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转向酸化技术在低渗透油田的应用探讨任怀丰,高立峰（大庆油田有限责任公司第七采油厂）摘要：葡萄花油田属大庆长垣外围“三低”油田，油层渗透率低、孔隙度低、储量丰度低。
开发过程中由于外来固液相的不配伍，油层极易发生污染堵塞。
在欠注井酸化解堵时酸液总是首先进入启动压力小的高渗透层，而低渗透储层酸液进入的却很少，不仅达不到酸化改造的目的，反而加剧了层内和层间矛盾；分层酸化虽然有针对性地对欠注层段进行解堵增注，但因酸化前后需投捞堵塞器，存在工作量大、工序繁琐的问题，影响了注水时间和注水质量。
转向酸化技术利用苯甲酸不溶于酸、溶于水的特性，有效地缓解了层间和层内矛盾，实现了低渗透层的解堵改造，减轻了工人的劳动强度，缩短了注水井关井周期。
关键词：暂堵；转向；酸化1引言欠注井油层酸化时，酸液优先进入渗透率最高、伤害最小的层段。
若产层污染严重，现场施工的结果是酸液不能进入主产层，导致酸化效果不理想。
酸化解堵成功的关键是有效控制酸液在储层的渗流方向，让各小层单位面积以相同的速度注酸。
转向酸化技术以盐酸为主剂，复配定量的暂堵剂，随着现场注酸施工的不断进行，在高渗透层吸收酸液的同时，大量暂堵剂也进入高渗透层，起到封堵大孔道的目的，迫使酸液进入渗透率较低或伤害严重的层段，达到各层均匀受效的目的。
2室内实验暂堵剂性能（1）分散性：为了避免发生凝聚现象，暂堵剂颗粒必须完全均匀地分散在携带液中。
（2）屏蔽性：为了达到最佳的暂堵效果，暂堵剂在井壁附近应生成渗透率小于等于最致密层或伤害严重层的滤饼，阻止高渗透层过多进酸，促使酸液进入低渗透层。
葡萄花油田有效渗透率较低，范围在1～130×10-3μm2之间，暂堵剂颗粒生成的滤饼渗透率要小于1×10-3μm 2。
（3）配伍性：为了防止固体颗粒随处理液发生运移，暂堵剂粒径必须与处理层的平均孔喉大小相适应。
同时暂堵剂必须与酸液及缓蚀剂、表面活性剂及防膨剂、铁离子稳定剂等添加剂相配伍，在井底高温下也不与之发生化学反应，以免生产沉淀造成二次污染。
储层酸化工艺技术现状酸化是一种使油气井水井增产增注的主要工艺方法之一，已经有100多年的历史。
油气井酸化的方法最早是1890年代提出的，最初使用的酸是盐酸，主要用于地层解堵。
随后开发了适用于各种地层的酸液以及各种添加剂。
现在常用的氢氟酸酸化方法是1933年由J.R.Wilson 首次提出，同年A.M.Mepherson首次把此方法应用于现场。
1940年道威尔公司把土酸用于油井中钻井液沉积物的清除获得了成功。
到70年代酸化技术形成了较完善的系统，80年代至今，酸化技术主要集中于增加活性酸的作用距离，延缓酸岩反应时间方面，并且形成了一些成熟的工艺方法，开发各种工作酸液体系和添加剂。
近年来国外已经有人开发了酸化专家系统，并且用它结合工程师的经验来对酸化的工艺设计。
一. 储层酸化技术概述1．酸化的原理酸化是一种使油气井增产的有效方法，它是通过井眼向地层注入工作酸液，利用酸与地层中可反应的矿物的化学反应，溶蚀储层中的连通孔隙或天然（水力）裂缝壁面岩石，增加孔隙、裂缝的流动能力，从而使油气井增产或注水井增注的一种工艺措施。
酸化技术有不同的分类方法，如按照作用原理可以分为解堵酸化和深传透酸化（深度酸化）；按照施工压力可分为基质酸化和压裂酸化。
下面就分别简单介绍各类的酸化原理：（1）基质酸化基质酸化也称常规酸化或解堵酸化，是指在井底施工压力小于储层破裂压力的条件下，将酸液注入地层，解除井筒附近的伤害，恢复储层产能的酸化。
在基质酸化中酸液不压开地层，酸液主要在岩石孔隙和天然裂缝内流动，并与孔隙或裂缝中的堵塞物质反应，使之溶解于酸液中达到解堵的目的。
基质酸化广泛应用于砂岩和碳酸盐岩储层。
对砂岩储层进行常规酸化作业时一般使用土酸，它是由盐酸和氢氟酸以及多种添加剂组成。
氢氟酸主要溶蚀孔隙中的石英、粘土、泥浆颗粒和泥饼等硅酸盐矿物，盐酸主要用于防止氢氟酸与粘土等硅酸盐类以及碳酸盐反应生成沉淀，同时盐酸与砂岩储层中的碳酸盐矿物反应可以使氢氟酸能够充分发挥溶蚀粘土的作用。
酸化技术现状、未来趋势及促进对策李禄发布时间：2021-10-26T07:20:24.385Z 来源：《基层建设》2021年第22期作者：李禄[导读] 压裂酸化技术是实现油气田增产的进攻性技术，在油气开发中的作用越来越重要新疆克拉玛依市建业能源股份有限公司摘要：压裂酸化技术是实现油气田增产的进攻性技术，在油气开发中的作用越来越重要，可以大幅度提高油气井产量，是国内外各大油田实现增产稳产的主要技术手段。
近年来，面对我国石油新储集层和区块开发难度增大、增产措施改造对象越趋复杂、老油区增产稳产性不容乐观的严峻态势，国家有关部门制定了一系列相关政策，鼓励我国石油公司加大勘探开发力度，推动油气资源产量上升，如国家发改委发布的《关于促进天然气协调稳定发展的若干意见》以及国家能源局发布的《页岩气发展规划（2016—2020年）》，都把推进油气产业发展作为重中之重。
我国严峻的油气产量形势，使得推进压裂酸化技术的发展成为当务之急。
因此，为了实现我国压裂酸化技术的快速发展，掌握我国压裂酸化技术的现状、存在的难点技术以及明确我国酸化技术的发展趋势至关重要。
关键词：石油工程；压裂酸化技术；现状；未来趋势引言油气资源是当前经济社会发展以及工业行业等发展的重要资源，是为各种设备设施正常运行提供重要保证的能源资源。
目前对于油气资源的需求量不断提高，在一定程度上对油气田的开采质量和效率提出了更高的要求。
将酸化压裂技术在油气田开发过程中合理应用对保证施工的顺利性极为有利，同时为开发过程的安全性提供了重要保障。
但在实际中还需要做好对酸化压裂技术的研究工作，不断提升这一技术应用水准，强化应用效果，完成油气田开发的目标和要求。
1酸化压裂技术酸化压裂技术按照应用目的、工艺特点、酸液类型等，可以具备较多维度的类型划分方式，以下从闭合酸化压裂、交替酸化压裂、稠化酸压裂三种较为常见的酸化压裂技术展开分析。
从闭合酸化压裂技术的角度来看，闭合酸化压裂技术是在岩层破裂压力较低下，通过泵入闭合酸的形式，对已闭合裂缝、部分闭合裂缝进行拓展、延伸、沟通串联裂缝下，改善井岩与油气层的连接通道，提高油气开采效率，是酸化压裂技术常用应用方式，对酸化压裂技术的应用，一般需要重视压降形式，对地层裂缝闭合情况进行测试，压力下降缓慢下，便可以依托闭合酸泵注形式，拓展延伸裂缝，从交替酸化压裂的角度来看，交替酸化压裂技术是在交替使用压裂液、酸化液，该技术可以为酸化液，提供裂缝空间，及适宜的温度环境，同时还可以在减缓酸液与岩层基体长时间作用下，延长酸化深度，增强拓展裂缝的稳定性，也可以避免酸化次生物等对裂缝在造成二次损害，从稠化酸压裂技术来看，稠化酸压裂技术在降滤失、流体粘度、缓溶蚀、降摩阻、延伸酸化深度等方面，具有较好的裂缝拓展延伸作用，此外，酸性偏高稠化酸还可以在溶蚀碳酸盐、钙镁化合物等上具有较好的表现，具体应用时，稠化酸的pH值一般需要控制在合理范围内，保障稠化酸压裂技术应用质量。
甜菜碱类自转向酸酸化技术室内实验研究曲占庆;曲冠政;齐宁;何利敏;于栋【摘要】地层非均值性的存在使得基质酸化处理必须采用转向技术,黏弹性表面活性剂自转向酸技术是最近发展起来的1种低伤害转向酸化新技术,其性能评价对指导自转向酸化技术的施工具有重要意义.为此,在室内合成甜菜碱的基础上,通过实验对甜菜碱自转向酸液进行性能评价.结果表明,pH值和Ca2+均能使体系黏度增大且具有协同效应；鲜酸、残酸体系黏度均随甜菜碱浓度增大而增大,随剪切速率增大而减小,剪切顺序对体系黏度基本上没有影响；pH值为2时,体系黏度最大,约为350 mPa·s；煤油和盐水能够使残酸体系破胶；通过渗透率分析和无因次注入倍数分析发现,油酸酰胺丙基甜菜碱具有良好的转向分流能力.%Matrix acidification should adopt self - diverting technology due to the existence of formation heterogeneity. Viscoelastici-ty surfactant self — diverting acid technology is newly developed acidification technology with low damage to formation and the performance of the acid is significant in instructing the acidification operation with self - diverting acid. Betaine is synthesized in laboratory and the performance of the Betaine self - diverting acid is evaluated. The results of the evaluation show that under the experimental conditions,the pH value and Ca2+ can increase system viscosity and have synergistic effect; the viscosity of fresh acid and residual acid increases with the increase in betaine concentration and decreases with the increase in shear rate and. Basically,shear order has no effect on the viscosity of the system; when pH value is 2,the viscosity of the system comes up to the maximum,about 350 mPa · s; kerosene and salt water can make theresidual acid system gel - breaking; it is found that oleic amide propyl betaine has good capacity of diverting and split - flow ihrough the permeability analyses and dimensionless injection fold analyses.【期刊名称】《特种油气藏》【年(卷),期】2012(019)005【总页数】4页(P120-123)【关键词】甜菜碱;自转向酸;酸化;室内实验;性能评价【作者】曲占庆;曲冠政;齐宁;何利敏;于栋【作者单位】中国石油大学(华东),山东青岛 266555;中国石油大学(华东),山东青岛 266555;中国石油大学(华东),山东青岛 266555;中国石油大学(华东),山东青岛266555;中国石油大学(华东),山东青岛 266555【正文语种】中文【中图分类】TE357.2酸液在地层的有效分布是基质酸化处理的关键，地层的非均质性使酸液往往沿高渗层指进，需要借助转向技术才能使低渗层得到有效处理。
转向酸化技术综述X贾新峰1,李建丽2(1.中国石油勘探开发研究院,北京 100083;2.西南石油大学,成都 610500) 摘 要:钻井、生产或修井过程中,大多数井会发生伤害,即近井地带渗透率降低,影响产能。
因此需要对其进行压裂或酸化等作业,以解除伤害,提高产能。
本文详细介绍了二次伤害形成的原因及转向酸化的作用机理,同时介绍了常规转向酸化技术——机械转向和化学转向技术及国外转向酸化技术近几年的发展方向。
关键词:地层伤害;转向酸化;常规转向酸化;黏弹性表面活性剂酸1 引言在钻井、生产或修井过程中,由于岩石挤压破碎、钻井液固相入侵、颗粒运移、润湿反转等〔1〕,绝大多数井会产生伤害——近井地带渗透率降低,因此需要对其进行酸化。
油水井酸化主要是通过向地层注入含有HF液,HCI酸或HFB酸等酸液,使酸液同许多硅质矿物包括石英和粘土反应,解去近井地带的堵塞物(如氧化铁、硫化亚铁、粘土等),恢复地层渗透率;还可溶解近井带的部分岩石,扩大孔隙结构的喉部,提高地层渗透率〔2〕。
2 地层二次伤害及解决办法2.1 二次伤害将含有HF的酸液注入地层后,HF酸与地层矿物发生发应,将其溶解。
在此过程中会产生很多一次、二次、三次反应产物,反应产物间又将再次发生化学反应,引起大量固体沉淀和非晶质凝胶。
这些固体沉淀和非晶质凝胶物质在近井地带和其他地方,将会导致对地层的二次伤害,从而影响酸化处理效果。
总的来说,地层中产生沉淀的主要反应如下: 2Na++H2SiF6Na2SiF6+H2O(1)为了防止Na2SiF6沉淀,在主酸液HF注入之前,需注氯化铵前置液,将地层盐水驱替进入井眼区域。
2H++2F-+CaCO3CaF2+CO2+H2O(2)为了防止CaF2沉淀,在主酸液HF注入之前,需注HCl或有机酸前置液,以除去钙基矿物(白云石、方解石、铁白云石等)。
26HF+Al2Si4O10(OH)24H2SiF6+2AlF (OH)2+8H2O(3)H2SiF6+6Al++2OH-6AlF2++SiO2・2H2O(4)为了防止硅的水化物的沉淀,需在主酸液中加入HCl或有机酸。
26HF+A l2Si4O10(OH)2+4HCl4H2SiF6+ 2AlF2++12H2O+4Cl-(5)以上五个方程表明砂岩酸化过程是极其复杂并存在风险的,在高温地层,风险更高〔1〕。
2.2 二次伤害的解决方法二次伤害可依具体情况通过以下几种方式解决:¹向HF中加入过量的HCl,以降低HF的pH 值,低的pH值可溶解更多的反应产物。
这是土酸(HF∶HCl=1∶4)和当前许多其他酸,如Cdanski 酸(HF∶HCl=1∶9)的基础;º用“延迟酸配方”,缓慢产生HF,使其能深度酸化且稀释反应产物。
这是粘土酸(HBF4)和SGM A (自转向酸)采用的方法;»中强度土酸是另一种降低反应产物浓度的策略;¼采用缓冲酸技术,限制氢离子(H+)的释放来控制HF的生成,可实现深度酸化;½使用顶替液,通常是稀HCl或NH4Cl盐水,将含有反应产物的HF残酸驱出近井地带;(6)快速返排技术。
经常当pH还在低值时就要尽快返排。
然而,不仅硅酸盐会引起沉淀,许多砂岩都含有碳酸盐矿物,从而引起CaF2沉淀。
这也是油层伤害的一个潜在因素。
因此经常采用前置液(HCl或其他79 2008年第22期 内蒙古石油化工X收稿日期:2008-05-12作者简介:贾新峰(1983-),男(汉族),河南省巩义市人,2006年7月毕业于西南石油大学石油工程专业,获工学学士。
在读硕士,主要从事酸化压裂、防砂方面的研究。
不含F的酸液)去溶解碳酸盐矿物。
3 常规转向技术在实际应用中,HCl前置液通常会首先进入连通孔隙而避开渗透率低的伤害区域,随之HF主酸液也进入高孔隙度区域,导致堵塞区域的粘土和硅酸盐矿物得不到处理。
在多级酸化中,这种情况就更严重。
并最终导致大部分酸液流入少数蚓孔,而主要目标区域没有得到有效酸化。
因此,需要使酸液转向,从而均匀酸化整个地层。
转向剂的作用即是平衡酸液流动,使不同渗透率的地层均能得到酸化。
按作用机理,转向酸化技术主要分为机械转向和化学转向等〔3〕。
3.1 机械转向机械转向可主要分为封隔器转向和堵球转向。
机械转向技术很笨重,所需的现场装置设备既费时又昂贵,其有效性受到孔眼圆度、光滑度和射孔数量的影响且颗粒转向剂很难排出,容易引起地层伤害。
因此机械转向技术的应用范围已经很小。
3.2 化学转向化学转向剂是不溶于酸但溶于水或者烃的化学物质。
它可在砂岩壁面产生低渗滤饼,也可通过注入黏性高分子段塞而降低高渗层的注入能力。
化学转向剂分为两类:一类是粒状暂堵剂,如苯甲酸、硼酸、萘、油溶性树脂等,这类暂堵剂的堵塞是通过水溶或油溶的方法解堵;另一类是冻胶型暂堵剂,如铬冻胶、硼冻胶等,这类暂堵剂的堵塞是通过加在其中的破胶剂解堵。
完全溶解材料的发展使转向技术获得较大进步,完全溶解转向剂包括蜡、聚合物、树脂、岩盐和苯甲酸等。
其中蜡、聚合物和树脂等用于油井;岩盐和苯甲酸等用于水井。
泡沫转向、聚合物转向技术在国外是重要的化学转向技术,黏弹性表面活性剂转向技术则是最新发展的一项化学转向技术。
以下便是对泡沫转向、聚合物转向技术及黏弹性表面活性剂转向技术的介绍。
3.2.1 泡沫转向泡沫至少从20世纪60年代就开始用作酸化作业的转向剂。
加入气体和表面活性剂后,酸液就能产生泡沫,通过气泡在高渗透层叠加的贾敏效应封堵高渗透层,而地层中的油可解除泡沫产生的堵塞。
泡沫可与酸交替注入〔3〕地层。
泡沫转向酸是通过增加气的饱和度来降低水的饱和度的。
该转向酸一旦进入地层,大部分水就会从泡沫中分离出来。
但用作酸化转向的泡沫既不强韧也不持久,这是由于¹油使大多数泡沫的强度削弱甚至破坏;»温度高于93℃时,大多数泡沫不稳定,受到温度的严格限制;»在渗透率极高的储层中,存在高渗漏现象,泡沫的有效性很小。
NF-Djabbarah等人研究了蒸汽泡沫的转向技术。
评价了几种表面活性剂,发现直链烷基甲苯磺酸盐在单管填砂模型中具有较高的流动阻力,在南Belridg油田注蒸汽条件下,这种表面活性剂具有较好的抗盐性、耐油性和热稳定性。
泡沫的形成和扩散导致蒸汽转向,从而提高了扫油效率,大大提高了原油采收率,同时降低了蒸汽注入量。
近年来发展了水基泡沫转向技术,该技术具有很多优点:¹滤失低,暂堵效率高;º转向分流作用明显且快速有效;»适应性强,不受射孔段跨距大小限制(封隔器分层酸化技术则受限);¼适应范围广,能适应射孔、衬管和裸眼等多种完井方式〔4〕等。
3.2.2 聚合物转向就地聚合物酸液可提高酸液的黏度,因此可以应用于酸化转向。
该酸液由酸溶性聚合物、pH缓冲剂、交联剂及解聚剂组成。
聚合物一般为聚丙烯酰胺类的聚合物、氨基聚合物等;交联剂可为锆盐、铁盐如三氯化铁等;解聚剂可为树脂包覆的氟化钙或是氯化肼等。
高聚物体系交联凝胶酸(XLGA)已经在油田中作为自转向流体来使用。
就地聚合物酸液体系依赖于pH值来激发黏度的增加。
pH活化了体系中的金属试剂,该金属试剂使聚合物分子链发生交联,增加了聚合物流体的黏度和流体的流动阻力。
pH值的进一步增大会钝化金属试剂的交联,打破聚合物的交联,使聚合物分子链相互分开,黏度下降。
pH值为2时,聚合物与交联剂反应后形成一种黏性凝胶。
此时酸的质量分数降低到大约0.04%,黏度达到1000mPa・s,可将未参加反应的酸转向至没有酸化的区域。
当pH值为4～5时,聚合物和交联剂解体,凝胶的黏度下降,酸液黏度也降低,较容易从地层移出。
交联聚合物溶液(LPS)是由低浓度部分聚丙烯酰胺(H PAM)与交联剂柠檬酸铝(A1Cit)交联形成的交联聚合物线团(LPC)分散在水中形成的体系。
李明远等人进行的并联岩心驱油实验、毛玻璃可视模型和微观可视模型驱油实验结果都表明,交联聚合物溶液能够封堵高渗透的水流通道,使后续驱替液转向至低渗透的含油层,实现了液流转向,提高了改造效果〔5〕。
3.2.3 黏弹性表面活性剂转向表面活性剂分子由水溶性基团(头部)和油溶性基团(尾端)组成。
其性能依赖于表面活性剂头部的80内蒙古石油化工 2008年第22期 大小、尾端的长度和结构、表面的电荷、离子强度以及温度等。
表面活性剂独特的性能,使其在许多油井处理中起关键作用。
表面活性剂能够有效地降低表面张力、改变润湿性、清除残余油、作为腐蚀抑制剂等,也能用作返泥浆剂、酸-油乳化中的乳化剂和破乳剂。
黏弹性表面活性剂酸液体系一般为双子季铵盐类表面活性剂,当酸液体系进入到高渗透地层后,它会同碳酸盐基岩发生反应,并在地层中形成条虫状酸蚀孔洞。
HC1与岩石中CaCO3之间的反应会生成CaCl2盐水(残酸)。
CaCl2的存在和由于酸液消耗而导致的pH值升高是酸液在地层中稠化与胶化的原因。
VDA是一种黏弹性表面活性剂基酸液配方,适用于碳酸盐油气藏强化增产处理,尤其适宜于处理那些渗透率分布极不均匀的薄层。
当VDA表面活性剂系统与岩石基质发生反应时,作业流体的黏度提高,起到一种暂堵剂的作用,使得VDA逐层转向,进入到未被处理的低渗透率层段。
现有VDA的适用极限温度为300℃(在酸浓度范围为3%～28%HCI)。
M ajdi Al等人在科威特北部油田的M auddud油藏进行了试验,效果良好〔6〕。
马利成,李爱山等人合成了一种新型的黏弹性表面活性自转向酸VDA-SL。
室内实验结果表明,当酸液质量分数为25%左右时,VDA-SL黏弹性表面活性自转向酸的粘度为20m Pa・s左右,当酸液质量分数从21%降低到10%时,粘度出现变化,并在15%左右时粘度出现最大值,达到650mPa・s。
其变粘特性及机理与文献报导的高分子类变粘酸明显不同。
VDA-SL自转向酸的变粘范围出现在酸岩反应的主要阶段,可以更有效地起到降滤和转向作用〔7〕。
Tay lor等人研究的VES基自转向酸液体系具有相对较高的温度稳定性〔8〕。
流变性实验表明,酸液与CaCO3反应后,其黏度快速升高。
当温度达到149℃时,VES基自转向酸液体系仍然具有稳定性。
多孔岩心实验表明此酸液体系既能处理高渗透率岩心又可处理低渗透率岩心。
此外,朱怀江等人根据刘玉章等人提出的研制深部液流转向剂的思路,合成了一种新型深部液流转向剂、柔性转向剂(SR-3),这种转向剂具有韧性好、可任意形变、不易破碎断裂、化学稳定性高的优点。
当粒径/孔喉比趋近于1时,柔性转向剂的蠕变突破压力仅略高于堵塞压力。
随着粒径/孔喉比上升,孔喉越小,柔性颗粒堵塞孔喉进入孔道所需发生的形变越大,致使堵塞压力增大。
然而蠕变突破压力上升的幅度更大〔9〕。
