一种双子表面活性剂自转向酸的酸岩反应特性

粘弹性表面活性剂自转向酸在注入地层后酸岩反应酸增粘形成暂堵屏障使后续酸分流转向,能够较好地解决油田开发过程中地层CaCO3垢堵塞的问题,同时可有效改造低渗透油层段.室内确定了一种适合于长庆油田三叠系中低温、高矿化度油藏的季铵盐双子表面活性剂自转向酸体系.酸岩反应特征是酸化酸压体系研究的重要内容,也是施工设计的重要依据.从溶蚀率和静态酸岩反应动力学考察了该自转向酸的酸岩反应特性.     

清洁自转向酸液的研制及性能评价

均质酸化、酸液滤失和酸-岩反应速度是影响酸化作业的重要因素。为获得更理想的酸化效果,实验室研究了一种甜菜碱类表面活性剂在季铵盐类表面活性剂复配下形成的VES自转向酸液体系：5％VES＋0．8％CTAB＋0．6％水杨酸钠＋3％KBr,当pH值高于1时,酸液粘度迅速上升,pH值上升到3时,酸液粘度达到最大值（600mPa·s）,从而能够有效地使酸液转向。当pH值为6时,体系彻底破胶,易于返排。首次初步讨论了盐酸浓度大小对变粘酸变粘特性的影响,并分析了酸液由线性胶转变成螺旋状胶束的因素,证实了离子浓度对酸液变粘特性具有举足轻重的作用。     

表面活性剂转向酸酸液体系及其酸化工艺的深度开发

长期以来,无论是从储层纵、横向上物性的非均质性分析,还是从国内外大量酸化实践结果对比,在许多情况下选用转向酸化都是十分必要的,因此,国外近几年对转向酸化更加重视,既在转向材料、转向工艺、配套技术上进行了研究,也在室内开展了转向性能及转向材料的伤害实验,形成了以表面活性剂转向酸为主导的转向酸酸化工艺,已完全替代了上一代聚合物转向酸,它在转向能力非常强的同时,又具备低伤害特性,在转向酸酸化工艺领域取得了显著的技术进步。为最大限度拓宽表面活性剂转向酸及其酸化工艺的应用领域,针对高压和超高压油气藏酸化的特殊需求,以及低压油气藏酸化的返排增能需要,先后开发出耐高温表面活性剂转向酸体系及其酸化工艺、加重表面活性剂转向酸及其酸化工艺、增能（泡沫）转向酸及其酸化工艺,使表面活性剂转向酸及其酸化工艺得以全面深度开发,形成了表面活性剂转向酸及其酸化工艺的系列化,在大量多层段直井、长井段大斜度井和水平井中得到了应用,同时获得了很高的有效率与显著的增产效果。     

粘弹性表面活性剂在酸化增产中的运用

粘弹性表面活性剂是近年来发展起来的一种新型表面活性剂，这类表面活性剂的特点是与盐类化合物接触时能形成非常高的粘度，而与烃类物质接触时会降解，粘度降低，易于返排，因而在水力压裂中被用作压裂液(称为清洁压裂液)，并取得了成功。最近几年，人们又逐渐把粘弹性表面活性剂的运用扩展到酸化增产作业中，到目前为止，应用范围包括选择性酸化、基质酸化时进行转向、酸压时进行滤失控制等。     

新型粘弹性表面活性自转向酸的研制及性能评价

在酸化或酸压施工中，由于酸液的滤失和酸岩反应速度过快，导致活性酸液的穿透距离有限或酸液因不能分流转向而进入高渗透带，从而降低酸化或酸压施工的效果，为了解决上述问题而研制了交联酸、温控交粘酸等多种高分子类型酸液体系，但却容易对油藏造成二次伤害。为此，在室内合成了一种粘弹性表面活性剂SL，利用该表面活性剂配制了新型的粘弹性表面活性自转向酸VDA-SL，并对其性能进行了评价。室内实验结果表明，当酸液质量分数为25％左右时，VDA-SL粘弹性表面活性自转向酸的粘度为20mPa·s左右，当酸液质量分数从21％降低到10％时，粘度出现变化。其变粘特性及机理与文献报导的高分子类变粘酸明显不同，随酸液的消耗，其粘度约在酸液剩余质量分数为20％处开始增大，当酸液质量分数降低到15％左右时粘度出现最大值，可以达到650mPa·s。     

变粘分流酸主剂油酸酰胺丙基甜菜碱的合成

针对聚合物基稠化酸体系对地层存在潜在伤害的问题,研制出一种表观粘度随pH值升高而增大的新型两性表面活性剂-油酸酰胺丙基甜菜碱.该表面活性剂在非均质储层分流酸化中应用,随酸岩反应进行酸液体系自动变粘,具有分流酸化的作用,且不会对地层造成二次伤害.     

一种新型两性表面活性剂自转向酸体系

常规自转向酸体系在乏酸(2< pH< 4)时变黏,影响转向效率,使转向酸化具有一定的局限性。根据黏弹性表面活性剂的变黏机理,研制了一种新型两性表面活性剂(VES)自转向酸,该转向酸在酸岩反应过程中黏度逐渐升高,乏酸时黏度又降低。考察了表面活性剂、盐酸、钙离子对转向酸黏度的影响;模拟了酸岩反应过程,根据酸岩反应速率拟合了酸岩反应动力学方程;对新型VES体系耐温、流变和破胶性能进行了研究。结果表明:酸岩反应至盐酸浓度为5%时VES黏度最大(144 mPa·s),酸液转向;温度高于90℃时VES黏度下降,因此该转向酸适用于中低温储层;该转向酸体系具有较好的耐剪切性能,剪切黏度恢复率大于90%;VES酸岩反应速率约为普通盐酸酸岩反应速率的1/2,有利于缓释转向;乏酸黏度较低(小于30 mPa·s),遇烃类或地层水容易破胶水化,破胶液具有较低的黏度和表/界面张力,对地层不产生污染。该新型两性表面活性剂自转向酸现场应用后,增油效果明显,具有较好的应用前景。      

甜菜碱类变粘分流酸流变性的影响因素研究

根据VES理论,利用甜菜碱类两性表面活性剂制备出变粘分流酸.通过实验考察了两性表面活性剂浓度、温度、酸液添加剂、Fe3+和无机盐含量等因素对体系变粘特性的影响,结合酸液体系的变粘机理分析,总结了酸液体系随着酸岩反应粘度逐渐增加的影响因素,为现场应用提供理论指导.     

粘弹性表面活性剂在酸化增产中的运用

粘弹性表面活性剂是近年来发展起来的一种新型表面活性剂,这类表面活性剂的特点是与盐类化合 物接触时能形成非常高的粘度,而与烃类物质接触时会降解,粘度降低,易于返排,因而在水力压裂中被用 作压裂液(称为清洁压裂液),并取得了成功。最近几年,人们又逐渐把粘弹性表面活性剂的运用扩展到酸 化增产作业中,到目前为止,应用范围包括选择性酸化、基质酸化时进行转向、酸压时进行滤失控制等。     

VDA变黏酸机理

VDA变黏酸是近年来发展起来的一种新型酸化增产作业体系，该体系由盐酸、黏弹性表面活性剂和一些普通酸压助剂组成，目前主要应用在对碳酸盐岩层的选择性酸化、基质酸化时进行的自动转向和酸压时进行的滤失控制。介绍了VDA变黏酸的发展过程及变黏过程，着重分析了变黏酸（VDA）的变黏机理和黏弹性表面活性剂的作用机理。当pH值在2～4时，酸液黏度由30 mＰa·s升高到1 000 mＰa·s，pH值大于4之后体系的黏度下降到5 mＰa·s以下。在整个变黏过程中，黏弹性表面活性剂具有决定性的作用，对于具有亲水基和长链疏水基的甜菜碱类两性离子表面活性剂可以满足VDA变黏酸的要求。该体系具有现场配制简单、无伤害、自动转向、低滤失、缓速等显著优点，在科威特石油公司(KOC)经营的北部油田得到应用，油田增产效果显著。     

无机盐离子对变黏酸流变性影响的研究

采用自制的新型黏弹性表面活性剂（VES—TCJ）,配制出性能稳定的变黏酸。通过模拟变黏酸与碳酸盐岩反应形成的成胶酸,考察了不同无机盐离子对变黏酸的流变性的影响。试验结果表明,Ca2＋和Mg2＋均能使变黏酸获得较大的表观黏度,在储层酸化过程中起到转向分流作用;在高矿化度地层中变黏酸仍具有较大的表观黏度;少量的Fe3＋对变黏酸的变黏特性影响较小,但Fe3＋浓度较高时变黏酸的黏度急剧下降,将失去转向分流能力。     

粘弹体表面活性剂自转向酸特点及其在川渝气田的应用

本文从技术角度介绍了粘弹体自转向酸的转向机理、主要的性能(流变、转向、滤失、伤害、导流能力)评价.介绍了自转向酸在川渝地区的应用,从性能评价和现场应用来看,粘弹体表面活性剂自转向酸是一种新型无伤害转向酸,适合非均质性碳酸盐岩储层的酸化施工.     

粘弹性表面活性剂自转向酸液体系研究进展

粘弹性表面活性剂自转向酸液体系是最近发展起来的一种非均质地层酸化处理新技术.相比于目前常用的转向酸液体系,该体系具有配制简单、破胶容易、对地层伤害少及缓速、降滤失的优点.在合适的外界条件下,该酸液体系依靠粘弹性表面活性剂排列结构的变化实现酸液的转向、破胶.为了更好地研究粘弹性表面活性剂自转向酸液体系,调研了中外关于粘弹性表面活性剂自转向酸液体系的研究现状及最新进展,并系统地总结了粘弹性表面活性剂自转向酸液体系的转向及破胶机理、自转向酸主剂的选择原则、酸液体系的流变性分析.同时,对粘弹性表面活性剂自转向酸液体系的转向性能及反应动力学方面的研究也进行了详细说明.最后,提出了粘弹性表面活性剂自转向酸液体系下一步的工作重点和研究方向.     

加入内部破胶剂的黏弹性表面活性剂转向液在酸处理中的应用

基质酸化和酸化压裂措施已广泛应用于油气增产过程中。成功的酸化增产需要将酸液均匀分布到各个层段,特别是对于处理裸眼完井的直井、水平井、延伸井及多分支井尤为重要。黏弹性表面活性剂体系的特殊性质可以阻塞高渗透率层段的流动,使处理液转向进入低渗储层。据最新的SPE文献报道,作为转向酸的清洁处理液在基质酸化和酸化压裂过程中,特别是在处理低渗储层及衰竭式开采的气藏中,由于需要更长的回流时间,产生了地层伤害。在水力压裂和压裂充填过程中发展了内部破胶技术,内部破胶剂能控制黏弹性胶体的破胶时间和地点,使其易于返排。本文介绍了一种含有破胶剂的清洁转向酸来处理碳酸盐岩储层。这种酸液体系很独特,酸岩反应之前黏度很小。当酸液耗尽或者鲜酸到达新的位置时,体系中的表面活性剂黏度达到最大。酸化处理过后,内部破胶剂活化使黏弹性表面活性剂破胶,体系黏度降低,同时残酸酸液在生产过程中返排,最大程度地减少了可能存在的伤害。实验结果证实,酸化过程中的黏弹性胶体溶液在低剪切速率下产生了很高的黏度,且其在接触烃类物质后才加速破胶。进一步研究了在控制内部破胶剂降低残酸黏度的可行性。碳酸盐岩岩心流动实验表明,在矿物油清洗过程中,使用不含破胶剂的清洁处理液在蚓孔中产生的压降要高于使用含破胶剂的清洁处理液产生的压降。     

地下变粘转向酸酸化技术的研究与应用

地下变粘转向酸能够降低酸液在油气层中的滤失，延长酸-岩反应时间，增加酸液有效作用距离。本文从地下变粘酸转向酸酸化机理入手，评价了酸液体系性能，在花土沟油田进行先导试验，表明地下变粘转向酸对碳酸岩含量大于5％的非均质储层酸化具有较好的改造效果。     

粘弹性表面活性剂胶束酸在砂岩储层分流酸化中的应用

粘弹性表面活性剂(VES)技术已在碳酸盐岩油气藏压裂、酸化中得到成功的应用,同样VES技术可应用于砂岩酸化。实验合成出新型粘弹性表面活性剂-芥子酰胺丙基甜菜碱(SAP-BET),由于SAP-BET为具有很长疏水碳链的两性粘弹性表面活性剂,所以用其配制的胶束流体具有良好的粘弹性行为,可用其配制具有自主分流、控滤失等特性的酸液或清洁压裂液。根据粘性表皮系数,建立了砂岩VES胶束流体分流酸化技术。该酸化工艺适合高温非均质多层砂岩油藏分流酸化。     

两性表面活性剂芥子酰胺丙基甜菜碱的合成与应用

针对非均质储层或者特殊性储层（高温、高渗、含H2S、裂缝性）酸化时对酸液的有效置放和克服基于聚合物的酸液体系对地层潜在伤害的问题,研制出了一种能较好解决上述问题的酸液体系,它的主要物质是合成出的一种新型两性表面活性剂--芥子酰胺丙基甜菜碱,简称SAP-BET.SAP-BET属于具有很长疏水碳链的两性粘弹性表面活性剂,用其配制的流体具有良好的粘弹性行为.恰当配方的SAP-BET酸液体系,在高温地层条件下与储层矿物反应后,会形成足够高的粘度,使其具有分流、控制滤失、增加有效作用距离等作用;这种高粘度的流体遇到地层中的碳氢化合物时自动破胶,因此不会对地层造成二次伤害.研究了SAP-BET酸液的粘弹性行为和流变性,以及各种酸液添加剂对其流变性的影响,从研究酸岩反应和酸液变粘机理入手,采用SAP-BET配制出了适用于砂岩酸化的分流酸和适用于碳酸盐岩酸化的清洁变粘酸,介绍了SAP-BET酸液在现场应用中应注意的问题.     

粘弹性表面活性剂自转向酸酸岩反应动力学研究

酸岩反应动力学参数对酸化施工的方案设计具有重要的指导意义。粘弹性表面活性剂自转向酸具有剪切稀释效应,为幂律流体的典型特征。在8 MPa和80℃条件下进行旋转圆盘实验研究酸岩反应动力学,时间限定为5min,测量不同转速下的酸岩反应速率。在实验条件下得到反应动力学方程,绘制酸岩反应临界转速图版,并以此判断实验条件下反应处于H~+传质控制阶段。不同酸浓度下H~+有效传质系数与温度的关系不符合阿伦尼乌斯方程。当体系温度较低时,酸岩反应速率随温度的升高缓慢增加;当体系温度大干60℃时,反应速率迅速增加,这与体系本身的粘温性质有关。     

水平井分段转向酸酸化压裂技术

针对大牛地气田下古生界碳酸盐岩储层普通酸化压裂工艺存在的酸液滤失控制差、酸岩反应速度快、酸蚀作用距离较短等问题,利用水平井多级管外封隔器分段转向酸化压裂工艺技术对奥陶系马家沟组储层进行了尝试。实际应用表明：转向酸与岩层反应剩下的残酸和鲜酸形成黏度差,具有很好的降滤及分流转向性能;酸化压裂管柱采用酸化压裂、生产联作管柱＋裸眼封隔器＋压裂滑套一体化结构,实现了一趟管柱完成裸眼分段完井、分段酸化压裂、排液、投产一体化作业,并获得了无阻流量为５. ９２×１０４ｍ３ ／ ｄ 的高产气流。     

高钙质致密油酸岩反应动力学参数试验研究

准噶尔盆地二叠系芦草沟组致密油储层主要为白云岩与碎屑岩过渡的云质岩沉积,目前,主要采用直井分层压裂、水平井分段压裂等进行开发生产,也尝试过酸化/酸压改造。采用旋转岩盘试验仪系统测试了常规盐酸体系、胶凝酸体系和转向酸体系与吉251井岩心的反应速度常数、频率因子、活化能、反应级数和H+有效传质系数等反应动力学参数,建立了反应动力学方程,可为酸压优化设计提供可靠的依据。与典型石灰岩、白云岩、复杂岩性油气藏的反应动力学方程对比表明,该储层的酸岩反应为传质-表面反应共同控制。