中低温VES-BAT自转向酸性能评价

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2013年4月 第32卷第2期 大庆石油地质与开发 Petroleum Geology and Oilfield Development in Daqing Apr.,2013 V01.32 No.2 

DOI:10.3969/J.ISSN.1000—3754.2013.02.026 

中低温VES-BAT自转向酸性能评价 

曲占庆 曲冠政 齐 宁 何利敏 李侠清 武世强 

(1.中国石油大学石油工程学院,山东青岛266555;2.大庆油田装备制造集团抽油机公司,黑龙江大庆 163255) 

摘要:VES—BAT自转向酸技术是新近发展起来的一种酸化处理技术。通过评价VES-BAT自转向酸流变性,分析 自转向酸变黏影响因素,研究了VES—BAT自转向酸与碳酸盐岩反应过程流变性的变化。实验发现:残酸表观黏 度适合70℃以内的储层;残酸体系对剪切敏感性较差;残酸体系表观黏度对油敏感、对水不敏感,具有控水透 油作用;随pH升高,VES—BAT溶液表观黏度呈上升趋势;Ca 能够使残酸体系表观黏度升高,Mg“和Na 则 对残酸体系表观黏度影响不大;随酸岩反应的进行,体系表观黏度总体呈上升趋势,并分别在HC1质量分数 12%和7%时出现表观黏度极大值,说明VES—BAT自转向酸鲜酸也同样具有缓速、降滤、自转向功能。 关键词:黏弹性表面活性剂;自转向酸;性能评价;实验研究;影响因素 中图分类号:TE357.2 文献标识码:A 文章编号:1000-3754(2013)O2-0130-06 

EVALUATIoN oF THE PERFoI ANCES oF MEDIUM AND 

LOW.TEMPERATURE VES.BAT SELF.DIVERTING ACID 

QU Zhanqing ,QU Guanzheng ,QI Ning 

(1.Petroleum Engineering College of China University Company ofEquipment Manufacturing Group ,HE Limin ,LI Xiaqing ,WU Shiqiang 

of Petroleum,Qingdao 266555,China;2.Pumping ofDaqing Oi ̄eld,Daqing 163255,China) 

Abstract:VES self-diverting acidizing technology is one of newly developed stimulations.Through the evaluation 

of the rheological property of the acid and the influencing factors of the acid on the viscosity,the changes of the 

property with carbonate rocks are researched.The experiment shows that the apparent viscosity of the residual acid is suitable for the formation below 70℃;the sensitivity of the residual acid system to the shear is rather poorer; 

the apparent viscosity of the system is not sensitive to oil and water,and furthermore possesses the actions of water control and oil filtration;with the increase of pH values,the viscosity has an upward trend;Ca“can make the印- 

parent viscosity rise,but Mg and Na have little effects on the viscosity of the system;With the reaction between the acid and the rocks,the system viscosity is generally enhanced and at the same time the maximum values appear 

when the viscosities are respectively 12%and 7%,thus prove that VES—BAT flesh acid also has the characteristics of retarding,filtration reducing and self-diverting. 

Key words:viscoelastic surfactant;self-diverting acid;performance evaluation;experimental study;influencing 

fact0r 

收稿日期:2012-04—17 改回日期:2012-09—27 基金项目:国家重大专项“大型油气田及煤层气开发”(2011ZX05051)。 作者简介:曲占庆,男,1963年生,教授,博士,从事采油工程领域相关技术研究。 E—mail:quzhq@upu.edu.ell

 第32卷第2期 曲占庆等:中低温VES—BAT自转向酸性能评价 ・131・ 

在对碳酸盐岩地层进行基质酸化处理时,储层 的非均质性¨ 和受伤害程度的差异性使得酸液在 

地层往往沿高渗层突进,使储层纵向渗透率的差异 性问题更为突出[2-5]。因此,往往采用转向技术以 

达到地层均匀进酸的目的。相比于常规酸化需要加 入转向剂,黏弹性表面活性剂(VES—BAT)自转 

向酸技术是新近发展起来的一种处理长井段、多层 次的酸化处理新技术 j,不需要单独加入转向剂, 

具有缓速、降滤失、自转向等优点。在室内合成适 

合于中低温自转向酸化处理的VES—BAT的基础上, 

对自转向酸液性能进行室内实验评价。以往的文献 中大多集中于对自转向酸残酸的性能评价 引, 笔者在评价残酸性能的同时,也对自转向酸鲜酸的 

性能进行了评价,从整体上认识VES.BAT自转向 

酸与碳酸盐岩酸岩反应过程流变性的变化,以便更 好地服务于自转向酸化作业。 

1作用机理 

该酸液体系由酸液、黏弹性表面活性剂及适量 

添加剂等复配而成。鲜酸表观黏度较低,跟水接 

近,酸液被泵人进地层以后,遵循阻力最小的原 则,首先进入渗透率较高的区域进行处理;随酸岩 

反应进行,酸液质量分数不断降低,体系pH升高 变为乏酸,黏弹性表面活性剂分子的存在形式发生 变化,由球形胶束转变为相互纠缠在一起的棒状或 

蠕虫状胶束,在酸蚀的孔、缝、洞表面形成高黏的 冻胶,同时黏弹性表面活性剂分子吸附在岩石表 

面,减缓H 向已反应岩石表面扩散,使酸液继续 

向深部穿透;同时,增加乏酸在高渗区域的渗透阻 

力,封堵高渗区域,将后续注入的酸液分流到低渗 透区域,起到分流转向的作用。 

当以冻胶形式存在的高黏态残酸体系遇到地层 烃类时,根据极性相近原则,亲油性有机物将被增 

溶进胶束的疏水基内核,蠕虫状胶束最终将膨解成 

为较小的球形胶束,冻胶结构遭到破坏,形成表观 黏度很低的水溶液,所以当自转向酸残酸冻胶体系 在地层中与原油接触便会破胶,并且地层水的稀释 

作用也可使黏弹性表面活性剂胶束破胶液化。 

2室内实验 

2.1实验仪器与药品 

仪器:流变仪、pH计、磁力搅拌器。 

药品:VES.BAT(自制)、盐酸、碳酸钙、氯 化镁、氯化钠、去离子水。 

2.2酸液的配制 

2.2.1鲜酸的配制 将VES.BAT加入一定质量分数的盐酸中,在 

磁力搅拌器的搅拌下用去离子水将酸液配制至所需 

质量分数,搅拌过程中注意控制搅拌速度使产生的 气泡最少。 

2.2.2残酸的配制 逐步将碳酸钙慢慢加入盐酸中,消耗酸液至所 

需pH。用磁力搅拌器确保碳酸钙颗粒分布的均匀 性,在酸液与碳酸钙都反应完成后,迅速加入所需 量的VES—BAT 9 J。在VES。BAT加入后再次测量校 

正样品pH。该方法的优点是能够使任意质量分数 

的酸液配制至所需pH。 

2.3残酸的流变性能 

在进行酸化作业时,自转向酸的自转向性能的 

实现是依靠残酸阶段所形成的高黏冻胶体系来实现 的。酸液在泵送及与地层岩石作用时,剪切作用对 

残酸体系表观黏度的影响很大。同时,地层温度对 

自转向酸液成胶性能也影响较大。因此,对自转向 

酸残酸的抗温和抗剪切性能进行评价,以便指导自 转向酸化作业。 

2.3.1抗温性能 

配制质量分数0.01%HC1+质量分数22% 

CaC1 +质量分数6%VES—BAT的自转向酸残酸, 

用磁力搅拌器搅拌6—8 h。随VES.BAT在残酸体 

系中的溶解,体系表观黏度逐渐升高。图1为剪切 速率为1O,2O,30 r/min条件下测试的自转向酸 

残酸体系表观黏度随温度的变化情况。 

温度/℃ 图1残酸黏温关系 Fig.1 Relations between the temperatures and 

apparent viscosities of the residual acid ・132・ 大庆石油地质与开发 2013钜 

由图1可以看出:该自转向酸残酸体系存在 

剪切稀释作用,为幂律流体。残酸体系表观黏度随 剪切速率的增加呈下降趋势,但下降程度不大。 剪切作用使由VES.BAT蠕虫状胶束相互纠缠 

所形成的超分子结构遭到破坏,分子之间的缠绕程 

度降低,宏观上表现为体系表观黏度随剪切速率的 

增加而降低。 该体系对温度变化比较敏感,在室温条件下, 体系表观黏度较大,基本在16 000 mPa・S以上; 

随温度的降低,体系表观黏度迅速降低,在70 时,体系表观黏度基本在2 500 mPa・s左右;温 

度继续升高,体系表观黏度降得很低,当温度为 

85℃时,体系表观黏度基本降为0。因此,该自转 向酸体系适合于70℃以下的中低温地层酸化处理, 

在7O℃时体系具有较高的表观黏度,表明其缓速、 

降滤、转向功能良好。体系表观黏度受温度影响较 大,从微观层面上分析主要是分子热运动对VES— 

BAT分子在体系中的存在状态影响占主导地位。 温度较低时,VES—BAT分子热运动较弱,分子缠 

绕程度比较大;随温度的升高,分子热运动加剧, 

VES.BAT分子挣脱蠕虫状胶束结构的束缚,在体 系中作杂乱的无规则热运动,导致蠕虫状胶束结构 

的破坏,宏观上表现为体系表观黏度的降低。 2.3.2抗剪切性能评价 配制质量分数0.01%HC1+质量分数22% 

CaC1 +质量分数6%VES-BAT的自转向酸残酸, 用磁力搅拌器搅拌6~8 h,在室温25 、剪切速 

率为20 r/min条件下,连续剪切60 min,测量自转 向酸残酸体系表观黏度随时间的变化情况(图2)。 

0 10 20 30 40 5O 60 剪切时间/mm 图2剪切对自转向酸残酸表观黏度的影响 Fig.2 Effects of the shear on the apparent viscosity of the self—diverting acid 由图2可以看出:恒定剪切速率和温度条件