CN115678523B - 酸化解堵体系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了酸化解堵体系，属于石油化工领域。该酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：12％‑15％的HCl、1.2％‑3％的HF、6％‑8％的缓速主剂、7％‑8％的缓速助剂、0.5％‑1.5％的粘土稳定剂、0.5％‑1.5％的助排剂、1.5％‑2.5％的缓蚀剂、2％‑3％的铁离子稳定剂、余量为水。发明实施例提供的酸化解堵体系对应的缓速率为传统酸化解堵剂缓速率的2.5倍‑4倍，从而能够达到深穿透效果。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工领域，特别涉及酸化解堵体系。
背景技术
在油田开发过程中，油层经常会发生污染堵塞，影响油田的正常开发，为了恢复或增加地层的渗透率，实现油井增产和稳定，必须对油层的污染堵塞进行解堵，解除油层的堵塞，提高油层渗流能力，提高油藏的开发效果。
相关技术使用土酸来作为酸化解堵剂对油层进行解堵操作，土酸是由盐酸、氢氟酸按一定比例配制而成的，利用其中的盐酸溶解砂岩地层中的碳酸岩盐、铁质成分并保持低pH值，防止氟化钙和氢氧化硅沉淀生成；利用其中的氢氟酸溶解硅质矿物和钻井液，以及已膨胀的粘土矿物等所造成的堵塞物，恢复和提高近井地带的渗透率，达到增产增注的目的。
然而，利用土酸对油层进行酸化解堵通常存在一定的局限性，对于诸如柴达木盆地之类的低渗储层，利用土酸酸化时，酸液滤失大、酸岩反应速度过快，酸液大部分消耗在近井筒附近，使解堵有效作用距离短、措施有效期缩短，造成增产、增注效果不明显。另外，由于土酸对储层的过度酸化，易造成储层岩石骨架坍塌，进一步堵塞储层渗流通道。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种酸化解堵体系，能够解决上述技术问题。
具体而言，包括以下的技术方案：
一种酸化解堵体系，所述酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：
12％-15％的HCl、1.2％-3％的HF、6％-8％的缓速主剂、7％-8％的缓速助剂、0.5％-1.5％的粘土稳定剂、0.5％-1.5％的助排剂、1.5％-2.5％的缓蚀剂、2％-3％的铁离子稳定剂、余量为水。
在一些可能的实现方式中，所述缓速助剂选自微乳剂、有机酸、氟化氢铵中的至少一种。
在一些可能的实现方式中，所述酸化解堵体系用于碳酸盐储层的酸化解堵；
所述酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：12％-15％的HCl、1.2％-3％的HF、6％-8％的缓速主剂、4％-6％的有机酸、2％-4％的氟化氢铵、0.5％-1.5％的粘土稳定剂、0.5％-1.5％的助排剂、1.5％-2.5％的缓蚀剂、2％-3％的铁离子稳定剂、余量为水。
在一些可能的实现方式中，所述酸化解堵体系用于砂岩储层的酸化解堵；
所述酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：12％-15％的HCl、1.2％-3％的HF、6％-8％的缓速主剂、7％-8％的微乳剂、0.5％-1.5％的粘土稳定剂、0.5％-1.5％的助排剂、1.5％-2.5％的缓蚀剂、2％-3％的铁离子稳定剂、余量为水。
在一些可能的实现方式中，所述微乳剂选自脂肪酸酯聚氧乙烯醚、烷基磺酸钠、烷基三甲基氯化铵中的至少一种。
在一些可能的实现方式中，所述缓速主剂为失水山梨醇单油酸酯。
在一些可能的实现方式中，所述粘土稳定剂为季铵盐型粘土稳定剂、吡啶盐型粘土稳定剂、2-氯乙基三甲基氯化铵中的至少一种。
在一些可能的实现方式中，所述助排剂为聚醚类助排剂。
在一些可能的实现方式中，所述缓蚀剂选自十六烷基氯化吡啶、辛炔醇、氯化-N-(1-萘甲基)喹啉、BSA-602型缓蚀剂中的至少一种。
在一些可能的实现方式中，所述铁离子稳定剂为柠檬酸、醋酸、草酸、EDTA中的至少一种。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的酸化解堵体系，分别针对具有低渗透储层特性的砂岩储层和碳酸盐储层，根据岩性以及敏感性，提供了上述适应性的酸化解堵体系，从而能够实现对上述种类的低渗储层良好的缓速效果。经测试，利用本发明实施例提供的酸化解堵体系与现有的酸化解堵剂相比，本发明实施例提供的酸化解堵体系对应的缓速率为传统酸化解堵剂缓速率的2.5倍-4倍，从而达到深穿透效果。
特别地，碳酸盐储层主要通过表面活性剂类的缓速剂及O/L型的乳化酸复合应用，从而阻止酸液剧烈快速反应，同时最终达到最高溶蚀效果的目的；砂岩储层主要通过能够缓慢生成HF体系的自生酸体系和有机酸乙酸复合应用，从而有效阻止HCL-HF体系剧烈快速地反应，并且最终有效改善砂岩储层物性，扩大酸化半径，提高措施效果的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的酸化解堵体系的设计路线框图；
图2为英东104井酸化前后渗透率变化示意图；
图3为英东101井酸化前后渗透率变化示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例中，所涉及的低渗储层，又称为低渗透储层，其指的是渗透率低于50×10-3μm2的储层。
相关技术使用土酸来作为酸化解堵剂对油层进行解堵操作，土酸是由盐酸、氢氟酸按一定比例配制而成的，利用其中的盐酸溶解砂岩地层中的碳酸岩盐、铁质成分并保持低pH值，防止氟化钙和氢氧化硅沉淀生成；利用其中的氢氟酸溶解硅质矿物和钻井液，以及已膨胀的粘土矿物等所造成的堵塞物，恢复和提高近井地带的渗透率，达到增产增注的目的。
然而，利用土酸对油层进行酸化解堵通常存在一定的局限性，对于诸如柴达木盆地之类的低渗储层，利用土酸酸化时，酸液滤失大、酸岩反应速度过快，酸液大部分消耗在近井筒附近，使解堵有效作用距离短、措施有效期缩短，造成增产、增注效果不明显。另外，由于土酸对储层的过度酸化，易造成储层岩石骨架坍塌，进一步堵塞储层渗流通道。
进一步地，在常规土酸体系中，HF易与储层中粘土反应生成沉淀，造成储层的二次伤害，以往通过H+来控制二次沉淀的生成，但都具有不稳定性。
综合以上问题，发明人以柴达木盆地的储层作为酸化区块试验储层，对其地质调研情况进行分析，研究了对应于该类低渗透储层的酸化机理，目的在于提供一种适用于低渗透储层的酸化解堵体系，该酸化解堵体系能够降低滤失、减缓酸化反应速度、扩大酸作用距离，并能有效控制二次沉淀，疏通近井地带渗流通道、恢复和提高油气井产能，有效解决了现有技术存在的技术问题。
在进行本发明实施例所述的酸化解堵体系(也称为酸液体系)的获取时，发明人主要参见了如附图1所示的设计思路，针对低渗透储层中不同的储层特征及酸化液性能情况，对碳酸盐储层和砂岩储层适用的酸化解堵体系分别进行了研究：
(1)对于主体酸组分
本发明实施例提供的酸化解堵体系中，使用盐酸和氢氟酸作为主体酸，特别地，对主体酸在酸化解堵体系中的重量百分比进行了正交实验，获取了较佳的主体酸用量。常规盐酸的溶解率主要在2.89％-29.86％之间；常规土酸的溶解率主要在9.15-％48.73％之间，其浓度过大容易造成岩石骨架破坏，导致脱砂垮塌。具体是，选用不同浓度的主体酸与岩粉反应，得出最佳的主体酸浓度，为主体酸的复配提供依据，以避免上述的问题。最终筛选出的主体酸的重量百分比为HCl为12％-15％的，HF为1.2％-3％。
特别地，对于碳酸盐储层来说，更合适的主体酸的重量百分比为：HCl为13％-15％的，HF为1.2％-2％；对于砂岩储层来说，更合适的主体酸的重量百分比为：HCl为12％-13％的，HF为1.8％-3％。
(2)对于缓蚀组分
本发明实施例提供的酸化解堵体系中，使用缓速主剂和缓速助剂作为缓速剂使用，特别地，缓速主剂使用缓速酸，缓速助剂使用微乳剂或者多氢酸，对缓速主剂和缓速助剂在酸化解堵体系中的重量百分比进行了正交实验，获取了较佳的缓速主剂和缓速助剂用量。
具体是，根据青海油田企业标Q/SY QH00—2012QSS缓速剂评价标准，进行了缓速酸、微乳剂和多氢酸的复配实验及正交测试。
测试结果表明，在酸化解堵体系中使用6％-8％的缓速主剂和7％-8％的缓速助剂，能够获得更佳的缓速效果，以延缓酸化解堵体系对地层反应速度，利于深度酸化。
特别地，当酸化解堵体系用于碳酸盐储层时，使用6％-8％的缓速主剂、4％-6％的有机酸(多氢酸-液体)、2％-4％的氟化氢铵(多氢酸-固体)。
当酸化解堵体系用于砂岩储层时，使用6％-8％的缓速主剂、7％-8％的微乳剂。
综上，本发明实施例提供了一种适用于低渗储层的酸化解堵体系，该酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：
12％-15％的HCl、1.2％-3％的HF、6％-8％的缓速主剂、7％-8％的缓速助剂、0.5％-1.5％的粘土稳定剂、0.5％-1.5％的助排剂、1.5％-2.5％的缓蚀剂、2％-3％的铁离子稳定剂、余量为水。
举例来说，HCl在酸化解堵体系中的重量百分比包括但不限于以下：12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％等；
HF在酸化解堵体系中的重量百分比包括但不限于以下：1.2％、1.25％、1.3％、1.4％、1.5％、1.7％、2％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％等；
缓速主剂在酸化解堵体系中的重量百分比包括但不限于以下：6％、6.2％、6.3％、6.5％、6.6％、6.8％、7％、7.1％、7.3％、7.5％、7.6％、7.7％、7.8％、7.9％、8％等；
缓速助剂在酸化解堵体系中的重量百分比包括但不限于以下：7％、7.1％、7.3％、7.5％、7.6％、7.7％、7.8％、7.9％、8％等；
粘土稳定剂在酸化解堵体系中的重量百分比包括但不限于以下：0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.2％、1.25％、1.3％、1.4％、1.5％等；
助排剂在酸化解堵体系中的重量百分比包括但不限于以下：0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.2％、1.25％、1.3％、1.4％、1.5％等；
缓蚀剂在酸化解堵体系中的重量百分比包括但不限于以下：1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％等；
铁离子稳定剂在酸化解堵体系中的重量百分比包括但不限于以下：2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％等。
本发明实施例提供的酸化解堵体系，分别针对具有低渗透储层特性的砂岩储层和碳酸盐储层，根据岩性以及敏感性，提供了上述适应性的酸化解堵体系，从而能够实现对上述种类的低渗储层良好的缓速效果。经测试，利用本发明实施例提供的酸化解堵体系与现有的酸化解堵剂相比，本发明实施例提供的酸化解堵体系对应的缓速率为传统酸化解堵剂缓速率的2.5倍-4倍，从而达到深穿透效果。
特别地，碳酸盐储层主要通过表面活性剂类的缓速剂及O/L型的乳化酸复合应用，从而阻止酸液剧烈快速反应，同时最终达到最高溶蚀效果的目的；砂岩储层主要通过能够缓慢生成HF体系的自生酸体系和有机酸乙酸复合应用，从而有效阻止HCL-HF体系剧烈快速地反应，并且最终有效改善砂岩储层物性，扩大酸化半径，提高措施效果的目的。
在一些可能的实现方式中，本发明实施例涉及的缓速助剂选自微乳剂、有机酸、氟化氢铵中的至少一种。
对于有机酸来说，其包括但不限于：苯甲酸、苯磺酸、水杨酸中的至少一种。
当酸化解堵体系用于碳酸盐储层的酸化解堵时，该酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：12％-15％的HCl、1.2％-3％的HF、6％-8％的缓速主剂、4％-6％的有机酸、2％-4％的氟化氢铵、0.5％-1.5％的粘土稳定剂、0.5％-1.5％的助排剂、1.5％-2.5％的缓蚀剂、2％-3％的铁离子稳定剂、余量为水。
当酸化解堵体系用于砂岩储层的酸化解堵时，该酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：12％-15％的HCl、1.2％-3％的HF、6％-8％的缓速主剂、7％-8％的微乳剂、0.5％-1.5％的粘土稳定剂、0.5％-1.5％的助排剂、1.5％-2.5％的缓蚀剂、2％-3％的铁离子稳定剂、余量为水。
在一些可能的实现方式中，该微乳剂选自脂肪酸酯聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基氯化铵中的至少一种。
上述种类的微乳剂使得该酸化解堵体系延缓酸化解堵体系对地层反应速度的效果更佳。
在一些可能的实现方式中，该缓速主剂为失水山梨醇单油酸酯，其中，失水山梨醇单油酸酯又称为斯盘80或者span80，其作为缓速主剂与缓速助剂配合作用，利于使酸化解堵体系获得更佳的缓速效果。
在一些可能的实现方式中，粘土稳定剂为季铵盐型粘土稳定剂、吡啶盐型粘土稳定剂、2-氯乙基三甲基氯化铵中的至少一种，以使酸化解堵体系获得更佳的粘土稳定效果。
在一些可能的实现方式中，助排剂为聚醚类助排剂，以使酸化解堵体系获得更佳的助排效果。例如，聚醚类助排剂可以采用本领域常用的XY-106聚醚类助排剂。
在一些可能的实现方式中，缓蚀剂选自十六烷基氯化吡啶、7-辛炔醇、氯化-N-(1-萘甲基)喹啉、BSA-602型缓蚀剂中的至少一种，以使酸化解堵体系获得更佳的缓蚀效果。
在一些可能的实现方式中，铁离子稳定剂为柠檬酸、醋酸、草酸、EDTA中的至少一种。
随着酸岩反应的进行，酸化解堵体系的活性会逐渐降低，PH值升高，出现游离铁离子以Fe(OH)3形式沉淀，造成二次污染，通过上述种类的铁离子稳定剂，能够有效解决上述技术问题。
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
本实施例1提供了一种用于碳酸盐储层的酸化解堵体系，该酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：
12％的HCl、1.2％的HF、7％的缓速主剂、5％的有机酸、3％的氟化氢铵、1％的粘土稳定剂、1％的助排剂、2％的缓蚀剂、2％的铁离子稳定剂、余量为水。
其中，缓速主剂为失水山梨醇单油酸酯，有机酸为苯甲酸，粘土稳定剂为季铵盐型粘土稳定剂，助排剂为聚醚类助排剂，缓蚀剂为十六烷基氯化吡啶，铁离子稳定剂为柠檬酸。
对实施例1提供的酸化解堵体系在应用前后的粘度变化进行测定，具体是，利用六速旋转粘度计分别测定了该酸化解堵体系在鲜酸状态下的粘度，转向后酸状态(对应胶态)下的粘度，残酸状态(对应固态转换为液态后)下的粘度。
具体粘度数据参见表1：
表1
| 酸化解堵体系的不同阶段 | 粘度/mPa·s |
| 鲜酸液态 | 10.2 |
| 胶态(固态) | 174(45℃) |
| 液态(固-液转换后) | 3.6 |
由表1可知，实施例1提供的酸化解堵体系在鲜酸状态下具有较低的粘度，这有利于现场施工；随着反应条件的变化，酸化解堵体系的粘度也发生了变化，尤其是峰值达到174/mPa·s时，完成了液体相态的转换功能，从而能够满足储层内封堵得要求。从残酸状态对应的粘度可知，实施例1提供的酸化解堵体系能够很好的返排，不产生阻力。
实施例2
本实施例2提供了一种用于碳酸盐储层的酸化解堵体系，该酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：
15％的HCl、1.5％的HF、7.5％的缓速主剂、6％的有机酸、3.5％的氟化氢铵、1.5％的粘土稳定剂、0.5％的助排剂、2.5％的缓蚀剂、2.5％的铁离子稳定剂、余量为水。
其中，缓速主剂为失水山梨醇单油酸酯，有机酸为苯磺酸，粘土稳定剂为2-氯乙基三甲基氯化铵，助排剂为聚醚类助排剂，缓蚀剂为BSA-602型缓蚀剂，铁离子稳定剂为柠檬酸。
实施例3
本实施例3提供了一种用于砂岩储层的酸化解堵体系，该酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：
12％的HCl、3％的HF、8％的缓速主剂、7％的微乳剂、1％的粘土稳定剂、1％的助排剂、2％的缓蚀剂、2％的铁离子稳定剂、余量为水。
其中，缓速主剂为失水山梨醇单油酸酯，微乳剂为脂肪酸酯聚氧乙烯醚，粘土稳定剂为季铵盐型粘土稳定剂，助排剂为聚醚类助排剂，缓蚀剂为十六烷基氯化吡啶，铁离子稳定剂为柠檬酸。
实施例4
本实施例4提供了一种用于砂岩储层的酸化解堵体系，该酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：
14％的HCl、1.5％的HF、7％的缓速主剂、7.5％的微乳剂、1.5％的粘土稳定剂、1％的助排剂、1.5％的缓蚀剂、2.5％的铁离子稳定剂、余量为水。
其中，缓速主剂为失水山梨醇单油酸酯，微乳剂为脂肪酸酯聚氧乙烯醚，粘土稳定剂为季铵盐型粘土稳定剂，助排剂为聚醚类助排剂，缓蚀剂为7-辛炔醇，铁离子稳定剂为草酸。
测试例1
岩心流动模拟实验是最能直观反应酸化解堵体系性能的指标，也是最终决定性指标。由此，针对实施例1和实施例3提供的酸化解堵体系，开展了它们各自对英东油田储层渗透率的改造程度模拟实验。
实验过程中，钻取储层段岩心，分别为柴达木盆地英东101井(对应碳酸盐储层)和英东104井(对应砂岩储层)，通过岩心驱替实验来验证酸液对岩芯的改造情况，岩芯尺寸Φ2.5cm×2.5cm。
操作过程中，依次注入前置液、处理液和后置液，驱替体积为5PV。其中，处理液即为上述酸化解堵体系，前置液和后置液均为常规的。测试数据如表2，以及如图2和图3所示：
表2
由表2可知，分别采用实施例1和实施例3提供的酸化解堵体系处理岩心后，岩心渗透率的提高率分别为90.56％、51.89％，说明本发明实施例提供的酸化解堵体系能有效改善储层段的渗透率。
对实施例1和实施例3提供的酸化解堵体系进行现场试验，实施例1提供的酸化解堵体系对应柴达木盆地英东101井，实施例3提供的酸化解堵体系对应英东104井，现场测试结果可参见图2和图3，可见，实施例1和实施例3提供的酸化解堵体系均能够有效改善储层段的渗透率，实现深度酸化。
测试例2
柴达木盆地昆北油田切六、切十二、及切十六区块都是属于低孔低渗岩屑长石砂岩储层，适用于采用实施例1和实施例2提供的酸化解堵体系进行酸化解堵。切四区块属于低孔低渗花岗岩储层，适用于采用实施例3和实施例4提供的酸化解堵体系进行酸化解堵。
表3是柴达木盆地昆北油田2010和2011年部分常规酸化井的措施效果，表4是柴达木盆地昆北油田部分深部酸化井的措施效果，其采用了本发明实施例提供的酸化解堵体系。
表3昆北油田2010、2011年部分常规酸化井施工效果统计
表4昆北油田年部分深部酸化井施工效果统计
由表3和表4可知，通过常规酸化井和深部酸化井措施效果对比可以看出，常规酸化后产油量倍数平均为2.25，而深部酸化后产油倍数达到了3.18。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种酸化解堵体系，其特征在于，所述酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：
12%-15%的HCl、1.2%-3%的HF、6%-8%的缓速主剂、7%-8%的缓速助剂、0.5%-1.5%的粘土稳定剂、0.5%-1.5%的助排剂、1.5%-2.5%的缓蚀剂、2%-3%的铁离子稳定剂、余量为水；
所述缓速助剂选自微乳剂，或者有机酸和氟化氢铵的混合物；
所述有机酸包括苯甲酸、苯磺酸和水杨酸中的至少一种；
所述缓速主剂为失水山梨醇单油酸酯；
所述微乳剂选自脂肪酸酯聚氧乙烯醚、烷基磺酸钠、烷基三甲基氯化铵中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的酸化解堵体系，其特征在于，所述酸化解堵体系用于碳酸盐储层的酸化解堵；
所述酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：12%-15%的HCl、1.2%-3%的HF、6%-8%的缓速主剂、4%-6%的有机酸、2%-4%的氟化氢铵、0.5%-1.5%的粘土稳定剂、0.5%-1.5%的助排剂、1.5%-2.5%的缓蚀剂、2%-3%的铁离子稳定剂、余量为水。
3.根据权利要求1所述的酸化解堵体系，其特征在于，所述酸化解堵体系用于砂岩储层的酸化解堵；
所述酸化解堵体系包括以下重量百分比的组分：12%-15%的HCl、1.2%-3%的HF、6%-8%的缓速主剂、7%-8%的微乳剂、0.5%-1.5%的粘土稳定剂、0.5%-1.5%的助排剂、1.5%-2.5%的缓蚀剂、2%-3%的铁离子稳定剂、余量为水。
4.根据权利要求1-3任一项所述的酸化解堵体系，其特征在于，所述粘土稳定剂为季铵盐型粘土稳定剂、吡啶盐型粘土稳定剂、2-氯乙基三甲基氯化铵中的至少一种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的酸化解堵体系，其特征在于，所述助排剂为聚醚类助排剂。
6.根据权利要求1-3任一项所述的酸化解堵体系，其特征在于，所述缓蚀剂选自十六烷基氯化吡啶、辛炔醇、氯化-N-（1-萘甲基）喹啉、BSA-602型缓蚀剂中的至少一种。
7.根据权利要求1-3任一项所述的酸化解堵体系，其特征在于，所述铁离子稳定剂为柠檬酸、醋酸、草酸、EDTA中的至少一种。
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