水溶性化学分流剂裂缝分流试验研究

刘 飞袁学芳刘 举 高鹏宇

（1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610500；2.塔里木油田油气工程研究院，塔里木 843300）

水溶性化学分流剂裂缝分流试验研究

刘 飞1袁学芳2刘 举2高鹏宇1

（1.西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610500；2.塔里木油田油气工程研究院，塔里木 843300）

裂缝性储层注水井酸化增注作业中，由于裂缝发育、非均质性强，难以均匀布酸，影响酸化效果，为此对SA-2水溶性分流剂溶解性能及其对裂缝性双岩心的暂堵分流效果进行了室内实验评价，并采用多元线性回归方法分析了渗透率级差、驱替压力、分流剂浓度、平均缝宽对分流液用量的影响。结果表明，SA-2能对宽度小于0.7mm的裂缝实现暂堵分流，分流指数在95%以上，驱替压力、平均缝宽及分流剂浓度是影响分流液用量的主要因素。

裂缝性储层；分流剂SA-2；注水井酸化；分流指数；多元回归

酸液分流置放进入各目的层段是决定基质酸化效果的关键因素之一，只有将酸液有效泵注到需要酸化处理的目的层段，才可能获得良好的酸化效果［1］。目前，已有很多分流工艺能实现酸液均匀置放，但是还没有一种分流工艺适用于任何情形，特别是对于裂缝性储层，由于裂缝发育，裂缝延伸长度和宽度都不均一，使得分流较难实现［2］。针对裂缝性储层注水井酸化分流技术的难点，实验评价了水溶性化学分流剂SA-2的溶解性能及其对双岩芯裂缝的分流效果。

SA-2具有油不溶性、在水中溶解度很高、遇酸则变成颗粒的性质，而不同的表面活性剂可以改变其粒径大小及分布等。通过试验研究其油不溶性、酸不溶性和水溶性，测试不同表面活性剂下分流剂的粒径大小及分布，实验评价不同分流剂浓度、实验温度及表面活性剂类型对不同级差缝宽岩芯的暂堵分流效果，并采用多元回归方法分析了实现暂堵分流时的分流液用量，最后正注和反注水基液评价其解堵效果。

1 试验方法

酸化中各种液体均遵循最小阻力原理，优先进入高渗岩芯（裂缝较宽的岩芯），分流液将按照渗透率级差比例进入岩芯，高渗岩芯将进入更多的分流剂，分流剂中较大颗粒将在岩芯入口端形成滤饼，而细小颗粒将进入裂缝，在缝宽较窄处形成内滤饼，降低裂缝的渗透率，从而最终使两岩芯渗透率趋于一致，达到分流目的［3］。

岩芯渗透率由达西公式计算，为了评价分流效果及解堵效果，定义以下参数：

分流指数Di：

解堵指数Ri：

式中：Dk—渗透率级差，无因次；Dki—初始渗透率级差，无因次；Di—分流后渗透率级差，无因次；Ri—解堵指数，%；Ki1—高渗岩芯原始渗透率，μm2；Ki2—低渗岩芯原始渗透率，μm2；K1—高渗岩芯注堵剂后渗透率，μm2；K2—低渗岩芯注堵剂后渗透率，μm2；K′—正注基液解堵后岩芯渗透率，μm2。

2 试验装置

本试验采用多用途酸化分流试验仪进行试验，试验装置如图1所示。

图1 双岩芯分流试验装置图

3 试验过程及结果分析

3.1 SA-2溶解性能评价

称取10g SA-2分流剂，将其加入到50mL蒸馏水中，观察分流剂SA-2的状态，如图2所示。分流剂SA-2在蒸馏水中溶解度较高。再向SA-2的水溶液中加入10%HCl及各种表面活性剂，观察溶液变化情况，如图3所示。分流剂水溶液遇酸则形成化学微粒，而表面活性剂能使该化学颗粒均匀分散，并改变其粒径大小。酸液中SA-2颗粒过滤后的放大照片如图4所示。

图2 SA-2中加入蒸馏水后的状态

图3 SA-2水溶液中加入10%HCl后的状态

SA-2分流剂溶解性能表明其适用于注水井分流酸化，且不会对储层产生伤害，泵注程序简单，既可与前置液混注，也可以与处理液混注，或在前置液与处理液段塞间以分流液的形式单独注入。

图4 SA-2在酸液中形成的化学颗粒形态

为了评价分流效果及各因素对其效果的影响，采用天然露头岩石制成标准岩芯，造缝后加入陶粒得到不同裂缝宽度，模拟天然裂缝，进行双岩心分流实验。实验分3步：（1）用3%NH4Cl基液测定岩芯的基准渗透率，再注入前置酸液使岩芯处于酸性环境，最后注入分流液进行分流，评价分流效果；（2）正向注入基液以溶解滤饼解堵，评价解堵效果；（3）反向注入基液模拟返排解堵。

3.2 温度对分流效果的影响

25℃和70℃条件下分流实验岩心基础数据见表1。实验结果如图5、图6所示。

其原理如下:压缩空气经进气口进入风刀高压腔，气流通过狭窄、细薄的喷嘴后在风刀长度方向形成一张均衡的气流薄片。由于腔室对高压气流的压缩比为40∶1，使得气流速度损失最小，而压力最大，于是就产生一张具有强冲击力而最小剪切力的气流薄片。风刀具有噪音低(69 dB以下)、耗气量节省90%以上等优点(见图2)。

图5 2-13#及2-22#岩心分流实验结果

图6 2-17#及2-18#岩心分流实验结果

实验表明温度对分流效果的影响较小，主要是由于温度对SA-2在酸液中溶解度及粒径影响较小，还有一个原因可能是由于两组实验岩心裂缝宽度不一致而对分流效果产生影响。

3.3 表面活性剂类型对分流效果的影响

表面活性剂能改变分流剂颗粒的粒径大小及分布，从而对岩心分流效果产生影响，实验基础数据见表1，实验结果见表2。由于表面活性剂对粒径大小及分布的改变较小，从而对分流效果影响较小。

3.4 分流剂浓度对分流效果的影响

分流剂溶液为30%（质量分数）的SA-2水溶液与前置酸液 （3%HCl+0.5%SA1-3+0.5%SA-18+0.5%SA1-7+1%SA5-5/WD-12/OP-10）按照体积比为 1∶5或1∶10配置。 从表 1、表 2中可以看出，分流剂浓度对岩心最终分流效果影响较小，但达到有效分流所采用的分流液体积不一样。

3.5 缝宽对分流效果的影响

通过改变裂缝宽度，研究裂缝宽度对岩心分流效果的影响，裂缝宽度为0.02～1.14mm，各组实验两块岩心裂缝宽度比并不一样。从表1、表2中可以看出，裂缝宽度对岩心分流效果的影响较大，SA-2对0.5mm以下缝宽均能实现有效分流，对0.7mm缝宽能实现暂堵，使渗透率大大降低，而对1.14mm缝宽无能为力。

表1 各组分流实验岩心基础数据汇总表

4 多元回归分析

各组实验中两块岩芯实现分流所用液量统计数据见表3，采用Matlab对实验数据进行多元线性回归[4]可得：

式中：∑V—累积用分流液量，mL；Cd—分流剂浓度，小数；—平均裂缝宽度，mm；P1—驱替压力，MPa。

表2 分流实验结果数据汇总表

从式中可以看出，渗透率级差对分流液用量的影响较小。这是由于渗透率级差仅能反映渗透率的相对大小而不能反映其绝对大小，而渗透率绝对值决定了分流剂流动的快慢。影响分流液用量的主要因素有分流剂浓度、裂缝平均宽度和驱替压力。分流剂浓度越高，所用分流液越少；裂缝平均宽度越大，则所需分流液越多；驱替压力越大，分流液用量越多。这是由于驱替压力越大，分流液沉降速度降低而减慢分流速度。

表 各岩芯实现分流所用液量统计表

5 结 论

通过对分流剂SA-2溶解性能评价试验，不同温度、表面活性剂、分流剂浓度、裂缝宽度条件下裂缝分流及解堵实验研究，结合多元回归分析，可以得出以下结论：

（1）SA-2在水中溶解度极高，遇酸变为化学颗粒，表面活性剂能改变化学微粒的粒径大小及分布，且能使其在酸液中均匀分散。

（2）温度、表面活性剂类型及分流剂浓度对最终分流效果影响不大，分流效果主要受渗透率级差和绝对渗透率的影响。若绝对渗透率过大（裂缝宽度过宽，大于0.7mm），则不能实现分流，且正向和反向注入水基液体能够有效解堵，不会对储层造成损害。

（3）渗透率级差对所需分流液用量影响较小，而分流剂浓度、驱替压力和平均裂缝宽度对所需分流液用量影响较大。

（4）综合分析表明，SA-2分流剂可用于裂缝性储层注水井酸化增注，实现均匀布酸。

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[4]王正林，龚纯.精通MATLAB科学计算[M].北京：电子工业出版社，2007.

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[6]张绍槐，罗平亚.保护储集层技术[M].北京：石油工业出版社，1992.

Abstract：In the time of acidizing the injection well in fissured reservoir,for the existing of fracture and strong anisotropy,it’s hard to place it rationally.Laboratory evaluates the solubility and temporary plugged diversion for fractured double cores of water soluble diverter,named as SA-2.Employ the multiple regressions to analyze the effluence of permeability difference,average fracture width,displacement pressure and diverter concentration on the volume of diverter solution to achieve divert.Laboratory tests indicates that SA-2 can realize good diversion for fracture width less than 0.7mm as well as the diversion indexes are more than 95%,and the displacement pressure,average facture width and diverter concentration are major factors on the volume of diverter solution.

Key words：fissured reservoir；diverter SA-2；injection well acidizing；diversion index；multiple regression

Fracture Diversion Experimental Study on Water Soluble Diverter

LIU Fei1YUAN Xue-fang2LIU Ju2GAO Peng-yu1
(1.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservior Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500；2.Research Institute of Oil Engineering Techonology，Tarim Oil Field，Tarim 843300)

TE254

A

1673-1980（2011）06-0001-04

2011-06-20

国家科技重大专项（2008ZX05024-04）；中海油发展能源公司项目（CJSP09Z0079）

刘飞（1987-），男，四川泸州人，西南石油大学油气田开发工程在读硕士研究生，研究方向为油气藏增产理论与技术。