一种酸化解堵体系的制备方法

技术领域

本发明涉及一种酸化解堵体系，具体涉及一种酸化解堵体系的制备方法。

背景技术

海上油气田蕴藏着丰富的油气储量，其中又以非均质砂岩储层为主。无论是油田勘探开发早期，还是注水二次开发时期，储层非均质性的影响研究都是一项必不可少的基础工作，特别是当注水开发油田进入中高含水期的情况下，这项工作尤为重要。我国大部分油藏，属于陆相沉积油藏，纵向非均质性强是其最为显著的特点。在油田开发中，随着地下原油不断采出，原始地层能量逐渐降低，为提高原油采收率，需向地层人工注水补充能量。然而，油田注水开发时，由于储层的非均质性和渗透率级差大，注入水会优先向高渗透区块不均匀推进，横向上形成舌进，纵向上单层突进，引起储层的层间、层内和平面矛盾，储层的非均质性加剧，导致油田见水时间过早。据统计我国大庆油田、胜利油田等很多老油田已进入高含水阶段，生产平均含水已突破80％，而通过注水开发的原油产量占与总产量的90％。由于注水技术的限制、注入水质较差和储层非均质性等原因，长期的注水操作会导致油田注水井堵塞，因此需定期对注水井进行酸化解堵，提高非均质储层注水开发效率和采收率。

在对非均质储层进行酸化解堵作业时，注入的酸液沿最小阻力方向流动，总是优先流入高渗透层，而低渗透层布酸量较少，这就造成非均质储层酸化不均匀，未能有效开发低渗透层丰富的油气资源。于是需要明晰非均质储层渗流规律，在此基础之上采用有效的分流技术，以分流转向为手段，有效解决非均质储层布酸不均匀的问题。本发明通过分析物性参数、流体性质及压差对非均质砂岩储层的渗流规律影响，研究不同化学材料的分流转向规律，进而合成了一种pH响应型的超分子凝胶BSP暂堵分流剂，研制了一套适度溶蚀的多氢螯合酸液体系。多氢螯合酸能抑制储层微粒运移伤害并保护岩石骨架，超分子BSP能够随pH变化自组成高黏度的凝胶网状结构和低黏液体状态，具有优异的暂堵转向效果，实现均匀布酸，最终形成一套适用于海上非均质砂岩储层的解堵液体系。

发明内容

本公开的主要目的在于提供了一种酸化解堵体系的制备方法，以有效解决发明人在上述背景技术提出的问题。

为达成上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种酸化解堵体系的制备方法，所述酸化解堵体系为解堵酸液，包括以下步骤：

步骤一：制定解堵酸液的设计原则，针对疏松砂岩储层酸化改造，常规酸液体系酸化后地层骨架易被破坏导致出砂，影响增产效果，且酸化过程中可能产生的金属氟化物、氟硅酸盐、氟铝酸盐等次生沉淀会对储层造成二次伤害；

步骤二：解堵酸液类型及浓度的选取，所述解堵酸液由酸液体积(ml)：岩粉质量(g)＝10:1组成，其中将岩粉和酸液加入反应釜后置于80℃油浴锅中溶蚀2小时；

步骤三：计算溶蚀率；

步骤四：酸液缓速能力的评价，酸岩反应速度过快，酸液有效作用距离将变短，因此需优选减缓反应速度、延长反应时间的酸液体系；

步骤五：观察酸液抑制二次沉淀的能力，HF会与储层中含有的碳酸盐、硅酸盐矿物发生反应，生成氟化物、氟硅酸盐沉淀堵塞地层，另外，随着pH的改变还可能出现氢氧化物沉淀，故含氟酸液与砂岩反应后二次沉淀可分为三类：氟化物沉淀；氟硅酸盐/氟铝酸盐沉淀；氢氧化物沉淀；

步骤六：抑制氟化物沉淀能力的分析，首先配制等体积的含Mg2+、Ca2+的混合溶液加入到实验酸液中，加入NaCO3调节pH值，观察沉淀，再过滤，最后测定Mg2+、Ca2+含量并计算抑制率；

步骤七：抑制硅酸盐沉淀能力，首先配制等体积的含K+、Na+、Al3+的混合溶液加入到实验酸液中，加入Na2Al2Si2O8观察沉淀，再过滤，最后测定K+、Na+、Al3+含量并计算抑制率；

步骤八：抑制氢氧化物沉淀能力，首先配制等体积的含Fe3+(Al3+)的混合溶液加入到实验酸液中，调节pH值，观察沉淀，再过滤，最后测定Mg2+、Ca2+含量并计算抑制率；

步骤九：选择酸液添加剂；

步骤十：模拟地层条件进行实验，岩心组装入并联岩心驱替装置，连接好岩心流动驱替仪，将围压加到10MPa，加热套温度设置为80℃，等待升温至恒定；饱和3％NH4Cl溶液，记录每一个出口管线液体流速；按照注液顺序依次注入注入暂堵分流剂→基液→多氢螯合酸液，最后用3％NH4Cl溶液清洗、饱和岩心，记录每一个出口管线液体流速，分析各暂堵分流剂的暂堵转向效果，验证其暂堵转向后的解堵效果。

优选的，所述步骤一中，设计酸液体系时需考虑以下几个方面：缓速性好，多元弱酸，逐步电离，能增大酸液的有效作用距离，延长酸液的活性反应时间，达到深部穿透的目的；适度溶蚀，溶蚀少部分胶结物，加强对石英等基质的溶蚀，疏通滲油通道；稳定骨架，微观孔隙结构和元素改变在可控范围内，保持岩石骨架的完整性；螯合增溶，能与金属离子螯合，抑制二次沉淀的生成；酸化效果，酸化流动后，对地层渗透率的改造效果适中，既形成明显的溶蚀孔道，又不破坏岩石骨架的完整性；综合性能好，与地层流体配伍性、药剂之间配伍性、缓蚀性、防膨性、稳铁能力、破乳性和助排性好。

优选的，所述步骤六中，实验结果表明多氢酸和氟硼酸均表现出一定的氟化物沉淀抑制能力，多氢酸抑制氟化物沉淀能力优于氟硼酸。

优选的，所述步骤七中，实验结果表明，加入硅酸钠后土酸、氟硼酸有不同程度的浑浊，只有多氢酸保持澄清，表明多氢酸对氟硅/铝酸盐沉淀抑制能力较好。

优选的，所述步骤八中，实验结果表明土酸、氟硼酸均出现了红棕色、白色沉淀，多氢酸相对澄清，多氢酸对Fe(OH)3的抑制率为76.68％，对Al(OH)3为84.54％，多氢酸对氢氧化物的抑制率远高于氟硼酸。

优选的，所述步骤九中，酸液中需要加入铁离子稳定剂来防止三价铁离子沉淀，采用行业标准SY/T6571-2012进行评价实验。

鉴于此，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(一)、本申请中，非均质储层正韵律油层上部剩余油富足，开发效果差，总体上油相是从中渗层流入低渗层，随着平均渗透率、重力分异作用增加或生产压差、油水黏度比减小，油相从中高渗层向低渗层累积渗流比例逐渐增加。孔隙度对可动流体孔隙度增加的贡献值要强于渗透率的贡献值。岩心渗透率级差越小，低渗分流效率越高。

(二)、本申请中，以SA-G、HPAM、SA-ZX和SA-2为代表研究不同渗透率级差和驱替压力下冻胶类、聚合物溶液类、表面活性剂类和固相颗粒类分流剂分流转向机理。聚合物溶液浓度越高对高渗部分暂堵效果越好，聚合物溶液同时封堵高渗低渗，封堵后性能稳定。黏弹性表面活性剂可有效均衡渗流，封堵后会在一定压力下突破，突破后转向效果稳定。自降解冻胶可有效均衡渗流，封堵后高渗未被突破，低渗逐渐恢复，转向效果优异。颗粒类分流剂在低压下可有效均衡渗流，高注入压力下迅速失效。

(三)、本申请中，筛选、开发了满足酸化解堵需求的铁离子稳定剂、防膨剂、缓蚀剂、助排剂等，结合配伍性实验构建了适用于非均质砂岩储层的多氢螯合酸配方体系：

3％HCl+3％HAc+3％SA601+5％DQ+2％A+1％F+1.5％HW2-9+1％SA1-11+1％SA4-5。

(四)、本申请中，多氢螯合酸配合暂堵剂的分流酸化效果实验结果表明，多氢螯合酸配合超分子凝胶BSP分流剂的注入可有效减少酸液在高渗层的滤失，并极大地提高低渗岩心的动用率，提高酸液利用率，有效改善低渗岩心渗透率。

附图说明

图1所示为1％HPAM岩心流动解堵实验曲线图；

图2所示为0.6％SA-G岩心流动解堵实验曲线图；

图3所示为6％SA-ZX暂堵后岩心流动解堵实验曲线图；

图4所示为BSP暂堵后岩心流动解堵曲线图；

图5所示为5％SA-2暂堵后岩心流动解堵实验曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供以下实施例：

一种酸化解堵体系的制备方法，酸化解堵体系为解堵酸液，包括以下步骤：

步骤一：制定解堵酸液的设计原则，针对疏松砂岩储层酸化改造，常规酸液体系酸化后地层骨架易被破坏导致出砂，影响增产效果，且酸化过程中可能产生的金属氟化物、氟硅酸盐、氟铝酸盐等次生沉淀会对储层造成二次伤害；

步骤二：解堵酸液类型及浓度的选取，解堵酸液由酸液体积(ml)：岩粉质量(g)＝10:1组成，其中将岩粉和酸液加入反应釜后置于80℃油浴锅中溶蚀2小时；

步骤三：计算溶蚀率；

步骤四：酸液缓速能力的评价，酸岩反应速度过快，酸液有效作用距离将变短，因此需优选减缓反应速度、延长反应时间的酸液体系；

步骤五：观察酸液抑制二次沉淀的能力，HF会与储层中含有的碳酸盐、硅酸盐矿物发生反应，生成氟化物、氟硅酸盐沉淀堵塞地层，另外，随着pH的改变还可能出现氢氧化物沉淀，故含氟酸液与砂岩反应后二次沉淀可分为三类：氟化物沉淀；氟硅酸盐/氟铝酸盐沉淀；氢氧化物沉淀；

步骤六：抑制氟化物沉淀能力的分析，首先配制等体积的含Mg2+、Ca2+的混合溶液加入到实验酸液中，加入NaCO3调节pH值，观察沉淀，再过滤，最后测定Mg2+、Ca2+含量并计算抑制率；

步骤七：抑制硅酸盐沉淀能力，首先配制等体积的含K+、Na+、Al3+的混合溶液加入到实验酸液中，加入Na2Al2Si2O8观察沉淀，再过滤，最后测定K+、Na+、Al3+含量并计算抑制率；

步骤八：抑制氢氧化物沉淀能力，首先配制等体积的含Fe3+(Al3+)的混合溶液加入到实验酸液中，调节pH值，观察沉淀，再过滤，最后测定Mg2+、Ca2+含量并计算抑制率；

步骤九：选择酸液添加剂；

步骤十：模拟地层条件进行实验，岩心组装入并联岩心驱替装置，连接好岩心流动驱替仪，将围压加到10MPa，加热套温度设置为80℃，等待升温至恒定；饱和3％NH4Cl溶液，记录每一个出口管线液体流速；按照注液顺序依次注入注入暂堵分流剂→基液→多氢螯合酸液，最后用3％NH4Cl溶液清洗、饱和岩心，记录每一个出口管线液体流速，分析各暂堵分流剂的暂堵转向效果，验证其暂堵转向后的解堵效果。

具体的，步骤一中，设计酸液体系时需考虑以下几个方面：缓速性好，多元弱酸，逐步电离，能增大酸液的有效作用距离，延长酸液的活性反应时间，达到深部穿透的目的；适度溶蚀，溶蚀少部分胶结物，加强对石英等基质的溶蚀，疏通滲油通道；稳定骨架，微观孔隙结构和元素改变在可控范围内，保持岩石骨架的完整性；螯合增溶，能与金属离子螯合，抑制二次沉淀的生成；酸化效果，酸化流动后，对地层渗透率的改造效果适中，既形成明显的溶蚀孔道，又不破坏岩石骨架的完整性；综合性能好，与地层流体配伍性、药剂之间配伍性、缓蚀性、防膨性、稳铁能力、破乳性和助排性好。

具体的，步骤六中，实验结果表明多氢酸和氟硼酸均表现出一定的氟化物沉淀抑制能力，多氢酸抑制氟化物沉淀能力优于氟硼酸。

具体的，步骤七中，实验结果表明，加入硅酸钠后土酸、氟硼酸有不同程度的浑浊，只有多氢酸保持澄清，表明多氢酸对氟硅/铝酸盐沉淀抑制能力较好。

具体的，步骤八中，实验结果表明土酸、氟硼酸均出现了红棕色、白色沉淀，多氢酸相对澄清，多氢酸对Fe(OH)3的抑制率为76.68％，对Al(OH)3为84.54％，多氢酸对氢氧化物的抑制率远高于氟硼酸。

具体的，步骤九中，酸液中需要加入铁离子稳定剂来防止三价铁离子沉淀，采用行业标准SY/T6571-2012进行评价实验。

不同渗透率填砂管的暂堵酸化解堵实验结果数据见下表所示，流速大小可以反映不同暂堵剂的转向酸化效果。根据岩心流动解堵实验可知，当渗透率差距大时，向双岩心驱替装置中注入分流剂时，分流剂会优先进入高渗岩心。在地层中，分流剂会优先进入高渗储层对其进行封堵，降低高渗储层与低渗储层间的渗透率差距。

不同渗透率填砂管测试数据表：

将上列流速整理绘制成图，参考说明书附图。

多氢螯合酸配合暂堵剂的分流酸化效果实验结果表明，两组并联岩心在通过暂堵剂后岩心通过能力趋于一致，说明暂堵剂都起到了分流转向的效果；酸化处理后，并联岩心中低渗岩心的渗透性都得到改善，说明酸液确实进入到低渗层改善渗透率。

岩心流动解堵实验后，SA-G分流后酸化解堵后高渗岩心渗透率改善倍比为0.21，低渗岩心改善倍比为2.42，双岩心的渗透率改善后较为接近，说明调剖解堵的效果最好，而SA-2分流酸化解堵后，高渗岩心渗透率改善倍比仅为0.94，低渗仅为1.06，改善效果最差。冻胶类分流剂、聚合物溶液类分流剂、表面活性剂型分流剂和固相颗粒类四种分流剂调剖后酸化解堵改善效果为SA-G>SA-ZX>HAPM>SA-2。

超分子凝胶BSP分流后酸化解堵后高渗岩心渗透率改善倍比为0.22，低渗岩心改善倍比达到3.67，双岩心的渗透率改善后较为接近，改善效果优于市面上的暂堵剂HPAM、SA-G、SA-ZX以及SA-2。对于非均质地层特别是严重非均质储层，酸化时必须选择转向措施。多氢螯合酸能够适度溶蚀岩心，解除渗透率伤害，超分子凝胶BSP分流剂的注入可极大地提高低渗岩心的动用率，提高酸液利用率。说明多氢螯合酸配合超分子凝胶BSP能够有效置放酸液达到目的层，释放产能。

本实施例的具体实施方式为：非均质储层正韵律油层上部剩余油富足，开发效果差，总体上油相是从中渗层流入低渗层，随着平均渗透率、重力分异作用增加或生产压差、油水黏度比减小，油相从中高渗层向低渗层累积渗流比例逐渐增加。孔隙度对可动流体孔隙度增加的贡献值要强于渗透率的贡献值。岩心渗透率级差越小，低渗分流效率越高；

以SA-G、HPAM、SA-ZX和SA-2为代表研究不同渗透率级差和驱替压力下冻胶类、聚合物溶液类、表面活性剂类和固相颗粒类分流剂分流转向机理。聚合物溶液浓度越高对高渗部分暂堵效果越好，聚合物溶液同时封堵高渗低渗，封堵后性能稳定。黏弹性表面活性剂可有效均衡渗流，封堵后会在一定压力下突破，突破后转向效果稳定。自降解冻胶可有效均衡渗流，封堵后高渗未被突破，低渗逐渐恢复，转向效果优异。颗粒类分流剂在低压下可有效均衡渗流，高注入压力下迅速失效；

筛选、开发了满足酸化解堵需求的铁离子稳定剂、防膨剂、缓蚀剂、助排剂等，结合配伍性实验构建了适用于非均质砂岩储层的多氢螯合酸配方体系：3％HCl+3％HAc+3％SA601+5％DQ+2％A+1％F+1.5％HW2-9+1％SA1-11+1％SA4-5；

多氢螯合酸配合暂堵剂的分流酸化效果实验结果表明，多氢螯合酸配合超分子凝胶BSP分流剂的注入可有效减少酸液在高渗层的滤失，并极大地提高低渗岩心的动用率，提高酸液利用率，有效改善低渗岩心渗透率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。