胶凝酸体系的实验评价-开题报告.docx

本科毕业设计（论文）题目胶凝酸体系的实验评价学生姓名朱晟楠学　号10010538教学院系石油与天然气工程学院专业年级石油工程2011级指导教师李小刚职　称副教授单　　位石油与天然气工程学院教师邓庄职称研究生单　　位石油与天然气工程学院完成日期2015年年4月2日一、本次设计（论文）的选题意义及国内外研究现状1.1 选题意义在目前国内针对碳酸盐岩储层的改造中，酸压是最有有效的手段之一，而胶凝酸是最常用的酸化压裂液之一为了能取得较好的增产效果，并且降低经济成本，就需要合适的酸液通过室内测定，研究不同浓度的胶凝酸对碳酸盐岩反应速率、滤失速率、酸蚀后导流能力的影响，通过实验，研究分析酸液的浓度对地层进行酸压改造的影响，通过对实验得来的数据分析和资料考察，优化酸压施工效果决定碳酸盐岩储层压裂酸化是否成功，有两个主要因素：其一是最终酸压裂缝的有效长度，其二是酸压后酸蚀裂缝的导流能力由于盐酸反应强，酸-岩反应速率快，将导致较严重的酸液滤失，由此酸压裂缝不能达到施工要求的有效长度胶凝酸的粘度较高，滤失性低，以及胶凝酸在岩石表面有吸附的作用，降低了岩面上H+的扩散速度，减缓了酸的反应速率，起到了缓速作用，由此即可实现深部酸化。

1.2 国内外研究现状胶凝酸胶凝酸是一种具有很高粘度的高分子溶液其具有高粘度的主要原因是：①高分子化合物具有较大体积，因此其扩散时具有较大的阻力，并且因为相对分子质量大，所以粘度越高；②因溶剂化作用，高分子化合物的束缚了大量“自由”液体，使其流动性受到限制；③高分子间的相互作用，致使其粘度上升，若使用交联剂将高分子由线状转变为网状，会使其粘度剧增一般认为，将高分子化合物（胶凝剂）加入到酸化液中，是其主要技术特点，使其成为能降低H+扩散速度的亲液溶胶，从而达到缓速的目的当然，随着体系粘度的变化，也使酸化液降滤失的性能和泵送是的摩擦阻力得到改善，而酸液对固体残渣的携带能力和悬浮能力也随着残酸液的粘度变化得到改善20世纪70年代，工业上已开始使用胶凝酸，但并不普遍，其主要原因是选择高温（大于90℃）和高剪切速率下，保持必需酸化液粘度的胶凝剂很难被找到在天然聚合物中，只有黄原胶符合要求，但价格很高1980年一直新型的丙烯酰胺与阳离子单体共聚物由美国Halliburton公司研制成功，其为胶凝酸技术的推广奠定了基础在20世纪80年代末和90年代初，西南油气田分公司天然气研究院成功研制出酸液胶凝剂：CTI-6(适用60℃~120℃的井)和CTI-9(适用60℃~90℃的井)，使胶凝酸技术在中国油气田的酸化作业中迅速得到推广，并取得明显的经济效益。

CTI-6酸液胶凝剂是在油相中进行聚合反应，故产品为油包水型；在表面活性剂的作用下，加入的酸化液转相为水包油型胶凝酸，以利于酸化反应的进行但工作液用量大，施工成本高1995年，由Shall等人报导了丙烯酰胺（AM）和丙烯胺基甲基丙烷磺酸盐（AMPS）的二元共聚物胶凝剂据称，当单体配比（质量分数）为AM10%~50%，AMPS50%~90%时，合成的共聚物抗温性好（可用于在77℃以上的地层），增粘能力强，抗剪切性好，高抗酸（在37%的盐酸作用下仍能保持良好性能），而且具有良好的减阻能力，可在较高温度地层的酸化压裂作业中得到应用1998年一种克服酸液120℃温度下降解的四元共聚物（丙烯酰胺或N-甲基丙烯胺或N，N-二烷基丙烯酰胺与其他单体的共聚物）由美国联合碳化公司研制而出，在实验室的模拟实验中，用其配制的稠化酸展示了良好的粘度稳定性和较宽的温度适应范围20世纪末期北京油化所研制的酸液稠化剂RTA是NaAMPS单体的共聚物天研院研制的CTI-6和CTI-9为高温酸液稠化剂此外，还有井下作业处研制的SD1-9，石油勘探开发研究院研制的FY-201、VY-101，长庆石油勘探院研制的CJ-1、KF-1等稠化剂。

这些稠化剂的性能达到或接近引进的稠化剂性能2006年国外又研制出随温度升高，粘度随之升高的聚乙烯甲基醚和琥珀聚糖增粘剂（SGN）2012年我国又研制出了一种高温胶凝剂DL4099，它具有以下特点：（1）热稳定流变特性良好 0.8%DL4099+20%HCL胶凝酸体系可用于140-160℃的地层在25℃、170s-1条件下，粘度可以达到40-60mpa·s，在90℃、170s-1条件下，粘度可以达到 30-35mpa·s，在120℃、170s-1条件下，粘度可以达到20-30mpa.s 1.0%DL4099+20%HCL胶凝酸体系可用于160-180℃的地层在25℃、170s-1条件下，粘度可以达到50-70mpa·s，在90℃、170s-1条件下，粘度可以达到45-50mpa·s，在120℃、170s-1条件下，粘度可以达35-40mpa·s，在160℃、170s-1条件下，粘度可以达到20-30mpa·s2）缓速性能明显 实验表明对于碳酸岩高温胶凝剂0.8%DL4099+20%HCL的缓速率大于90% （3）良好的降滤特性高温胶凝剂DL4099由于具有良好的流变特性，有效地降低了向地层的滤失。

（4）配伍性能优越 与绝大多数缓蚀剂、破乳剂、铁离子稳定剂、防膨剂等配伍良好，并且与水或酸易溶 胶凝酸的几个性能评价指标如下：① 胶凝酸酸蚀裂缝导流能力评价：采用压裂酸化裂缝导流能力测试仪，模 拟胶凝酸注入对碳酸盐岩的溶蚀情况，考察不同闭合压力下的酸蚀裂缝导流能力②胶凝酸缓蚀性能评价：胶凝酸缓蚀性能评价依据SYT/5405-1996 《酸化 用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》标准进行，静态腐蚀采用挂片法分别在100℃、120℃、140℃温度下进行，动态腐蚀利用高温高压动态腐蚀仪，按照测定温度和压力使用挂片法进行测定，实验中均使用N-80油管钢③胶凝酸滤失性能评价：本实验利用压裂酸化工作液动态滤失仪(FADLT-1)测定胶凝酸在胶凝剂质量分数分别为0.8%、1.0%与1.2%条件下，人工劈裂裂缝岩心的反应-溶蚀-滤失行为④胶凝酸高温耐温耐剪切性能：胶凝酸高温耐温耐剪切性能由高温高压流变仪在剪切速率170s-1、温度100℃条件下进行测试⑤胶凝酸破乳性能测试：胶凝酸破乳性能评价依据中石化企业标准Q/SH1020 1693-2005《砂岩酸化液性能评价方法》进行其他酸类①乳化酸乳化酸是最早用于深度酸化的缓速酸体系之一，是在乳化剂及助乳剂作用下，将油和酸按一定比例配制而成的油包酸型乳状液，即油为连续相，酸为分散相。

乳化酸进入地层之初，油相将酸液与岩石表面隔开，从而延缓了酸液与岩石反应随着乳化液进人地层深度的增加，温度升高，同时乳化液被地层流体稀释以及乳化剂不断被地层岩石所吸附，致使乳化酸的稳定性不断减弱，乳化液逐渐破乳而释放出酸液与岩石反应利用乳化酸的缓速性及其黏度，降低酸压过程中酸岩反应速率和酸液滤失速率，使酸液进人地层深部，形成裂缝壁面的不均匀刻蚀，增加酸液穿透距离，从而实现深度酸化的目的 20世纪80年代国外已有Dowell公司开发的Super X乳化酸，Halliburton公司研制的HV60乳化酸和Nowsco公司开发的LAD乳化酸，90年代中期，国外通过在乳化酸中加入油溶性树脂，开发出增能乳化酸系列，进一步提高了酸化效果一1998年Navarrete等训研究了高温乳化酸酸液体系，该酸液体系适用于120—176℃的高温地层 ，室温下稳定4—5d，黏度可保持在70mpa·s左右124℃的高温条件下乳化酸的稳定时问超过2h，149℃下稳定时间超过1h；现场配制的乳化酸液滴大小在1～77之间，该数据要比实验室观测到的微乳相中的液滴要大；该乳化酸在高闭合应力储层中较其他直接与地层反应的酸液可以产生更大的非均匀溶蚀缝宽，从而获得更高的导流能力，提高酸液的有效性；新型高温乳化酸在120—176℃下，酸压可以延缓反应速度14一l9倍，基质酸化时延缓反应速度6．6倍。

20世纪末期国内已有新疆油田、中原油田、华北油田、大港油田、江汉油田、四川油田等油田开展过乳化酸的研究与应用，并取得了一定的施工成功率其中四川石油管理局天然气研究院在90年代初研制出以有机酸、有机胺及表面活性剂为原料的复合型乳化剂CTL一11，它在柴油和酸液体系中具有强乳化性，在残酸和原油体系中具有防乳破乳性用其配制乳化酸克服了以往乳化酸泵注难、配制难、乳液稳定性不好、残液返排难的难题该酸在60—80℃的井温下施工，缓速率是空白酸的4～6倍，已在川中大安寨低渗透碳酸盐岩油田进行了100余次酸化施工作业，施工成功率达100％，有效率达80％以上，油气增产效果显著，具有良好的应用前景②泡沫酸泡沫酸是以常规酸化液及其添加剂为基液,采用耐盐、耐酸、耐高温的起泡剂及稳泡剂,得到得能满足酸化施工的要求、性能稳定、酸液配方与地层配伍良好的泡沫状酸化液体系泡沫酸结合了泡沫特性与酸液体系,使得配制的酸化液体兼有泡沫性质和酸化能力调研证明,泡沫酸一般表现为假塑性流体,在低剪切速率下具有很高的表观粘度,但其粘度随剪切速率的增加而降低,在一定的剪切速率下,泡沫的表观粘度随泡沫特征值的增加而升高Burman和Hall在孔隙介质渗透率从0.01～0.158μm2的2个岩心上进行泡沫渗透性和转向效果的实验，认为泡沫的转向效果随渗透性的增加而增加，随泡沫干度的增加而降低。

Thompson和Gdanski利用渗透率为0.0015～0.009μm2的平行石灰岩岩心进行转向实验，结论认为由于渗透率的差别使得泡沫转向有限，具体地说，在渗透率比值低于10∶1时可得到好的转向Zerhboub等报告转向效果随泡沫量的增加而提高，在高渗透层转向更有效用18.3和6μm2的岩心比0.92μm2和0.3μm2的岩心实验所得的转向效果好该报告的重要发现是注入泡沫后在关井期会提高转向效果Parlar等用不同渗透率的Berea平行岩心实验发现表面活性剂类型、加表面活性剂前置液和泡沫的大小对酸转到较低渗透层是关键参数他们从采用60%泡沫干度的实验中观察到大量的加入表面活性剂前置液和大泡沫会阻止酸液转向，对基岩酸化作业有不利的影响Behenna用固定泡沫干度为 75%的平行岩心进行了实验，他指出在较低渗透地层产生泡沫或注入泡沫，或如果在较高渗透地层注入的泡沫不足，酸就得不到转向所以在较低渗透地层的渗透率足够低的情况下，要完全防止泡沫进入Zhou和Rosser根据分相流动理论并假定泡沫遵守毛细管压力模型规律研制出在砂岩中基岩酸化的泡沫转向模型总之，国外泡沫在酸化中的应用较多，主要用泡沫作为常规地层酸化的前置液，充分利用了泡沫的暂堵和泡沫调泡分流性能。

关于泡沫酸酸化的文献和现场施工的报道很少国内最早的泡沫酸酸化出现在1986年，为了保护油气层并提高采收率，解决油田井段长、渗透率高、层间矛盾突出、井况恶化、油井负压等问题，四川石油管理局采用泡沫酸酸化工艺解除了油气层污染，改善了注采效果之后泡沫酸在川东老井挖潜中得到了应用，为低压气井酸化解除储层伤害和残液返排提供了行之有效的途径在川中油田对泡沫在低压裂缝性油藏的适应性做了研究认识，得到了较好的推广应用价值中原文明寨油田采用泡沫土酸酸化工艺同样解决了上述的类似问题,并较好的解决了油层污染，实现了泡沫暂堵高渗层，泡沫负压排酸等技术青海油田采油一厂应用泡沫酸化技术在油砂山油田成功地对中237井进行了酸化，使这口原来捞油的井日产原油增加到10t 左右油砂山油田大多数油井的产量很低,且油层污染严重由于油藏地层能量降低，加上漏失严重，实施常规酸化解堵措施很难见到好的效果青海油田采油一厂为解决这一难题，组织技术力量攻关，终。