分混合，继续搅拌40min，得到自转向酸化液。

实施例2

自转向酸化液的组分配比：13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱4wt％、十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱1wt％、质量百分含量为20％的盐酸15wt％、2,3,5,6-四羟基-2-己烯酸-4-内酯1wt％、丙三醇0.5wt％、聚磷酸钠0.3wt％、二乙二醇乙醚1wt％、全氟丙酰胺基-1,2-亚乙基甲基二乙基碘化铵0.5wt％和余量的水。

按上述组分配比，在搅拌速率为400r/min的条件下，将各组分混合，继续搅拌20min，得到自转向酸化液。

实施例3

自转向酸化液的组分配比：13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱3wt％、十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱0.7wt％、盐酸与氢氟酸的混合酸20wt％(混合酸中，盐酸的质量百分含量为17％；氢氟酸的质量百分含量为3％)、羟基亚乙基二膦酸2wt％、二缩二乙二醇1.5wt％、氯化锌0.4wt％、三乙二醇丁醚1.5wt％、全氟辛酰胺基-1,2-亚乙基甲基二乙基碘化铵0.2wt％和余量的水。

按上述组分配比，在搅拌速率为350r/min的条件下，将各组分混合，继续搅拌25min，得到自转向酸化液。

实施例4

自转向酸化液的组分配比：13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱3.5wt％、十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基黄酸甜菜碱0.8wt％、质量百分含量为18％的盐酸25wt％、硫尿2.5wt％、丙三醇1.2wt％、苯三唑0.35wt％、二乙二醇乙醚1.7wt％、全氟辛酰胺基-1,2-亚乙基甲基二乙基碘化铵0.4wt％和余量的水。

按上述组分配比，在搅拌速率为300r/min的条件下，将各组分混合，继续搅拌30min，得到自转向酸化液。

对本发明实施例1～4制备的自转向酸化液的性能进行检测，其中，采用《SYT5107-2005水基压裂液性能评价方法》对所述自转向酸化液的流变性能、与储层配伍性能以及破胶性能进行检测，采用《SYT 5405-1996酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》对所述自转向酸化液的腐蚀性能进行检测，采用《SY-T5755-1995压裂酸化用助排剂性能评价方法》对所述自转向酸化液的反排性能进行检测，检测结果见表1。

表1实施例1～4制备的自转向酸化液的性能检测结果

由表1中检测结果可以看出，本发明提供的自转向酸化液抗温性能好，适用的储层温度为90～130℃；具有较强的转向功能，储层温度条件下残酸最高粘度为192～258mPa·s，常温条件下残酸最高粘度可达980mPa·s；无需加入破胶剂，与烃类或水接触后可破胶，且破胶液粘度<3mpa·s，有利于提高残酸的反排效率，反排效率>85％；同时，本发明提供的自转向酸化液对粘土防膨稳定效果好，防膨率>85％；对储层渗透率的伤害程度<5％；腐蚀性能低，对施工管线的腐蚀率为16.8～20.0g/(m²h)。说明本发明提供的自转向酸化液适用温度高、对储层渗透率的伤害程度小，能够满足高温、碳酸岩储层改造的需要。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种自转向酸化液，包括以下组分：

3wt％～5wt％的芥酸甜菜碱的衍生物；

0.5wt％～1wt％的甜菜碱类表面活性剂；

1wt％～2.5wt％的稳定剂；

0.5wt％～1.5wt％的抗温剂；

0.3wt％～0.5wt％的缓蚀剂；

1wt％～2wt％的互溶剂；

0.2wt％～0.5wt％的助排剂；

15wt％～25wt％的酸，以纯酸计；

余量的水；

所述抗温剂为醇类抗温剂，所述醇类抗温剂为二丙醇、丙三醇和二缩二乙二醇中的一种或几种；

当所述芥酸甜菜碱的衍生物为13-二十二碳烯酸酰胺丙基磺酸基甜菜碱，所述甜菜碱类表面活性剂为十八烯酸酰胺丙基甜菜碱；

当所述芥酸甜菜碱的衍生物为13-二十二碳烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱，所述甜菜碱类表面活性剂为十八烯酸酰胺丙基-二羟乙基甜菜碱。

2.根据权利要求1所述的自转向酸化液，其特征在于，所述稳定剂为铁离子稳定剂。

3.根据权利要求2所述的自转向酸化液，其特征在于，所述铁离子稳定剂包括柠檬酸、2,3,5,6-四羟基-2-己烯酸-4-内酯、羟基亚乙基二膦酸和硫脲中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的自转向酸化液，其特征在于，所述酸为盐酸或者盐酸与氢氟酸的混合酸。

5.权利要求1～4任一项所述自转向酸化液的制备方法，包括以下步骤：

6.权利要求1～4任一项所述自转向酸化液或权利要求5所述制备方法制备得到的自转向酸化液在碳酸岩储层改造中的应用。