一种泡沫酸体系在大路沟二区的研究与应用

齐亚民 （西安石油大学石油工程学院，陕西 西安710065）

刘玉梅 （中石油长庆油田分公司油田开发处，陕西 西安710018）

王安宁 （中石油长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古 乌审旗017300）

蒋文学 （ 中石油川庆钻探钻采工程技术研究院 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安710018）

长庆绥靖油田大路沟二区是一个典型的低渗、低压、低丰度的 “三低”岩性油藏，由于大路沟二区长6储层基质非均质性严重，渗透率具有明显方向性，储层存在中偏弱酸敏［1］现象。随着油田注水开发，部分油井地层能量逐步降低，测试显示存在堵塞。低渗油田酸化解堵体系种类较多，常规酸液在非均质性严重、酸敏性强、地层能量低的储层措施效果较为不理想。泡沫酸化具有低密度、低滤失、缓速性、易返排、选择性暂堵等优点［2，3］，针对克服大路沟二区酸化解堵中存在的问题，室内开展了泡沫酸酸液的研究，以开发出一套泡沫酸酸液体系为目的，达到提高大路沟区酸化解堵措施效果。

1 实验药品与仪器

1）实验药品 盐酸、甲酸、乙酸、柠檬酸、氢氟酸、氟化铵、破乳剂BE-2、缓蚀剂HJF-94、柴油 （工业品，长庆化工集团）。地层水、岩心 （长庆油田采油四厂）。

2）实验仪器 高温高压泡沫扫描仪 （HP FOAMSCAN，法国），表／界面张力仪 （K100，德国），酸化多功能岩心驱替模拟实验系统 （AFS-870，美国），高速搅拌器 （GJ-3S型，青岛）。

2 泡沫酸起泡剂开发

2.1 起泡剂的组成

大路沟二区长6油层组饱和压力7．26MPa，油层温度60℃左右，地层水总矿化度69．11g／L，水型以CaCl2型为主。储层存在较高的矿化度，因此起泡剂必须有较好的耐盐、耐酸、耐油性能才能满足泡沫酸体系需求。结合储层特征，室内开发一种泡沫酸起泡剂，由表面活性剂A、B、C和改性黄原胶按一定比例复配而成。表面活性剂A （实验室自制）是长链油基表面活性剂，有较强的起泡能力，优异的稳泡润湿、渗透、乳化、柔软功能；表面活性剂B是由多种a-烯烃磺酸盐复合而成，有良好的耐酸、耐盐、耐油性能；表面活性剂C是一种氟碳表面活性剂；改性黄原胶有良好的耐酸、稳泡性能。

2.2 起泡剂室内评价

2．2．1 评价方法

室内采用Waring Blender法评价起泡剂耐酸、耐盐性能，该方法具有测定周期短、耗药量少、操作简单、结果重复性好、可靠性高等优点［4］。在量杯中加入100mL一定质量分数的起泡剂溶液，高速（6000r／min）搅拌一定时间后停止，立刻读取泡沫体积，记录从泡沫中析出50mL液体所需的时间作为半衰期，泡沫质量分数Fg：

式中：V为泡沫体积，mL。

2．2．2 起泡剂耐酸性能

在60℃下测试加入不同质量分数的起泡剂在质量分数为10%盐酸中起泡性能结果 （图1），可以看出，起泡剂质量分数越大，泡沫质量和半衰期越大，当起泡剂质量分数达到0．6%时泡沫质量不再增加，半衰期增加缓慢。由于表面活性剂在搅拌下达到一定泡沫质量分数后，改性黄原胶在泡沫表面有黏度，气体难以突破液膜进入液体内部而形成气泡。当泡沫表面黏性增加到一定值后，泡沫所携带的溶液受黏度影响较小，半衰期仅缓慢增加。因此起泡剂质量分数超过0．6%后，起泡剂的用量对泡沫质量分数和半衰期贡献较小。

图1 起泡剂耐酸性能测试

2．2．3 起泡剂耐盐性能

在60℃下测试质量分数为0．6%的起泡剂在质量分数为10%盐酸和地层水中起泡性能结果 （图2），可以看出，矿化度对泡沫质量分数和半衰期影响不明显，说明该起泡剂有较好的耐盐性能。

2．2．4 起泡剂耐油性能

在60℃下测试质量分数为0．6%的起泡剂在质量分数为10%盐酸、地层水和柴油中起泡性能结果（图3），可以看出，柴油对起泡剂起泡性能影响较小。当柴油体积分数超过10%时半衰期缩短明显，柴油体积分数超过25%时半衰期稳定，表面活性剂在溶液中油水界面形成混合胶束，产生水包油稳定体系，说明该起泡剂能满足泡沫酸体系起泡和稳泡性能要求。

图2 起泡剂耐盐性能测试

3 泡沫酸体系性能评价

根据大路沟二区长6储层特点，室内建立泡沫酸体系配方：4%HCl＋4%甲酸＋6%乙酸＋2%氟化铵＋0．5%氢氟酸＋0．2%柠檬酸＋1%HJF-94缓蚀剂＋0．1%BE-2破乳剂＋0．6%起泡剂 （配方中的百分数均为质量分数）。

图3 起泡剂耐油性能测试

3.1 泡沫酸体系配伍性能

将泡沫酸体系与地层水按体积比1∶2、1∶1、2∶1分别混合，置于60℃水浴锅中，观察24h，溶液澄清、无沉淀，说明泡沫酸体系与地层水有较好的配伍性能。

3.2 泡沫酸体系起泡性能

使用法国 HP FOAMSCAN高温高压泡沫扫描仪测试泡沫酸体系起泡性能，测试温度60℃，压力6MPa，进液量100mL，气体类型为氮气，进气时间100s，进气速 率 100cm3／min， 结 果见图4。

图4 泡沫酸体系起泡测试结果

可以看出，在模拟储层条件下16mL泡沫酸体系产生205mL泡沫酸液，泡沫中含7．8%的酸液，1h左右后泡沫体积为140mL，占原始泡沫体积的68．3%，泡沫析水半衰期17．5min，泡沫半衰期大于1h。说明该体系有较好的起泡、稳泡性能。图5为泡沫形态照片，3min时流动的泡沫细腻、均匀，有较好的携带酸液能力；30min后泡沫缓慢发生聚并而变大，泡沫形态为体系泡沫稳定性能提供了支撑手段。

图5 泡沫酸体系泡沫形态 （3min和30min）

3.3 泡沫酸体系表／界面张力

将酸液与储层岩屑 （质量比10∶1）混合，反应4h，取其残酸用表／界面张力仪测量其表面张力23．1mN／m，界面张力0．21mN／m，说明其残酸有较低的表／界面张力，利于残酸快速返排。

3.4 分流转向性能

取2块岩心渗透率分别为7．42、1．24mD，渗透率级差为5．98，并联装入美国AFS-870酸化多功能岩心驱替模拟试验系统内的岩心夹持器，利用高温高压泡沫扫描仪以10cm3／min的速率将泡沫酸酸液驱替岩心，气体类型为氮气，测试泡沫酸体系在岩心中的分流转向性能，结果见图6。泡沫酸体系在岩心中有一定的分流转向性能，泡沫分流量比值一直在降低，300min时泡沫分流量比值为1．5，由于泡沫在岩心不同孔喉半径中剪切，使高渗岩心内泡沫黏度缓慢增大，流动阻力增加，低渗岩心内流动阻力降低，随驱替时间缓慢增长调整泡沫流体在并联岩心中注入量比值，达到提高低渗储层注酸量，利于储层均匀布酸，提高解堵效率。

图6 泡沫酸体系分流转向测试结果

3.5 岩心伤害评价

使用美国AFS-870酸化多功能岩心驱替模拟试验系统测试泡沫酸体系对大路沟二区长6储层的岩心伤害，结果见表1。泡沫酸体系对大路沟二区长6储层岩心平均伤害率为5．54%，属于低伤害酸液体系，与储层有较好的适应性，满足泡沫酸化性能需求。

表1 泡沫酸体系的岩心伤害结果

4 现场应用

截至2014年1月在大路沟二区进行3口井泡沫酸酸化解堵试验，施工程序为水泥车通过三通连接井口连续注酸，制氮车上泡沫发生器连接三通，段塞式注入氮气泡沫。施工参数为平均液量32m3，酸液排量200～300L／min，氮气用量900m3，氮气排量600m3／h。经统计泡沫酸酸化后残酸返排率达到74%，该区块常规酸化残酸返排率小于10%。措施后平均日增油1．28t，截至2014年底平均单井累计增油185．6t，泡沫酸酸化后措施井均恢复至堵塞前产量，取得了较好的增产效果。

表2 泡沫酸酸化措施效果井号措施前措施后平均

5 结论

1）针对大路沟二区非均质性严重、酸敏性强、地层能量低等特点，室内开发出一种耐酸、耐盐的起泡剂，建立了一套泡沫酸体系。

2）起泡剂在酸液、高矿化度地层水和柴油中均具有较好起泡性能，泡沫酸酸液体系有良好的配伍性、分流转向性能和低表／界面张力。

3）通过现场试验显示，泡沫酸酸化在大路沟二区取得了较好的试验效果。

［1］任雁鹏，达引鹏，赵华，等 ．绥靖油田大路沟二区重复压裂技术研究与试验 ［J］．钻采工艺，2011，34（6）：51～54．

［2］徐占东，李福，冀秀香，等 ．复合泡沫酸解堵工艺技术的研究与应用 ［J］．江汉石油学院学报，2004，26（4）：154～155．

［3］张旭东，薛承瑾 ．泡沫酸酸压用新型发泡剂N，N-二羟乙基全氟烷基酰胺的合成研究 ［J］．石油天然气学报 （江汉石油学院学报），2010，32 （5）：143～145．

［4］孙建华，蒋晓明，高瑞民，等 ．泡沫酸在多孔介质中流动形态研究 ［J］．油田化学，2005，22（1）：38～40．