缝洞型油藏雾化酸酸化工艺研究

缝洞型油藏雾化酸酸化工艺研究

0雾化酸维护工艺目前，国内外对油藏储层进行研磨，主要采用以盐酸为主体的酸溶液体系，通过添加各种化学剂，提高氧化效率。泡沫酸作为一种气液两相酸，液相为连续相，气相为非连续相，而针对注气开发的缝洞型油藏，以气相为连续相，液相为非连续相，将注气和酸化相结合，提出了一种新型雾化酸酸化工艺方法。雾化酸可有效沟通不连续的缝洞储集体，有利于缝洞型油藏深部的酸化。本文通过雾状流井筒流动模拟实验，模拟雾化酸在井筒和地层中流动；并通过旋转圆盘实验，评价雾化酸及雾化稳定剂的缓速性能和雾化酸对管柱的缓蚀性能。1实验部分1.1实验仪器和仪器(1)酸液雾化-井筒流动模拟装置。该装置包括气路系统、液路系统、雾化发生器、模拟井筒、井底积液收集装置和模拟地层6个部分。其中，气路系统包括空气压缩机、气节流阀和玻璃转子流量计3个部分，液路系统包括高压平流泵、液体压力表和液节流阀3个部分。分别由空气压缩机和高压平流泵供给一定压力的空气和去离子水用于模拟油田现场的氮气和酸液，气液于双流式文丘里雾化发生器相遇并产生雾化流，进入模拟井筒，最终流动至模拟地层，其中聚并的液体进入积液收集装置。(2)双流式文丘里雾化发生器（见图1）。该雾化发生器本质是双流式雾化喷嘴，其作用机理是液体和气体在腔内相互作用而形成液膜，破碎液膜形成雾状流，而当其高速通过文丘里管（管径逐渐变小）时，流速增大，压力减小，形成的压差使雾状流高速射出(3)SYF-3型酸岩反应旋转岩盘仪。(4)蔡司扫描电镜。2）实验药品。质量分数为15%的盐酸，分析纯；十二烷基苯磺酸钠，分析纯；去离子水，实验室制备。1.2酸岩合成反应1）雾状流井筒流动模拟实验方法。(1)在20℃、标准大气压下，用空气和去离子水进行模拟实验，可观察到雾状流从雾化发生器出口喷射进入井筒，最终流入模拟地层，其中聚并液体进入积液收集装置；(2)雾状流稳定流动时，记录3min后井底积液收集装置中的积液体积V式中，η2）旋转圆盘实验。(1)将一定浓度的酸液置于酸岩反应旋转岩盘仪中间容器内，在130℃下待其蒸发为酸雾，压力升高至峰值且变化不明显时，可确定酸液已完全雾化。(2)设置一定的转速和温度，分别用雾化酸、常规酸与岩心端面反应30min，计算其酸岩反应速度。式中，J为酸岩反应速度，mol/（s·cm式中，m为试样的失重，g；ρ为材料的密度，7.8g/cm2关于残余酸形成与稳定流动之间的关系的研究2.1雾化发生器的选择为找到20℃、标准大气压下模拟雾化酸稳定流动界限，利用4孔雾化发生器（单个孔眼截面积为0.1963mm由图2可知，液体流量恒定时，气体流量越大，雾化率越高；气体流量恒定时，液体流量越小，雾化率越高。综上所述，在一定范围内，气液比越大，雾化率越高。为进一步提升雾化率，对雾化发生器进行改进，减少雾化发生器的液体出口截面积，选用2孔和单孔雾化发生器进行对比实验，这些雾化发生器除液体出口个数外无任何结构差异，且单个孔眼截面积均为0.1963mm由图3可知，相同的气体流量和液体流量下，雾化发生器液体出口截面积越小，雾化率越高。这是因为减少液体出口截面积，会增大进入出口端的液体压力，增大水力空化作用，提高雾化率。但过小的截面积会导致酸液注入压力过高，这对装置承压能力有更高的要求，且不利于泵注。因此，为提高雾化率，在满足实验室装置耐压性要求的前提下，选用单孔双流式文丘里雾化发生器。综合考虑，在20℃、标准大气压下，模拟雾化酸稳定流动界限为60m2.2雾化酸稳定剂为进一步提升雾化率，从工作液本身出发，在液相中添加雾化稳定剂。表面活性剂能降低液体表面张力，抑制液相聚并，因此选用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠作为雾化酸稳定剂。为研究该雾化稳定剂浓度对雾化率的影响，在十二烷基苯磺酸钠浓度分别为0.1%、0.5%、1%和3%时，测量在60m由图4可知，气体流量和液体流量不变时，雾化率随雾化稳定剂浓度的上升而迅速上升，逐渐平缓后达到峰值，最后缓慢下降。当雾化稳定剂浓度为0.5%时，雾化率达到峰值，最终确定雾化稳定剂的最佳浓度为0.5%。3为平衡天平和管道结构的缓冲能力的评价3.1雾化酸缓速岩心面溶蚀事件对比常规酸，雾化酸具有良好的缓速效果。在130℃、转速为110r/min的条件下，通过旋转圆盘实验测出不同酸型、不同初始酸浓度下反应8min后的岩心失重情况以计算出各自的酸岩平均反应速度由表1可知，4种酸中，常规酸酸岩反应速度最快，其反应速度比其余3种酸大一个数量级；3种缓速酸中，雾化酸酸岩反应速度最小，因此雾化酸具有良好的缓速效果。将雾化酸和常规酸酸岩反应后的岩心洗净、烘干后，观察其酸蚀形态，分析雾化酸的缓速机理。常规酸和雾化酸酸岩反应后的岩心端面分别见图5。由图5可知，常规酸酸岩反应中，酸液与岩心端面发生面溶蚀，溶蚀量大，耗酸量大，岩心端面凸起部分为未参与反应的杂质；雾化酸酸岩反应后的岩心端面出现点状凹坑，溶蚀量小，耗酸量小。除了雾化酸本身具有缓速性能外，雾化稳定剂也具有一定的缓速效果。在未加入和加入浓度为0.5%的十二烷基苯磺酸钠的情况下进行对比实验，实验条件为130℃、500r/min的转速，其实验结果如表2所示。由表2可知，在加入十二烷基苯磺酸钠后，酸岩反应速度有一定程度的降低。十二烷基苯磺酸钠的缓速机理和大多数表面活性剂类似，十二烷基苯磺酸钠在酸岩反应过程中可吸附在岩心表面上，形成一层有效的吸附膜，其可抑制H3.2雾化酸酸蚀下n80钢片的表征在130℃下，分别将N80钢片置于浓度为20%的常规酸和雾化酸中静态反应4h，利用失重法计算出各自的腐蚀速率。雾化酸和常规酸腐蚀后的N80钢片分别如图6所示，其扫描电镜图分别如图7～图9所示。由图7～图9可知，雾化酸腐蚀后的N80钢片表面较为平整，腐蚀程度小，而常规酸酸蚀后的N80钢片表面较为粗糙，酸蚀程度明显大于雾化酸。未添加缓蚀剂时，N80钢片在常规酸中的腐蚀速率为572.16mm/a，而在雾化酸中的腐蚀速率为40.08mm/a，雾化酸腐蚀速率不及常规酸的十分之一，因此雾化酸对管柱缓蚀效果显著。4雾化酸缓速效果分析1.基于雾状流井筒流动模拟实验，用空气和去离子水分别模拟油田现场的氮气和酸液，利用文丘里雾化发生器实现雾化，最终确定20℃、标准大气压下，模拟雾化酸最优界限为60m2.加入十二烷基苯磺酸钠雾化稳定剂后，液滴表面张力显著降低，雾化率极大提升，且降低了酸液与地层的反应速度，起到了缓速作用。3.与常规酸、交联酸和胶凝酸相比，雾化酸酸岩反应速度更慢、耗酸量更小。常规酸酸岩反应发生面溶蚀，