CN111394078A - 一种泡沫均匀酸及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种泡沫均匀酸及其制备方法和使用方法，该泡沫均匀酸包括第一组分和第二组分；第一组分包括质量浓度≥31％的盐酸12～20份、质量浓度≥40％的氢氟酸4～9份、质量浓度为5％的磷酸1～7份、起泡剂1.5～2份、稳泡剂1.5～2份、季铵盐类表面活性剂0.5～2份和水55～66份；第二组分包括碳酸氢钠2～3份、起泡剂0.5～1.0份、稳泡剂0.5～1.0份、季铵盐类表面活性剂1.0～3.0份和水90～93份；制备时将第一组分和第二组分的原料混匀，得到解堵液A和解堵液B；使用时井口试压后依次注入所需解堵液B、水、解堵液A和水。本发明可降低油水井压力，现场能够形成稳定的泡沫流体，实现选择性的解堵。
Description
技术领域
本发明涉及油田储层改造技术领域，具体为一种泡沫均匀酸及其制备方法和使用方法。
背景技术
在我国，长庆油田是一种低孔、低渗和低压的砂岩油田。长庆油田开发至今产生了一批低产能和低效率的油井，这严重制约了油井的产能。这类砂岩油田储层物性差、非均质性强，由于长期注水会产生污染井，多次酸化会产生无效井等作业问题，基于油井增产的目的，需要使用泡沫均匀酸实施酸化解堵工艺。
泡沫均匀酸是用起泡剂及自产气剂产生的稳定的气体在酸液中的分散体系，自产气剂是一种添加剂，是可以产生气体的化学药剂。该气体为泡沫均匀酸注入地层后通过配方原料发生化学反应产生的气体，该酸液是根据油水井情况采用各种不同的酸液。泡沫均匀酸的配方本身就需要将酸液与实际使用的地层对应的工艺相结合。理论及试验结果证明，泡沫均匀酸在高温、高压和多孔介质油藏条件下具有良好的稳定性和起泡性、较好的选择性、缓速性及返排性。
如图1和图2所示，在施工中泡沫均匀酸最先进入渗透率较高的含水层，使流体流动阻力逐渐提高，进而在孔道中产生气阻效应。在叠加的气阻效应下，大部分剩余的泡沫均匀酸进入低渗透储层与岩石反应，形成更多的溶蚀通道，以解除低渗层污染、堵塞，改善油井产液剖面。但随着重复酸化轮次增加，重复酸化增注效果逐渐变差。因此，需要结合低孔、低渗和低压的这种储层自身条件及泡沫均匀酸的特点，研发新的泡沫均匀酸，以便提高酸化解堵效果。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种泡沫均匀酸及其制备方法和使用方法，操作方便、成本低，可降低油水井压力，现场能够形成稳定的泡沫流体，实现选择性的解堵。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种泡沫均匀酸，包括第一组分和第二组分；
所述的第一组分包括如下质量份数的原料：质量浓度≥31％的盐酸12～20份、质量浓度≥40％的氢氟酸4～9份、质量浓度为85％的磷酸1～7份、起泡剂1.5～2份、稳泡剂1.5～2份、季铵盐类表面活性剂0.5～2份和水60～75份；
所述的第二组分包括如下质量份数的原料：碳酸氢钠2～3份、起泡剂0.5～1.0份、稳泡剂0.5～1.0份、季铵盐类表面活性剂1.0～3.0份和水90～93.5份。
优选的，所述的第一组分按质量份数计还包括1～2份的缓蚀剂、0.5～1.0份的铁离子稳定剂和0.5～1.0份的防膨剂。
进一步，所述的缓蚀剂为季铵盐类缓蚀剂。
再进一步，所述的防膨剂为氯化铵。
优选的，所述的第二组分按质量份数计还包括1.0～2.0份的十二烷基苯磺酸钠。
一种泡沫均匀酸的制备方法，基于上述任意一项所述的泡沫均匀酸，将第一组分中的原料混合均匀得到解堵液A，以及将第二组分中的原料混合均匀得到解堵液B，所述的泡沫均匀酸包括解堵液A和解堵液B。
进一步，采用搅拌的方式得到解堵液A和解堵液B，搅拌速率均为100～300rpm，搅拌时间均为30～60min。
一种泡沫均匀酸的使用方法，基于上述任意一项所得的泡沫均匀酸，包括如下步骤，
步骤1，先在井口完成试压，之后计算解堵液A和解堵液B的用量；
步骤2，先在井内注入步骤1计算的解堵液B，注入完毕后再注入5～10m3的水，之后注入步骤1计算的解堵液A，注入完毕后最后注入5～10m3的水，完成物料的注入；
步骤3，待解堵液A和解堵液B在地层中反应后将所得的残酸反排。
进一步，步骤1中解堵液A和解堵液B的用量按如下公式得到，
V1+V2＝75×解堵层厚度×平均孔隙度，V1：V2＝3；
其中V1和V2分别为解堵液A和解堵液B的体积，单位为m3。
再进一步，步骤3中，解堵液A和解堵液B在地层中反应2～3h后将所得的残酸反排。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的泡沫均匀酸，针对低孔、低渗和低压的储层条件将原料分为第一组分和第二组分，第一组分包括质量浓度≥31％的盐酸、质量浓度≥40％的氢氟酸、质量浓度为85％的磷酸、起泡剂、稳泡剂、季铵盐类表面活性剂和水，并且质量比依次为(12～20)：(4～9)：(1～7)：(1.5～2)：(1.5～2)：(0.5～2)：(60～75)，以及第二组分包括碳酸氢钠、起泡剂、稳泡剂、季铵盐类表面活性剂和水，它们的质量比依次为(2～3)：(0.5～1.0)：(0.5～1.0)：(1.0～3.0)：(90～93.5)，这样盐酸和氢氟酸可以与地层中的碳酸盐反应，生成足量的CO2溶解于原油，在降压解堵的同时起到驱油作用；磷酸使泡沫均匀酸的酸液逐步与地层反应；起泡剂能降低泡沫均匀酸界面的表面张力，促使空气在地层中弥散，形成小气泡，并防止气泡兼并，增加分选界面，提高气泡的稳定性；稳泡剂具有延长和稳定泡沫的作用；季铵盐类表面活性剂在泡沫均匀酸的酸液中起着乳化、润湿、分散和助溶的作用；碳酸氢钠用于与第一组分接触后产生气体，并对地层进行溶垢。因此当将这二个组分投入地层后所形成的酸液粘度高，摩阻损失小，过滤失系数低，对水敏性地层可减轻黏土膨胀，在多孔介质中渗流优先进入高渗带，叠加的气阻效应形成比较高的参流阻力，使后续泡沫胶液转向进人需要处理的低渗层段，具有酸化调制的作用；而且泄压后气体膨胀，能提高排液速度和排出程度，同时有利于携带一些残渣、不溶物、微细颗粒，达到油层解堵的目的，提高油层的导流能力。常规土酸酸液在地层中与方解石、白云石反应会生成一定量的CO2，本发明的泡沫均匀酸酸液体系与碳酸盐反应，生成足量的CO2溶解于原油，在降压解堵的同时起到驱油作用。
进一步的，在第一组分增加1～2份的缓蚀剂、0.5～1.0份的铁离子稳定剂和0.5～1.0份的防膨剂，这样缓蚀剂可存在于地层中，能防止或减缓泡沫均匀酸对地层的腐蚀；铁离子稳定剂能保护油管，减小酸液对油管的腐蚀；防膨剂能明显防止储层中度粘土矿物水化膨胀和分散运移的作用，使油田注水的视吸水指数大幅度提高，可适用本发明的低渗油气层，能进容入粘土矿物层间，在多种化学力的作用下，达到高效稳定作用。
进一步的，第二组分增加1.0～2.0份的的十二烷基苯磺酸钠，可用于清洗杂质，改变泡沫均匀酸与油层形成的油水界面润湿度。
本发明泡沫均匀酸的制备方法，仅与分别进行混合均匀，即可待用。得到的泡沫均匀酸酸液体系适合长庆油田这样的低渗区块油，使水井增产、增注现场需要。泡沫均匀酸酸液能与岩石反应生成长链羧酸盐，减少甚至避免了重金属盐的沉淀同时对岩石有改变表面润湿性的作用，高效改造与保护结合，无颗粒大小选择不当、二次污染的问题，用量多少可调节，不存在暂堵剂浪费现象，可实现连续分流。
本发明泡沫均匀酸的使用方法，先在井口完成试压，之后可根据工艺规范，并且计算解堵液A和解堵液B的用量，先在井内注入解堵液B，注入完毕后再注入5～10m3的水作为隔离液，之后注入解堵液A，注入完毕后最后注入5～10m3的水，完成物料的注入，待解堵液A和解堵液B在地层中反应后正常将所得的残酸反排，之所以先注入解堵液B，再注入解堵液A，是因为解堵液B呈弱碱性，能够对近井地带的微生物堵塞、对有机质，油质堵塞解除。本发明的泡沫均匀酸在使用时缓解了注水井欠注、改善了生产效果，对同类油藏具有借鉴意义，具有一定推广价值。
附图说明
图1为泡沫均匀酸注入地层后分布的示意图。
图2为泡沫均匀酸在孔道中产生气阻效应的示意图。
图3为本发明所述的泡沫均匀酸解堵降压增注示意图。
图4为本发明所述的解堵实验仪器装配图。
图5为本发明所述的实验室内注入压力随注入时间变化的曲线。
图6为本发明所述的实验室内注入压力随酸液体积倍数变化曲线。
图7为本发明所述的对模拟原油污染的长岩心水相渗透率的影响曲线。
图8为本发明所述的对水污染的长岩心水相渗透率的影响曲线。
图中：1-气泡，2-岩石，3-泡沫均匀酸，4-地面，5-表层套管，6-注酸管柱，7-低渗透层，8-解堵液A，9-隔离液，10-解堵液B，11-射孔，12-近井地带，13-调压阀，14-中间容器，15-进口压力表，16-环压表，17-手摇泵，18-夹持器，19-温控***，20-氮气瓶，21-量筒。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明的泡沫均匀酸包括解堵液A和解堵液B，其中：
解堵液A包括：质量浓度≥31％的盐酸、质量浓度≥40％的氢氟酸、质量浓度为85％的磷酸、缓蚀剂、起泡剂、稳泡剂、表面活性剂、铁离子稳定剂、防膨剂、水；
上述物质的质量比依次为(12％～20％)：(4％～9％)：(1％～7％)：(1％～2％)：(1.5％～2％)：(1.5％～2％)：(0.5％～2％)：(0.5％～1.0％)：(0.5％～1.0％)：(60％～75％)。
盐酸和氢氟酸酸性较强，可以与地层中的碳酸盐反应，生成足量的CO2溶解于原油，在降压解堵的同时起到驱油作用；磷酸由于是二元弱酸，因此在地层反应时速度缓慢，使泡沫均匀酸的酸液逐步与地层反应。
缓蚀剂可存在于地层中，能防止或减缓泡沫均匀酸对地层的腐蚀，本发明选择的缓蚀剂为季铵盐类缓蚀剂。
起泡剂能降低泡沫均匀酸界面的表面张力，促使空气在地层中弥散，形成小气泡，并防止气泡兼并，增加分选界面，提高气泡的稳定性，一般所有的起泡剂均可，使用时可不限定具体物质。
稳泡剂是指具有延长和稳定泡沫，保持长久性能的表面活性剂。一般所有的稳泡剂均可，使用时可不限定具体物质。
表面活性剂在泡沫均匀酸的酸液中起着乳化、润湿、分散和助溶的作用，本发明选择的表面活性剂为季铵盐类。
铁离子稳定剂一般由铁络合剂和铁还原剂等组成，在油气井地层酸化压裂工艺中起的作用是保护油管，减小酸液对油管的腐蚀。
防膨剂是一种有机阳离子聚合物的混合物，分子链节含有多个阳离子基团，能以网络形式强力吸附在地层中粘土的交换点上，并通过分子间力和氢键力等作用，牢固吸附在粘土表面。防膨剂能明显防止储层中度粘土矿物水化膨胀和分散运移的作用，使油田注水的视吸水指数大幅度提高，可适用本发明的低渗油气层，能进容入粘土矿物层间，在多种化学力的作用下，达到高效稳定作用。本发明选择的防膨剂为氯化铵。
解堵液B包括：碳酸氢钠、起泡剂、稳泡剂、十二烷基苯磺酸钠、表面活性剂、水。
上述物质的质量比依次为(2％～3％)：(0.5％～1.0％)：(0.5％～1.0％)：(1.0％～2.0％)：(1.0％～3.0％)：(90％～93.5％)。
碳酸氢钠用于与解堵液A接触后产生气体，并对地层进行溶垢，起泡剂和稳泡剂的组分、作用均与解堵液A中提到的相同，十二烷基苯磺酸钠用于清洗杂质，改变油水界面润湿。表面活性剂的组分、作用均与解堵液A中提到的相同。
本发明的泡沫均匀酸在制备时，将解堵液A和解堵液B的各个组分按上述比例分别在容器中搅拌均匀，一般搅拌速率为100～300rpm，搅拌时间为30～60min，备用。
本发明的泡沫均匀酸具有较高的表观粘度，是一种缓速酸，可以实现深部酸化、密度较低，滤失量较低，低摩阻，与地层反应产生的气体能为残酸返排提供能量。该泡沫均匀酸酸化残酸携带能力强、界面张力更低，容易返排，无残渣，对储层具有良好的保护作用。
本发明的泡沫均匀酸在使用时，如图3所示，先在井口完成试压工作后，具体包括如下步骤，
步骤1：井口试压合格后，完成解堵液A8和解堵液B10的用量计算，具体方法为：总用量(单位为m3)＝75×解堵层厚度(单位为m)×解堵层平均孔隙度(单位为％)，其中只是涉及到数值相乘，解堵液B10的体积V1和解堵液A8的体积V2的比值为3；
步骤2，先通过注酸管柱6在井内注入解堵液B10，注入完毕后现场注入5～10m3的清水作为隔离液9，再继续注入解堵液A8，注入完毕后直接注入5～10m3清水，这样便将泡沫均匀酸的酸液完全注入到目的层中；
步骤3，待解堵液A8和解堵液B10在地层中充分反应2～3小时后将残酸反排。
下面将组成泡沫均匀酸的解堵液A和解堵液B在室内进行解堵实验。
利用如图4所示的仪器具体开展下列试验：
1，岩心液体渗透率测定；
2，地层敏感性评价试验；
3，油水相对渗透率测定；
4，外来流体对地层伤害评价试验；
5，长岩心流动试验；
6，驱油试验，如：水驱油、化学驱油试验；
7，采油工艺研究；如堵水调剖、酸化试验。
在上述试验中，岩心的尺寸一般为ф25×(25～80)㎜，试验参数如下，N2的驱替压力为4Mpa；
调压阀13的进口压力为16Mpa，出口压力为0～4MPa；
中间容器14的容积为1000mL，工作压力为16MPa；
进口压力表15的量程为25Mpa，精度为0.4级，用于岩心进口压力的测量；
环压表16的量程为25Mpa，环压设为20Mpa，精度为0.4级，用于夹持器环压测量；
手摇泵17的工作压力为60Mpa，用于给夹持器施加环压；
温控***19的工作温度为室温～150℃，用于控制岩心试验温度；
夹持器18选择的岩心尺寸为ф25×80㎜，工作压力为20MPa；
阀门管件的流程采用ф3×0.5㎜高压不锈钢管线连接而成，阀门采用DW3高压针型截止阀。
这些试验的具体操作相同，具体如下，
步骤1，将岩心切成长80㎜的小圆柱形，要求两端面与轴心垂直，之后将岩心洗油，抽空饱和水待用。
步骤2，中间容器14内灌满试验介质，试验介质包括解堵液B、解堵液A和清水，并密封好上盖，并将上述的仪器连接到高氮压气瓶20上，现场有高压泵，可按照上述的使用步骤分别加入这些试验介质。
步骤3，把岩心装入夹持器18并固定锁紧，之后用手动泵17给夹持器18旋加环压。
步骤4，调节调压阀13，打开相应容器上的阀门，用气顶水排除管线内的空气。
步骤5，调节调压阀13到需要的压力，用气压水的方法按上述顺序将试验介质分批注入岩心，岩心出口用量筒21收集。
步骤6，当进口压力、出口流量稳定后，记录压力及流量值，计算渗透率以及按照常规工序完成其他试验。
泡沫均匀酸的解堵作用如图5所示，由于泡沫均匀酸酸液中的酸性物质在地层中与碳酸盐发生化学反应产生CO2气体，CO2气体在油和水中的溶解度都很高。CO2溶于原油可使原油粘度下降，有效的降低油水间的界面张力。
得到的长岩心流动试验注入压力随体积变化曲线如图6所示，岩心实验后注入压力大幅下降，说明岩石空隙增大，堵塞解除。
对于岩心液体渗透率测定，泡沫均匀酸对污染岩心的解堵作用，如图7和图8所示，通过称取沉淀的重量，沉淀小的显示配伍性好，而且试验结果显示，泡沫均匀酸注入不仅能够大幅度提高原油污染后的岩心渗透率，对水污染后的岩心的渗透率也有明显的效果。随着泡沫均匀酸注入量的增加，对渗透率的改善程度加大。
将本发明的泡沫均匀酸应用于实际的地层后，列出了实际的四个区块，获得了表2的数据，并附上未使用前的数据，如表1所示，应用效果如表2所示，其中还涉及了井号、区块和措施日期。
需要说明的是，本发明所述的解堵液A和解堵液B在具体配置使用时，由于在现场使用量比较大，液体采用流量计取料，固体采用称重的方式取料，在表3、表4具体列举了每次使用时它们分别对应的量，其他与上述质量范围相适应的数据未列出。
表1-2019年本发明泡沫均匀酸使用前的效果表
表2-2019年应用本发明泡沫均匀酸的酸化解堵注水井降压措施效果表
表3-表2中各个井号对应的解堵液A的物料质量百分数
表4-表2中各个井号对应的解堵液B的物料质量百分数
通过表2和表1的对比，能够明显看到施工前后的压力变化，通过对油压和套压进行分析，可以看到油压和套压均下降明显，说明本发明的泡沫均匀酸降压效果明显。
Claims (10)
1.一种泡沫均匀酸，其特征在于，包括第一组分和第二组分；
所述的第一组分包括如下质量份数的原料：质量浓度≥31％的盐酸12～20份、质量浓度≥40％的氢氟酸4～9份、质量浓度为85％的磷酸1～7份、起泡剂1.5～2份、稳泡剂1.5～2份、季铵盐类表面活性剂0.5～2份和水60～75份；
所述的第二组分包括如下质量份数的原料：碳酸氢钠2～3份、起泡剂0.5～1.0份、稳泡剂0.5～1.0份、季铵盐类表面活性剂1.0～3.0份和水90～93.5份。
2.根据权利要求1所述的一种泡沫均匀酸，其特征在于，所述的第一组分按质量份数计还包括1～2份的缓蚀剂、0.5～1.0份的铁离子稳定剂和0.5～1.0份的防膨剂。
3.根据权利要求2所述的一种泡沫均匀酸，其特征在于，所述的缓蚀剂为季铵盐类缓蚀剂。
4.根据权利要求2所述的一种泡沫均匀酸，其特征在于，所述的防膨剂为氯化铵。
5.根据权利要求1所述的一种泡沫均匀酸，其特征在于，所述的第二组分按质量份数计还包括1.0～2.0份的十二烷基苯磺酸钠。
6.一种泡沫均匀酸的制备方法，其特征在于，基于权利要求1～5中任意一项所述的泡沫均匀酸，将第一组分中的原料混合均匀得到解堵液A，以及将第二组分中的原料混合均匀得到解堵液B，所述的泡沫均匀酸包括解堵液A和解堵液B。
7.根据权利要求6所述的一种泡沫均匀酸的制备方法，其特征在于，采用搅拌的方式得到解堵液A和解堵液B，搅拌速率均为100～300rpm，搅拌时间均为30～60min。
8.一种泡沫均匀酸的使用方法，其特征在于，基于权利要求6～7中任意一项所得的泡沫均匀酸，包括如下步骤，
步骤1，先在井口完成试压，之后计算解堵液A和解堵液B的用量；
步骤2，先在井内注入步骤1计算的解堵液B，注入完毕后再注入5～10m3的水，之后注入步骤1计算的解堵液A，注入完毕后最后注入5～10m3的水，完成物料的注入；
步骤3，待解堵液A和解堵液B在地层中反应后将所得的残酸反排。
9.根据权利要求8所述的一种泡沫均匀酸的使用方法，其特征在于，步骤1中解堵液A和解堵液B的用量按如下公式得到，
V1+V2＝75×解堵层厚度×平均孔隙度，V1：V2＝3；
其中V1和V2分别为解堵液A和解堵液B的体积，单位为m3。
10.根据权利要求8所述的一种泡沫均匀酸的使用方法，其特征在于，步骤3中，解堵液A和解堵液B在地层中反应2～3h后将所得的残酸反排。
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