川渝气田天然气勘探开发化学技术新进展.pdf

增 刊 石油与天然气化工 CHEMI CAL ENGI NEERl NG OF OI L＆ GAS 8 1 川渝气 田天然气 勘探 开发化 学技术新进展 唐 永 帆 刘友 权 谷 坛 石 晓松 中 国石 油 西南 油气 田公 司天 然气研 究 院 摘要本文在对天然气研究院近 1 0年来在气田勘探 开发配套的储层改造液体技术、 气井化 学解堵 复产技 术 、 泡 沫排 水采 气稳 产技 术 、 水合 物 防治技 术 等的研 究和 应 用进展进 行 全 面总结 的基 础 上 ， 结合 川渝地 区 3 0 0亿 大气 区建设 和 西南 油气 田公 司一 流天 然 气 工 业基 地 建 设 对 气 田勘 探 开 发化 学技术的需要 ， 提 出了今后几年的技术攻关方向。 关键 词 气田 开发 油 气 田化 学 储层 改 造液体化 学解堵 泡沫排 水采 气 水合 物 防治 2 0世纪 6 0年 代 末 ， 天 然 气 研 究 院就 开 展 了 油 气 田勘探 开发化 学技 术 的研 究与 应用 。当初 的研究 与应用领域相对单一 ， 主要侧重 于含硫气 田防腐所 需 的各种缓蚀剂的研究 。此后 3 0多年间， 经过几代 天研人 的努 力 ， 不断 拓 展研究 领 域 ， 逐 步发 展 到今天 的包括 缓蚀 剂 防腐技 术 、 储层 改 造液体 技 术 、 气 井化 学解堵复产技术 、 泡沫排水采气稳产技术、 水合物防 治 技术 等几 乎涵 盖 了天然 气勘 探 开发井 下 与地 面全 过 程 的配套 化学技 术 的研 究 与应用 。特别 是 中石油 重组以来 ， 技术研发和推广应用取得了长足的进步 ， 形成了独具特色的 C T系列天然气勘探开发配套化 学 技术 ， 并在 川渝 气 区得 到 了推广 应用 ， 对川 渝气 区 天 然气增 储 上产 发 挥 了重 要 作 用 。 目前 ， 油 气 田勘 探 开发化 学技 术 已成 为天 然气 研究 院 的五个 重点 专 业之 一 ， 并 列入 未 来 重 点 发 展 的研 究 技 术领 域 。本 文介 绍 了天然 气研 究 院 近 1 0年来 在 气 田勘 探 开 发 配套的储层改造液体技术 、 气井化学解堵复产技术 、 泡沫 排水 采气 稳产 技 术 、 水 合 物 防治 技 术 等 方 面 的 研究和应用进展情况 ， 并结合川渝地 区 3 0 0亿大气 区建设和中国石油西南油气 田公司一流天然气工业 基地建设对天然气勘探开发化学技术发展 的需要 ， 提 出了今后几年的技术攻关方向。 l储层改造液体技术研究-5应用新进展 近 1 0年来 ， 天然 气研 究 院在 跟踪 国外 技术 发 展 的基础上 ， 立足川渝气 区碳酸盐岩和低渗砂岩储层 的勘探开发需要 ， 加大科技攻关力度 和成果转化力 度 ， 发展 了包括 降滤失 酸 、 高 温胶凝 酸 、 交 联 酸 、 表 面 活性剂 自转向酸 、 泡沫酸 、 低胍胶压裂液体系、 低伤 害压裂液和无 聚合物压裂液等 C T系列适合不 同储 层类 型 和不 同施 工 工 艺 的化 学 剂 及 工 作 液体 系 ， 现 场推 广 应 用 近 2 5 0井 次 ， 累计 增 加 天 然 气 1 4 6 0 ． 1 2 X 1 0 m’ ／ d 见 表 1 ， 取 得 了显 著 的增 产 效 果 ， 对 川 渝气 田的增储上产发挥 了积极作用。 序号 液体体系 现场应 增产效果 用井次 1 0 m ／ d 1 降滤失酸液体系 6 5 0 ． 8 3 2 改进胶凝酸体系 9 1 1 0 ． 8 3 水平井酸化液体体系4 2 8 ． 7 4 高酸性气井酸化液体体系4 1 5 7 ． 7 8 5 低压有水气井重复酸化液体体系4 2 0 6 自 转向酸液体系 5 8 3 ． 5 7 高温胶凝酸体系 2 0 5 3 1 ． 4 1 8 低浓度胍胶压裂液体系 2 9 无聚合物压裂液体系 2 l O 低伤害压裂液体系 1 9 2 合计 2 4 8 0． 3 少量油、 气 47 6． 8 1 4 6 0． 1 2 1 ． 1降滤失酸液体系 降滤失酸是 2 0世纪 9 0年代 中后期在胶凝酸基 础上发展起来的一种新型酸液体系， 也称为变粘酸 。 通 过酸 与岩 石反 应 过 程 中 瞬 间变 粘 增 加 酸液 粘 度 ， 从而有效地堵塞了酸液率先进入的高渗透孔道及滤 失液进入的裂缝表面微 细裂缝和酸蚀孔洞 ， 减少 了 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 2 川渝气田天然气勘探开发化学技术新进展 2 0 0 8 酸液 滤失 ， 阻止酸蚀 孔洞 进一步 发育 ， 使 后来 的活 性 酸液有 效地用 于 裂缝 的进 一步延 伸及低 渗透 孔道 的 改造 ， 从而 提高酸 液 的有 效率 ， 达到对储 层 深度酸 化 改造的目的。天然气研究院 自主开发 出了 C T降滤 失酸液体系， 先后在川渝气田和长庆气 田应用 1 0余 井次 ， 取得 了显著 的增产 效果 。 C T降滤失 酸 的一 般 配 方 见 表 2 。 酸 液 的 主 要 性 能分别见 表 3和图 1 。 药剂 名称 盐酸 胶凝 剂 转向 剂 缓蚀剂 滤 失控制剂铁稳定 剂 助 排剂 药剂 代号H C I C T I 一 1 4 C T 1 1 6 C T 1 3 B C T 1 1 5 C T 1 7 C T 5 9 用量， ％ 2 0 3 ． 5 1 ． 0 1 ． 5 0 ． 5 2 ． 0 1 ． 0 酸液类 型注酸前岩 渗透率 LLm 降滤失酸 O ． 5 8 9 21 0 胶凝酸0 ． 2 5 5 81 0。 酸液滤失系数 ， m ／ m i n 初滤失 终滤失 1 ． 0 4 1 0一 一 1 ． 4 0 X 1 02． 0 7 X 1 0一 C T降滤失酸液体 系在川渝气 田和长庆气 田进 行了 1 0余井次 的现 场应用 ， 取得 了明显 的增产效 果 。表 4列 出了 6井 次 的现 场 应用 增 产 效 果 ， 施 工 后增加天然气产量 5 0 ． 8 3 X 1 0 m ／ d ， 其中川东地区 4口井 ， 平 均单井 增产 l 0 ． 2 1 X 1 0 1T I ／ d 。 井 号T D 8 4 T D 2 9 施工 前产 量， 1 0 m ／ d 8 ． 1 8 1 0 ． 5 旌工后产量， 1 0 m ／ d 1 9 ． 0 3 2 O ． 2 8 增产， x 1 0 m ／ d 1 0 ． 9 5 9 ． 7 8 增产 倍数 1 ． 3 4 0 ． 9 3 1 ． 2磨溪气田雷一 储层水平井酸化液体体系 磨溪气 田雷 一 气 藏 为 一 背 斜层 状 孔 隙型 白云 岩气藏 ， 以中孔、 低渗、 带边水的含硫干气为特征。 孔 隙度一般在 1 0 ％左右， 平均有效孑 L 隙度 7 ． 2 3 ％ ， 平均渗透率为0 ． 21 0～ m 。气藏埋深2 7 0 0 m左 右 ， 原 始 气 藏 压 力 平 均 为 3 2 ． 4 9 M P a ， 气 藏 温 度 为 8 6℃一8 9℃ 。 水平井成为低渗透储层开发的主要措施。针对 磨溪气 田水平井段长度大、 有效储层分散及非均质 的特 点 ， 提 出 了水 平井 连 续 油管 拖 动 解堵 及 大 型空 井 酸化工艺 技术 。 由于水 平井 连续 油管拖动 解堵及 大型空井酸化工艺技术施工时间长 ， 对酸液提出了 两个要求 一是保持酸液较长的酸液活性 ； 二是控制 酸液的腐蚀 速率在 1 g ／ m h以下 ， 以确保 井下管 串的安全 。在 2 0世 纪 8 0年 代末 期成 功开发 出 的胶 凝酸体系的基础上 ， 通过优化胶凝剂和缓蚀剂加量 ， 进一 步提 高 了酸 液 的 防腐 和缓 速 性 能 ， 形成 了满 足 磨溪水平井酸化施工 的酸液体 系， 现场应用 取得 了 显 著 的效果 。 酸液 基本配方 见表 5 。酸 液 的 主要性 能 分别 见 表 6、 表 7 。 药剂名称盐酸 胶凝剂 缓蚀剂 铁稳定剂 助排剂 转相剂 药剂代号H C 1 C T 1 9 C T 1 3 C T 1 7 C T 5 9 C T 1 1 6 用量 ， ％ 2 O 3 ． 0 2 ． 0 2 ． 0 1 ． 0 1 ． 0 样 品 表面 试前重 试后重 失重量 腐蚀 2 速率 Lc m g g g g ／ m h 无焊缝短节 2 2 8 ． 3 3 2 4 7 ． 0 8 2 4 6 ． 8 1 0 ． 2 7 0 ． 9 8 5 有焊缝短节 2 2 5 ． 3 4 2 4 7 ． 5 6 2 4 7 ． 0 2 备注 反应后短节表面光亮， 无点 蚀无裂 缝 白2 0 0 2年开始 ， 分别在磨 7 5 H井 、 磨 3 8 H井 、 磨 5 0 H井和磨 9 1 H进行 了2 0 0 m 、 2 6 0 m 胶凝酸的 酸化 ， 4口水平井的酸化都取得了明显的增产效果 ， 见表 8 。 井号 磨 7 5 H 磨3 8 H 磨5 0 H 磨9 1 H 施工前产量， 1 0 m ／ d 5 ． 6 2 ． 9 3 ． 6 1 8 ． 7 施工后产量， 1 0 m ／ d 1 7 ． 9 7 ． 2 1 2 ． 7 2 1 ． 7 嘴 一 一 一 I_ G 0 一 一 一 一 6 ～ Ⅲ ～ 酡 “犸 ～ 皿 ～ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 增 刊 石油与天然气化工 CHEMI CAL ENGl NEERl NG O F O J L＆ GAS 8 3 1 ． 3磨溪 气 田嘉二 储层 改造 酸液 体 系 磨 溪气 田嘉 二储 层 纵 向上 变化 大 ， 多数 为 潮 问 带云岩 ， 属于低孔渗 、 非均质性油气藏 ， 裂缝普遍 不 发 育 ， 储 层 平 均 渗 透 率 为 0 ． 11 0～ m 。岩 性 组 成复杂 ， 石膏 、 泥质含量高 ， 含水饱和度普遍较高， 为 气水同产 ， 井温普遍高于 9 5 ℃。针对此类储层的改 造 ， 先 后形 成 了改进 胶凝 酸 、 地 面交联 酸 和温度 交联 酸等酸液体系。 1 ． 3 ． 1改进胶凝酸酸液体系 在成熟 应用 于磨 溪 雷一气 藏低 渗 改造 的胶凝 酸 的基础上 ， 通过石膏分散稳定剂的研制 、 粘土稳定剂 的筛选 、 胶 凝剂 的调 整等 ， 研究 出以控制 石 膏泥质 沉 淀为特 点 的改进 胶凝 酸体 系 ， 配方 组成 列 于表 9 。 对 改 进 胶凝 酸 在 不 同温 度 下 的 粘度 测 定 表 明 ， 酸 液在 9 5 ℃下 粘 度可 以达 到 2 0 mP a S以上 ， 酸 液 的降解率在 2 0 ％左右 ， 既有一定程度 的降低 ， 又能 保 证具 有一 定 的粘 度 以携 带酸 与岩 石反 应后 析 出 的 泥 质 。 通 过旋 转盘装 置 测定 了改 进胶凝 酸 在储 层温 度 下 的酸／ 岩反 应速 率 ， 并与 常规 酸进 行 了对 比。实 验 结果表明， 改进胶凝酸的反应速率 比常规酸低 4 0 ％ ～ 5 0％ 。 对残酸与磨溪嘉二储层高矿化度地层水的配伍 性 实验结 果 表 明 ， 改 进 胶 凝 酸很 好 地 控 制 了残 酸 与 地 层水混 合 后 出现 的沉淀 。 2 0 0 3年底 至 2 0 0 5年 ， 磨 溪 嘉 二 储 层 进 行 了 8 口井 的改进 胶凝 酸应 用 试 验 ， 酸化 后 都 获 得 了不 同 程度的增产 ， 尤其是磨 5井、 磨 1 5 2 H井和磨 1 6 0井 ， 酸化后气产量大幅度提高。8口井累计增加井 口测 试 产能 5 31 0 4 m 3 ／ d ， 各井 的施 工效 果列 于表 l 0 。 井号厚度酸液规模 3 酸 x 化 1 0 前 4 m 产 3 ／ 量 d 化 1 0 后 4 m 产 3 ／ 量 d 气 水 气 水 M 。 攻 进 瞌 淀 酸1 2 0 1 ． 7 5 一 M 5 1 7 ．6改 遗 饺 i ⋯ 一 8 0 一 ⋯ 1 0 ． M一 4 1 ⋯89 一 诙 蘧 睦 淀 酸 1 4 0 ～ 一 ⋯ ～ ～一一 蕾 碗 酸 5 O⋯ 1 8 1 5 9 Ⅲ 。 政 连 霰 凝 1 2 0 4 ．5 2 0 ． 8 音 规 4 O 0 ． 3 1 1 4 1 0 0 M 政 遗 睦 凝 酸10 0 0 ．8 1 8 2 2 0 4 M 1 5 6 2 5 ． 0 改 进胶凝酸 1 0 0 6 ． 1 降 阻 酸 砺 5 ． 4 0 8 8 6 0 ． 4 M 1 5 2 H 。 蔹 遗 瞌 疆 酸 2 6 o 1 0 ．7 3 4 4 7 6 ． 8 ⋯． 一 I ． 3 ． 2地 面交联 酸 与胶凝 酸相 比 ， 地 面交联 酸可 以实 现就地 交联 ， 酸液粘度更高 ， 可达到 2 0 0 m P a S以上， 可以用于 低 渗储 层 的深度 酸化 改造 。通 过稠 化剂 、 交联 剂 、 破 胶剂等关键组分 的研制筛选和其它添加剂及工业盐 酸 的影响 因素分 析 评 价 ， 形 成 了 可用 于现 场施 工 的 酸液体系 见表 1 1 。在酸／ 岩反应的过程中进行了 酸液 的耐 温抗剪 切性 能 和破胶 性能 评价 ， 结果 表 明 ， 地 面 交 联 酸 在 9 0 C、 1 7 0 s 下 粘 度 可 以 达 到 2 0 0 mP a S 以 上 ， 在 此 条 件下 剪切 6 0 m i n后 ， 粘 度 仍然 达 到 6 0 m P a S ， 具有 良好 的耐 温抗 剪 切 性 能 ； 在破 胶 剂 的作用 下 ， 交联 酸能 够在 0 ． 5～ 2 h内破 胶 。 1 ． 3 ． 3温度交联酸体系 温度交联酸和地面交联酸相似， 其酸液粘度 的 增 加 由温度 的变 化来 进行 调节 。温 度交 联 酸的 主要 性 能特 点是 酸 液在 地 面 和 泵 注过 程 中与 胶 凝 酸 相 似 ， 摩阻低 ， 易于实现大排量施工 ； 储层温度下稠化 剂 的再聚合使酸液增粘形成冻胶 ， 实现较低滤失和 酸／ 岩反 应速 率 ； 不 需 要 加入 破 胶 剂 ， 一定 时间 后链 断裂 和酸／ 岩反 应 后 盐 的 影 响导 致 破 胶 。温 度 交联 一 ～ m 一 姗 ～ 拼 一 船 ～ 一窑； ∞ H 墓 呦 i耋 一 m 一 一㈨ 一 一 一 一 ～ 鲫 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 4 川渝 气田天 然气勘 探开发 化学技 术新 进展 2 0 0 8 酸 配方见表 1 2 。 药剂 盐酸 稠化剂 交联剂 缓蚀剂 铁稳定剂 代号 一 C T 1 9 C T S Y 2 0 C T 1 3 C T 1 7 用量 ， ％ 2 O 0 ． 8 0 ． 4 0 ． 6 1 ． 0 1 ． 0 室 内性能评 价结果 表 明 ， 以 2 0 ％ 的酸 浓度 为 基 准， 在 1 2 0 C下 ， 普通 胶凝 酸 的酸／ 岩反 应 速率 为 5． 6 6 2 0 1 0。 mo l ／c m s ，温 度交 联 酸 在 此 时 的 酸 一 岩反 应速率 为 1 ． 4 01 0 m o l ／ c m s 。当交联 剂 用量在 0 ． 6 ％ 时 ， 达 到一 定温 度 后 ， 酸液 粘 度在 2 5 0 m P a s 以上 ， 破胶 的时 问在 0 ． 5～2 h ； 当交联 剂 用 量在 0 ． 4 ％ 时 ， 酸液 增粘后 粘度 明显 比用 量 0 ． 6 ％ 时 低， 为 1 5 0 m P a S 左右， 6 0 m i n能够破胶。 1 ． 4高酸性气井酸化液体体系 高酸性气 井 的酸化会产 生不 同于普 通地层 的一 些难题 一是 酸化反 应后 残 酸 中 H 、 H ， S和 C O ，的 存在 ， 使酸液对管线、 设备 的腐蚀速率 明显增加 ； 二 是 F e和 s的沉淀会堵塞地层造成严重伤害 ； 三是该 类气藏海水盐度较大， 其矿物结晶活跃 ， 尤其是沉积 了大量 的石膏 类矿 物 ， 在 酸化过程 中， 由于石膏 的溶 解和再 沉淀 ， 使 沉 淀物 堵 塞 酸化 后形 成 的孔 隙喉 道 而影 响酸化效 果 。 针 对上述 难题 ， 研究 出一种 适 合 于含 H ， S井 酸 化 的沉 淀控制 剂 ， 能在高 H ， s浓度 2 0 0 0 mg ／ L 、 高 残酸 p H值 p H值为 5 和较高的铁离子浓度 5 0 0 0 m g ／ L 条件 下实现对 硫铁化 物 和氢 氧化 铁沉 淀 的有 效控制 ； 配方 中加大 了酸液缓 蚀剂 用量 ， 能明显抑 制 含 H ， s残 酸 液 对试 片 的 腐 蚀 ， 在 1 2 0 c c、 1 6 M P a下 作用 4 h ， 残 酸腐 蚀 速 率低 于 2 ． 0 g ／ m h ； 研 究 的 石膏稳 定 剂通 过 明显 地 降 低 石 膏 在 新 酸 中 的溶 解 量 ， 以及残 酸对微粒 的悬 浮作用 ， 使石膏 二次沉 淀量 下 降达 7 0 ％ 以上 。 分 别 针对 高 渗 、 高产 气井 解堵 酸 化 的胶 束酸 和 适于中渗井酸压改造的胶凝酸两种酸液体系 ， 推荐 2套酸液配方 ， 其组成见表 1 3 。配方酸液的主要性 能见表 1 4 、 表 1 5 。 研制的酸液体系分别在罗家 1 、 6 、 7井二次完井 酸化 中进行 了应用 ， 增 产效果 见表 1 6 。 硫化氢含量 ， m g ／ L 5 0 0 2 0 0 0 Fe 。 ／ Fe “ ，mg ／L 铁沉淀 ， mg ／ L 硫沉淀 ， m g ／ L 胶束酸 胶 凝 酸 胶 束 酸 胶 凝 酸 胶束酸 胶凝酸 l 88 6 ／ 2 92 6 l 45l ／3 48 2 l 98 3 ／ 28 7 8 1 8 8 6 ／2 9 75 l 2l O 9 7 9 7 1 3 4 1 5 9 1 7 7 l 2 4 井号 酸化前 罗家 1 井 2 3 ． 1 罗家 6井 1 9 ． 6 4 罗家 7井 气产量 ， X 1 0 m ／ d 降低值酸化前酸化后 2 6． 0 47 l 3 5． 6 8 25． 6 4 3 0． 2 6 1 05． 8 2 未测 4 4 ． 9 6 1 ． 5粘弹性表面活性剂自转向酸液体系 针对厚 层井 、 长井段 井 的均匀酸化 问题 ， 国外近 年 已开发 出 了粘 弹性表 面活性 剂 自转 向酸酸 液体系 和相 应 的施 工技术 ， 并进 行 了大量的现 场应用 ， 增产 效 果 比常 规转 向酸技术 提高 2～ 3倍 。 针对 川 渝气 田非 均质储 层 均 匀酸 化 的难题 ， 在 调研 国外 资料 的基 础上 ， 建 立 了粘 弹 体 自转 向酸液 体系的评价指标和评价方法， 并根据川渝气 田气井 酸 化 的特 点 ， 采用 酸 反应 后 的 酸浓 度 变化 进 行转 向 和 破胶 的技术路 线 ， 自主研 发 出粘 弹 体 自转 向酸酸 液体系。该体系具有以下特点 转向效果好 ， 岩芯流 动实验最大压力比 d P ／ d P 持续上升； 酸反应到 酸浓 度在 7 ． 5 ％时 自动 破胶 ； 岩 芯 流动伤 害 低 ， 渗透 率的保持率 大于 9 0 ％； 酸岩 反应速率 比常规酸低 4 0 ％左 右 ； 动态滤 失 与 滤失 控 制 酸相 当 。研 制 的粘 剂 0 盱 一 一 l刍耋 _ 数舌O8 一 骺瑚 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 增 刊 石油与天然气化工 CHEMf CAL ENGl NEERI NG O F O J L ＆ GAS 8 5 弹体 自转 向酸酸液体 系在川 中油气矿 0 0 5一H 7和 重庆气矿重复 1井 、 天东 0 0 7井的酸化改造施工 中 进行 了试验 ， 取得了较好 的应用效果。 1 酸液配方。粘弹体表面活性剂 自转向酸主 要由粘弹体表面活性剂 、 缓蚀剂 、 铁 离子稳定剂组 成 。通 过调 整 配方可 以 实现不 同酸浓度 条件 下 的转 向 。配方组 成见 表 1 7 。 2酸 液 的 转 向 性 能 。 引 入 注 入 压 力 比 d P ／ d P 来 表 征 注 酸 过 程 的压 力 响 应 ， ／ d P 持续 上 升 ， 表 明 酸液 在 酸化 过 程 中增 加形 成 一 种暂堵段塞 ， 并可认为是流体体系分流能力的体现。 图 2为转 向酸 的 转 向性 能 。从 图 2可 见 ， 在 注 入转 向酸时 ， d P ／ d P ㈣持续上升 ， 表明转 向酸在酸化过 程中增加形成一种暂堵段塞 。突破孔 隙体积为 5 ． 4 P V， k ／ k o为 4 7 1 2 ． 3 ， 表 明用 盐 水 返排 后 的岩 心具 有 高导 流能力 的 酸蚀蚓 孔 。 注 入 孔 隙体 积 ，P V 图2 转向 酸在 石炭 系注 入压力 与注 入 K C I 压力的 比 值与注 入 l 隙体 积倍 数图 3酸浓度 变化 与粘 度 的关 系 。转 向酸实 现转 向功能主要是酸液在与岩石反应过程中形成粘弹体 致 使酸 液粘 度增加 。图 3为转 向酸 与岩 石反 应过 程 中酸浓度与粘度的变化关系曲线。 从图 3可见 ， 随着酸液浓度的降低 ， 液体的粘度 增 加 ， 在 2 0 ％ H C 1 浓 度下 ， 酸液 的粘 度 较 小 ； 在 酸 液 消耗过程中， 形成 了粘弹体 ， 酸液 的粘度增加 ； 随着 酸的进一步消耗 ， 当酸为残酸时 ， 粘度降低在 5 mP a s以下见 图 4 。 4 残 酸对 岩心 的伤 害 。分 别 用 飞 仙 关 储层 、 磨溪嘉二储层 、 石炭 系露 头进行 了残 酸伤 害实验。 结果表明， 粘弹体表面活性剂的岩芯伤害率较低 ， 平 均为 8 ． 7 1 ％， 而胶凝 酸 的岩芯 伤 害率 平均 为 2 7 ． 0 4％ 。 5 转 向酸 的现场 应用 。 自 2 0 0 6年 以来 ， 自主 研发 的转 向酸 在磨 0 0 5一 H 7井 、 复 1 井 、 天 东 0 0 7一 X 3井进行 了现场 应用试验， 累计增加 天然气产 量 8 3 ． 51 0 1T I ／ d ， 取得 了较好的增产效果。 1 ． 6低压有水气井重复酸化的泡沫酸体系 目前 ， 随着川渝气田低压气井的逐渐增多， 使得 现有产气区块的稳产难度加大。低压气井多为开采 多年的老井 ， 这类气井都 曾经历钻井 、 完井、 酸化压 裂、 修井 、 压井等作业 ， 地层能量低 ， 近井地带伤害严 重。这类井的伤害既有来 自生产井 自身开采多年由 生产 制度 引起 的地 层 气 、 水 、 矿物 质 等 失 衡 的垢 物 、 淤渣 、 细 菌 、 沉 淀 、 微 粒运 移等伤 害 ， 也有 更为 突 出的 外部作业措施带来的伤害 ， 因此这类气井减少地层 伤害是最突出的问题 。酸化作业是减少或消除地层 伤 害 、 沟通 近井 地带油 、 气 通道 的 主要 措 施 。由于低 压气井近井地带伤害严 重， 国内外均认为应尽量采 用 液量 小 、 悬 浮 能力强 、 返 排容 易 的泡 沫 酸液体 系进 行 低压 气井 的 重复酸 化 。天然 气研究 院针对川 渝气 O 5 O 5 O 5 O 5 O 4 3 3 2； 翟 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 6 川渝气田天然气勘探开发化学技术新进展 2 0 0 8 田低压气 井泡沫 酸应用情 况 ， 开展 了泡沫酸 研究 ， 形 成 了适用于低压深井酸化作业的酸液体系及其配套 的应用工 艺技术 。 1 泡沫 酸配方 的组成 。根据 气液二 相泡 沫 的 特点 ， 在 保 证 泡 沫 质 量 为 7 0 ％ 左 右 、 半 衰 期 为 3 0 m i n左右 的前 提 下 ， 结 合 起 泡 剂 、 稳 泡 剂 的 泡 沫 性 能、 基液情况及性价 比， 推荐泡沫酸的配方为 2 O％～2 5 ％HCl1 ． 0％CT1 3 1 ． 0％CT1 71 ． 0 ％一5． 0％CT 5 1 l1 ． 5％～5． 0％CT5 1 4。 2泡沫酸 主要 性 能。泡 沫 酸 稳 定 性 、 悬 浮能 力及助排性能测试结果分别见表 1 8 、 图 5和表 1 9 。 时间， s 9 6 0 9 6 8 9 7 4 9 8 5 9 9 4 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 7 1 0 3 9 析液体积， m l l 0 2 O 3 0 4 O 5 O 6 0 7 0 8 0 9 0 析液速 度， m l ／ s 9 6 4 8 ． 4 3 2 ． 4 7 2 4 ． 6 3 1 9 ． 8 8 I 6 ． 6 8 1 4 ． 4 4 I 2 ． 7 1 1 1 ． 5 4 评价介质 常规酸残酸 胶凝 酸残酸 泡 沫 酸残 酸 排 出效率 ， ％ 3 2． 6 7 2 0． 9 2 3 8． 9 8 返排率 ， ％ 助排率 ， ％ 95． 1 2 2 0 0． 83 90． 6 2 1 47． O0 9 6． 9 8 3 6 0． 2l 3 现场应用情况。研制的泡沫酸体系先后在 重庆气 矿的七 里 9井 等 4口井 进行 应 用 ， 累 积恢 复 和增加 测试产 能 2 0 1 0 m ／ d ， 效果 明显 。 1 ． 7高温深井储层酸化酸液体系 川渝地 区的高 温深井 酸化在 酸液技 术上存 在 以 下难点 ①储层埋藏深 ， 地层压力高， 地应力高 ， 注酸 管柱 长 ， 沿程 摩阻 高 ， 导致 酸 化 泵压 高 ， 酸 液 注入 困 难 ， 不利于 排 量 的 提 升 ， 难 以实 现 对 储 层 的最 佳 改 造 ， 对工作液的降阻性能提出了更高的要求； ②地层 温度高 ， 酸／ 岩反应速度无法控制 ， 酸有效作用距离 有限 ； ③储层段存在一定 的非均质特性 ， 总跨度大， 在纵向上实施针对性均匀布酸难度大； ④高温下酸 液及残酸对管串的腐蚀更加严重， 储层对酸液的缓 蚀性能提出了更高的要求 。 以川渝气 田的长兴组 ～飞仙关储层为对象 ， 针 对储层埋藏深 、 储层总跨度大 、 纵向上存在较严重的 非均质性等特点 ， 完善了高温深井储层酸化的液体 评价技术 ， 形成了高温胶凝酸体系 ， 并在川渝气田的 1 0余 口高温深 井进 行 了现 场应 用 ， 累计 增 加井 口测 试 产能 5 3 1 ． 4 1 1 0 m ／ d， 增产效 果明显 。 1 ． 7 ． 1酸液西 方 通过 研发 出新型 乳液状悬 浮液 高温 胶凝 剂 C T 1 9 B， 并将高 温缓蚀 增效 剂 C T 15 B与 C T 1 3缓 蚀 剂联 合使用 ， 形成 了适 合高 温 深 井储 层 改造 的胶 凝 酸体 系 ， 配方 组成见 表 2 0 。 药剂盐酸 觥 剂 代号 一 C T 1 9 B C T 1 3 C T 1 5 B C T 5 8 C T I 一1 6 C T 1 ～ 7 E T 5 1 1 用量， ％2 0 2 ． 0 2 ． 5 2 ． 0 1 ． 0 1 ． 0 1 ． 0 2 ． 0 1 ． 0 1 ． 7 ． 2酸液 t要性 能 室 内建立 了高温 胶凝 酸 性 能评 价方 法 ， 对 酸液 的流变性 、 缓蚀性能 、 缓速性能 、 酸化效果等进行 了 评价 。 1 酸液的流变性能。室内评价了高温胶凝酸 的流变性 能 ， 见 图 6 。 2 酸液 的缓蚀性 能 。采 用旋 转盘酸 岩反应 速 率与腐蚀测试系统 ， 测试了高温胶凝酸的腐蚀速率。 1 5 0 C、 1 6 MP a 、 4 h条件 下 ， N T S O S S钢材 的腐 蚀速率 为 4 9 ． 9 5 g ／ m h ， G 3钢 为 3 ． 1 g ／ m h ， 酸液 的缓 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 增 干 石油与天然气化工 CHEM I CAL ENGI NEERl NG OF Ol L ＆ GAS 8 7 蚀 性 能达 到行业 标准 S Y 5 4 0 51 9 9 6的一 级要求 。 3酸液的缓速性能。通过旋转盘酸岩反应动 力学试验测定了 1 5 0 ℃下高温胶凝 酸和常规酸的反 应 速率 ， 并 求 取 了在 此 温 度 下 的 反 应 方 程 。 1 5 0 ℃ 下 ， 高温 胶凝 酸 比常规 酸 可缓 速 5 0 ． 3 8 ％ 。 4 酸 液伤 害性 能 。室 内评价 结果 见表 2 1 。 5酸液 的溶蚀 性 能及 残酸 流动 性 能 。室 内分 别测试 了酸液对泥浆滤饼 和岩石的溶蚀性 能， 结果 表明高温胶 凝酸 对储层 岩石 有较 高 的溶蚀 率， 达 9 2 ％ 以上 ， 酸液对 滤饼 溶蚀率 为 3 5 ． 7 5 ％ 。 1 ． 7 ． 3现 场应 用 高温胶凝酸先后在川渝气 田 1 0余 口高温深井 进行 了现 场应 用 ， 取 得 了较 好 的应 用 效 果 。 累计 增 加井 口测 试产 能 5 3 1 ． 41 0 m ／ d 。 1 ． 8低浓度胍胶压裂液体系 传统 的胍胶压裂液稠化剂用量高 ， 残液中聚合 物浓度高 ， 残渣伤害大。为进一步降低 聚合物残渣 伤害 ， 通过优化稠化剂种类及加量 ， 并引入复合破胶 剂 和助 排剂 ， 形 成 了 C T低 浓度 胍胶压 裂 液体 系 。 1 压 裂液 配方 。液 体 配方见 表 2 2所示 。 2性 能特 点 。室 内评 价 及 现 场 应 用 结 果 表 明， C T低浓度胍胶压裂液体系中稠化剂用量较常规 压裂液降低了 2 5 ％以上 ， 压裂液残渣仅为 0 ． 0 2 8 ％ ； 破胶剂加量为0 ． 0 1 0 ％时， 压裂液在 7 0 ℃下剪切 1 2 0 m i n粘 度大 于 9 0 m P a s ， 破胶 剂加 量 为 0 ． 0 1 4 ％ 时 ， 剪切 9 0 m i n粘 度 大 于 9 0 m P a S ， 破 胶 剂 加 量 为 0 ． 0 1 8 ％时 ， 剪切 4 0 mi n粘度 大 于 1 0 0 mP a s 见 图 7 。破 胶 剂 加 量 为 0 ． 0 1 4 ％ 时 ， 压 裂 液 在 5 h内 破 胶 ， 破胶液粘度小 于 5 m P as ； 压裂液 的伤 害可降 低 到 2 0 ％ 以下 。 3 现场应用。C T低浓度胍胶压裂液体系在 川 中庙 6井和 西 1 31井 进行 了现 场 试 验 ， 西 1 3 1 井采用高 、 低粘液体结合来进一 步降低胍胶加量。 庙 6井取得了较好 的施工效果 ， 该井压前测试产量 0 ． 3 8 3 81 0 m ／ d 流压 1 2 ． 8 7 MP a ， 压 后测 试 产 量 0 ． 7 1 6 4 X 1 0 I n ／ d 流压 l 3 ． 3 3 MP a ， 日排 水0 ． 9 m ； 西 1 31 井 由于高 、 低粘基液转换时， 破胶剂加量没 有及时调整， 致使破胶剂加量过大 ， 液体不稳定， 造 成 砂堵 。 1 ． 9无 聚合 物压 裂液 体系 无 聚合 物压 裂液 是 国外在 2 0世 纪 9 0年代 末发 展起来的一种新型压裂液 ， 也称清洁压裂液。其 突 出的特点是用具有特殊结构的表面活性剂作为稠化 剂 ， 压裂 液无 需交 联 ， 没有 聚合 物残 渣伤 害 ； 并且 ， 其 流变性独特 ， 可有效控制压裂裂缝 高度。天然气研 究 院开发 出了 C T无 聚 合 物压 裂 液 ， 并 在 天池 2井 、 包浅 2 0 5井 进行 了现场应 用 试验 。 1 ． 9 ． 1配 方组 成 无 聚合物 压 裂 液 组 成 简单 ， 配 液 方 便 ， 主 要 由 水 、 表面活性剂 、 反离子稳定剂和粘土稳定剂组成。 1 ． 9 ． 2主要性能 1 无聚合物压裂液的残渣。无聚合物压裂液 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 8 川渝气田天然气勘探开发化学技术新进展 2 0 0 8 接触烃类 即破 胶 ， 不需 要破胶 剂 。在室 内实验 中 ， 采 用 0 柴油和戊 烷 1 ． 0 ％作 为破胶 剂 低 烷烃是 气体 ， 难溶解 于压 裂 液 ， 常 温 下 无 聚 合 物压 裂液 在 几 分 钟 内迅速破胶 成水 。无 聚合 物压 裂液 的破胶 液和胍 胶 压裂液 的破胶 液见 图 8 。 2 聚合物压裂液的伤害率。选用不同的砂岩岩 芯进行岩芯流动试验来评价无聚合物压裂液的伤害， 结 果表明其对岩芯的伤害率为 1 7 ％ ～ 2 5 ％ ， 见表 2 3 。 岩心编号 91 ／ 68 91 ／ 68 包 6井 ； 须六 YX 一2 0 0 6 2 806 包 6井 ； 须二 YX 一2 0 0 6 2 80l 广安 1 0 2 ； 须六 YX 一2 0 062 808 广安 1 O 1 ； 须 四 YX 一2 0 062 809 广安 1 0 2 ； 须二 YX 一2 o o62 807 井深 m 2 4 6 4 ． 7～2 4 6 5 2 4 6 4． 7 2 4 6 5 1 4 0 6 ． 4 71 4 5 1 ． 8 8 损害前 K w 1 0一 m O． 1 9 97 O． 21 97 1 81 0． 491 81 9． O 2 0． 0 7 52 2 01 5． 72201 5． 8 7 2 5 05． 1 925 0 5． 3 7 0． 01 02 0．1 l l 5 2 3 76． 2 723 7 6． 4 2 0， 01 59 3 无聚合物压裂液的悬砂性能。无聚合物压 裂液 的携砂 性能见 图 9 。 图8不同压裂液破胶 后残液外观 4 现场应用试验。研制的无聚合物压裂液在 天池 2井 和包 浅 2 0 5井 进行 了现场试 验 。 由于 液