粘弹性表面活性剂转向酸体系的流变性能及酸岩反应动力学研究

论文摘要

非均质储层在我国占有很大比例。用常规酸化技术改造这类储层,酸液会沿着非均质储层的大通道或高渗部分发生指进,很难有效地改造非均质储层的低渗部分,而影响整个酸化作业的效果。对这类储层,需要采用转向酸化技术才能达到均匀改造的目的。较早时候发展起来的聚合物交联、泡沫、岩盐等转向酸化体系,存在损害储层、转向效果不佳、工艺复杂等局限性,难以达到预期的改造目标。近年发展起来的粘弹性表面活性剂（VES）转向酸,具有pH控制自转向功能、转向效果好、对储层无损伤、无需交联剂和破胶剂、缓速与滤失控制好等突出优点,是国内外近年转向酸化技术研究的热点与重点。该项转向酸化技术,在国外应用于储层改造已经取得明显的效果,在国内也开展了一定的室内研究工作和初步的现场试验。但是,该体系的流变性能及其影响因素的系统研究和酸-岩反应动力学研究还没有见到文献报道,从而制约了VES转向酸体系性能的更好发挥和新型VES体系的开发以及施工的优化设计。本论文首次系统地研究了VES转向酸体系的pH值、VES加量、酸液中的离子类型、温度、压力、剪切速率等因素对VES转向酸体系流变性能的影响,确定了不同因素的影响程度和主控影响因素,为现场更好地应用VES转向酸体系和新型VES转向酸体系的开发奠定了基础。酸液粘度变化过程的酸-岩反应动力学研究是一个世界性难题。首次研究了在VES转向酸体系流变性能变化的条件下,与灰岩碳酸盐储层岩石的反应动力学。研究确定了不同流变性能阶段及不同温度条件下,酸岩反应的速率常数、反应级数、反应速率控制阶段、酸-岩反应动力学方程,以及VES转向酸与普通酸的酸-岩反应速率对比等极为重要的酸化压裂施工方案优化设计所需参数,为VES转向酸的优化施工设计提供了重要的参考依据。通过物理模拟实验,证明了VES转向酸的明显转向效果。用室内的研究结果指导VES转向酸现场设计与施工三井次,增产效果非常显著。其中,一口井施工前日产油20.7 m3,施工后提高到日产油60m3;另一口井,VES转向酸酸压施工前无产量,施工后日产油74 m3,日产气15×104m3。

论文目录

• 1 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 研究内容
• 2 转向酸化技术国内外研究现状
• 2.1 酸化压裂技术及转向酸技术原理
• 2.2 目前几种转向酸化技术的发展现状及其优缺点
• 2.3 粘弹性表面活性剂转向酸的发展现状
• 3 表面活性剂转向酸体系的流变性研究
• 3.1 实验研究方案
• 3.2 VES 转向酸流变本构方程的建立
• 3.3 VES 转向酸体系的粘性和弹性
• 3.4 VES 转向酸体系的粘性及其影响因素研究
• 3.5 破胶实验
• 3.6 VES 转向酸粘度增大及破胶机理分析
• 4 表面活性剂转向酸的酸岩反应特性研究
• 4.1 酸岩反应基本理论
• 4.2 岩心分析实验
• 4.3 VES 转向酸的酸岩静态反应速度测定
• 4.4 VES 转向酸的动态酸岩反应动力学方程的确定
• 4.5 酸岩溶蚀形态研究
• 5 表面活性剂转向酸体系的应用效果检验
• 5.1 岩心流动实验
• 5.2 现场酸化压裂应用过程及效果
• 6 研究结论
• 致谢
• 参考文献
• 附 录