CN109456751B - 一种低伤害稠化酸及其制备方法和应用 - Google Patents

一种低伤害稠化酸及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

一种低伤害稠化酸，以稠化酸液的总重量为基准，各组分的质量分数为：酸液稠化剂2‑10％，酸化缓蚀剂1‑4％，铁离子稳定剂1‑3％，酸10‑28％，余量为水；本发明以粘弹性表面活性剂作为稠化剂在酸化中使用，可有效延缓酸岩反应速率，产生具有良好导流能力的酸蚀蚓孔，实现深部酸化；与聚合物类稠化酸相比，表面活性剂类稠化酸体系具有原料易得，配制简单，易于破胶，对地层伤害小，不添加交联剂，易返排的的优点。

Description

一种低伤害稠化酸及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种低伤害稠化酸及其制备方法和应用，属于油气田酸化压裂技术领域。
技术背景
随着经济的迅速发展，我国油气的需求量越来越大，加之东部老油田开发进入中后期，常规增产措施效果变得微乎其微，因而非常规油气田成为勘探开发的热点。酸化技术作为一种有效的增产改造措施被广泛采用，而酸化的效果主要取决于酸化工作液的性能。
但是，常规酸液却存在许多缺点，例如酸岩反应过快，导致酸液过早被消耗，不能到达预计地层；滤失速度快，增加施工费用；腐蚀管道，影响油气生产。为了达到均匀深度酸化的目的，人们对新型酸液体系的开发进行了大量的研究，包括稠化酸，自转向酸，乳化酸和泡沫酸。其中，稠化酸被认为是一种很有潜力的新型酸液体系。稠化剂作为稠化酸最重要的添加剂之一，主要通过增加酸液的粘度，降低H+向岩石表面的扩散速率，延缓酸液与地层岩石之间的反应速率来实现深部酸化。
目前有许多常用的酸液稠化剂与水基压裂液稠化剂类似，例如瓜胶及其衍生物、纤维素及其衍生物、合成类聚合物等。但是天然高分子聚合物及其衍生物在酸液中稳定性比较差，而且易生物降解，因此现场主要使用合成类聚合物。但是合成类聚合物也有其缺陷，普遍存在耐温抗盐性能差的特点，而且残留聚合物会留在地层中，堵塞酸蚀通道，造成地层污染，降低地层改造效果。这些都对酸液增稠剂提出了更高的要求。
发明内容
针对现有的聚合物类稠化酸耐温抗盐性差、在地层中容易残留而伤害地层的问题，本发明提供一种低伤害稠化酸及其制备方法和应用，该稠化酸体系具有操作简单，易于破胶，对地层伤害小，不添加交联剂，易返排的特点。
本发明的技术方案如下：
一种低伤害稠化酸，以稠化酸液的总重量为基准，各组分的质量分数为：酸液稠化剂2-10％，酸化缓蚀剂1-4％，铁离子稳定剂1-3％，酸10-28％(以纯酸计)，余量为水。
进一步的，所述的酸液稠化剂由油酰胺丙基二甲胺(FLY)与十六烷基二甲基叔胺(FL16)或十四烷基二甲基叔胺(FL14)按照1.5～3：1～2.5的质量比构成。
进一步的，所述的酸为盐酸，浓度为10-36％。
进一步的，所述铁离子稳定剂由柠檬酸与异维C钠按照4：1的质量比构成。
一种低伤害稠化酸的制备方法，将酸与水在容器中混合均匀，再依次加入稠化剂、酸化缓蚀剂和铁离子稳定剂，于常温下在200r/min的速度下搅拌均匀，即制得低伤害稠化酸。
进一步的，所述的低伤害稠化酸用于碳酸盐岩油气藏的酸化酸压增产中。
本发明的有益效果：
本发明以粘弹性表面活性剂作为稠化剂在酸化中使用，可有效延缓酸岩反应速率，产生具有良好导流能力的酸蚀蚓孔，实现深部酸化；与聚合物类稠化酸相比，表面活性剂类稠化酸体系具有原料易得，配制简单，易于破胶，对地层伤害小，不添加交联剂，易返排的的优点。
随着酸的消耗和pH的增加，表面活性剂分子开始聚集并彼此缠结以形成蠕虫状胶束，进一步增强了酸溶液的粘度，可有效延缓酸岩反应速率，实现深部酸化；同时，残酸与烃类物质的混合可破坏表面活性剂分子的蠕虫状胶束，实现自动破胶，能够有效解决聚合物类稠化酸的聚合物残留问题。
具体表现为：(1)稠化剂增粘效果好，在2％加量下粘度就可到达40mPa.s；(2)稠化酸剪切稳定性良好，在170s-1和511s-1下情况下剪切90min，粘度可保留95％以上；(3)在120℃的条件下，缓速作用是常规酸液的3-4倍，可有效延缓酸岩反应，实现深部酸化；(4)该体系在酸岩反应后，遇烃类物质可自动破胶，破胶液粘度低于5mPa.s，易于返排；(5)酸液与各种添加剂如铁离子稳定剂、缓蚀剂配伍性良好，不产生残渣或絮凝物，对地层伤害小。
附图说明
图1是对实施例1中产品的剪切稳定性能评价结果；
图2是对实施例1中产品的温度稳定性能评价结果；
图3是对实施例1中产品的低伤害性能评价结果，a为聚合物型稠化酸，b为表面活性剂型稠化酸。
具体实施方式
为了充分介绍本发明，通过下述具体实施方式，对本发明作详细阐述。以下实施例仅用于进一步说明本发明，但不限制本发明。实施例中的浓度及含量均为质量百分比。
实施例1
一种低伤害稠化酸，其组分按质量分数：酸液稠化剂4％、酸化缓蚀剂1％、铁离子稳定剂1％、盐酸18％，以纯酸计、其余为水；
所述的酸液稠化剂为油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十六烷基二甲基叔胺(FL16)的混合物，质量比2.75：1.25；
所述铁离子稳定剂为柠檬酸与异维C钠的混合物，其质量比为4：1。
低伤害稠化酸的制备方法，通过以下步骤实现：
按比例将油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十六烷基二甲基叔胺(FL16)的混合物与酸液在容器中混合均匀，再依次加入1％酸化缓蚀剂和1％铁离子稳定剂，混合后搅拌均匀，即可形成稠化酸液。
在HAKKE MARSⅢ流变仪上对实施例1中产品进行剪切稳定性能评价，该产品剪切稳定性良好，在170s-1和511s-1下情况下剪切90min，粘度可保留97.6％以上，参见图1；在170s-1下对实施例1中产品做温度扫描，发现其在170s-1，120℃粘度可达到54mPa.s，参见图2。
将实施例1中产品驱替过的岩心与聚合物作为稠化剂的酸液驱替过的岩心做对比，发现实施例1产品对地层伤害更小，参见图3。
实施例2
一种低伤害稠化酸，其组分按质量分数：酸液稠化剂2％、酸化缓蚀剂2％、铁离子稳定剂2％、盐酸18％，以纯酸计、其余为水；
所述的酸液稠化剂为油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十六烷基二甲基叔胺(FL16)的混合物，质量比2.75：1.25；
所述铁离子稳定剂为柠檬酸与异维C钠的混合物，其质量比为4：1。
低伤害稠化酸的制备方法，通过以下步骤实现：
按比例将油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十六烷基二甲基叔胺(FL16)的混合物与酸液在容器中混合均匀，再依次加入2％酸化缓蚀剂和2％铁离子稳定剂，混合后搅拌均匀，即可形成稠化酸液。
在HAKKE MARSⅢ流变仪上对实施例2中产品进行剪切稳定性能评价，该产品剪切稳定性良好，在170s-1和511s-1下情况下剪切90min，粘度可保留95.5％以上；在170s-1下对实施例2中产品做温度扫描，发现其在170s-1，120℃粘度可达到40mPa.s。
实施例3
一种低伤害稠化酸，其组分按质量分数：酸液稠化剂3％、酸化缓蚀剂2％、铁离子稳定剂1％、盐酸15％，以纯酸计、其余为水；
所述的酸液稠化剂为油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十六烷基二甲基叔胺(FL16)的混合物，质量比2.5：1.5；
所述铁离子稳定剂为柠檬酸与异维C钠的混合物，其质量比为4：1。
低伤害稠化酸的制备方法，通过以下步骤实现：
按比例将油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十六烷基二甲基叔胺(FL16)的混合物与酸液在容器中混合均匀，再依次加入2％酸化缓蚀剂和1％铁离子稳定剂，混合后搅拌均匀，即可形成稠化酸液。
在HAKKE MARSⅢ流变仪上对实施例3中产品进行剪切稳定性能评价，该产品剪切稳定性良好，在170s-1和511s-1下情况下剪切90min，粘度可保留95.6％以上；在170s-1下对实施例3中产品做温度扫描，发现其在170s-1，120℃粘度可达到48mPa.s。
实施例4
一种低伤害稠化酸，其组分按质量分数：酸液稠化剂4％、酸化缓蚀剂2％、铁离子稳定剂1％、盐酸15％，以纯酸计、其余为水；
所述的酸液稠化剂为油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十六烷基二甲基叔胺(FL16)的混合物，质量比3：1；
所述铁离子稳定剂为柠檬酸与异维C钠的混合物，其质量比为4：1。
低伤害稠化酸的制备方法，通过以下步骤实现：
按比例将油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十六烷基二甲基叔胺(FL16)的混合物与酸液在容器中混合均匀，再依次加入2％酸化缓蚀剂和1％铁离子稳定剂，混合后搅拌均匀，即可形成稠化酸液。
在HAKKE MARSⅢ流变仪上对实施例4中产品进行剪切稳定性能评价，该产品剪切稳定性良好，在170s-1和511s-1下情况下剪切90min，粘度可保留96.3％以上；在170s-1下对实施例4中产品做温度扫描，发现其在170s-1，90℃粘度可达到67mPa.s。
实施例5
一种低伤害稠化酸，其组分按质量分数：酸液稠化剂4％、酸化缓蚀剂1％、铁离子稳定剂1％、盐酸18％，以纯酸计、其余为水；
所述的酸液稠化剂为油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十四烷基二甲基叔胺(FL14)的混合物，质量比2.75：1.25；
所述铁离子稳定剂为柠檬酸与异维C钠的混合物，其质量比为4：1。
低伤害稠化酸的制备方法，通过以下步骤实现：
按比例将油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十四烷基二甲基叔胺(FL14)的混合物与酸液在容器中混合均匀，再依次加入1％酸化缓蚀剂和1％铁离子稳定剂，混合后搅拌均匀，即可形成稠化酸液。
在HAKKE MARSⅢ流变仪上对实施例5中产品进行剪切稳定性能评价，该产品剪切稳定性良好，在170s-1和511s-1下情况下剪切90min，粘度可保留97.3％以上；在170s-1下对实施例5中产品做温度扫描，发现其在170s-1，120℃粘度可达到51mPa.s。
实施例6
一种低伤害稠化酸，其组分按质量分数：酸液稠化剂2％、酸化缓蚀剂3％、铁离子稳定剂2％、盐酸18％，以纯酸计、其余为水；
所述的酸液稠化剂为油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十四烷基二甲基叔胺(FL14)的混合物，质量比2.5：1.5；
所述铁离子稳定剂为柠檬酸与异维C钠的混合物，其质量比为4：1。
低伤害稠化酸的制备方法，通过以下步骤实现：
按比例将油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十四烷基二甲基叔胺(FL14)的混合物与酸液在容器中混合均匀，再依次加入3％酸化缓蚀剂和2％铁离子稳定剂，混合后搅拌均匀，即可形成稠化酸液。
在HAKKE MARSⅢ流变仪上对实施例6中产品进行剪切稳定性能评价，该产品剪切稳定性良好，在170s-1和511s-1下情况下剪切90min，粘度可保留95.3％以上；在170s-1下对实施例6中产品做温度扫描，发现其在170s-1，90℃粘度可达到46mPa.s。
实施例7
一种低伤害稠化酸，其组分按质量分数：酸液稠化剂3％、酸化缓蚀剂2％、铁离子稳定剂1％、盐酸15％，以纯酸计、其余为水；
所述的酸液稠化剂为油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十四烷基二甲基叔胺(FL14)的混合物，质量比2.75：1.25；
所述铁离子稳定剂为柠檬酸与异维C钠的混合物，其质量比为4：1。
低伤害稠化酸的制备方法，通过以下步骤实现：
按比例将油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十四烷基二甲基叔胺(FL14)的混合物与酸液在容器中混合均匀，再依次加入2％酸化缓蚀剂和1％铁离子稳定剂，混合后搅拌均匀，即可形成稠化酸液。
在HAKKE MARSⅢ流变仪上对实施例7中产品进行剪切稳定性能评价，该产品剪切稳定性良好，在170s-1和511s-1下情况下剪切90min，粘度可保留96.8％以上；在170s-1下对实施例7中产品做温度扫描，发现其在170s-1，120℃粘度可达到52mPa.s。
实施例8
一种低伤害稠化酸，其组分按质量分数：酸液稠化剂3％、酸化缓蚀剂2％、铁离子稳定剂2％、盐酸20％，以纯酸计、其余为水；
所述的酸液稠化剂为油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十四烷基二甲基叔胺(FL14)的混合物，质量比3：1；
所述铁离子稳定剂为柠檬酸与异维C钠的混合物，其质量比为4：1。
低伤害稠化酸的制备方法，通过以下步骤实现：
按比例将油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十四烷基二甲基叔胺(FL14)的混合物与酸液在容器中混合均匀，再依次加入2％酸化缓蚀剂和2％铁离子稳定剂，混合后搅拌均匀，即可形成稠化酸液。
在HAKKE MARSⅢ流变仪上对实施例8中产品进行剪切稳定性能评价，该产品剪切稳定性良好，在170s-1和511s-1下情况下剪切90min，粘度可保留94.8％以上；在170s-1下对实施例8中产品做温度扫描，发现其在170s-1，120℃粘度可达到64mPa.s。
在研究中发现，粘弹性表面活性剂也有被用于转向酸中，在此进行一下区别说明，转向酸主要用于酸化中的基质酸化，其中的粘弹性表面活性剂主要是增粘作用，以达到均匀酸化的目的；而稠化酸主要用于碳酸盐岩的酸化压裂，其中的粘弹性表面活性剂主要是增稠、缓速及降滤失作用，以实现深部酸化的目的，两者的目的有根本性区别。

Claims (3)

1.一种低伤害稠化酸，其组分按质量分数：酸液稠化剂4％、酸化缓蚀剂1％、铁离子稳定剂1％、盐酸18％，以纯酸计、其余为水；
所述的酸液稠化剂为油酰胺丙基二甲胺(FLY)和十六烷基二甲基叔胺(FL16)的混合物，质量比2.75∶1.25；
所述铁离子稳定剂为柠檬酸与异维C钠的混合物，其质量比为4∶1。
2.如权利要求1所述的一种低伤害稠化酸的制备方法，其特征在于，将酸与水在容器中混合均匀，再依次加入稠化剂、酸化缓蚀剂和铁离子稳定剂，于常温下在200r/min的速度下搅拌均匀，即制得低伤害稠化酸。
3.如权利要求1所述的一种低伤害稠化酸的应用，其特征在于，应用于碳酸盐岩油气藏的酸化酸压增产中。
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