CN116333717A - 一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂、制备方法及应用，属于石油天然气开采技术领域，所述高粘缓速酸化剂由以下质量百分比的组分组成：HCl(以纯HCl计)8‑15％，HF(以纯HF计)2‑4％，聚合物稠化剂0.3‑1％，酸化缓蚀剂1.5‑2.5％，铁离子稳定剂0.6‑1.4％，酸化防乳破乳剂0.6‑1.4％，高粘增稠剂0.3‑1％，水化剂0.01‑0.03％，余量为水。本发明的高粘缓速酸化剂耐温性能好，在120℃条件下流变性能优良；缓速效果、降滤失效果好，可实现酸液深部穿透，解除地层深部污染。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气开采技术领域，具体的涉及一种应用于火山岩储层酸化的高粘缓速酸、制备方法及应用。
背景技术
火山岩油气藏作为油气勘探的新领域，广泛分布于世界各地含油气盆地中。近年来，火山岩油气藏已在世界20多个国家300多个盆地或区块中发现，我国自20世纪70年代以来，也先后在渤海湾、准葛尔、塔里木、松辽盆地、苏北盆地及四川盆地等地发现了火山岩油气藏，证实了火山岩具有较好的油气成藏条件和良好的勘探开发前景。
酸化技术是火山岩储层重要的增产手段之一，通过酸化可以全部或部分解除钻完井过程中入井液体对储层的伤害，从而达到恢复地层产能的目的。目前国内外火山岩储层一般埋藏较深，储层温度较高，一般采用常规土酸酸化，酸化过程中酸岩反应速度过快，导致酸化半径小，解堵范围有限；同时，由于火山岩储层基质渗透率低，但天然裂缝普遍发育，因此酸化目的层段一般非均质性较强，酸液主要进入渗透率较高部位或天然裂缝相对发育区域，储层污染较严重的井段往往得不到酸化，导致酸化后增产效果不理想。因此，提供一种更好的酸化解堵酸液配方及其制备方法是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述火山岩储层基质渗透率低，天然裂缝普遍发育现象，导致常规酸酸化储层污染较严重的井段得不到酸化的问题，本发明提供一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂、制备方法及应用。
本发明采用的技术方案如下：
本发明的第一个目的是提供一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂，所述高粘缓速酸化剂由以下质量百分比的组分组成：HCl(以纯HCl计)8-15％，HF(以纯HF计)2-4％，聚合物稠化剂0.3-1％，酸化缓蚀剂1.5-2.5％，铁离子稳定剂0.6-1.4％，酸化防乳破乳剂0.6-1.4％，高粘增稠剂0.3-1％，水化剂0.01-0.03％，余量为水。
优选地，所述高粘缓速酸化剂由以下质量百分比的组分组成：HCl(以纯HCl计)10-13％，HF(以纯HF计)2.5-3.5％，聚合物稠化剂0.5-0.8％，酸化缓蚀剂1.7-2.2％，铁离子稳定剂0.8-1.2％，酸化防乳破乳剂0.8-1.2％，高粘增稠剂0.5-0.8％，水化剂0.015-0.025％，余量为水。
优选地，所述高粘缓速酸化剂由以下质量百分比的组分组成：HCl(以纯HCl计)12％，HF(以纯HF计)3％，聚合物稠化剂0.7％，酸化缓蚀剂2％，铁离子稳定剂1％，酸化防乳破乳剂1％，高粘增稠剂0.7％，水化剂0.02％，余量为水。
本发明的盐酸主要作用是溶解近井附近的钙、铁等无机物，形成酸性环境；氢氟酸主要作用是溶解部分岩石基质、天然裂缝系统中的堵塞物和次生矿物，同时酸蚀裂缝壁面从而提高天然裂缝的导流能力；聚合物稠化剂主要作用是提高酸液粘度，延缓酸岩反应速度，同时降低井筒摩阻；酸化缓蚀剂，主要作用是控制酸液对油套管、井下工具等的腐蚀速率；铁离子稳定剂，主要作用是防止氢氧化铁等沉淀堵塞储层；酸化防乳破乳剂，主要作用是防止酸液与原油乳化；高粘增稠剂主要作用是与聚合物稠化剂产生协同作用，持续增加酸液粘度，起到缓速效果；水化剂主要作用是促使残酸破胶，降低破胶液粘度。
本发明的第二个目的是提供一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：按照质量比例将盐酸和氢氟酸混合均匀后加入酸化缓蚀剂；
步骤2：常温下按照配比向步骤1的混合液中缓慢加入聚合物稠化剂；
步骤3：按照配比向步骤2的混合液中分别加入铁离子稳定剂、防乳破乳剂、高粘增稠剂和水化剂，加完后将液体以200-800r/min匀速搅拌20-40min，直至形成无色澄清透明液体，静置0.5-1.5h，得到高粘缓速酸化剂。
优选地，所述聚合物稠化剂制备方法如下：将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和去离子水按质量比为(2-4)：1：(12-20)的比例加入配料釜中并搅拌均匀，按3-7‰浓度加入引发剂过硫酸钾；用真空泵将反应釜抽真空达到20-36bar，在反应釜中通入高纯氮气15-25分钟，室温下发生0.6-1.4小时聚合反应，反应结束后室温冷却1-3小时；将物料搅拌0.7-1.3小时后放入干燥器，在85-95℃下，干燥4-6小时，得到聚合物稠化剂，聚合物稠化剂分子量为800-1200万。
优选地，所述酸化缓蚀剂制备方法如下：首先每向反应釜中加入环己酮600g，和浓度为31％的盐酸40-60g之后，边搅拌边加入多聚甲醛15-23g，并升温至60-65℃，10-30min后待多聚甲醛完全溶解，再缓慢加入15-23g多聚甲醛，并保持温度在60-65℃，10-30min后待多聚甲醛完全溶解，如此反复多次，直到加入多聚甲醛150-190g为止，最后恒温60-70℃，20-40min；再向其中加入苯胺250-280g和浓度为31％的盐酸20-30g，升温至90-110℃恒温2-6小时，并同时打开冷凝回流装置；将反应釜降温至70-80℃，加入180-220g的脂肪醇聚氧乙烯醚，继续缓慢降温，待温度降至40-50℃，依次加入甲酰胺280-320g，丙炔醇90-110g，OP-15活性剂90-110g，异丙醇45-55g，乙醇235-265g，搅拌20-40min，静置10-14h得到酸化缓蚀剂。
优选地，所述铁离子稳定剂制备方法如下：每将500-600g去离子水加入电加热搅拌器或电加热反应釜，并升温至70-80℃，开启搅拌装置并缓慢加140-160g入乙二胺四乙酸二钠，保持温度70-80℃搅拌3-4h至完全溶解；将反应釜温度降至25-35℃，缓慢加入90-110g异坏抗血酸，搅拌0.5-1.5h至完全溶解；再向反应釜内加入185-215Kg乳酸后，搅拌0.5-1.5h，静置2-4h后得到铁离子稳定剂；所述防乳破乳剂制备方法如下：每将140-160g去离子水和270-330g正丁醇加入电加热搅拌器或电加热反应釜，并升温至45-55℃，开启搅拌装置并缓慢加90-110g入聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚和70-80g乙二醇丁醚，保持温度45-55℃搅拌至完全混合；保持温度45-55℃，缓慢加入160-185g AE-121破乳干剂和180-220gBC-020破乳干剂，搅拌至完全溶解，静置2-4h得到防乳破乳剂。
优选地，所述高粘增稠剂制备方法如下：每依次将300-340g去离子水和265-285g丙三醇加入反应釜内搅拌均匀，加热升温至95-99℃，在搅拌的条件下加入55-65g氧化锆，升温至110-130℃，搅拌反应2-4h；加入25-35g乳酸和300-340g三乙醇胺，恒温在110-120℃条件下搅拌反应3-4h；缓慢降温至20-30℃，静置2-4h得到高粘增稠剂。
优选地，所述水化剂制备方法如下：将质量比为(3-5)：1过硫酸铵和过氧化苯甲酸加入混拌器内混拌0.5-1.5h，得到水化剂。
本发明的第三个目的是将一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂在地层温度低于120℃的火山岩储层酸化施工中的应用。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
(1)本发明的高粘缓速酸化剂在酸液中的溶解性能好，溶解时间短且溶解均匀。
(2)本发明的聚合物稠化剂耐温性能好，在120℃条件下流变性能优良。
(3)本发明的高粘缓速酸液缓速效果、降滤失效果好，可实现酸液深部穿透，解除地层深部污染；分别开展常规土酸(3％HF+15％HCl)及相同酸液浓度的高粘缓速酸与火山岩岩心的反应速率实验，高粘缓速酸的反应速率约为常规土酸的23.71％；0.7％稠化剂的高粘缓速酸破胶后破胶液粘度为4mPa.s，用离心机对残渣含量进行测试，结果为79.2mg/L。
附图说明
图1为四川盆地A井高粘缓速酸酸化曲线；
图2为高粘缓速酸在120℃条件下的高温流变曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂，按质量百分比计，组份如下：
浓盐酸41.7％(折合纯氯化氢为15％)，氢氟酸7.5％(折合纯HF为3％)，聚合物稠化剂0.7％，酸化缓蚀剂2％，铁离子稳定剂1％，防乳破乳剂1％，高粘增稠剂0.7％，水化剂0.02％，其余为水。
一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂的制备方法：首先将盐酸和氢氟酸混合均匀后加入酸化缓蚀剂；常温下按照配比向正在以300r/min匀速搅拌的盐酸水溶液中缓慢加入聚合物稠化剂，然后分别加入铁离子稳定剂、防乳破乳剂、高粘增稠剂和水化剂，加完后将液体以500r/min匀速搅拌30min，溶解均匀形成无色澄清透明液体，静置1h，得到均匀的粘稠液体即为高粘缓速酸化剂。
所述聚合物稠化剂制备方法如下：将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和去离子水按300g：100g：1600g比例加入到2立方配料釜中并搅拌均匀，按5‰浓度加入引发剂(过硫酸钾)；用干式螺杆真空泵将反应釜抽真空达到28bar,在反应釜中通入浓度为99.999％的高纯氮气二十分钟，室温下发生一小时聚合反应，反应结束后室温冷却2个小时；将物料泵至型星搅拌内搅拌一小时后放入干燥器，将干燥器加热至90℃，干燥5小时，得到聚合物稠化剂。
所述酸化缓蚀剂制备方法如下：首先向反应釜中加入环己酮600g，浓度为31％的盐酸50g，之后边搅拌边加入多聚甲醛19g，并升温至60-65℃,20min后待多聚甲醛完全溶解，再缓慢加入19g多聚甲醛，并保持温度在60-65℃，20min后待多聚甲醛完全溶解，如此反复多次，直到加入多聚甲醛170g为止，最后恒温60-70℃，30min；再向其中加入苯胺265g和浓度为31％的盐酸25g，升温至100℃恒温4小时，并同时打开冷凝回流装置；将反应釜降温至80℃，加入200g的脂肪醇聚氧乙烯醚，继续缓慢降温，待温度降至45℃，依次加入甲酰胺300g，丙炔醇100g，OP-15活性剂100g，异丙醇50g，乙醇250g，搅拌30min，静置12h得到酸化缓蚀剂。
所述铁离子稳定剂制备方法如下：将550g去离子水加入电加热搅拌器或电加热反应釜，并升温至75℃，开启搅拌装置并缓慢加150g入乙二胺四乙酸二钠，保持温度75℃搅拌4h至完全溶解；将反应釜温度降至30℃，缓慢加入100g异坏抗血酸，搅拌1h至完全溶解；再向反应釜内加入200Kg乳酸后，搅拌1h，静置3h后得到铁离子稳定剂。
所述防乳破乳剂制备方法如下：将150g去离子水和300g正丁醇加入电加热搅拌器或电加热反应釜，并升温至50℃，开启搅拌装置并缓慢加100g入聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚和75g乙二醇丁醚，保持温度50℃搅拌0.5h至完全混合；保持温度50℃，缓慢加入175gAE-121破乳干剂和200gBC-020破乳干剂，搅拌一小时至完全溶解，静置3h得到防乳破乳剂。
所述高粘增稠剂制备方法如下：依次将320g去离子水和270g丙三醇加入反应釜内搅拌均匀，加热升温至98℃，在搅拌的条件下加入60g氧化锆，升温至120℃，搅拌反应3h；加入30g乳酸和320g三乙醇胺，恒温在120℃条件下搅拌反应3.5h；缓慢降温至25℃，静置3h得到高粘增稠剂。
所述水化剂制备方法如下：将800g过硫酸铵和200g过氧化苯甲酸加入混拌器内混拌1h，得到水化剂。
本实施例配制得到的高粘缓速酸为淡黄色透明液体，在120℃、170s-1条件下剪切60min得到的粘度为42mPa·s。
实施例2：
除了将聚合物稠化剂0.7％换为聚合物稠化剂0.6％，其余均与实施1相同。
本实施例的高粘缓速酸液在120℃、170s-1条件下剪切60min得到的粘度为38mPa·s。
实施例3：
除了将高粘增稠剂0.7％换为高粘增稠剂0.6％，其余均与实施1相同。
本实施例的高粘缓速酸液在120℃、170s-1条件下剪切60min得到的粘度为32mPa·s。
实施例4：
分别开展常规土酸(3％HF+15％HCl)及实施例1相同酸液浓度的高粘缓速酸与火山岩岩心的反应速率实验，高粘缓速酸的反应速率约为常规土酸的23.71％。
0.7％稠化剂的高粘缓速酸破胶后破胶液粘度为4mPa.s，用离心机对残渣含量进行测试，结果为79.2mg/L，表明高粘缓速酸对地层伤害小。
实施例5：
采用实施例1的高粘缓速酸体系在四川盆地的A井进行现场实施。
A井是生产层段CIII段，天然裂缝、溶蚀孔发育，基质物性差，采用高粘缓速酸进行酸化施工，以期解除污染，提高储层供液能力。
采用高粘缓速酸120立方米进行酸化施工，以3.0-3.5立方米/分钟排量注入地层，施工曲线见图1。施工前，见少量天然气，到2020年5月底经均匀酸化改造后，日产气量高达15万方/天，酸化增产改造效果明显。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂，其特征在于，所述高粘缓速酸化剂由以下质量百分比的组分组成：HCl 8-15％，HF 2-4％，聚合物稠化剂0.3-1％，酸化缓蚀剂1.5-2.5％，铁离子稳定剂0.6-1.4％，酸化防乳破乳剂0.6-1.4％，高粘增稠剂0.3-1％，水化剂0.01-0.03％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂，其特征在于，所述高粘缓速酸化剂由以下质量百分比的组分组成：HCl 10-13％，HF2.5-3.5％，聚合物稠化剂0.5-0.8％，酸化缓蚀剂1.7-2.2％，铁离子稳定剂0.8-1.2％，酸化防乳破乳剂0.8-1.2％，高粘增稠剂0.5-0.8％，水化剂0.015-0.025％，余量为水。
3.根据权利要求1所述的一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂，其特征在于，所述高粘缓速酸化剂由以下质量百分比的组分组成：HCl 12％，HF 3％，聚合物稠化剂0.7％，酸化缓蚀剂2％，铁离子稳定剂1％，酸化防乳破乳剂1％，高粘增稠剂0.7％，水化剂0.02％，余量为水。
4.基于权利要求1-3任一项所述的一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：按照质量比例将盐酸和氢氟酸混合均匀后加入酸化缓蚀剂；
步骤2：常温下按照配比向步骤1的混合液中缓慢加入聚合物稠化剂；
步骤3：按照配比向步骤2的混合液中分别加入铁离子稳定剂、防乳破乳剂、高粘增稠剂和水化剂，加完后将液体以200-800r/min匀速搅拌20-40min，直至形成无色澄清透明液体，静置0.5-1.5h，得到高粘缓速酸化剂。
5.根据权利要求4所述的一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂的制备方法，特征在于，所述聚合物稠化剂制备方法如下：将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、丙烯酰胺和去离子水按质量比为(2-4)：1：(12-20)的比例加入配料釜中并搅拌均匀，按3-7‰浓度加入引发剂过硫酸钾；用真空泵将反应釜抽真空达到20-36bar，在反应釜中通入高纯氮气15-25分钟，室温下发生0.6-1.4小时聚合反应，反应结束后室温冷却1-3小时；将物料搅拌0.7-1.3小时后放入干燥器，在85-95℃下，干燥4-6小时，得到聚合物稠化剂，聚合物稠化剂分子量为800-1200万。
6.根据权利要求4所述的一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂的制备方法，其特征在于，所述酸化缓蚀剂制备方法如下：首先每向反应釜中加入环己酮600g，和浓度为31％的盐酸40-60g之后，边搅拌边加入多聚甲醛15-23g，并升温至60-65℃，10-30min后待多聚甲醛完全溶解，再缓慢加入15-23g多聚甲醛，并保持温度在60-65℃，10-30min后待多聚甲醛完全溶解，如此反复多次，直到加入多聚甲醛150-190g为止，最后恒温60-70℃，20-40min；再向其中加入苯胺250-280g和浓度为31％的盐酸20-30g，升温至90-110℃恒温2-6小时，并同时打开冷凝回流装置；将反应釜降温至70-80℃，加入180-220g的脂肪醇聚氧乙烯醚，继续缓慢降温，待温度降至40-50℃，依次加入甲酰胺280-320g，丙炔醇90-110g，OP-15活性剂90-110g，异丙醇45-55g，乙醇235-265g，搅拌20-40min，静置10-14h得到酸化缓蚀剂。
7.根据权利要求4所述的一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂的制备方法，其特征在于，所述铁离子稳定剂制备方法如下：每将500-600g去离子水加入电加热搅拌器或电加热反应釜，并升温至70-80℃，开启搅拌装置并缓慢加140-160g入乙二胺四乙酸二钠，保持温度70-80℃搅拌3-4h至完全溶解；将反应釜温度降至25-35℃，缓慢加入90-110g异坏抗血酸，搅拌0.5-1.5h至完全溶解；再向反应釜内加入185-215Kg乳酸后，搅拌0.5-1.5h，静置2-4h后得到铁离子稳定剂；所述防乳破乳剂制备方法如下：每将140-160g去离子水和270-330g正丁醇加入电加热搅拌器或电加热反应釜，并升温至45-55℃，开启搅拌装置并缓慢加90-110g入聚氧乙烯聚氧丙烯丙二醇醚和70-80g乙二醇丁醚，保持温度45-55℃搅拌至完全混合；保持温度45-55℃，缓慢加入160-185g AE-121破乳干剂和180-220g BC-020破乳干剂，搅拌至完全溶解，静置2-4h得到防乳破乳剂。
8.根据权利要求4所述的一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂的制备方法，其特征在于，所述高粘增稠剂制备方法如下：每依次将300-340g去离子水和265-285g丙三醇加入反应釜内搅拌均匀，加热升温至95-99℃，在搅拌的条件下加入55-65g氧化锆，升温至110-130℃，搅拌反应2-4h；加入25-35g乳酸和300-340g三乙醇胺，恒温在110-120℃条件下搅拌反应3-4h；缓慢降温至20-30℃，静置2-4h得到高粘增稠剂。
9.根据权利要求4所述的一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂的制备方法，其特征在于，所述水化剂制备方法如下：将质量比为(3-5)：1过硫酸铵和过氧化苯甲酸加入混拌器内混拌0.5-1.5h，得到水化剂。
10.基于权利要求1-9任一项所述的一种火山岩储层酸化的高粘缓速酸化剂在地层温度低于120℃的火山岩储层酸化施工中的应用。
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