一種泡沫酸體系在大路溝二區(qū)的研究與應(yīng)用

齊亞民 （西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安710065）

劉玉梅 （中石油長慶油田分公司油田開發(fā)處，陜西 西安710018）

王安寧 （中石油長慶油田分公司第三采氣廠，內(nèi)蒙古 烏審旗017300）

蔣文學(xué) （ 中石油川慶鉆探鉆采工程技術(shù)研究院 低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西 西安710018）

長慶綏靖油田大路溝二區(qū)是一個典型的低滲、低壓、低豐度的 “三低”巖性油藏，由于大路溝二區(qū)長6儲層基質(zhì)非均質(zhì)性嚴(yán)重，滲透率具有明顯方向性，儲層存在中偏弱酸敏［1］現(xiàn)象。隨著油田注水開發(fā)，部分油井地層能量逐步降低，測試顯示存在堵塞。低滲油田酸化解堵體系種類較多，常規(guī)酸液在非均質(zhì)性嚴(yán)重、酸敏性強、地層能量低的儲層措施效果較為不理想。泡沫酸化具有低密度、低濾失、緩速性、易返排、選擇性暫堵等優(yōu)點［2，3］，針對克服大路溝二區(qū)酸化解堵中存在的問題，室內(nèi)開展了泡沫酸酸液的研究，以開發(fā)出一套泡沫酸酸液體系為目的，達(dá)到提高大路溝區(qū)酸化解堵措施效果。

1 實驗藥品與儀器

1）實驗藥品 鹽酸、甲酸、乙酸、檸檬酸、氫氟酸、氟化銨、破乳劑BE-2、緩蝕劑HJF-94、柴油 （工業(yè)品，長慶化工集團(tuán)）。地層水、巖心 （長慶油田采油四廠）。

2）實驗儀器 高溫高壓泡沫掃描儀 （HP FOAMSCAN，法國），表／界面張力儀 （K100，德國），酸化多功能巖心驅(qū)替模擬實驗系統(tǒng) （AFS-870，美國），高速攪拌器 （GJ-3S型，青島）。

2 泡沫酸起泡劑開發(fā)

2.1 起泡劑的組成

大路溝二區(qū)長6油層組飽和壓力7．26MPa，油層溫度60℃左右，地層水總礦化度69．11g／L，水型以CaCl2型為主。儲層存在較高的礦化度，因此起泡劑必須有較好的耐鹽、耐酸、耐油性能才能滿足泡沫酸體系需求。結(jié)合儲層特征，室內(nèi)開發(fā)一種泡沫酸起泡劑，由表面活性劑A、B、C和改性黃原膠按一定比例復(fù)配而成。表面活性劑A （實驗室自制）是長鏈油基表面活性劑，有較強的起泡能力，優(yōu)異的穩(wěn)泡潤濕、滲透、乳化、柔軟功能；表面活性劑B是由多種a-烯烴磺酸鹽復(fù)合而成，有良好的耐酸、耐鹽、耐油性能；表面活性劑C是一種氟碳表面活性劑；改性黃原膠有良好的耐酸、穩(wěn)泡性能。

2.2 起泡劑室內(nèi)評價

2．2．1 評價方法

室內(nèi)采用Waring Blender法評價起泡劑耐酸、耐鹽性能，該方法具有測定周期短、耗藥量少、操作簡單、結(jié)果重復(fù)性好、可靠性高等優(yōu)點［4］。在量杯中加入100mL一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的起泡劑溶液，高速（6000r／min）攪拌一定時間后停止，立刻讀取泡沫體積，記錄從泡沫中析出50mL液體所需的時間作為半衰期，泡沫質(zhì)量分?jǐn)?shù)Fg：

式中：V為泡沫體積，mL。

2．2．2 起泡劑耐酸性能

在60℃下測試加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的起泡劑在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%鹽酸中起泡性能結(jié)果 （圖1），可以看出，起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，泡沫質(zhì)量和半衰期越大，當(dāng)起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0．6%時泡沫質(zhì)量不再增加，半衰期增加緩慢。由于表面活性劑在攪拌下達(dá)到一定泡沫質(zhì)量分?jǐn)?shù)后，改性黃原膠在泡沫表面有黏度，氣體難以突破液膜進(jìn)入液體內(nèi)部而形成氣泡。當(dāng)泡沫表面黏性增加到一定值后，泡沫所攜帶的溶液受黏度影響較小，半衰期僅緩慢增加。因此起泡劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0．6%后，起泡劑的用量對泡沫質(zhì)量分?jǐn)?shù)和半衰期貢獻(xiàn)較小。

圖1 起泡劑耐酸性能測試

2．2．3 起泡劑耐鹽性能

在60℃下測試質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．6%的起泡劑在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%鹽酸和地層水中起泡性能結(jié)果 （圖2），可以看出，礦化度對泡沫質(zhì)量分?jǐn)?shù)和半衰期影響不明顯，說明該起泡劑有較好的耐鹽性能。

2．2．4 起泡劑耐油性能

在60℃下測試質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．6%的起泡劑在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%鹽酸、地層水和柴油中起泡性能結(jié)果（圖3），可以看出，柴油對起泡劑起泡性能影響較小。當(dāng)柴油體積分?jǐn)?shù)超過10%時半衰期縮短明顯，柴油體積分?jǐn)?shù)超過25%時半衰期穩(wěn)定，表面活性劑在溶液中油水界面形成混合膠束，產(chǎn)生水包油穩(wěn)定體系，說明該起泡劑能滿足泡沫酸體系起泡和穩(wěn)泡性能要求。

圖2 起泡劑耐鹽性能測試

3 泡沫酸體系性能評價

根據(jù)大路溝二區(qū)長6儲層特點，室內(nèi)建立泡沫酸體系配方：4%HCl＋4%甲酸＋6%乙酸＋2%氟化銨＋0．5%氫氟酸＋0．2%檸檬酸＋1%HJF-94緩蝕劑＋0．1%BE-2破乳劑＋0．6%起泡劑 （配方中的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

圖3 起泡劑耐油性能測試

3.1 泡沫酸體系配伍性能

將泡沫酸體系與地層水按體積比1∶2、1∶1、2∶1分別混合，置于60℃水浴鍋中，觀察24h，溶液澄清、無沉淀，說明泡沫酸體系與地層水有較好的配伍性能。

3.2 泡沫酸體系起泡性能

使用法國 HP FOAMSCAN高溫高壓泡沫掃描儀測試泡沫酸體系起泡性能，測試溫度60℃，壓力6MPa，進(jìn)液量100mL，氣體類型為氮氣，進(jìn)氣時間100s，進(jìn)氣速 率 100cm3／min， 結(jié) 果見圖4。

圖4 泡沫酸體系起泡測試結(jié)果

可以看出，在模擬儲層條件下16mL泡沫酸體系產(chǎn)生205mL泡沫酸液，泡沫中含7．8%的酸液，1h左右后泡沫體積為140mL，占原始泡沫體積的68．3%，泡沫析水半衰期17．5min，泡沫半衰期大于1h。說明該體系有較好的起泡、穩(wěn)泡性能。圖5為泡沫形態(tài)照片，3min時流動的泡沫細(xì)膩、均勻，有較好的攜帶酸液能力；30min后泡沫緩慢發(fā)生聚并而變大，泡沫形態(tài)為體系泡沫穩(wěn)定性能提供了支撐手段。

圖5 泡沫酸體系泡沫形態(tài) （3min和30min）

3.3 泡沫酸體系表／界面張力

將酸液與儲層巖屑 （質(zhì)量比10∶1）混合，反應(yīng)4h，取其殘酸用表／界面張力儀測量其表面張力23．1mN／m，界面張力0．21mN／m，說明其殘酸有較低的表／界面張力，利于殘酸快速返排。

3.4 分流轉(zhuǎn)向性能

取2塊巖心滲透率分別為7．42、1．24mD，滲透率級差為5．98，并聯(lián)裝入美國AFS-870酸化多功能巖心驅(qū)替模擬試驗系統(tǒng)內(nèi)的巖心夾持器，利用高溫高壓泡沫掃描儀以10cm3／min的速率將泡沫酸酸液驅(qū)替巖心，氣體類型為氮氣，測試泡沫酸體系在巖心中的分流轉(zhuǎn)向性能，結(jié)果見圖6。泡沫酸體系在巖心中有一定的分流轉(zhuǎn)向性能，泡沫分流量比值一直在降低，300min時泡沫分流量比值為1．5，由于泡沫在巖心不同孔喉半徑中剪切，使高滲巖心內(nèi)泡沫黏度緩慢增大，流動阻力增加，低滲巖心內(nèi)流動阻力降低，隨驅(qū)替時間緩慢增長調(diào)整泡沫流體在并聯(lián)巖心中注入量比值，達(dá)到提高低滲儲層注酸量，利于儲層均勻布酸，提高解堵效率。

圖6 泡沫酸體系分流轉(zhuǎn)向測試結(jié)果

3.5 巖心傷害評價

使用美國AFS-870酸化多功能巖心驅(qū)替模擬試驗系統(tǒng)測試泡沫酸體系對大路溝二區(qū)長6儲層的巖心傷害，結(jié)果見表1。泡沫酸體系對大路溝二區(qū)長6儲層巖心平均傷害率為5．54%，屬于低傷害酸液體系，與儲層有較好的適應(yīng)性，滿足泡沫酸化性能需求。

表1 泡沫酸體系的巖心傷害結(jié)果

4 現(xiàn)場應(yīng)用

截至2014年1月在大路溝二區(qū)進(jìn)行3口井泡沫酸酸化解堵試驗，施工程序為水泥車通過三通連接井口連續(xù)注酸，制氮車上泡沫發(fā)生器連接三通，段塞式注入氮氣泡沫。施工參數(shù)為平均液量32m3，酸液排量200～300L／min，氮氣用量900m3，氮氣排量600m3／h。經(jīng)統(tǒng)計泡沫酸酸化后殘酸返排率達(dá)到74%，該區(qū)塊常規(guī)酸化殘酸返排率小于10%。措施后平均日增油1．28t，截至2014年底平均單井累計增油185．6t，泡沫酸酸化后措施井均恢復(fù)至堵塞前產(chǎn)量，取得了較好的增產(chǎn)效果。

表2 泡沫酸酸化措施效果井號措施前措施后平均

5 結(jié)論

1）針對大路溝二區(qū)非均質(zhì)性嚴(yán)重、酸敏性強、地層能量低等特點，室內(nèi)開發(fā)出一種耐酸、耐鹽的起泡劑，建立了一套泡沫酸體系。

2）起泡劑在酸液、高礦化度地層水和柴油中均具有較好起泡性能，泡沫酸酸液體系有良好的配伍性、分流轉(zhuǎn)向性能和低表／界面張力。

3）通過現(xiàn)場試驗顯示，泡沫酸酸化在大路溝二區(qū)取得了較好的試驗效果。

［1］任雁鵬，達(dá)引鵬，趙華，等 ．綏靖油田大路溝二區(qū)重復(fù)壓裂技術(shù)研究與試驗 ［J］．鉆采工藝，2011，34（6）：51～54．

［2］徐占東，李福，冀秀香，等 ．復(fù)合泡沫酸解堵工藝技術(shù)的研究與應(yīng)用 ［J］．江漢石油學(xué)院學(xué)報，2004，26（4）：154～155．

［3］張旭東，薛承瑾 ．泡沫酸酸壓用新型發(fā)泡劑N，N-二羥乙基全氟烷基酰胺的合成研究 ［J］．石油天然氣學(xué)報 （江漢石油學(xué)院學(xué)報），2010，32 （5）：143～145．

［4］孫建華，蔣曉明，高瑞民，等 ．泡沫酸在多孔介質(zhì)中流動形態(tài)研究 ［J］．油田化學(xué)，2005，22（1）：38～40．