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新型高性能转向酸的制备及性能评价

文档作者：王艳丽文档来源：中国石油大学胜利学院油气工程学院		点击数：	更新时间： 2024年02月26日
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第33卷第6期
2016牟11月
钻井液与完井液
DRILLING FLUID&amp;amp;COMPLETIoN FLUID
V引．33 NO．6
Nov．2016
doi：10．3696／j．issn．1001—5620．2016．06．020
新型高性能转向酸的制备及性能评价
王艳丽
(中国石油大学胜利学院油气工程学院，山东东营257061)
：i三稳篱，彰i缫离z睫徽转搦黪纳糊备囊簦§瑟谱凳【_{_：|．锯垮鞭姆兜鸯潦。20{巷，§3《6)：111。115。
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Preparat!ion and Evaluation of a New High Performance Diverting Acid
ⅥANG Yanli
∞epnrlmem《oil＆Gns Enginee『in备Sheng|i CoHege，Chtnn unive强时巧Petml“m．Don∥ing．Shn帕ong 251％n
Abstract Carbonate mck reservoirs have plen妙of micro行actIlres．Unidirectional fiIlgering of acid solution in acidiziIlg caIbonate
reservoirs always rcsu】ts jn di佑culties in colIllnunicating劬ctures and low emciency ofacidizing疔∞tIlringjob．Tb呻mve mejdb
e伍ciency，a new high perfo邶aIlce divening acid，which is sensmve to CO，，h船been developed．The divertiIlg acid has a formulation
as f01lows：3．96％SDS+1．09％MPDA十24％HCl+O．5％Z-l(a cormsion inhibitor)．111is acid，although not viscoelastic，c锄acquire
Viscoel髂ticitythroughthe rcactionofTMPDAwim SDS atthe presence ofCo，，becausethe reaction ofTMPDAwitll SDS pmduces
a su吨lctant Gemini which had superior viscoel勰tici够T1le diVening acid resumed its orjginal state船soon as CO，dis印peared．
Laboratory stIldy has shown t11at this diverting acid had good high tempemturc stabiIi毗good she州ng perfo咖ance，and superior
diVerting a_bili啦In core expcriment，sevemI gmups of cores werc displaced with the new diveniIIg acid．It w鹤fo蛐d that the
permeabili哆ofthe acid坩ooded cores increased remark a_bly'eVen afkr removillg the biggest pe舯eability incrc勰es of艄ro groups of
cores．The emciency ofacidizing她曲脚ngjob c孤be impmved winl tlle new divening∞id，跏d recycling ofme divertiIlg acid may
also be realized．
Key words Self．diVerting acid；C0，sensitive；Pseudo—Gemini；viscoel硒ticity
目前广泛使用的转向酸均以特殊的黏弹性表
面活性剂为稠化剂【l卅，转向酸与储层中的碳酸盐
反应生成的钙镁离子使转向酸稠化剂黏度大幅度上
升，从而迫使酸液转向【5。7】。稠化剂的变黏性是评
价转向酸性能的关键，转向酸变黏幅度越大，其性
能越好，但目前使用的稠化剂黏弹性表面活性剂存
在耐温性差、用量多、变黏性差和破胶性差等缺点。
在对大量表面活性剂筛选和研究的基础上，配制
了一种新型的高性能转向酸稠化剂SDS．TMPDA。
该稠化剂在初始条件下不具有黏弹性，与CO：接
触后黏度急剧增大，大于4 000 mPa·s，而在消除
c0，后黏度降低到初始状态。
基金项目：国家自然科学基金项目“液氮辅助页岩体积压裂增效机理研究”(51574270)。
第一作者简介：王艳丽，1982年生，现在从事石油工程方面的研究及教学工作。电话13455713890；E蚰ail
395497954@qq．com。
万方数据
¨2 钻井液与完井液2016年11月
l 新型高性能转向酸的制备
该研究中转向酸稠化剂的制备受Gem!随型表
面活性剂合成及性能优化的启发，在c0：存在的
条件下，将普通的十二烷基磺酸钠(sDs)通过N，
N，Nt，NI-四甲基丙二胺(TMPDA)临时转化为
类G唧ini型的表面活性剂，使其具有优越的黏弹
性，而在消除CO：后黏弹性完全消失，并具有多
次可逆性【l’21。该稠化酸体系配制简单，关键在于
控制sDS与TMPDA的物质的量比为2：1，具体
配制方法为：称取一定质量纯度为99．O％的sDS
和一定体积纯度为98．0％的TMPDA，一定体积的
31％盐酸及一定质量的缓蚀剂，在l 000 mL的烧
杯中，用自来水稀释到500 mL，用磁力搅拌器搅
拌均匀，将其加入到密闭抗压容器中，再加入一定
量的碳酸钙来制备残酸，通过测试黏度来优选体系
的配方。
2变黏机理及性能评价
2．1变黏机理
sDs本身是一种起泡性很强的磺酸盐表面活
性剂，传统工业中多用来作为起泡剂。然而向sDs
与TMPDA的混合溶液中通人CO：后，可以使普
通的sDS转换为类Gemini型的表面活性剂，其黏
度增大，具体的变黏机理如图1所示。通入CO：后，
表面活性剂由原来的球状变为链状胶束，当CO：
由N2驱替后，链状胶束又转变为球状，黏度恢复
到初始状态∞】。
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图l sDs．TⅦ，DA体系变黏机理
2．2黏弹性湃价
考察了通人C02前后SDs-TMPDA体系的黏
度。结果见图2。黏弹性评价结果如图3所示。由
图2可知，通人CO：前体系黏度小于5 mPa·s，
通人C0，后的黏度达到了4 000 mPa·s以上，而
且在170 s一下体系的稳定性极高，剪切60min后，
体系黏度变化较小，表明了该体系具有极强的剪切
稳定性和较高的变黏特性。
由图3可知，弹性模量和黏性模量随测试频率
的增大而增大，且弹性模量的增幅大于损耗模量，
当频率达到8 Hz时，SDs—TMPDA体系的弹性模
量与黏性模量相当，当频率大于8 Hz时，弹性模
量继续增大而黏性模量增幅减小，体系整体表现为
弹性体特征，该稠化剂基本具备了作为转向酸稠化
剂的基本条件。
f弗圳／min
图2通人c02前后sDs—TMPDA体系的稳态流变性
频率／Hz
图3 sDs．TM口DA体系的黏弹性能
3 新型高性能转向酸配方优化
3．1稠化剂浓度对黏度的影响
sDs．TMPDA体系的浓度和黏度关系见图4。
由图4可知，浓度对体系的黏度及变黏性的影响
很大，当体系中sDs的浓度小于12 mm01／L时
(T枷PDA的浓度是sDs浓度的1／2)，c02对体系
黏度几乎无影响，当浓度大于12衄。地后，C02
对体系黏度的影响急剧上升。由此可见，当体系浓
詈
3◇o 》：◇ 稳移 譬◇奄
万方数据
第33卷第6期王艳丽：新型高性能转向酸的制备及性能评价113
度高于临界浓度后，c0：对体系黏度的影响随浓度
的增大而增大，当浓度达到200 mmol后，黏度增
幅有减缓趋势；不过当浓度在70咖ol／L左右时，
SDS—n佃DA体系的黏度已超过1 000 mPa·s，所
以选择SDs的浓度为70 mmol，L，对应TMPDA的
浓度为35 mmol／L。
SDS·’I MPDA／(mmol／L)
图4 sDs浓度对通C02前后SDs．TMPDA体系黏度的影响
sDS．TMPDA体系黏度可逆性变化见图5。由
sDs—TMPDA体系的可逆性研究结果可知，当C02
被N：驱替之后体系黏度完全恢复到初始状态，而
且重复4次后体系性能仍然稳定，可见用该体系作
为转向酸无需破胶，更不用考虑破胶性的问题。施
工结束卸压后，cO：在地层高温高压下自动释放，
体系会彻底破胶，返排液中的sDs所具有的起泡
性可以在一定程度上有助于疏通孔缝，而且该体系
有望实现重复利用。
次数
图5 sDS．TMPDA体系黏度可逆性变化
3．2酸液对稠化剂性能的影响
虽然很多表面活性剂在高于其临界胶束浓度
时都具有黏弹性，但不是所有的表面涪|生剂在酸陛
条件下仍然具有黏弹性‘6J”，测试了不同酸浓度下
sDS—TMPDA体系的黏度，结果见图6。由图6可知，
sDs—TMPDA体系不含CO：时，其黏度保持在2
mPa·s左右；当通人一定量的c0：后，体系的黏
度达到1 000mPa·s以上，而且在不同盐酸浓度条
件下，黏度有所波动，最高达到了l 800IIlPa·s左
右；当盐酸浓度大于11．6％时体系充分反应后黏
度开始缓慢下降；当盐酸浓度大于24．18％时，体
系充分反应后黏度下降明显，所以确定盐酸浓度可
以达到24％。
盐酸／％
图6盐酸浓度对sDs．TMPDA体系黏度的影响
3．3缓蚀剂对体系性能的影响考察了不同缓蚀剂对SDS一姗A体系的影
响，结果见表1。由表1可知，缓蚀剂m一2对体
系的影响很大，该体系与碳酸钙充分反应后，黏
度直接下降到138．1 InPa·s，而缓蚀剂MZ．1对该
体系影响较小，体系与碳酸钙充分反应后黏度为1
691．2 mPa．s，因此选择Mz．1作为该体系的缓蚀剂。
表l缓蚀剂优选
考察了不同浓度缓蚀剂Mz一1下的SDSTMPDA
体系黏度，结果见图7。
104
∞103
壹
要102
101
100
图7缓蚀剂浓度对SDS．n佃DA体系的影响
万方数据
1 14 钻井液与完井液2016年11月
由图7可知，随着缓蚀剂浓度的增大，SDs．
TMPDA体系与碳酸钙充分反应后黏度先出现缓慢
的上升，随后在缓蚀剂浓度大于0．5％之后黏度出
现下降趋势；而未与碳酸钙反应时，体系黏度始终
在2 mPa·s左右。初步确定出该体系中缓蚀剂的
最佳加量为0．5％。
4 高温流变性测试
综合确定该体系配方为：3．96％sDs(体积分数)
+1．09％TMPDA+24％HCl+0．5％缓蚀剂MZ．1。
采用高温高压哈克流变仪对sDs．TMPDA体
系与碳酸钙充分反应后的残酸，进行了高温流变性
测试，为了确保CO：与稠化剂充分混合，反应在
哈克流变仪的容量筒里进行。sDs—TMPDA体系通
人CO：后的高温流变性和高温耐剪切性能结果见
图8和图9。
刀℃
图8 sDS．TMPDA体系通人c02后的高温流变性
104
∞103
b
山
毒
≈102
101
O lO 20 30 40 50 60
”℃
图9 sDS一喇PDA体系通入C02后的高温耐剪切性
由图8和图9可知，温度对该体系黏度影响
较小，温度从30℃上升到138．9 c|C，体系黏度仍
保持在2 000 mPa·s左右。高温抗剪切结果表明，
残酸在138．9℃下剪切60 min后黏度仍然在l 800
mPa·s以上，高温抗剪切性极好。测试结束后将
酸液在常压下放置一段时间，黏度逐渐下降，如果
通入氮气替换，黏度会迅速下降。
5转向效率研究
为了进一步研究SDS．TMPDA体系的转向效
果，采用并联岩心驱替实验评价了该体系的转向性
能，由于实验条件限制，驱替压力较低，驱替压力
未达到岩心的破裂压力，主要评价酸液转向性能
””。实验用岩心取自塔河中部奥陶系碳酸盐岩储
层，以深灰色泥晶灰岩和灰黑色钙质泥岩为主。每
组驱替实验选取渗透率差异较大的2块岩心进行并
联驱替实验，实验结果见表2。由表2中可知，酸
液驱替前后岩心渗透率明显增大，而且2组岩心的
渗透率极差基本消除。反映到地层条件，表明该体
系能够明显改善储层的非均质性。由此可以判断，
SDS．TMPDA体系具有极好的转向性能。
表2酸液驱替前后的渗透率
酸液驱替前渗透率／lO一3岬2 酸液驱替后渗透率／104岬12
A B A B
321 4l 3 021 2 93l
412 52 3 374 3 199
478 66 2 853 2 867
333 33 3 685 3 72l
51l 83 3 726 3 635
6 结论
1．通过配方优选，得出了一套依靠酸岩反应所
生成的c0，来改变黏弹性的新型转向酸体系，该
体系由体积分数为3．96％sDs+1．09％TMPDA+24％
Hcl+O．5％Mz．1缓蚀剂组成。
2．该体系中的SDs和TMPDA在C02存在条
件下实现普通单子表面活性剂向Gem诚型表面活
性剂的转换，使SDS由单子转变为双子，l|缶界胶
束浓度显著降低，使其在水溶液中的聚集形态由球
状转变为蠕虫状，黏弹性大幅度增大。
3．该体系对Co：敏感，在Co：存在的条件下
黏弹性能够大幅度提高，具有很好的抗温、抗剪切
性，在剪切条件下显示出明显的弹性特征，岩心并
万方数据
第33卷第6期王艳丽：新型高性能转向酸的制备及性能评价115
联驱替实验进一步验证了其优越的转向性能。
参考文献
【1】贾承造，郑民，张永峰．中国非常规油气资源与勘
探开发前景叨．石油勘探与开发，2012，39(2)：
129一136．
JIA Chengzao，ZHENG Min，ZHANG Yongfeng．
Unconventional hydrocarbon resources in China and
prospect of exploration and deVelopment[J】．Pef，．D，P“，玎
点kp肠，‘口f胁，l口珂dDEw，Dpmenf，2012，39(2)：129—136．
【2】邹才能，杨智，朱如凯，等．中国非常规油气勘探
开发与理论技术进展[J】．地质学报，2015，89(6)：
979．1007．
ZOU Caineng，YANG Zhi，ZHU Rukai，et a1．
Unconventional hydrocafbon explomtion and development
and theoretical technology in China【J]．彳cf口GeD，Dgfc口
&amp;amp;nfcⅡ，2015，89(6)：979．1007．
【3】曲占庆，曲冠政，齐宁，等．黏弹性表面活性剂自转
向酸液体系研究进展【J]．油气地质与采收率，201 l，
18(5)：89．92，96，117．
QU Zhanqing，QU Guanzheng，Ql Ning，et a1．
Reseafch progress of Viscoelastic surfactant self．
divening acid system[J】．nfr0，蹦m G电D，o∥口nd R∞DVe∥
￡沥cf朋钞，2011，18(5)：89—92，96，117．
【4】李侠清，齐宁，杨菲菲，等．Ⅶs自转向酸体系研究
进展【J】．油田化学，2叭3，30(4)：630一634．
LI xiaqing，Ql Ning，YANG Feifei，et a1．Research
progress of VES based self乙diVerting acid system【J]．
Df坍P搿国删括砂，2013，30(4)：630—634．
【5】Yu M，MAHMOuD M A．Propagation and retention
of viscoelas“c surfhctants fbllowing matrix—acidizing
treatnlents in carbonate cores[J]．妒E乃“朋口，，201 1， 16
(4)：993一1001．
【6】何春明，陈红军，刘岚，等．VEs自转向酸变黏机
理研究【J】．钻井液与完井液，20lO，27(4)：84-86，
101．102．
HE chunming，cHEN Hon舀un，LIu Lan，et a1．
Variable—viscosity mechanism research of VES self．
diverting acids[J】．上)rf，，f疗g．W“fd＆(1D，印fBffD一』吖“耐，
2010。27(4)：84-86，101-102．
【7】杜紫诚，苏军，曾然，等．原地自生封堵转向酸的研究[J]．
钻井液与完井液，2015，32(2)：79_80，84，103．
DU Zicheng，SU Jun，ZENG Ran，et altResearch of
self-diverting acid autogeny and plug in situ【J】．zⅥ胁ng
．FY“fd＆CD，”p，￡ffD甩F，“fd，2010，27(4)：84—86：
101．102．
【8】HULL K L，SAYED M，AL-MUNTASHERI G A．
Recent Advances in ViscoeI鹤tic Su幢lct孤ts f．or Improved
Production From Hydrocarbon Reservoirs[C】／／SPE
Intemational Symposium on Oilfield Chemistry．Society
ofPe仰leum Engineers，2015．
【9】zHANG Y，FENG Y，WANG Y，et a1．C02一switchable
viscoelastic nuids based on a pseudogemini surfhctant【J】．
L口ngm“护，2013，29(13)：41874192．
【lO】zHANG Y，FE】NG Y，WANG Y，et a1．C02一switchable
viscoelastic fluids based on a pseudogemini surfk胁t【J】．
￡口疗gmⅣ护，2013，29(13)：4187—4192．
fl 11 AL—oTAIBI M A，AL—MUNTASHERI G A，HUSSEIN
I A，et a1．Laboratory evaluation of viscoelastic su渤ctant
acid diversion for carbonate reservoirs【C】／／SPE Middle
East 0il and Gas Show and Conference．Society of
Petroleum Engineers，201 1．
(收稿日期2016．9．23；HGF=1606c3；编辑王超)

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