泡沫酸化

泡沫酸化（精选三篇）

泡沫酸化 篇1

常规的酸化技术虽然取得了一些成效, 但是, 在常规的酸化中, 往往会出现常规酸液的反应较快、缓速的性能较低、和注酸点周围地层间的反应较快等问题, 另外, 由于酸化的规模大, 经常会导致注酸点吸酸的强度太大, 损坏岩石的骨架, 而距离注酸点较远的层段因为污染严重, 造成地层的吸液能力和解堵能力下降, 影响了酸化的效果。同时, 经过常规的酸化之后, 返排比较困难, 可能会导致二次污染, 无法实现增产。因此, 为了能够解决这个技术难题, 我们有必要进行泡沫酸化技术的研究, 泡沫酸酸化技术把常规的酸化和泡沫流体有效地结合起来, 有许多常规酸化没有的优势, 有极大的发展潜力。

2 泡沫酸酸化技术的概述

泡沫酸酸化技术, 是在常规的酸液里加进起泡剂及稳泡剂, 并且通过泡沫发生器和气体 (比如氮气) 相互混合, 形成泡沫体系, 该体系以酸作为连续相, 以气泡作为分散相, 且酸化体系既具有泡沫流体的性质, 也具有酸化的能力。之后, 将这些配成的酸液注入到地层中进行酸化。通常, 泡沫酸体系分为增能型泡沫酸体系、泡沫型泡沫酸体系、雾化型泡沫酸体系几种。

3 酸化的基本原理

常规的酸化, 是一种在比岩石破裂的压力低时, 把酸液注入到地层的孔隙中, 使其渗入到油气层里, 以溶解地层孔隙里的小颗粒等物质, 以便增大孔隙、增加地层的渗透率的增产和增注手段。

但是, 常规的酸化存在一些问题: (1) 在非均质的地层中, 酸液会根据自然选择, 先进入到高渗透层里, 这会导致大部难, 因此易导致二次污染, 也不利于酸化的效果。 (5) 经过常规酸化的酸岩反应速度过快, 不能够解决油井深处的堵塞问题。

而泡沫酸酸化, 对于低渗透、压力低等的地层很非常有效, 是一种新型的酸化增产技术。通过在常规的酸液中加进起泡剂及稳泡剂, 泡沫的发生器和氮气相互混合, 可以形成一个泡沫体系, 逐渐提高液泵的渗透率和流体流动的阻力, 并产生气阻效应。这样之后, 再把泡酸液注入到低渗透的地层中, 与岩石发生反应, 最终能够形成更多溶蚀的通道, 解决低渗层的污染堵塞问题。之后, 再通过注入泡沫排酸液来排出无用的残酸。

4 泡沫的产生机理分析

4.1 泡沫的产生条件

(1) 只有气体和液体之间能够连续而充分地进行接触时, 才会产生泡沫, 这是泡沫产生的必要条件, 但不是充分条件。

(2) 只有发泡的速度比破泡的速度快时, 才会产生较为稳定的泡沫。要想产生稳定的泡沫, 可以在水里加进一些表面活性剂, 然后再往水里充气。

(3) 泡沫的破坏, 这是一种气体在液体里分散的体系, 它的自由能比空气及液体自由能之和还高, 因此, 泡沫会自己破灭, 导致这个体系总的自由能减少。

4.2 泡沫的液膜

气泡之间液膜的排液原因主要有:

(1) 重力的排液在气泡间的液体中存在, 液相的密度比气相的密度要大很多, 所以, 在地心引力的作用下, 会出现向下排液的现象, 导致液膜变薄, 液膜的强度也会减小, 在受到外界的影响时, 就可能会破裂, 使得气泡并聚。

(2) 表面张力排液的泡沫变薄, 同样里的压力大于气压的压力而向大气中排气, 导致气泡的破灭。

4.4 表面活性剂的作用

通过在含表面活性剂的水溶液里进行充气或者搅拌, 可形成气泡, 这种气泡会被溶液所包围。表面活性剂可以形成由单分子膜所形成的气泡, 当气泡露出水面并和空气接触的时候, 表面活性剂就会吸附在液面的两侧, 最终形成气泡的双分子膜, 而随着气泡不断地堆积在液体表面, 就会形成泡沫。

5 泡沫酸酸化技术在气井酸化中的应用

5.1 泡沫酸酸化技术的选井原则

(1) 油层的厚度较大, 且层间的矛盾尖锐, 非均质性较为突出。

(2) 不易控制滤失的储层。

(3) 压力低、低渗及水敏性的储层。

5.2 酸化时的常见事故及其处理

(1) 进行酸化时, 把井口或者地面的管线刺漏。出现这种事故时, 应该让现场的指挥人员停泵, 并进行放压处理, 避免导致管线的断脱, 出现严重事故。

(2) 进行气举时, 有空气漏入到地层中。

在进行反气举排酸的时候, 一些压缩空气会进到一些漏税的失层, 造成压风机的升压变慢, 或是保持不再升压。

5.3 泡沫酸酸化技术的应用效果

在进行了科学的理论分析及实验后, 泡沫酸的酸化技术已经在很多油田中成功地应用, 其施工的过程和常规的酸化基本一样。但同时, 和常规的酸化比较, 泡沫酸酸化技术在油田气井的酸化作业中有更多的优势, 且效果非常显著。

参考文献

[1]钟双飞, 维新俊等.泡沫暂堵酸化试验研究[J].实验技术与管理.2002. (19) .[1]钟双飞, 维新俊等.泡沫暂堵酸化试验研究[J].实验技术与管理.2002. (19) .

[2]田乃林, 何耀春等.注水井泡沫酸解堵研究[J].承德石油高等专科学校学报.2006 (2) .[2]田乃林, 何耀春等.注水井泡沫酸解堵研究[J].承德石油高等专科学校学报.2006 (2) .

[3]钟双飞, 缑新俊.泡沫稳定性能评价及泡沫分流效果试验研究[J].西南石油学院学报.2003 (25) .[3]钟双飞, 缑新俊.泡沫稳定性能评价及泡沫分流效果试验研究[J].西南石油学院学报.2003 (25) .

泡沫酸化技术原理与油田应用 篇2

一、国内外技术发展应用现状及趋势:

现在我国石油工业面临的形势是新区勘探开发困难, 老区的增产挖潜还有大量的工作要做。其中, 常规的井网加密已经效果不大, 对酸化压裂措施的认识不够。同时, 增产措施改造的对象越来越复杂, 低渗低压油田改造目标是减少水锁和水相圈闭, 可以考虑的途径有:尽量减少进入气层的液量, 减少滤液的表面张力, 减少毛管阻力。目前的措施包括:1、提高返排速度:液氮伴注, 分段破胶, 强制闭合, 高效返排;2、二氧化碳泡沫压裂;3、自生气/生热增压助排;4、表面活性剂压裂液

传统观念认为碳酸盐岩水力压裂会造成矿物脱落, 堵塞裂缝和孔隙, 一般增产措施应该采用酸压和基质酸化;而砂岩油藏由于胶结疏松, 容易压破地层边界, 酸液均匀溶蚀岩石, 不能形成沟槽, 酸压后裂缝大部分闭合, 没有形成导流能力等原因, 经典教科书上都不推荐采用酸压。现场作业已经大大地挑战了上述传统观点, 如采用酸基压裂液, 冻胶酸的碳酸盐岩水力压裂以及砂岩储层的酸压都取得了不错的增产效果, 但其机理研究还需进一步深入。

二、泡沫酸酸化原理及作用

1、泡沫酸化原理

泡沫酸是用起泡剂稳定的气体在酸液中的分散体系。气相为压风机供给的氮气, 液相是根据油井情况, 采用各种不同的酸液, 将起泡液泵入渗透率较高的含水层, 使流体流动阻力逐渐提高, 进而在吼道中产生气阻效应。在叠加的气阻效应下, 再使用起泡酸液进入低渗透地层与岩石反应, 形成更多的溶蚀通道, 以解除低渗层污染、堵塞, 改善油井产液剖面。最后注入泡沫排酸液, 助排诱喷, 排出残酸。

2、泡沫酸化技术作用

泡沫酸中主要成分是气体, 液体含量很少, 一般仅占总体积的10%~40%。泡沫的携带能力较强, 利于将酸岩反应生成的微粒和岩屑带到地面, 带出的微粒量通常比普通酸高7倍以上;返排到达井口时由于压力突降, 泡沫迅速膨胀, 形成井筒内的高压并产生回流, 利于乏酸返排。泡沫酸中酸液量小, 不易引起粘土膨胀, 特别适合含水敏性粘土储层的酸化。在低渗透储层进行泡沫酸化施工时, 不加降滤剂就能取得很好的效果;在高渗及高压差储层需加入常规液体降滤剂控制滤失, 或在注泡沫酸之前注入粘性前置液来控制液体初滤失。并且由于地层毛细管压力使得低渗层的泡沫不稳定, 而高渗透层得以封堵, 使酸液转向进入低渗透层, 更高效和均匀地分布, 达到了转向酸化的目的。因此, 对于渗透率较低、层间矛盾突出的非均质性严重的地层, 泡沫酸将具有选择性深层酸化解堵作用, 同时其形成的低密度残液具有低压助排效果。所携酸液的化学溶蚀作用能解除地层污染, 扩大和连通油层孔隙, 恢复和提高油层近井地带的渗透率, 从而达到增产的目的。因此, 泡沫酸酸化技术可以比较好地解决断块油藏生产后期的许多生产难点, 积极开展泡沫流体在油田开发领域的研究和推广应用是非常有意义的, 并能创造相当大的经济效益。

三、泡沫酸的物理特性

1、压缩性

泡沫酸总体积中气体部分的体积含量称为泡沫质量, 液体部分的体积含量称为泡沫湿度。通常泡沫质量的变化范围为50%-99%。若泡沫质量低于50%, 这种酸液一气混合物的状态是酸液中悬浮气泡和没有气泡的单一流体。由于气体的存在, 这种流体可以压缩。泡沫的液体部分本质上是不可压缩的, 而气体部分本质上是可压缩的, 所以这种液气是半压缩体。泡沫质量与压力有关。此外, 由于气液界面上吸附了表面活性剂分子, 使液体薄膜具有弹性, 能够经受压缩和减压膨胀。

2、流变性

用范氏粘度计和爱波里脱同轴圆筒粘度计直接测定泡沫的表观粘度得知, 泡沫具有非牛顿流体特性。泡沫酸是一种假塑性流体, 在低剪切速率下具有很高的表观粘度, 但其粘度随剪切速率的增加而降低。在一定的剪切速率下, 泡沫的表观粘度随泡沫质量的增加而升高。

3、稳定性

泡沫酸具有十分巨大的气液界面面积, 因而有较高的表面自由能。从热力学角度看, 泡沫酸是不稳定体系, 自由能具有自发减少的倾向, 导致泡沫的逐渐破灭, 直至气、液完全分离。然而体系中表面活性剂的存在, 大大降低了气、液界面张力, 使泡沫具有了相对的暂时稳定性。

泡沫酸的稳定性通常是以一定的泡洙样品在单位时间内的排出液量来量度的。排出液量越多, 则泡沫酸越不稳定。泡沫酸的稳定性与泡沫质量和体系中的液相粘度有关。泡沫质量越高, 泡沫稳定性越好;液相粘度增加, 可增加液膜的机械强度, 因而稳定性变好。但是, 如果液相粘度过高, 不仅阻碍气体在液相中的分离, 而且不利于活性分子在液膜中的移动, 体系在受到物理和机械作用时, 便会产生严重的降解。这时, 泡沫酸的稳定性是随泡沫的质量升高而降低的。

四、泡沫酸酸化工艺

1、泡沫酸酸化基本现场施工工艺

起出井下生产管柱→下光油管至油层底界→挤入前置泡沫段→正挤主体泡沫酸→正挤后置泡沫顶替液, 关井反应1~2h, 低密度泡沫反洗井排酸液, 放喷, 排出乏酸。

2、泡沫酸酸化的选井原则

符合下述条件的油井, 均可采用泡沫酸酸化: (1) 井段长, 厚度大, 层间矛盾突出, 非均质严重; (2) 水敏地层; (3) 作业、洗井造成污染堵塞; (4) 压力系数低于0.5; (5) 井况恶化, 无法卡封分层酸化; (6) 原始渗透率大于50×10-3μm2。

3、酸液段塞的组成

(1) 前置泡沫段:1%—1.5%起泡剂+0.2%稳泡剂, 用清水配制;

(2) 主体泡沫酸:15%~25%硝酸缓速酸+起泡剂+稳泡剂+缓蚀剂+铁离子稳定剂+其它液体添加剂+N2, 用清水配制;

(3) 后置顶替液:1%起泡剂, 用清水配制;

(4) 气化排酸液:1%起泡剂, 用热污水配制。

4、酸液用量

泡沫酸液的体积用量V由选定的酸化半径R、井筒半径r、油层孔隙度φ、油层厚度h计算, V=π (R2-r2) φh, 并根据油井污染情况进行调整。

五、结论及建议

(1) 从机理上分析, 利用泡沫流体在地层的气阻叠加效应, 改善酸化剖面, 是一项适合于低渗油藏开发的新技术。

(2) 现场施工结果表明, 泡沫酸酸化工艺实现了分层酸化, 具有工艺简单、排酸彻底、处理半径大的特点。对层间矛盾突出的低渗深井, 进行泡沫酸酸化是可行的, 效果显著。

(3) 下步可继续加强对低渗区块有潜力低液井的改造工作。

摘要：本文针对国内外泡沫酸化技术发展应用现状及趋势, 论述了泡沫酸酸化原理及作用, 研究了泡沫酸的物理特性, 制定了酸化施工工艺的流程, 通过现场应用对层间矛盾突出的低渗深井, 进行泡沫酸酸化是可行的, 效果显著。

关键词：低渗油藏,泡沫酸化,原理,特性

参考文献

[1]吴志鹏, 苟利鹏.油井酸化用酸液的研究与进展[J]化学工程与装备, 2010, (09) .

[2]魏星, 王永刚, 郑淑媛.碳酸盐岩储层酸化工作液现状研究[J]西部探矿工程, 2008, (08) .

泡沫酸化 篇3

酸化是一种增产增效的常用措施手段, 在储层改造中经常被采用, 而常规酸化一般为基质常规酸化 (即用盐酸或士酸处理地层) 。在常规酸化施工过程中, 由于酸岩反应速度快、穿透距离短, 只能消除近井地带的伤害, 其增产有效期短。尤其对渗透率低、易形成二次伤害的油藏, 急需寻求一种对储层伤害小、作用距离长、返排能力强、增长周期长的酸化工艺技术。而使用氮气泡沫酸化工艺技术, 不仅有助残酸液返排, 还有较好的控水增油效果。

2 氮气泡沫酸化酸化原理及特点

2.1 氮气泡沫酸化酸化原理

泡沫酸是用起泡剂稳定的气体在酸液中的分散体系。气相为制氮设备供给的氮气, 液相为酸液, 将起泡液泵入渗透率较高的含水层, 使流体流动阻力逐渐提高, 进而在吼道中产生贾敏效应。在叠加的贾敏效应下, 再使用起泡酸液进入低渗透地层与岩石反应, 形成更多的溶蚀通道, 以解除低渗层污染、堵塞, 改善油井产液剖面。最后注入泡沫排酸液, 助排诱喷, 排出残酸。

2.2 氮气泡沫酸化的特点

(1) 氮气泡沫酸对地层渗透率及油水层具有选择性。一方面, 氮气泡沫酸在多孔介质中渗流时, 其表观粘度比活性水和气体的粘度都高得多, 并随介质渗透率的增大而升高。此种性质决定了泡沫在小孔隙中的流动速率比在大孔隙中要快。在酸化过程中, 氮气泡沫酸首先进入渗透率大的孔道, 随着注入量增多, 流动阻力逐步增大, 迫使酸液进入更多低渗透的小孔道, 这样既避免了酸液体系的漏失, 改善了酸液体系在地层中的流动效应, 同时又增加了酸化有效作用距离。另一方面, 由于泡沫遇油消泡、遇水稳定, 所以其对水层具有较强的封堵作用, 从而使得酸液优先进入油层, 防止酸液对水层的过分酸化导致酸化后含水的上升。

(2) 反应速度较一般酸液慢。与在普通酸液中H+传质相比, 氮气泡沫酸中H+存在于泡沫壁上, 使得H+的扩散路径复杂化, 减慢了氮气泡沫酸的反应过程。

(3) 返排能力强。由于酸液体系中含有大量的氮气, 在排液时井口压力下降使井筒与地层间形成较大压差, 所以氮气泡沫酸的排液效果相当好。同时氮气泡沫液具有较强的携带能力, 能把不溶于酸的微粒带出地面, 从而更好的保证了酸化的效果。

(4) 对储层的损害较小。因为氮气泡沫酸的主要成分是氮气, 液体仅占总体积的15%~40%, 同时氮气泡沫酸亦具有较强的降滤失性能, 所以氮气泡沫酸不易对储层产生损害。

3 现场应用及效果分析

3.1 现场施工工序

(1) 施工准备。上修井动力, 起出井下生产管柱, 转罐、备水。

(2) 下酸化管柱。下光油管至油层底界。

(3) 酸化。替前置泡沫酸至油管脚, 挤前置泡沫段;正挤前置泡沫酸;正挤主体泡沫酸;正挤后置泡沫顶替液。

(4) 反应。关井反应1h, 放喷, 排出残酸。

(5) 下生产管柱。

3.2 地面设备及泵注流程

(1) 酸罐、液氮车、水泥车、泡沫发生器。

(2) 酸液由水泥车泵入泡沫发生器与液氮混合形成泡沫酸, 然后经由井口注入井筒。

3.3 现场应用效果分析

3.3.1 油层数据 (表1)

3.3.2 地层压力 (表2)

3.3.3 氮气泡沫酸化效果 (表3)

在长庆油田**区长6实施泡沫酸酸化6口井, 措施有效率100%, 其中柳**-03效果最好, 平均日增油2.33t, 其次是柳*-23、柳**-23井, 日平均增油1.35t。

3.4 氮气泡沫酸效果分析

一直以来, 在长庆油田**区长6酸化措施效果一般, 实施常规酸化2井次, 实施暂堵酸化9井次, 平均日增油均仅有0.66t/d, 平均有效天数也不足130天。而实施泡沫酸化6井次, 措施有效率100%, 平均单井日增油1.15t, 其中柳**-23在暂堵酸化失败后实施了泡沫酸化, 平均单井日增油1.36t。由此可见, 泡沫酸与常规酸化及暂堵酸化相比具有更好的适应性 (表4) 。

4 结论

(1) 与常规酸相比, 泡沫酸具有液柱压力低、返排能力强、粘度高、滤失小、对地层损害小、酸液有效作用距离长等特点。

(2) 氮气泡沫酸化工艺经在长庆油田**区长6油藏的应用, 可以得出在低压、低渗油藏, 该工艺技术具有良好的助排效果和增产效果, 有很好的推广前景。

(3) 氮气是一种惰性气体, 无论在注入, 还是返排过程于可燃气体混合都不会发生爆炸, 是酸液泡沫化最安全的气体选择。

(4) 由于氮气由液体变为气态需要吸收大量的热, 在作业过程中液氮车出口至泡沫发生器、泡沫发生器及其至井口的管线温度较低, 一方面增加了作业人员冻伤的风险;另一方面, 如长期使用对管线的材质又有较高的要求。

摘要：本文详细介绍了氮气泡沫酸化工艺的原理及特点, 并通过对长庆油田**区长6油藏的6口低产低效井的现场应用, 以及对比与常规酸化作业的效果, 得出氮气泡沫酸化在长庆低压、低渗透油藏的增产上具有良好推广价值的结论。