一種高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸的製作方法

2023-05-02 00:26:01

一種高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，各組分的重量百分比為：鹽酸（HCl）：20%；稠化劑（TP－1）：3%；緩蝕劑（MC50）：2%；鐵離子穩定劑（FL4-7）：1.5%；破乳劑（PRJ）：0.05%；助排劑（AD12）：1.5%；其餘為水。本發明耐溫達130℃，具有良好的流變性和耐剪切性能，配伍性和降濾失性能好，摩阻低，與普通酸（20％HCl）相比，酸巖反應速度可降低52%。高溫條件下，該體系擴大了酸液對地層的處理深度，提高了酸化的效率和成功率，同時能有效減少管柱腐蝕和儲層傷害，易返排，具有攜帶固相微粒的能力，稠化劑酸溶時間短，利於現場配製，非常適合高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓改造。
【專利說明】—種高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸
【技術領域】
[0001]本發明是關於碳酸鹽巖儲層酸壓增產技術，特別是關於高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸技術。
【背景技術】
[0002]酸壓是碳酸鹽巖油氣藏開發最為有效的增產措施，其成功與否取決於酸壓後有效酸蝕縫長和酸蝕裂縫導流能力大小。對於高溫深井而言，除了受巖石特性和地應力場控制以外，有效酸蝕縫長主要受酸巖反應速度和酸液的濾失特性控制。酸蝕裂縫導流能力的大小取決於地層閉合應力、巖石抗壓強度、巖石的酸溶蝕量以及沿裂縫面酸蝕形狀的不規則程度等。高溫深井酸壓目前存在的技術難點主要集中在以下幾方面:①井段埋藏深，施工摩阻高，必須使用降阻性能好的酸液體系，以利於提高排量，降低泵壓，從而降低對井口裝置及施工設備要求；②儲層溫度高，酸巖反應速度較快，難以形成較長酸蝕裂縫天然裂縫、孔洞較發育，要實現酸液的深穿透，既要採用降濾失性能好的酸液體系，又需使用高粘前置液造縫以降低後續注入的酸液濾失縫高控制困難；⑤井深閉合壓力高，不利於保持高導流能力；⑥地層壓力係數低，酸壓後殘液返排時間長，要採用液氮助排和高效助排劑；⑦防腐難度大，地層溫度高，對緩蝕劑性能要求高。
[0003]針對存在的技術難點，目前研究方向主要集中在以下三個方面:降低酸壓過程中酸液的濾失量技術；降低注液過程中酸巖反應速率技術；提高酸蝕裂縫導流能力技術。
[0004]酸液質量的好壞直接影響酸化效果，這在低滲透高溫深井條件下尤為突出。酸化時，酸與巖石的反應發生在多孔介質中，屬於多相反應。影響酸液在巖石中的流動與反應的因素很多，包括巖石的礦物成份、酸液的組分和濃度、酸巖反應溫度、施工壓力等。
`[0005]研製高性能酸液、提高酸化效率一直是石油開採工作者不斷探索的課題。自酸化技術問世以來，人們不斷嘗試將各種酸液體系用於施工，在研製緩速酸方面開展了大量的研究工作，形成了包括稠化酸、乳化酸、泡沫酸、膠束酸、自生酸以及降濾失酸等緩速酸液體系O
[0006]稠化酸酸壓是指在酸液中加入非交聯的酸用稠化劑以提高酸液粘度的酸液體系。稠化酸具有較高的粘度，能控制濾失，增加裂縫寬度和長度，從而實現延緩酸巖反應速度，增加活性酸的穿透距離同時能降低摩阻，提高施工排量，更好地實現深度酸化改造。
[0007]稠化酸的最佳粘度為30_40mPa.s,乏酸粘度一般應在5_10mPa.s之間，以便於返排及攜帶裂縫中的固相微粒，降低酸壓對地層的二次傷害。稠化酸摩阻一般為清水的60%，只有油外相乳化酸一般為100-150%。現場應用中要求稠化酸具有較好的熱穩定性能，鮮酸粘溫效應不顯著，殘酸破膠徹底，粘度適中，既要易返排，又要具有攜帶固相微粒的能力。
[0008]稠化酸一般適用於中滲儲層的酸壓，酸蝕縫長在20-50m之間；在高滲地層除解除傷害之外，如需要獲得一定的酸蝕縫長，也可以考慮採用稠化酸；在低滲及返排困難的儲層使用稠化酸要慎重。國內主要在四川和長慶氣田進行了現場試驗和應用，取得了較好的增產效果。[0009]針對類似塔河油田這種高溫(120°C以上)縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用稠化酸，除了關注深井高溫下，是否具有良好的流變性、耐剪切性能和緩蝕性外，還要考慮酸液的降濾失性能、對管柱的腐蝕和儲層的傷害、返排效果以及是否具有良好的配伍性，稠化劑的酸溶時間等。在高溫稠化酸的配製上，應考慮以下幾種組分:
[0010]稠化劑:20世紀70年代，稠化酸在工業上開始使用但很不普遍，主要是因為在高溫(在90°C以上)和高剪切速率下仍能保持必需酸化液粘度的稠化劑相當少。之後，美國Halliburton公司研製了一種新型的丙烯醯胺與陽離子單體共聚物，為稠化酸技術的推廣奠定了基礎。目前BJ公司研製出AG系列稠化酸，Dowell公司研製出DSGA系列稠化酸，Halliburton公司研製出SGA系列稠化酸；國內石油勘探開發科學研究院、長慶石油勘探院等單位也進行了稠化劑配方的研究，但不同產品適應的溫度不同，而且與其它組分的配伍性也不同。
[0011]緩蝕劑:它是確保酸壓正常施工的關鍵，緩蝕劑選擇不當會造成酸液對施工車組及管線的嚴重腐蝕，在高溫深井更是如此，甚至不能保證正常施工，對油管柱和套管柱的腐蝕將影響作業井的正常生產。同時因腐蝕引入的鐵離子也可能在儲層中產生鐵沉澱物，進一步加劇儲層傷咅。
[0012]鐵離子穩定劑:酸壓過程中，酸液與酸壓施工設備、施工管柱以及對地層巖石中的含鐵礦物進行反應，將產生Fe3+和Fe2+。酸壓後當殘酸pH值大於2.2時，Fe3+離子將開始產生膠凝狀氫氧化鐵沉澱，對地層造成傷害，降低酸化效果。因此，需在酸液中加入適量的鐵離子穩定劑，防止Fe3+產生沉澱。國內外都採用各種能與鐵離子生成可溶性鰲合物或將Fe3+還原成Fe2+的物質作為鐵離子穩定劑。在優選時需從大量產品中選擇穩定鐵百數比最高且與其他組分有良好的配伍性。
[0013]破乳劑:在作業過程中，由於外來流體與地層流體混合，往往形成油或水作為外相的乳化物。這些乳狀液一般大於孔喉尺寸，常常堵塞孔隙，增加粘度、降低地層流體的有效流動能力，對儲集層造成損害。因此必須篩選合適的破乳劑以防止在酸壓過程中，酸液對儲層造成的負面影響。`
[0014]助排劑:添加在酸液中，可降低酸液的表面張力，調整巖石的潤溼性，有利於剩餘殘酸返排。
[0015]目前，國內應用於120°C以上的高溫碳酸鹽巖儲層酸壓的稠化劑產品多表現出受剪切影響大、酸液增黏能力弱、現場配製時間長等缺點，另外部分產品雖能克服上述缺點，但沒有綜合考慮深井高溫條件下，對管柱的嚴重腐蝕和儲層的傷害，摩阻的大小，以及返排的效果，配方不完整、完善。
[0016]因此，從需求的完整性出發，對每種組分的不同類型產品進行優選，配製出一種高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，該體系能夠在高溫條件下(120°C以上)擴大酸液對地層的處理深度，提高酸化的效率和成功率，同時又能有效減少管柱腐蝕和儲層傷害，易返排，具有攜帶固相微粒的能力，摩阻低，稠化劑酸溶時間短，有利於現場配製。

【發明內容】

[0017]本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種配方完整的高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓改造用的稠化酸，能夠實現酸壓設計需求和儘可能的降低各種傷害。
[0018]本發明是通過採用下述技術方案實現的:
[0019]一種高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，其特徵在於，所述稠化酸，按重量百分比計包括:鹽酸，20% ;稠化劑，3% ;緩蝕劑，2% ;鐵離子穩定劑，1.5% ;破乳劑，0.05% ;助排劑，1.5%;餘量為水。
[0020]所述的高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，其特徵在於，所述稠化劑為TP-1，它選用丙烯醯胺和另外2種耐溫抗鹽單體作為合成單體採用反相乳液聚合的方法合成，密度0.99-1.05g/cm3，分子量800-1100萬，固含量30%。TP-1與20%HC1配置的酸液130°C時粘度為 37mPa.S。
[0021]所述的高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，其特徵在於，所述緩蝕劑為耐高溫咪唑啉衍生物MC50，由2-胺乙基十七碳單烯基咪唑啉與氯乙酸鈉反應生成。執行SY/T5885-95標準，45°C時，2%的MC50緩蝕劑平均緩蝕速率0.253g/m2h。
[0022]所述的高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，其特徵在於，所述鐵離子穩定劑為異抗壞血酸FL4-7。執行SY/T6571-2003標準，在PH = 3.5條件下，1.5% FL4-7穩定鐵量達86%。
[0023]所述的高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，其特徵在於，所述破乳劑為生物破乳乳劑PRJ。PRJ在0.05%濃度下IOmin時破乳率達100%。
[0024]所述的用高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，其特徵在於，所述助排劑為季銨鹽型陽離子表面活性劑雙十二烷基二甲基氯化銨AD12，常溫條件下，1.5 %的AD12界面張力為0.9mN/m。
`[0025]上述原料市場均有銷售。
[0026]針對高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓的特點，為全面地滿足需求，通過對每一種組分的最優化，獲取了完整的稠化酸配方，本發明與現有技術相比具有如下優點:
[0027]該稠化酸耐溫達130°C，具有良好的流變性和耐剪切性能，配伍性和降濾失性能好，與普通酸(20% HCl)相比，酸巖反應速度可降低52%，高溫條件下，擴大了酸液對地層的處理深度，提高了酸化的效率和成功率，同時能有效減少管柱腐蝕和儲層傷害，易返排，具有攜帶固相微粒的能力，摩阻低，稠化劑酸溶時間短，有利於現場配製滿足高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓改造。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本發明實施例和測試例，下面將對實施例和測試例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在附圖中:
[0029]圖1為不同稠化劑配製的稠化酸(20% HCl)粘度測定曲線(剪切速率170S —O ;
[0030]圖2為不同溫度下稠化酸的剪切穩定性曲線。
【具體實施方式】
[0031]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合附圖對本發明實施例做進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。[0032]實施例
[0033]一種高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，其特徵在於，所述稠化酸，按重量百分比計包括:鹽酸，20% ;稠化劑，3% ;緩蝕劑，2% ;鐵離子穩定劑，1.5% ;破乳劑，0.05% ;助排劑，1.5%;餘量為水。
[0034]配製工藝過程為:首先將工業鹽酸稀釋到20%的濃度，然後在電動攪拌器高速攪拌下，按照比例依次加入1.5%的鐵離子穩定劑FL4-7，0.05%的破乳劑PRJ，1.5%的助排劑AD12，再加入3%的稠化劑TP-1，室溫條件下，混拌均勻後溶脹約2小時，稠化劑在配方酸液中可充分溶解和增稠，最後加入2%的緩蝕劑MC50，充分攪拌後製成稠化酸。
[0035]稠化劑的選取是製備稠化酸的一個重點。圖1展示了溫度範圍在30°C _130°C，其它組分相同時，不同稠化劑配製的稠化酸(20% HCl)粘度測定曲線(剪切速率170S —O。由圖可知，在相同溫度和酸液濃度條件下，TP-1對酸液的增粘能力明顯優於CT1-6和VY-101，高溫時優於DSGA。TP-1配製的稠化酸隨著溫度的增加粘度先緩慢降低，當溫度達到一定高度時，粘度增加，然後再呈下降狀態。130°C恆溫條件下，TP-1稠化酸仍能保持一定的粘度，這將有利於酸化後的反應物殘渣隨著殘酸返排到地面。室溫條件下，114min時，TP-1稠化劑在配方酸液中可以充分溶解和增稠，形成穩定的稠化酸。
[0036]測試例
[0037]本發明進一步對實施例製備得到的高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸進行了酸溶時間、熱穩定性、流變性、剪切穩定性、配伍性和緩速性評價，參見標準SY/T6214-1996，部分測試結果如下:
[0038]表1酸溶時間對稠化酸粘度的影響(25°C )
[0039]
【權利要求】
1.一種高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，其特徵在於，所述稠化酸，按重量百分比計包括:鹽酸，20% ;稠化劑，3% ;緩蝕劑，2% ;鐵離子穩定劑，1.5% ;破乳劑，0.05% ;助排劑，1.5% ;餘量為水。
2.如權利要求1所述的高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，其特徵在於，所述稠化劑為TP-1，它選用丙烯醯胺和另外2種耐溫抗鹽單體作為合成單體採用反相乳液聚合的方法合成，密度0.99-1.05g/cm3，分子量800-1100萬，固含量30%。
3.如權利要求1所述的高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，其特徵在於，所述緩蝕劑為耐高溫咪唑啉衍生物MC50，由2-胺乙基十七碳單烯基咪唑啉與氯乙酸鈉反應生成。
4.如權利要求1所述的高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，其特徵在於，所述鐵離子穩定劑為異抗壞血酸FL4-7。
5.如權利要求1所述的高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，其特徵在於，所述破乳劑為生物破乳劑PRJ。
6.如權利要求1所述的用高溫縫洞型碳酸鹽巖儲層酸壓用的稠化酸，其特徵在於，所述助排劑為季銨鹽型陽離子表面活性劑雙十二烷基二甲基氯化銨AD12。
【文檔編號】C09K8/74GK103820100SQ201410082853
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月7日 優先權日:2014年3月7日
【發明者】郭天魁, 曲佔慶, 龔迪光, 田雨, 楊陽, 王冰, 李小龍, 黃德勝 申請人:中國石油大學(華東)