CN112457840A - 碳酸盐岩地热井酸压用工作液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳酸盐岩地热井酸压用工作液，其特征在于，其为由以质量分数计的10～20％的盐酸溶液、3～5％的酸化缓蚀剂、1～3％的粘土稳定剂、2～4％的离子稳定剂、0.8～2％的稠化剂和余量的水配制的混合液，各组分的质量分数之和为100％，以及占混合液总质量1～3％的；酸化缓蚀剂为曼尼希碱季铵盐类缓蚀剂；粘土稳定剂为氯化铵；铁离子稳定剂为羧酸盐衍生物类稳定剂；稠化剂为VES粘弹性表面活性剂；该碳酸盐岩地热井酸压用工作液可直接用于地热井的酸压改造，其在120℃，170s‑1剪切速率下剪切120min后表观粘度50～60mPa·s之间，满足施工要求，且具有与酸液配伍性良好，抗腐蚀和耐酸性的特点，有效实现地热水的采出率提高目的。

Description

碳酸盐岩地热井酸压用工作液
技术领域
本发明涉及油气田井下作业技术领域，特别涉及一种碳酸盐岩地热井酸压用工作液。
背景技术
地热作为一种清洁热能，已被广泛关注。碳酸盐岩地层作为地热储层在我国分布较为广泛。但是，通过钻探地热井的方式，来进行抽集地下热水，由于碳酸盐岩这类裂缝型储层的裂缝之间裂缝连通性很差，不能满足大众取暖等生活所需。因此，刚完钻的地热井如需要马上进行投产，必须进行酸压改造，以提高地热水的采出。基于此，有必要研发一种能够直接用于地热井的酸压改造以实现地热水的采出率提高目的的碳酸盐岩地热井酸压用工作液
发明内容
本发明的目的是提供一种能够直接用于地热井的酸压改造以实现地热水的采出率提高目的的碳酸盐岩地热井酸压用工作液。
为此，本发明技术方案如下：
一种碳酸盐岩地热井酸压用工作液，其为由以质量分数计的12～20％的盐酸溶液、3～5％的酸化缓蚀剂、1～2％的粘土稳定剂、3～4％的离子稳定剂、1.5～2％的稠化剂、1～3％的破胶剂和余量的水配制的混合液，各组分的质量分数之和为100％；其中，酸化缓蚀剂为曼尼希碱季铵盐类缓蚀剂；粘土稳定剂为氯化铵；铁离子稳定剂为羧酸盐衍生物类稳定剂；稠化剂为VES粘弹性表面活性剂。
优选，该碳酸盐岩地热井酸压用工作液还包括占混合液的总质量的1～3％的破胶剂；其中，破胶剂为过硫酸钾。
与现有技术相比，该碳酸盐岩地热井酸压用工作液可直接用于地热井的酸压改造，其在120℃，170s-1剪切速率下剪切120min后表观粘度50～60mPa·s之间，满足施工要求，且具有与酸液配伍性良好，抗腐蚀和耐酸性的性能特点，有效实现地热水的采出率提高目的。
附图说明
图1为本发明的实施例1制备的碳酸盐岩地热井酸压用工作液的粘度变化曲线示意图；
图2为本发明的实施例2制备的碳酸盐岩地热井酸压用工作液的粘度变化曲线示意图；
图3为本发明的实施例2制备的碳酸盐岩地热井酸压用工作液破胶后工作液的粘度变化曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。其中，在以下实施例中，各组分均购自市售产品。
实施例1
一种碳酸盐岩地热井酸压用工作液，包括由12kg的盐酸溶液、3kg的曼尼希碱季铵盐、2kg的氯化铵、3kg的羧酸盐衍生物类稳定剂、1.5kg的VES粘弹性表面活性剂和78.5kg的水配制的混合液，以及用于后续破胶用的1kg的过硫酸钾。
如图1所示为本实施例的碳酸盐岩地热井酸压用工作液在120℃，170s-1剪切速率下剪切120min的粘度变化曲线示意图。
从图1的测试结果可以看出，在恒定170s-1剪切速率下，随着温度的升高酸压工作液表观粘度下降趋势明显，当温度稳定在120℃以后，酸压工作液表观粘度呈现小幅度递减变化，稳定在50～52mPa·s之间。
实施例2
一种碳酸盐岩地热井酸压用工作液，包括由20kg的盐酸、5kg的曼尼希碱季铵盐类缓蚀剂、1kg的氯化铵、4kg的羧酸盐衍生物类稳定剂、2kg的VES粘弹性表面活性剂和67kg的水配制的混合液，以及用于后续破胶用的2kg的过硫酸钾。
如图2所示为本实施例的碳酸盐岩地热井酸压用工作液在120℃，170s-1剪切速率下剪切120min的粘度变化曲线示意图。
从图2的测试结果可以看出，在恒定170s-1剪切速率下，随着温度的升高酸压工作液表观粘度下降趋势明显，当温度稳定在120℃以后，由于稠化剂浓度较高，酸压工作液的表观粘度已经适应了温度和剪切速率，呈现下降平缓的趋势，稳定在65～60mPa·s之间。
向实施例1和实施例2混合液中加入相应量的过硫酸钾，搅拌酸压工作液，使悬浮于酸压工作液表面的过硫酸钾固体溶解，随着剪切转子的搅拌，过硫酸钾逐渐溶解在酸压工作液中，搅拌过程中，可以明显观察到溶液粘度大幅降低，20min左右即可降低至30mpa·s，最终稳定在8～3mpa·s以内。如图3所示工作液在搅拌过程中粘度逐渐降低，且递减趋势明显，20min以后粘度降低在30mpa·s左右，最终稳定在8mpa·s。
根据酸与碳酸氢钠反应生成二氧化碳消耗氢离子的原理，当酸压工作液消耗量相同或相近似即可判定VES粘弹性表面活性剂稠化剂对酸液影响及其微小。酸液有效成分为氢离子，只要VES粘弹性表面活性剂稠化剂对氢离子没有作用，则可以说明VES粘弹性表面活性剂稠化剂与酸液的配伍性好。
基于上述理论，配制20wt.％的NaHCO3溶液100mL和12wt.％盐酸溶液100mL，然后用100mL的碱式滴定管向盛装在500mL烧杯中的100mL的12wt.％盐酸溶液。烧杯置于磁力搅拌器上，加磁力搅拌子，滴加过程中以100r/min的转速搅拌。共测量3次，求平均值。
测试结果如下表1所示。
表1：
测试内容 1 2 3 平均值
NaHCO<sub>3</sub>消耗的体积/L 97.3 97.6 97.5 97.5
接着，再配制20wt.％的NaHCO3溶液100mL，然后用100mL的碱式滴定管向盛装在500mL烧杯中的100mL的实施例1配制的酸压工作液中滴加NaHCO3溶液。烧杯置于磁力搅拌器上，加磁力搅拌子，滴加过程中以200r/min的转速搅拌。共测量3次，求平均值。测试结果如下表2所示。
表2：
测试内容 1 2 3 平均值
NaHCO<sub>3</sub>消耗的体积/L 97.2 97.3 97.3 97.3
从表1和表2的测试结果可以看出，两次实验中NaHCO3消耗的体积相差很小，可见，该稠化剂的选择对酸度影响很小，具有良好的配伍性。
进一步，参照SY/T5405-2019酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标，对实施例1的酸压工作液和12wt.％的盐酸溶液分别进行腐蚀测试。
经测试，钢片原样表面有钢片的金属光泽，无划痕、字迹清晰，而经过腐蚀后的钢片，表面钢片的金属光泽已经黯淡，甚至变黑；酸压工作液钢片表面字迹仍能分辨出来，而盐酸腐蚀后的钢片表面字迹较为模糊。
具体腐蚀测试结果如下表3所示。
表3：
Figure BDA0002761316350000041
从上表3的测试结果可以看出该测试结果与上述观察结果一致。
将400mL实施例2配制的酸压工作液倒入旋转式酸岩反应速率测定仪中，温度控制在120℃，测得如下表4所示的酸岩传质速率。
表4：
初始浓度，mol/L 浓度差，mol/L 反应速，mol/cm<sup>2</sup>·s 转速，r/min
5.668 0.0316 2.06×10<sup>-5</sup> 300
5.676 0.0325 2.12×10<sup>-5</sup> 500
5.682 0.0336 2.25×10<sup>-5</sup> 800
5.658 0.0343 2.36×10<sup>-5</sup> 1000
从表4可以看出，随着转速的加快，酸岩反应速度也在加快，氢离子与岩石间的传质速率也在加快。具体表现为当转速为300r/min时，反应速率为2.06×10-5mol/cm2·s，而转速变为1000r/min时，反应速率为2.36×10-5mol/cm2·s；可见，随着转速的加快，参与反应的氢离子摩尔数也在递增，酸岩之间浓度差也在变大，有助于酸蚀效率的提高。对解除酸蚀性物质对地层的堵塞，提高增注量、降低泵注压力非常有利。
基于上述实施例及其性能测试结果，本发明的工作液具有较高的酸度，VES粘弹性表面活性剂可以包裹酸液，缓慢释放氢离子，提高氢离子酸化发挥作用的时间；优良的酸岩反应速率，有利于解除酸蚀堵塞物，提高泵注量、降低泵注压力；较为理想的缓蚀效果，有助于保护套管、油管被酸液腐蚀。以上实施例表面，本发明的酸压工作液有利于碳酸盐岩地热储层的酸压改造。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种碳酸盐岩地热井酸压用工作液，其特征在于，其为由以质量分数计的12～20％的盐酸溶液、3～5％的酸化缓蚀剂、1～2％的粘土稳定剂、3～4％的离子稳定剂、1.5～2％的稠化剂、1～3％的破胶剂和余量的水配制的混合液，各组分的质量分数之和为100％；其中，酸化缓蚀剂为曼尼希碱季铵盐类缓蚀剂；粘土稳定剂为氯化铵；铁离子稳定剂为羧酸盐衍生物类稳定剂；稠化剂为VES粘弹性表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的碳酸盐岩地热井酸压用工作液，其特征在于，还包括占混合液的总质量的1～3％的破胶剂；其中，破胶剂为过硫酸钾。
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