多氢酸酸化添加剂的优选

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【摘要】油水井的酸化处理可清除地层堵塞，提高近井地带渗透率。但在酸化过程中存在金属腐蚀、近井地带岩石与酸液反应速率过快、生成的铁盐二次沉淀等问题。为了防止上述问题，改进酸液的性能，需要在酸液中加入各种添加剂。本文主要探讨多氢酸酸化添加剂的优选。

【关键词】多氢酸酸化 添加剂 优选

酸化是一种使油气井增产或注水井增注的有效方法。它是通过井眼向地层注入一种或几种酸液或酸性混合液，利用酸与地层中部分矿物的化学反应，溶蚀储层中的连通孔隙或天然（水力）裂缝壁面岩石，增加孔隙和裂缝的流动能力，从而使油气井增产或注水井增注的一种工艺措施。在酸化工艺和技术发展的过程中，新型酸液及添加剂的应用着重是降低酸对金属管线和设备的腐蚀、控制酸岩反应速度、提高酸化效果、防止地层污染和降低施工成本[1]。

1 酸化增产原理1.1 酸处理工艺分类

根据酸化施工的方式和目的，其工艺过程可分为酸洗、基质酸化（也称孔隙酸化）和压裂酸化。

1.2 酸化增产原理

一口油井要能产出工业性油气流应具备三个基本条件，即油气层的油气饱和度大、压力高、渗透性能好。酸化就是靠酸液的化学溶蚀作用及挤酸时的水力作用来提高地层渗透性能。对于基质酸化，其增产作用表现在下述两方面：

（1）酸液进入孔隙或天然裂缝与其中岩石或砂粒之间的胶结物反应，溶蚀孔壁或裂缝壁面，增大孔径，提高地层渗透率；

（2）溶蚀孔道或天然裂缝中的堵塞物，破坏钻井液、水泥、岩石碎屑等堵塞物的结构，使之与残酸一道排出地层，从而解除堵塞物的影响，恢复地层原有渗透率。

为了进一步理解酸化的增产原理，首先分析油气流在井底的流动特点。油气流从地层径向流入井内，越靠近井底，流通面积越小，流速越高，流体所受阻力愈大，因而克服摩阻所需要消耗的压力愈大。换言之，油气流在井筒附近流动时是处于一个压力变化较大的环境（或条件）中。

对于气井，由于气体随压力降低而膨胀，所以越靠近井底其流速增加比油井更为显著，摩阻更大，曲线更陡，压力损耗也更大。一般距井轴10m以内，油井的压力消耗要占全部压力降的80%～90%，而气井则为90%。因此，提高井底附近地层的渗透能力，降低压力损耗，在生产压差不变的情况下，油气产量能显著增加。如果井筒附近地层受到污染和堵塞使渗透率下降，将导致油气产量降低[2]。

2 酸化添加剂的优选

20世纪三十年代以来，在石油工业上广泛应用酸化工艺。酸化是利用酸液的溶蚀性，解除近井地带的地层堵塞，恢复和提高地层的渗透率，使油井增产、水井增注的工艺。酸化工艺是油气井增产，水井增注的经常采用的措施。随着科学技术的进步，酸化技术不断发展，新型酸液和酸液添加剂不断出现，其中心问题都是围绕防止酸液对管道和设备的腐蚀；降低酸与岩石的反应速度和防止地层损害来进行研究的，其技术关键问题之一是选择合适的酸液，高效的酸液添加剂。

2.1 缓蚀剂

缓蚀剂是能抑制或减缓酸液对金属腐蚀的化学剂，是酸化作业中重要的添加剂。缓蚀剂按化学组成可分为无机缓蚀剂（如碘化钾、砷酸钠等）和有机缓蚀剂（如甲醛、胺及其衍生物）。酸化处理液中常使用有机缓蚀剂。有机缓蚀剂通常是通过在金属表面上吸附，形成一层保护膜而起到缓蚀作用[3]。

在酸化作业中最常用的缓蚀剂是甲醛，甲醛适用于低温（

有机胺类也是常用的缓蚀剂，它们是通过氮原子与铁原子的配位结合，在金属表面形成疏水的吸附膜，从而达到缓蚀的目的。

缓蚀剂在酸液中的使用浓度与酸浓度、地层温度、缓蚀剂种类等有关，好的缓蚀剂在酸液中的使用浓度应小于100mg/L。

2.2 缓速剂

能延缓酸液对地层反应速率的化学剂称为缓速剂。酸液刚与地层接触时，由于浓度高，与堵塞物及胶结物反应速率很快，可使大量的胶结物溶解，严重时会引起出砂。而离井眼较远的地层，由于酸液的浓度减小，反应速率减慢，溶解能力不大，因此酸化效果不好。采用缓速剂可降低酸液在近井地带的反应速率，扩大酸处理半径，提高酸化效果。

2.3 铁稳定剂

在酸化过程中，金属的腐蚀和氧化铁、硫化亚铁及含铁矿物在酸中的溶解，都可产生铁盐。随着酸化的进行，酸浓度越来越低，而铁盐含量越来越高，当酸液的pH值和溶于其中的铁盐浓度达到一定值时，铁盐可按下式发生水解反应，重新生成堵塞地层的沉淀。

2.4 助排剂

助排剂是指能帮助工作残液从地层返排的物质。使用助排剂可使酸化残液及时返排至地面，减少二次沉淀对地层的伤害。助排剂通常为表面活性剂，它通过降低酸化液与原油间的界面张力，降低毛细管阻力，有利于酸化残液的返排。为了便于返排，也可以在酸化作业前，向地层注入一段高压气体（空气或氮气），以提高近井地带的压力，这种方法适用于低压地层的酸化[4]。

但是，对于碳酸盐裂缝性油气层，酸处理前后井的油气产量往往悬殊。造成碳酸盐裂缝性油气层低产的原因主要有两种情况：

（1）近井油气层的渗透率遭到钻井液、水泥浆、完井液或其他污染而大幅度降低，堵塞严重时甚至把油气流堵死；

（2）井周围地层孔隙不发育，连通性不好，油气难以流入井中。经酸化施工之后解除了堵塞，恢复了地层天然生产能力，油气产量就可大幅度增加。所以，基质酸化对于有严重污染的碳酸盐岩和砂岩油气层特别有益，但对无污染的井增产效果不显著。

3 结论

这几个方面常常是综合作用，所以酸压增产效果往往很好。为了充分发挥上述作用，需要尽量造成延伸远、宽度大的裂缝，相应地在工艺上采取加大排量、降低漏失、减缓酸的反应速度等措施。

参考文献

[1] 张磊，梁伟，李强，等.一种适于海上油田酸化的新型有机酸液[J].石油化工应用，2011（03）：112-113

[2] 郑力军，杨立华，张涛，等.泡沫酸化技术研究及其在低渗非均质油藏中应用[J].油田化学，2011（01）：67-68

[3] 张顶学，廖锐全，杨慧.低渗透油田酸化降压增注技术研究与应用[J].西安石油大学学报（自然科学版），2011（02）：50-52

[4] 曲韵滔，李建波.缓速酸酸化实验研究[J].精细石油化工进展，2011（01）：132-133