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致密砂岩气藏混醇酸液体系研究

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致密 砂岩 气藏混醇酸 液体 研究
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收稿日期 : 20110731; 改回日期 : 20110929基金项目 : 中油重点工程项目 “吐哈油田低孔低渗 ( 致密砂岩气 ) 储层试油 、试采产能评价技术研究 ”( 2009D -2404 -01)作者简介 : 郭建设 ( 1970 - ) , 男 , 高级工程师 , 1993 年毕业于大庆石油学院钻井专业 , 2002 年毕业于西南石油大学管理科学与工程专业 , 获硕士学位 , 现从事油气田工程技术方面的科研与管理工作 。文章编号 : 1006 -6535( 2012) 02 -0101 -03致密砂岩气藏混醇酸液体系研究郭建设1, 卢红杰1, 吴 迪1, 刘平礼2, 梁 栩1( 1. 中油吐哈油田分公司 , 新疆 鄯善 838200; 2. 西南石油大学 , 四川 成都 610500)摘要 : 为解决巴喀油田致密砂岩气藏酸化时的水锁等地层伤害问题 , 研制出一种混醇酸液体系 , 用于改善地层气相渗透率和酸化效果 。通过室内实验筛选了醇 、酸的类型和浓度 , 评价了混醇酸液体系的表面张力特性及与添加剂配伍性 , 并通过岩心流动实验对混醇酸液体系的酸化效果进行了综合评价 。实验结果表明 , 醇具有良好的降低表面张力作用 , 甲醇与 6% 多氢酸混合形成多氢酸 + 醇酸液体系后对致密砂岩气藏岩心溶蚀率达到了 14. 08% ~ 15. 45%; 6%多氢酸 + 甲醇 /乙醇酸液体系和黏土稳定剂 、缓蚀剂 、助排剂等添加剂具有良好的配伍性 , 并且其表面张力和残酸表面张力均低于 25. 8 mN/m; 经多氢酸 + 醇体系酸化后岩心最终渗透率为基准渗透率的 14. 28 ~21. 00 倍 , 解堵效果明显 , 完全满足巴喀致密砂岩气藏酸化工艺要求 。关键词 : 混醇酸液 ; 致密砂岩气藏 ; 水锁 ; 酸化 ; 表面张力 ; 甲醇中图分类号 : 献标识码 : 巴喀油田下侏罗统致密砂岩凝析气藏位于新疆吐哈盆地台北凹陷北部山前构造带中部柯柯亚构造带 , 储层埋深为 2 800 ~ 4 300 m, 平均孔隙度为 4. 26%, 平均渗透率为 0. 26 ×10-3μ地层温度为 94. 8℃, 属高温 、低渗 、深层致密砂岩凝析气藏 。由于储层孔喉半径小 、毛管压力高 、渗透率低 、非均质性强 , 导致水锁伤害严重[ 1 -6]。前期采用土酸 、氟硼酸酸化 , 有效率只有 34%。因此 , 尝试在酸液中混入一定比例醇类 , 研究利用醇的特性 , 降低气藏含水饱和度 , 解除水锁伤害 , 改善高温深层条件下气相渗流条件 。由于高温深层酸岩反应速率快 、程度高 , 因此 , 筛选混醇酸液体系时需要在高温条件下检验醇 、酸 、添加剂的性能与配伍性 。1 混醇酸液体系主剂与浓度优选1. 1 醇的类型与浓度筛选用旋滴式表面张力仪测定不同浓度甲醇 、乙醇 、异丙醇的表面张力 。结果表明 , 随醇浓度增加表面张力下降 , 说明醇具有良好的降低表面张力作用 ; 相同浓度下 , 乙醇 、异丙醇的表面张力低于甲醇 。综合分析甲醇 、乙醇 、异丙醇等的表面张力 、共沸率 、解除水锁的能力 , 研究中首选甲醇作为酸液体系的溶剂 。实验中当醇浓度达到 20% 后 , 表面张力下降趋缓 , 因此初步筛选醇浓度不大于 20%。1. 2 酸液类型与浓度筛选利用巴喀油田 ( 3 540 m) 及 ( 3 678 m) 储层岩心制成的岩粉与不同浓度的盐酸 、土酸 、氟硼酸 、多氢酸及不同的混醇酸液进行溶蚀实验 , 分析岩粉与不同浓度和类型酸液的溶蚀率以及酸不溶物含量 , 评价酸液对岩心的溶解强度 ,并据此选择酸液体系和浓度 。1. 2. 1 实验步骤①将实验岩心碾磨成粉状 , 用 100 目筛网过滤 , 在 150℃下烘干 24 h, 放在干燥器里冷却备用 ;②将滤纸烘干 , 放在干燥器里冷却 , 称量滤纸质量 ;③称量 10 g 左右岩粉 , 置于烧杯中 ; ④配制 100 将酸液缓慢加入盛有岩粉的烧杯中 , 再将烧杯放入 90℃水浴中 , 反应 2 h; ⑤将反应后的岩粉用已经称量好的滤纸过滤 , 将滤纸和岩粉放在烘箱中烘干 , 再放入干燥器中冷却 , 冷却后称量其质量 ;102 特 种 油 气 藏 第 19 卷⑥用式 ⑴计算出各种酸液的溶蚀率 。ηc=( - ( ])00% ( 1)式中 : η %; g; g; g; g。1. 2. 2 实验结果与分析在高温条件下 , 多氢酸的溶蚀率最高 , 在15. 0% ~17. 0% 之间 ; 混醇多氢酸体系溶蚀率在14. 08% ~15. 45%之间 , 加入甲醇的酸液体系溶蚀效果好于乙醇和异丙醇 。多氢酸具有防垢除垢 、改变储层岩石润湿性 、缓速 、缓蚀 、保护砂岩胶结物等优点 , 并且适用于高温 、黏土含量高的油气藏[ 7];醇类具有缓速 、减少毛管力 、防止水锁 、快速恢复低渗气藏产能的作用 ; 巴喀致密砂岩气藏具有低渗 、水锁 /水相圈闭伤害 、二次沉淀伤害 、高温等特点[ 8], 考虑以上因素 , 选择混醇多氢酸体系 , 多氢酸的浓度为 6%, 醇类型优先考虑甲醇和乙醇 。2 混醇酸液体系与添加剂配伍性评价实验温度为室温 、90℃; 实验酸液用 6% 多氢酸体系 + 甲醇 、6%多氢酸体系 + 乙醇 ; 添加剂为缓蚀剂 、铁离子稳定剂 、黏土稳定剂 、助排剂和破乳剂 。配制混醇酸液 , 分别加入单项添加剂 , 各取其中 10 入试管中在室温 、90℃条件下静置 4 h,观察颜色 、透明度 、分层及沉淀情况 。实验结果表明 , 6%多氢酸 + 甲醇 /乙醇酸液体系和添加剂具有良好的配伍性 , 且透明 、无沉淀 、无分层 , 在高温条件下具有较好的稳定性 。3 混醇酸液体系表面张力测定3. 1 醇烷基链长对表面张力的影响参考文献 [ 9] 给出了 20℃ 时甲醇至异丁醇 6种不同烷基链长醇的表面张力分别为 22. 50、22. 39、23. 71、21. 32、25. 39、22. 94 mN/m, 表明同一温度下相同浓度醇的表面张力相差不大 , 且随着烷基链的增长而逐渐减小 。这是由于聚集在水分子表面的醇分子烷基链极性减弱了表面水分子间的相互作用力所致 , 并且醇的烷基链越长 , 醇分子的极性越弱 , 表面水分子的相互作用力越小 , 表面张力也就越小[ 9 -10]。3. 2 醇溶液浓度对表面张力影响用圆环法测定 20℃ 下甲醇 、乙醇 、正丙醇 、正丁醇不同浓度时的表面张力 ( 图 1) 。图 1 醇溶液表面张力与浓度关系曲线由图 1 可知 , 随着醇浓度的增加表面张力逐渐减小 , 甲醇 、乙醇的表面张力变化较为平和 , 正丙醇 、正丁醇的表面张力变化先陡峭后平缓 , 并且在浓度达到 3 左右时趋于稳定 。随着醇溶液浓度的改变 , 几种醇溶液的表面张力变化较大 。其中 , 正丁醇溶液的表面张力变化量最小 , 这说明随着物质的量的增大 , 浓度对表面张力的影响变小[ 10]。3. 3 混醇多氢酸酸液体系表面张力测定配制 6%多氢酸酸液 , 分别混加入甲醇 、乙醇 、异丙醇 , 在 20℃下测定混醇酸溶液的表面张力 , 以及与巴喀致密砂岩气藏岩心粉进行溶蚀反应后残酸的表面张力 。实验结果表明 , 混醇多氢酸酸液体系与残酸的表面张力在 23. 2% ~ 25. 8% 之间 , 均明显低于常规酸液体系 ( 盐酸 、土酸 、氟硼酸 、多氢酸 ) 酸蚀反应前后的表面张力 , 表明醇类有很好的降低酸液表面张力的作用 , 利于残酸返排 , 减少残酸对储层的二次沉淀伤害和有效解除致密气藏水锁伤害 。4 岩心酸化效果实验评价4. 1 实验方法与条件采用高温 、高压酸化效果实验仪 , 在一定温度 、第 2 期 郭建设等 : 致密砂岩气藏混醇酸液体系研究 103压力下 , 用选定的驱替液按一定顺序注入致密砂岩气藏岩心 , 测定岩心渗透率的变化 , 评价酸化效果 。实验取巴喀 ( 3 140 m) 、 ( 3 678m) 致密砂岩岩心 , 钻取直径为 2. 5 度 2. 5 ~6. 0 柱状岩心 , 端面磨平 , 编号记录 ; 岩心饱和基液 , 浸泡 24 h 以上 。实验温度为 92℃; 实验围压为 5 ~ 7 酸液体系为土酸体系 、氟硼酸体系 、多氢酸体系 、混醇酸液体系 ; 实验基液为配制的模拟地层水 ; 添加剂选用通过性能评价筛选出的缓蚀剂 、铁稳定剂 、黏土稳定剂 、破乳剂 、助排剂 。4. 2 岩心酸化流动实验效果评价用基液测定基准渗透率 并测取其他液体的渗透率 K; 绘制渗透率变化与驱替孔隙体积倍数的关系曲线 , 评价酸化效果 ( 图 2) 。图 2 4 -2 多氢酸 + 醇体系酸化岩心流动曲线由实验结果可知 , 对致密砂岩气藏岩心酸化 ,土酸 、多氢酸效果较好 , 达到基准渗透率的 20. 76、9. 67 倍 , 但土酸酸化后岩心有出砂现象 , 对岩石结构破坏严重 ; 混醇多氢酸体系酸化后岩心最终渗透率为基准渗透率的 14. 28 ~21. 00 倍 , 解堵效果明显 ; 混醇氟硼酸体系酸化后岩心最终渗透率恢复值极高 , 是基准渗透率的 82. 64 倍 , 但岩心出现微裂缝 , 对地层有伤害 。经综合分析评价 , 确定巴喀致密砂岩气藏酸化采用混醇多氢酸体系 , 醇选择甲醇 。5 结 论( 1) 甲醇等醇类具有良好的降低液体表面张力作用 , 浓度达到 20% 后作用趋缓 。实验优选出的混甲醇多氢酸体系溶蚀率高 , 与添加剂的配伍性好 , 酸液体系和残酸表面张力低 , 利于残酸返排 , 减少残酸对储层的二次伤害并解除致密气藏水锁伤害 。( 2) 混醇多氢酸体系适应高温深层气藏 , 酸化解堵效果好 。实验结果表明 , 酸化后的岩心渗透率达到了基准渗透率的 14. 28 ~21. 00 倍 , 极大地改善了致密砂岩气藏气相渗流条件 。( 3) 现场酸化时建议应用先进的实时监测系统作为监测和评价手段 , 实时监测酸蚀反应进程 ,即时观测表皮系数的变化情况 , 进行综合分析评价 。参考文献 :[ 1] 马英卓 , 单永卓 , 王鑫 , 等 . 醇基酸化液在海拉尔盆地敏感性储层中的应用 [ J] . 大庆石油地质与开发 ,2005, 24( 6) : 63 -65.[ 2] 张文斌 , 李丛峰 , 施晓雯 . 醇酸酸化在青海油田的应用[ J] . 油田化学 , 2009, 26( 1) : 24 -27.[ 3] 李学康 , 等 . 醇基酸醇基压裂液在蜀南地区须家河组的应用前景 [ J] . 钻采工艺 , 2006, 29( 4) : 70 -72.[ 4] 油气田开发专业标准化委员会 . 6169 - 1995 油藏分类 [ S] / /中华人民共和国石油天然气行业标准 石油工业出版社 , 1995.[ 5] 何文祥 , 杨亿前 , 马超亚 , 等 . 特低渗透砂岩储层伤害的实验研究 [ J] . 特种油气藏 , 2011, 18( 2) : 96 -98.[ 6] 赖南君 , 叶仲斌 , 赵文森 , 等 . 川西致密气藏水锁损害室内实验研究 [ J] . 油气地质与采收率 , 2004, 11( 6) :76 -77.[ 7] 卢红杰 , 龙波 , 马云瑞 , 等 . 多氢酸解堵增注技术研究应用 [ J] . 内蒙古石油化工 , 2010, 36( 23) : 71 -74.[ 8] 卢红杰 , 董玉玲 , 梁华歆 , 等 . 巴喀致密砂岩气藏水锁 /水相圈闭伤害评价 [ J] . 石油化工应用 , 2011, 30( 5) : 32 -35.[ 9] 姚允斌 , 谢涛 , 高英敏 . 物理化学手册 [ M] . 上海 : 上海科学技术出版社 , 1985: 515.[ 10] 杨宇平 , 王农 . 几种醇溶液表面张力的测定与分析[ J] . 广东化工 , 2010, 37( 3) : 丹妮on of 1 of an in of by A by is by to in ey of of in i - 1. 56600, . 24010, . o. , , 12000, . o. , , 51400, A of of is by of of of by of of by ey of i - 00083, is a In as in of of of to in to ey P on 1. 38200, . 10500, as in a to to of to of of is at of by of % 4.08% ~15.45%; 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