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QK-砂岩地层深部延缓酸化酸液配方研究-V2

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QK 砂岩 地层 延缓 酸化 配方 研究 V2
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  文章编号 : 1000 - 2634 (2000) 02 - 0067 - 03砂岩地层深部延缓酸化酸液配方研究 ,何 雁 1 ,吉淑梅 1(1. 西南石油学院化学工程系 ,四川 南充 637001)摘要 : 研究了一种用于砂岩酸化的缓速酸液体系 —以有机酸、磷酸、有机酸铵和氟化铵为主体的酸液体系 ,对其缓速机理进行了探讨并通过室内试验得出 :该体系与常规土酸相比与石英砂、大理石和膨润土的反应速率较慢 ,尤其对粘土含量高的砂岩地层缓速效果较好 ;并且该体系与砂岩和粘土反应后不改变固体物质的结构 ,可以络合多价金属离子 (如 : 和 ) ,不会产生二次沉淀。关键词 : 酸化 ; 缓速酸 ; 砂岩 ; 增产措施 ; 地层伤害中图分类号 :         文献标识码 : 酸化是油气井增产、水井增注的重要措施之一。常规土酸 (12 % 3 %被广泛用于处理砂岩地层 ,然而该酸液与地层反应速率快 ,酸化作用的有效距离短 ,穿透深度较小 ,常常达不到预期的要求。此外常规土酸酸化会引起近井地带的基质松散 ,造成微粒运移 ,还有可能产生二次沉淀 ,堵塞地层孔隙 ,造成地层伤害 \[2 ,3 ,6 ,9 \]。因此本文研究了一种混合酸液体系。1  实验内容1. 1  溶蚀速率研究参照中华人民共和国石油及天然气行业标准T — 5886 — 93 砂岩缓速酸性能评价方法中的静态失重法 ,测出酸液在不同时间对试样的溶蚀率 ,并作出溶蚀率与时间的关系曲线。(1) 实验步骤 :①配制酸液 ,将样品粉碎并过筛 (120 目 ) ;②用电光分析天平称 2g 样品 ,准确到 0. 001g ;③用塑料量筒量取 40 液 ,倒入塑料烧中 ;④将恒温水浴升至 80 ℃ ,将塑料烧杯放入水浴中恒温 10~ 15 ⑤将样品倒入酸液中 ,记录时间并用塑料棒搅拌至样品全部润湿 ,静置 ;⑥反应达到预定时间 ,取出烧杯过滤 ,用蒸馏水冲洗直至滤液呈中性 ;⑦把残样连同滤纸放入干燥箱中 ,在 105 ℃左右干燥至恒重 ;⑧称重并计算溶蚀率。 (做三次平行实验 ,在绝对误差不超过 5 %的情况下取平均值 ) 。(2) 混合酸液和常规土酸分别对石英砂、膨润土和大理石的溶蚀速率 :如图 1、 2、 3。1 —常规土酸 ;2 —混合酸体系图 1  常规土酸和混合酸体系对石英砂的溶蚀率由实验可以看出 :常规土酸与石英砂和膨润土的反应速率很快 ,其溶蚀率在短时间内达到很高 ,因此不能进行深部酸化。与常规土酸相比 ,混合酸液体系对石英砂、大理石和膨润土均有较好的缓速效果 (尤其对膨润土的缓速效果很明显 ,因此比较适用于粘土含量较高的地层 ) ,且其反应速率随时间变化并不明显。第 22 卷  第 2 期           西 南 石 油 学 院 学 报           22   22000 年   5 月                 2000  X 收稿日期 : 1999 — 10 — 15作者简介 : 黄志宇 (1963 — ) ,男 (汉族 ) ,四川会理人 ,副教授 ,硕士 ,从事油田化学剂及应用研究工作1 —常规土酸 ;2 —混合酸体系图 2  常规土酸和混合酸体系对膨润土的溶蚀率图注 :常规土酸与大理石反应立即生成白色沉淀 ,说明用常规土酸酸化含碳酸岩的砂岩地层必须用盐酸进行预处理图 3  混合酸体系对大理石的溶蚀率1. 2   常规土酸和混合酸体系对天然砂岩芯的溶蚀速率影响在相同的时间内 , 混合酸体系对天然砂岩芯的溶蚀率与常规土酸相比要小的多 (如图 4 所示 ) ,并且反应速率随时间的变化比较小 ,说明混合酸体系的酸离子浓度变化不大 ,酸岩反应速率比较均匀。1 —常规土酸 ;2 —混合酸体系图 4  常规土酸和混合酸体系对天然砂岩芯的溶蚀率1. 3  残余物质分析分别用常规土酸和混合酸体系在 60 ℃下与天然砂岩芯反应 4 小时 ,取出过滤 ,并用蒸馏水冲洗 ,烘干后做红外光谱图 ,并与未反应的砂岩芯的红外光谱图进行对比 ,观察有无新的物质生成。通过图 5 可以看出 :当常规土酸与砂岩芯反应后 ,其红外光谱图与未反应的砂岩芯的红外光谱图明显不同 ,该红外光谱图中不含游离羟基的伸缩振动 (3 692. 1 1 ,3 650. 8 1 ,3 620. 0 1)和结晶水的弯曲振动 (1 636. 0 1) ,这可能是由于酸中H +的浓度较高 , 因此容易和游离的 - 结合 \[4 ,5 \]。另外图 5 中的强吸收峰由 1 032. 9 1移至1 099 1 ,其原因可能是 :粘土矿物中的铝层受到强酸 ( 进攻 ,其层状结构遭到破坏 ,硅含量增加 ,形成硅胶 (硅胶中四次配位键的典型谱带在1 094 、 800 、 470 1左右。亦即常规土酸破坏了岩1 —未反应的砂岩的红外光谱图 ;2 —与混合酸体系反应后的砂岩的红外光谱图 ;3 —与常规土酸反应后的砂岩的红外光谱图图 5  砂岩的红外光谱图86 西南石油学院学报                     2000 年石的结构 ,反应产物中有固体存在 ,易于对地层造成伤害 \[4 ,5 \]。而混合酸体系与砂岩芯反应后其红外光谱图没有明显的变化 ,且无新的特征吸收峰出现 ,说明该体系对砂岩结构基本无影响。2  混合酸液的缓速及低伤害机理(1) 该体系中的有机酸和磷酸都是多元酸 ,其一级电离常数都比较小 ,因此体系中的活性酸的浓度比较小 ,酸岩反应速率也就比较低 \[3 ,8 \]。(2) 该体系中的有机酸与有机酸盐以及磷酸与其酸化产物磷酸二氢盐都可以形成缓冲溶液 ,可以使酸液在酸岩反应的过程中缓慢释放 H + ,因此当酸液到达地层深部时仍有一定浓度的活性 可以继续和地层反应 ,故可以达到深部酸化 \[2 \]。(3) 磷酸 / 氢氟酸与碳酸岩反应可生成氟代碳酸钙 —磷石灰 ,很快在碳酸岩表面形成一层覆盖膜 ,阻止碳酸岩的继续溶解 ,从而可以减少 淀的产生。同时该酸液体系中的有机酸为一种很好的络合剂 ,可以络合多价金属离子 (如 , ) ,故可以减少残酸中 和 的浓度 ,避免 3和 3 等沉淀 ,从而减少了地层伤害 \[1 ,2 ,7 \]。3  结 论(1) 该混合酸液体系通过其分级电离性质和缓冲作用 ,来控制酸液中的活性 度 ,具有较好的缓速效果 ,能够达到深部酸化。(2) 该体系不会破坏岩石的骨架结构 ,而且能够减少沉淀的生成 ,所以可以减少地层伤害。参考文献 :\[1 \]  L , A C\]. 7015 ,1996. 477~ 486\[2 \]  舒玉华 . 新型砂岩酸化液体系 \[J \]1995 , (4) :52~ 55\[3 \]  黄春 ,侯广溪 ,孟翠珍 . 211 缓速酸酸化技术的研究及应用 \[J \] 1992 ,(9)\[4 \]  彭文世 ,刘高魁 . 矿物的红外光谱图集 \[ M \]科学出版社 ,1982\[5 \]  V C 法默 (英 ) . 矿物的红外光谱 \[ M \]科学出版社 ,1982\[6 \]  方娅 . 缓速酸及其添加剂 \[J \]1993 , (4) :56\[7 \]  佟曼丽 . 油田化学 \[ M \]石油大学出版社 ,1997\[8 \]  E , D. n a [ C \]6907 ,1996 (编辑  蒋  红 )(上接第 20 页 )2. 5  稳定碳同位素特征下古生界奥陶系烃源岩稳定碳同位素明显偏轻 ,δ 13C 值主要集中在 - 30 ‰左右。孔古 3 井原油与奥陶系烃源岩具有很好的对应关系 (表 2) ,表明孔古 3 井油源来自奥陶系烃源岩。表 2  孔古 3 井原油和部分源岩碳同位素值类型井号层  段/ 3C , ‰饱和烃 芳 烃 非 烃 沥青质原油灰岩白云岩灰岩灰岩灰岩孔古 3孔古 3孔 71孔 72孔 71港 593458. 4~ 3483. 63501. 9~ 3547. 43477. 5~ 3477. 13461. 82818. 03282. 03070. 02751. 5奥陶系马家沟组马家沟组马家沟组亮甲山组冶里组- 30. 66 - 30. 17 - 31. 06 - 27. 27- 31. 40 - 31. 60 - 31. 30 - 30. 80 - 30. 20- 30. 41 - 31. 90 - 31. 40 - 29. 20- 29. 95 - 30. 90 - 30. 80 - 30. 40- 30. 40 - 29. 10 - 28. 5 - 28. 70- 29. 90 - 28. 70 - 27. 50 - 27. 60- 31. 00 - 29. 70 - 28. 70 - 28. 50- 31. 10 - 29. 80 - 29. 50 - 29. 50大港探区奥陶系地层厚度 1 000~ 1 500 m ,根据烃源岩厚度、有机质丰度、热演化程度等资料 ,用蒙特卡洛法对全探区进行了资源量计算 ,结果表明 ,奥陶系的生烃程度较高 ,具有可观的资源量 ,总生烃面积10 602 总生烃量 23 194 × 108 t ,这预示着大港探区奥陶系具有广阔的勘探前景。3  结束语大港探区下古生界奥陶系碳酸盐岩有机质类型好 ,丰度较高 ,热演化程度适中 ,本区孔古 3 井在奥陶系峰峰组获工业油气流 ,油源来自奥陶系烃源岩 ,充分证明了奥陶系烃源岩具有一定的生烃能力 ,孔古 3 井原生油气藏的发现对大港乃至华北地区古生界原生油气藏的勘探具有重要的意义。参考文献 :\[1 \]  黄第藩 . 塔里木盆地石油地球化学 \[ M \]科学出版社 ,1994\[2 \]  于学敏 . 从古生界的生烃条件看大港探区深部的勘探前景 \[J \]1998 ,3 (4) (编辑  朱和平 )96第 2 期               黄志宇等 :  砂岩地层深部延缓酸化酸液配方研究, by F F N N , et F S S U M I E , V 22 , N O. 2 , 62 - 66 ,2000 ( 1000 - 2634 , S E) of of by of by of on in by be to F L N N , J F S S T U M I E , V 22 , N O. 2 , 67 - 69 , 2000 ( 1000- 2634 , S E)A in It of an a an It in In of be up so , L I F S S U M I E , V 22 , N O. 2 , 70 - 72 ,2000 ( 1000 - 2634 , S E)A 22 ,is a of a an in W - 22 is a It in be in 22 is of F , L J F S S U M I E , V 22 , N O. 2 , 73 - 76 ,2000 ( 1000 - 2634 , S E)a to By of so It in it of we of of in of by It of is F , F S S T U M I E ,V 22 , N O. 2 , 77 - 79 , 2000 ( 1000 - 2634 , S E)on of o 2                  nstitute
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