轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)

1、轉(zhuǎn)向酸技術(shù)1轉(zhuǎn)向分流問題的提出碳酸鹽巖儲層壓裂酸化改造主要目的是解除近井地帶的污染以及產(chǎn)生新的流 動通道（酸蝕蚓孔）繞過污染帶以增加儲層與井筒的連通性，提高油氣井的產(chǎn)能 或注水井的注入能力。對于非均質(zhì)性很強的碳酸鹽巖儲層，壓裂酸化改造成功的 關(guān)鍵在于能否使酸液在整個產(chǎn)層合理置放，使所有層段都能吸入足夠的酸以達到 解除近井地帶污染，恢復或增加油氣產(chǎn)量的目的。由于儲層非均質(zhì)性很強，注入 的酸液將主要進入高滲透層或污染較小的層段，而低滲透層或污染較大的層段改 造力度較小或未被改造，尤其是注水開發(fā)后期的油氣井，注水采油使各層滲透性 進一步增大，使得均勻布酸非常困難，即使儲層相對均質(zhì)，由于污染程度的差異

2、 同樣可能造成酸液難以合理放置。碳酸鹽巖儲層酸改造過程具有很多特殊性，在基質(zhì)酸化、酸壓施工過程中， 由于酸與儲層巖石的非均勻反應，在井筒壁面或裂縫壁面產(chǎn)生大量酸蝕蚓孔，酸 蝕蚓孔的形成使該區(qū)域的注入能力進一步增加，即使較為均質(zhì)的儲層，在形成酸 蝕蚓孔后也會造成滲透率差異進一步加大，使得碳酸鹽巖儲層轉(zhuǎn)向相比于砂巖儲 層來說更為困難，難以達到縱向均勻改造的目的。對地辰進行酸處理酸鞭在地層中前功反疸器康釀蝕蚓孔1轉(zhuǎn)向酸技術(shù)#轉(zhuǎn)向酸技術(shù)圖1.1碳酸鹽巖儲層酸化改造過程#轉(zhuǎn)向酸技術(shù)圖1.2碳酸鹽巖儲層酸壓改造過程因此，為突破常規(guī)酸化作業(yè)方式對碳酸鹽巨厚儲層改造時難以取得理想效果 的技術(shù)難題，必須開展縱向

3、轉(zhuǎn)向分流改造技術(shù)與配套工藝、作業(yè)體系的研究。 2轉(zhuǎn)向酸化壓裂技術(shù)原理對于非均質(zhì)儲層來說，常規(guī)的轉(zhuǎn)向酸液體系通常優(yōu)先穿透儲層的某些大孔道 或高滲部分，即從儲層的大孔道或高滲部分發(fā)生指進，酸液很難作用于儲層的低 滲透部分，而低滲透儲層正是需要改造的部分。普通鹽酸酸化碳酸鹽巖地層時， 在基巖中由酸溶蝕形成一些主要通道，酸液就會沿著這些通道流動，而不能對其 它的巖層進行酸化處理。這時，如果向普通酸中添加轉(zhuǎn)向劑，轉(zhuǎn)向劑就會暫時堵 住這些通道，改變注酸流動剖面，使酸液進入相對低滲透區(qū)域，與未酸化的儲層 部分反應。即通過對儲層的大孔道或高滲透帶進行暫堵，迫使酸液轉(zhuǎn)向低滲透帶, 以達到對儲層高滲透帶和低滲透帶

4、的同時改造，這就是轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)。自二十世紀三十年代，國內(nèi)外開始了轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)的研究和應用，幾十年來, 國內(nèi)外已經(jīng)研究開發(fā)出了圭寸隔器轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)、暫堵顆粒轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)、泡沫轉(zhuǎn) 向酸化技術(shù)、高聚物膠聯(lián)轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)等。大多數(shù)轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)都是在特定條件 下，利用轉(zhuǎn)向劑對條件的改變而產(chǎn)生的特殊性能，來對儲層的高滲透帶進行暫堵, 迫使酸液轉(zhuǎn)向低滲透帶，達到對非均質(zhì)低滲透儲層均勻酸化的目的。3 機械轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)機械轉(zhuǎn)向主要分為封隔器轉(zhuǎn)向和堵球轉(zhuǎn)向。封隔器轉(zhuǎn)向是通過水力或者機械 作用，借助機械在酸化過程中將酸化目的層與其它層隔開，從而對目的層進行酸 化施工的技術(shù)。20世紀 40年代，發(fā)明了探測酸液和油層的接

5、觸面的技術(shù)， 可以使同時注入的兩種液體的接觸面在恒定的高度，因此可以選擇性地封隔某一井段，進行酸化。3.1 封隔器轉(zhuǎn)向封隔器分隔轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)通常被認為是最可靠的轉(zhuǎn)向手段，目前技術(shù)已經(jīng)較 為成熟，使用較多的有可回收式封隔器、可回收式橋塞以及可多層坐封的膨脹式 或跨式封隔器，它允許酸液在某段時間注入有限的處理層段，可以同時對多個層 段進行酸化改造。但由于需要多層坐封以及上提管柱等復雜操作非常浪費時間， 而且使用成本也很高，加之施工結(jié)束后，還須要通過壓井以回收封隔器以及橋塞， 會對儲層造成附加傷害影響酸處理的效果。對于固井質(zhì)量差的井，酸可能沿著固井水泥 /地層接觸面流動，而使封隔器轉(zhuǎn) 向失效。此外，

6、對某些特殊結(jié)構(gòu)井，如小井眼井，封隔器轉(zhuǎn)向技術(shù)就難以使用。 此外，對于高溫、高壓儲層以及某些復雜結(jié)構(gòu)井，存在封隔器坐封困難以及解封 困難等問題。由于需要投球打開滑套，所以，封隔器的密封單元不能太多，若水 平井段產(chǎn)層過長，由于分隔段數(shù)的限制，使得酸液很難在整個產(chǎn)層合理布置，對 整個產(chǎn)層實現(xiàn)均勻改造。如果封隔器的每段封隔距離太長同樣會影響布酸效果。1950 年，使用膨脹性封隔器作為跨式工具，在不改變完井結(jié)構(gòu)的情況下，可處理封隔器以下、中間和以上三個井段，這使封隔器轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)進一步發(fā)展。1965 年發(fā)明壓裂擋圈及回收的封隔器，使得封隔器轉(zhuǎn)向酸化施工費用降低。圖3.1封隔器分段酸改造管柱3.2堵球轉(zhuǎn)向

7、早在1956年堵球轉(zhuǎn)向技術(shù)就開始運用于流體的分流施工，屬于機械轉(zhuǎn)向技術(shù)的一種。使用比射孔孔眼稍大的球（孔眼直徑1.25倍通常的尺寸范圍在5/8-11/4之間），密度范圍在0.9-1.4之間，在酸化施工時，套管內(nèi)封堵射孔眼的小球加入處理 液中，并被液體帶至射孔孔眼部位，封堵接收液體的孔眼。為了便于堵球順利通 過，要求注入管柱直徑至少應是堵球直徑的3倍，所以，要求泵注油管的尺寸最少不小于27/80堵球是一種主要的機械轉(zhuǎn)向技術(shù)。在進行酸化處理時，將堵球加到酸化處理 液中，液體將堵球帶至需要暫堵的大孔道，進行封堵。然而，這需要有足夠排量 來維持堵球的封堵，大孔道的形狀也會限制封堵有效性。堵球轉(zhuǎn)向成功的

8、關(guān)鍵是需要足夠排量來維持其通過孔眼的壓差，使堵球有效座封，所以此方法對泵注排量要求很高，對某些排量受限井該方法使用效果不好或 不能使用。除此之外，射孔孔眼形狀及光滑程度對坐封效果也有很大影響，同時 還必須考慮堵球與攜帶液的密度匹配關(guān)系，目前常用的堵球包括浮球和沉球，對 于直井而言，從封堵使用效果上看，浮球比普通沉球效果要好，由于浮球浮力的作用，它們不會留在井底口袋的靜止液體中，而且更有利于座封。而對水平井，應該根據(jù)射孔孔眼的方位，選擇不同密度的球隊不同方位的孔眼進行封堵。在施 工過程中，為了克服沉降，推薦連續(xù)泵如堵球，對于沉球投球數(shù)推薦泵如超過孔 眼數(shù)200%，對浮球投球數(shù)推薦超過50%。攜帶

9、液的粘度以及射孔孔眼數(shù)量同樣會 影響轉(zhuǎn)向效果，在設計中必須加以考慮。堵球轉(zhuǎn)向技術(shù)具有局限性，僅適用于射孔完井的油氣井，堵球轉(zhuǎn)向技術(shù)在直 井中使用較為廣泛，在水平井中酸化井段長，注入排量低，堵球坐封困難，所以 使用較少。圖3.2投球分段酸改造技術(shù)3.3連續(xù)油管轉(zhuǎn)向連續(xù)油管廣泛運用于油田的各項作業(yè)中，是改善布酸效果的非常有用的工具， 可以處理大跨度井。其主要優(yōu)點在于可以通過拖動連續(xù)油管，把酸注入到特定的 位置(定點注酸)，以達到很好的布酸效果。連續(xù)油管在水平井酸化中使用較多， 從儲層的端部開始拖動連續(xù)油管，針對儲層傷害程度的差異，通過改變連續(xù)油管 的拖動速率和停留時間來達到均勻布酸完全解堵的目的。

10、目前，用于酸化的連續(xù) 油管的管徑普遍較小(31.75 73.03mm)，施工過程中摩阻較大，使施工排量難以提高，這也制約了連續(xù)油管酸化技術(shù)的廣泛應用。為了解決排量小轉(zhuǎn)向效果差的 問題，目前，國外油田廣泛采用將連續(xù)油管酸化技術(shù)與 Mapdir以及化學轉(zhuǎn)向技術(shù) 相結(jié)合的方式，現(xiàn)場應用表明，該方法能夠取得比較好的酸化效果。同時也開發(fā)出用連續(xù)油管傳輸封隔器的新技術(shù)，膨脹跨式封隔器可在基質(zhì)處理時實現(xiàn)區(qū)域隔離，在現(xiàn)場應用取得了很好的效果。這種將封隔器與連續(xù)油管相結(jié)合的轉(zhuǎn)向方法 將是以后機械轉(zhuǎn)向發(fā)展的主要方向?？傊B續(xù)油管布酸技術(shù)仍將是長井段水平井均勻布酸的主流轉(zhuǎn)向技術(shù)，隨著勘探開發(fā)往深層發(fā)展，如果能進一

11、步提高其使用深度，連續(xù)油管將能獲得更加 廣泛的應用。圖3.3連續(xù)油管酸轉(zhuǎn)向酸處理技術(shù)總的說來，運用這些機械方法，能將液體完全注入到每個處理井段中。然而, 機械技術(shù)工藝繁瑣，現(xiàn)場設備復雜，既費時又昂貴。堵球也很難排出，容易引起 地層傷害。4化學轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)化學轉(zhuǎn)向技術(shù)是將含有特殊化學添加劑的酸液注入地層，化學添加劑在地層 條件下發(fā)生變化，起到對地層的暫堵作用。有些化學添加劑采用不溶于酸，但溶 于水或烴的物質(zhì)，注酸時添加劑在砂巖壁面產(chǎn)生低滲濾餅，對地層進行封堵。也 有的添加劑是粘性高分子，可以降低高滲層的注入能力，起到使酸液轉(zhuǎn)向的目的。早在 1936 年就采用注入肥皂溶液的方法進行化學轉(zhuǎn)向。肥皂溶

12、液與氯化鈣反 應生成不溶于水但溶于油的鈣化皂，因此可用作鹽酸酸化的轉(zhuǎn)向劑。 1954 年萘被 用作封堵材料，另外，粉碎的石灰?guī)r、四硼酸鈉、天然瀝青和多聚四醛也可用作 轉(zhuǎn)向劑。后來使用完全溶解的材料，化學轉(zhuǎn)向技術(shù)獲得較大提高，這些材料包括 蠟、聚合物以及樹脂等用于油井；巖鹽和苯甲酸等用于水井。例如，苯甲酸可作 為水溶性轉(zhuǎn)向劑。苯甲酸顆粒容易聚結(jié)，影響其恒定的粒徑分布，因此常用苯甲 酸鹽代替苯甲酸，在酸化過程中，自動轉(zhuǎn)化為苯甲酸。苯甲酸在鹽酸中溶解度很 小，以顆粒狀態(tài)存在，對高滲儲層可起到暫堵作用，迫使酸液轉(zhuǎn)向低滲儲層，在 完成轉(zhuǎn)向任務后，可溶解于注入水中。目前，泡沫轉(zhuǎn)向、聚合物轉(zhuǎn)向技術(shù)在國外是重

13、要的化學轉(zhuǎn)向技術(shù)，粘彈性表 面活性劑轉(zhuǎn)向技術(shù)則是最新發(fā)展的一項化學轉(zhuǎn)向技術(shù)。4.1 泡沫轉(zhuǎn)向技術(shù)泡沫至少從 20 世紀 60年代就開始用作轉(zhuǎn)向酸化。加入氣體和表面活性劑后， 酸液就產(chǎn)生泡沫，泡沫也可與酸交替注入。酸可為鹽酸、氫氟酸或混合酸。氣體 可為氮氣、空氣、天然氣或者二氧化碳氣。表面活性劑包括起泡劑和穩(wěn)泡劑，常 用的起泡劑有陰離子型起泡劑、陽離子型起泡劑、非離子型起泡劑、兩性離子型 起泡劑、聚合物型起泡劑及復合型起泡劑等類型。表3.1泡沫轉(zhuǎn)向酸基礎配方添加劑名稱代號加量（%鹽酸/20酸化用緩蝕劑WLD311.52.0油氣井用增泡劑WLD371 1.5油氣井用泡沫穩(wěn)定劑WLD364.5咼溫鐵

14、離子穩(wěn)定劑WLD28A1.5起泡助排劑WLD151.0粘土穩(wěn)定劑WLD441.0泡沫轉(zhuǎn)向原理與用泡沫提高采收率的原理相似，二者的區(qū)別主要是施工設計 及應用上的差異。泡沫導致酸液具有高粘度。當這種流體注入高滲透地層區(qū)域后， 可阻止其它流體進入該地層區(qū)域。注入壓力隨之上升，當總的注入壓力超過某一 壓力極限時，低滲透地層區(qū)域開始接受注入流體。此時，酸液與低滲透地層接觸 并作用，實現(xiàn)對低滲透帶的改造。然而，用作轉(zhuǎn)向酸化的泡沫既不強韌也不持久。 在油潤濕性巖石中，油對泡沫的破壞作用十分巨大，油使大多數(shù)泡沫的強度削弱 甚至破壞。溫度高于93C時，大多數(shù)泡沫不穩(wěn)定，該技術(shù)受到溫度的限制。另外， 在高滲透率儲

15、層中，泡沫轉(zhuǎn)向酸存在高滲漏現(xiàn)象，此時泡沫的有效性很小。4.2聚合物轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)在酸液中添加聚合物可提高酸液的粘度，因此聚合物可以應用于轉(zhuǎn)向酸化。聚合物轉(zhuǎn)向酸液一般由酸溶性聚合物、pH緩沖劑、膠聯(lián)劑（使體系粘度增大）以 及破膠劑（使體系粘度降低）組成。聚合物一般為聚丙烯酰胺類聚合物、氨基聚 合物等；膠聯(lián)劑可為鋯鹽和鐵鹽，如三氯化鐵等；解聚劑可為樹脂包覆的氟化鈣 或是氯化肼等。例如，高聚物交聯(lián)凝膠酸已經(jīng)在油田中作為轉(zhuǎn)向流體來使用。在 此體系中， pH 值改變可以激發(fā)粘度的增加。這是因為 pH 的改變活化了體系中的 金屬試劑，金屬試劑使聚合物分子鏈發(fā)生交聯(lián)，增加了聚合物流體的粘度和流體 流動的阻力。

16、進一步增加 pH 值會鈍化金屬試劑的交聯(lián)，打破聚合物的交聯(lián)，使 聚合物分子鏈相互分開，粘度下降。裂縫中會有部分聚合物殘余，可降低支撐劑填充層的滲透性，最終導致壓裂 處理有效性降低。據(jù)有關(guān)返排液的系統(tǒng)分析表明，酸化處理過程中，僅有30%到45%的注入高聚物在返排階段得到回收。 此結(jié)果表明，相當多的聚合物留在地層中。 盡管嘗試一系列的措施來清除殘留聚合物，然而收效甚微。每一種聚合物膠聯(lián)酸 使用的膠聯(lián)化學技術(shù)會稍微有所不同。盡管泡沫轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)、聚合物轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)還在較為普遍的使用，由于這 些轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)的種種缺陷，有被新型粘彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)取代的趨 勢。5 粘彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向酸The

17、Visco-Elastic Surfactant based acid簡稱 VES，又叫清潔自轉(zhuǎn)向酸液體系（Clear Self-Diverting Acid，簡稱CDA或者SDA）,粘彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向酸化 技術(shù)的發(fā)展，首先是以表面活性劑化學合成及表面活性劑應用技術(shù)的發(fā)展為基礎 的。5.1 表面活性劑技術(shù)的新發(fā)展 由于表面活性劑獨特的性能，在油田開發(fā)中具有重要和關(guān)鍵性的作用。表面 活性劑可以用于降低表面張力、改變潤濕性、清除殘余油、作為腐蝕抑制劑等。也可用作泥漿劑、酸-油乳化中的乳化劑和破乳劑。如此廣泛的應用是由于表面活 性劑具有在不同表面吸附，連接不同性質(zhì)的液體，以及形成膠束結(jié)構(gòu)的性能。表

18、 面活性劑分子由親水基團（頭部）和親油基團（尾端）組成。表面活性劑的性能 依賴于其親水基團的大小、親油基團的長度和結(jié)構(gòu)、所帶的電荷，及所處的離子 強度和溫度等。表5.1表面活性劑配伍性實驗結(jié)果表面活牲劑名稱實驗溫度及結(jié)采結(jié)果 評價50 t60 70 r地層術(shù)透叨透明透明二十:烷疇笨礁醴鈉少駅沉淀較多沉淀不可以十二儘硫馥鈉透明地沉淀校務沉淀不燈以木質(zhì)姦磺酸鈉透明出現(xiàn)鴛狀物較孩聖狀物沉淀不可以吐溫80透叨出麗體物牙層及血両1增多不町以OPSL化劑透明分層井冇鑿狀物劇狀物熠箏SIA- 1透明透明透明町以SLA- 2透明透明透明町以SUA- 3透圳透明透期對以SUA- 4透明透明透明可以研究表明，若保

19、持每個親油基團的碳原子數(shù)相等，與單烷烴鏈親油基團構(gòu)成的普通表面活性劑相比，雙親表面活性劑具有以下特性：1）更易吸附在氣/液表面，從而更有效地降低水溶液表面張力；2）更易聚集生成膠束；3）降低水溶液表面張力的傾向遠大于聚集生成膠束的傾向，降低水溶液表面張力的效率相當突出，臨界膠束濃度比傳統(tǒng)表面活性劑低10倍100倍；4）與普通表面活性劑尤其是非離子表面活性劑復配能產(chǎn)生良好的協(xié)同效應；5）具有優(yōu)良的水助溶性和增溶性；6）具有良好的起泡和泡沫穩(wěn)定性；7）特定條件下，某些雙親表面活性劑體系具有粘彈性。5.2 粘彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)原理 粘彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向酸在被高壓擠入地層之后，首先會沿著較大的

20、孔道， 進入滲透率較大的儲層，與碳酸鹽巖發(fā)生反應。由于反應，酸液 pH 值升高并產(chǎn)生 Ca2+離子。VES轉(zhuǎn)向酸中的表面活性劑通常是雙子季銨鹽類表面活性劑，其特點 就是在pH值較小，Ca2+離子濃度較低時，粘度很?。ń咏恼扯龋?；當酸液pH 值增大，并且Ca2+離子濃度也較大時，VES轉(zhuǎn)向酸的粘度會自動增大，比在井筒 內(nèi)時的粘度要大得多。酸液進入滲透率不同地層時，變粘后的殘酸還可以進入較 大滲透率地層，對大孔道和高滲透地層進行堵塞。由于酸巖反應發(fā)生前， VES 轉(zhuǎn) 向酸的粘度很小，因此，剛注入的鮮酸可以進入較低滲透率的地層，實施酸化作 用。另外一方面，殘酸對較大滲透率的儲層進行暫堵，迫使注入

21、酸液壓力上升。 由于上升的壓力，新注入的鮮酸會進入滲透率較小的儲層，并再次與儲層巖石進 行反應，并再次發(fā)生粘度升高，注入酸壓力升高。直到上升的壓力使酸液沖破對 滲透率較大的大孔道的暫堵，酸液才會繼續(xù)前進。這樣，酸液不僅對滲透率較大 的儲層進行了酸化，對滲透率較小的儲層也產(chǎn)生了酸化作用。VES 轉(zhuǎn)向酸的另一個特點是：當酸液遇到地層中的烴類時（已經(jīng)達到酸化效 果），VES轉(zhuǎn)向酸會自動迅速地降低其粘度，直至其粘度再次接近水的粘度。因為 VES 轉(zhuǎn)向酸在遇到地層烴類時，可以自動降低粘度，因此返排較為徹底，不會對 儲層造成傷害和污染。普通酸往往沿著高滲透帶、大孔道實施酸化作用，對低滲 透帶、非均質(zhì)儲層幾

22、乎沒有酸化效果。泡沫轉(zhuǎn)向酸體系的穩(wěn)定性較差。聚合物膠聯(lián)轉(zhuǎn)向酸，則往往導致地層損害或 是酸化效果不好。聚合物膠聯(lián)轉(zhuǎn)向酸液的粘性，主要來自高分子量（分子量可達 百萬）的聚合物分子之間的相互作用。 VES 轉(zhuǎn)向酸液的粘性，來自表面活性劑分子相互聚集產(chǎn)生的膠束結(jié)構(gòu)。膠束結(jié)構(gòu)是緊密填充的表面活性劑分子的聚集體, 對所使用的表面活性劑的濃度，以及較高溫度（135C ）較不敏感，因此在沒有地層烴類時，VES轉(zhuǎn)向酸體系是較穩(wěn)定的圖5.1鮮酸中轉(zhuǎn)向劑形態(tài)圖5.2殘酸中轉(zhuǎn)向劑形態(tài)13轉(zhuǎn)向酸技術(shù)相比之下，VES轉(zhuǎn)向酸體系具有明顯的優(yōu)勢。雖然關(guān)于 VES轉(zhuǎn)向酸體系在流 變性能及酸巖反應動力學方面的研究還不完善，但 V

23、ES轉(zhuǎn)向酸體系在酸化施工中 已經(jīng)成功使用。用多巖心并聯(lián)實驗裝置來測試 VES轉(zhuǎn)向酸轉(zhuǎn)向效果（油藏壓力15Mpa,有效5 :#轉(zhuǎn)向酸技術(shù)#轉(zhuǎn)向酸技術(shù)圖5.3多巖心并聯(lián)實驗裝置圖#轉(zhuǎn)向酸技術(shù)5.3酸液的流變性研究現(xiàn)狀粘彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向酸液體系是依賴于粘彈性表面活性劑技術(shù)開始發(fā)展 的。根據(jù)有關(guān)文獻報道，雖然粘彈性表面活性劑技術(shù)最早應用于油田增產(chǎn)措施是 在1997年。但最早報道其應用于轉(zhuǎn)向酸化技術(shù)的文獻是在2000年左右。國內(nèi)盧擁軍、劉俊等人介紹了粘彈性表面活性劑的研究進展。其中包括粘彈 性表面活性劑類別中某些具體粘彈性表面活性劑品種的合成、性質(zhì)，及在鉆井液、 提高采收率、攜砂降阻方面的應用潛力，并

24、指出了下一步研究應該注意的方向。VES自轉(zhuǎn)向酸體系的變粘機理：隨著酸巖反應的進行，酸濃度降低（ pH值升 高）加之反應產(chǎn)生大量MgCl2和CaCb，屏蔽了分子之間的電荷，降低了分子間的 靜電排斥力，表面活性劑分子排列更加緊密，使表面活性劑分子從球型膠束或剛 性棒狀膠束轉(zhuǎn)變?yōu)槿湎x狀膠束，當膠束長度足夠長后，膠束之間相互接觸、相互 纏繞形成具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的“凍膠”體系，不但增加了體系粘性，同時使酸液 具有彈性。分析認為：Ca2+和Mg2+的產(chǎn)生以及酸液體系pH值升高是發(fā)生“就地交 聯(lián)”必須的兩個條件。圖5.4 VES自轉(zhuǎn)向酸體系的變粘過程5.4酸巖反應動力學的研究現(xiàn)狀關(guān)于VES轉(zhuǎn)向酸液體系的酸巖

25、反應動力學，至今尚未見有報道。但普通鹽酸與灰?guī)r及類似的白云巖，曾有過研究。1973年Lund經(jīng)過實驗研究，得到結(jié)論：使 用旋轉(zhuǎn)巖盤在25C和50C時，即使在很低的轉(zhuǎn)速下（50r/min），鹽酸與白云巖的反應 亦為表面反應控制。當溫度為100C時，即使轉(zhuǎn)速達500r/min,其鹽酸與白云巖的 反應為擴散（傳質(zhì)）控制。說明了溫度對其反應動力學的重要性。國內(nèi)張黎明等人采用旋轉(zhuǎn)圓盤進行鹽酸與白云巖反應實驗，結(jié)果得到80G20%的鹽酸在1200r/min進入表面反應控制區(qū)。這一實驗表明，酸巖反應達到表面 控制的圓盤轉(zhuǎn)速相對較高，而 Lund 和 Anderson 實驗有關(guān)轉(zhuǎn)速的報道未超過 500r/mi

26、n。對于 VES 清潔轉(zhuǎn)向酸的酸巖反應，即在轉(zhuǎn)向酸粘度隨著酸巖反應的進行，體 系酸度發(fā)生變化，粘度也發(fā)生變化的情況下進行的酸巖反應，至今尚無人研究。 5.5 粘彈性表面活性劑轉(zhuǎn)向酸液體系的優(yōu)點主要有以下優(yōu)點：1 ）形成對儲層的高滲透帶暫堵，起到轉(zhuǎn)向作用；2）VES 轉(zhuǎn)向酸在酸巖反應過程中可起到稠化酸的作用； 如果油藏溫度較高，此時酸巖反應過高，使正常的壓裂酸化施工受到限制。在這種情況下，就需要采取措施來降低酸巖反應速率，以增加酸的侵入距離。常 用的稠化酸就具有這種作用。有效地降低酸巖反應速率，可以延長酸液在地層中 的作用時間，在油氣井中能夠造就深遠而暢通的酸蝕裂縫，提高裂縫的導流能力。 VES

27、 清潔轉(zhuǎn)向酸在與地層碳酸鹽巖發(fā)生作用之后，其粘度增加，酸巖反應速率將 會減慢，可以使酸液在地層中充分作用，產(chǎn)生較長較暢通的油氣通道。3）VES 轉(zhuǎn)向酸是一種就地自轉(zhuǎn)向酸液體系；VES 轉(zhuǎn)向酸與其它轉(zhuǎn)向酸不同之處是：其它轉(zhuǎn)向酸在地面已經(jīng)活化，即發(fā)生 粘度增大，當?shù)竭_井底時，其粘度對于高滲透地層和低滲透地層是一致的。VES轉(zhuǎn)向酸在注入時粘度很小，達到儲層并與巖石作用后，其粘度增大，比在井筒內(nèi)時的粘度要大得多， 因此可以完成轉(zhuǎn)向作用。 與傳統(tǒng)的酸液體系不同的是， VES 轉(zhuǎn) 向酸體系不需要膠聯(lián)劑和破膠劑，因為酸巖反應產(chǎn)生的Ca2+離子可起到膠聯(lián)劑的作用，而且酸化壓裂導致酸液與地層烴類的接觸會改變 V

28、ES 膠束的結(jié)構(gòu)，使膠束 的結(jié)構(gòu)從蠕蟲狀轉(zhuǎn)變?yōu)榍驙?，從而使酸液的粘度迅速下降?）VES 清潔轉(zhuǎn)向酸可以降低酸液濾失，不對地層產(chǎn)生傷害； 在酸化壓裂過程中，需要在注酸前先注入一種粘性流體（前置液） ，防止酸液在地層中濾失。當只用酸而沒有前置液時，由于酸液的濾失速率較高，形成的裂 縫通常比較短，比較窄。先前研究得到的結(jié)論是：在壓裂酸化過程中，要使地層 達到最大程度的改善，在注酸時必須有有效的降濾失控制。 VES 清潔轉(zhuǎn)向酸由于 其較高的粘性。可在一定程度上具有降濾失效果。在特別高滲透儲層（>500mD）情況下，泡沫和聚合物凝膠轉(zhuǎn)向技術(shù)缺乏有效性。這是由于特別高表面活性劑轉(zhuǎn) 向酸體系的流變性

29、研究滲透儲層可以使酸液發(fā)生濾失。也曾實驗過使用適當尺寸 的顆粒，如硅石粉、碳酸鈣或有機樹脂，來防止濾失的發(fā)生，但是加入這些物質(zhì) 對井底表面會有不利影響。某些不適當尺寸的顆?？梢痤w粒深層侵入地層，造 成地層傷害。 VES 轉(zhuǎn)向酸液不含如鐵和鋯之類的金屬膠聯(lián)劑，特別是在酸性氣井 中不會因為硫化氫與鐵反應，而產(chǎn)生不溶的硫化鐵，因此對地層無傷害。5）VES 轉(zhuǎn)向酸的酸壓施工工藝簡單。VES 轉(zhuǎn)向酸液在施工現(xiàn)場容易制備，并且在施工中不占用單獨的轉(zhuǎn)向施工階 段，這樣就可以大大降低施工操作的復雜性。 VES 轉(zhuǎn)向酸還可以分幾個階段進行 泵注，可以進行常規(guī)或者延遲酸化階段。6）未來應用酸巖反應過程中形成高粘

30、凝膠，高粘系統(tǒng)能夠阻止酸液進入高滲透層、低傷 害層，從而使酸液進入低滲透層及高滲透層。反應速度相比傳統(tǒng)酸很慢，并且不 存在引起地層傷害的聚合物?？偟膩碚f，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的、深的、清潔的、高效 酸化措施。同時降低反應速度，使注入的鮮酸向低滲透層流動。遇烴類降粘，易 返排，不傷害地層。一般在系統(tǒng)PH三2時，隨PH值增大，系統(tǒng)粘度增加迅速（粘 度可達300mps可達鮮酸的200倍以上）；在PH值2時，隨PH值增加系統(tǒng)粘度有 減小的趨勢，但是仍然處于一個較大值。轉(zhuǎn)向壓力增大，注入酸液體積增加，酸 液有效作用距離增大。未來應用：高含水地層；高溫儲層；多小層；裸眼完井；長水平井眼；天然 裂縫發(fā)育儲層。影響V

31、ES LCA成膠及粘度的主要因素有表面活性劑的性質(zhì)及濃度、 平衡離 子的性質(zhì)和濃度、 溫度。所以要控制的 VES 一 LCA 的成膠過程和膠液粘度， 可以 控制前兩個因素，即通過優(yōu)化表面活性劑分子結(jié)構(gòu)和對平衡離子優(yōu)選，在酸化施 工時，根據(jù)地層條件，配制適當濃度的表面活性劑溶液。根據(jù)新型清潔轉(zhuǎn)向劑的設計思路，研制了依靠溫度控制降解的 DCF 顆粒轉(zhuǎn)向 劑。顆粒轉(zhuǎn)向劑常溫下分散于酸液中，在施工條件下由相對低溫的工作液攜帶至 目的層段， 起到對高滲層段或裂縫相對發(fā)育層段的顆粒暫堵轉(zhuǎn)向作用；待施工結(jié) 束，儲層溫度恢復起來后，轉(zhuǎn)向劑降解，使暫堵產(chǎn)層迅速恢復產(chǎn)能。新型清潔轉(zhuǎn) 向劑顆粒暫堵轉(zhuǎn)向、溫度控制降解

32、兩個關(guān)鍵機制實現(xiàn)高溫砂巖儲層的暫轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向酸 化。5.6 VES 轉(zhuǎn)向酸新發(fā)展1.纖維轉(zhuǎn)向酸在 VES 轉(zhuǎn)向酸中加入纖維，酸巖反應增粘后，纖維與殘酸一并封堵高滲層， 纖維起物理封堵作用。當轉(zhuǎn)向酸遇烴類降粘后，纖維又重新溶解在酸液中，疏通 封堵層，殘酸易于返排，不留傷害地層的殘余物?，F(xiàn)場應用取得很好地增產(chǎn)效果。2.AP 締合聚合物轉(zhuǎn)向酸AP 締合聚合物加在酸液系統(tǒng)中，與地層巖石反應后迅速締合增粘。適用于高 溫高壓及高濾失地層。在現(xiàn)場取得較好的增產(chǎn)效果。18轉(zhuǎn)向酸技術(shù)參考文獻1 Yuri Faizov.Olesya Levanyuk. Chanllenges and Solutions of Stim

33、ulating Carbonate Reservoirs in Timano-Pechora ,RussiaJ .OTC-Offshore Technology Conference 22257.20112 Abdulwahab. H.AL-Ghamdi Saudi Aramco.A.D.Hill. Acid Diversion Using Viscoelastic Surfactants： The Effects of Flow Rate and Initial Permeability ContrastJ . SPE142564.20113 Msalli.A.Al-Otaibi.SPE.G

34、haithanA.Al-Muntasheri,SPE,Saudi Aramco,Experimental Evaluation of Viscoelastic Surfactant Acid Diversion for Carbonate Reservoirs: Parameters and Performance AnalysiJs . SPE 141993.20114 Ahmed M. Gomaa, SPE, Guanqun Wang, SPE, and Hisham A. Nasr-EI-Din, SPE, Texas A&M University.An Experimental

35、 Study of a New VES Acid System: Considering the Impact of C02 SolubilityJ . SPE 141298.20115 L.J. Kalfayan, SPE, Hess Corporation, and A.N. Martin, SPE, BJ Services.The Art and Practice of Acid Placement and Diversion: History, Present State and FuturJe . SPE 124141.20116 A.H. Al-Ghamdi, M.A. Mahmoud, A.D. Hill, H.A. Nasr-EI-Din, Texas A&M Univ