油田酸化用助排剂研究进展

刘 音，袁 青，徐杏娟，毕研霞，贾红战

（1.中国石油集团渤海钻探工程技术研究院油田化学研究所，天津 300457；2.中国石油集团渤海钻探工程技术研究院酸化技术中心，天津 300280）

酸化作业不仅可以降低近井地带的地层伤害，还可降低表皮效应，提高地层渗透率。在酸化施工中，乏酸返排量的多少是影响施工效果的一个重要因素，尤其是在地层能量较低、渗透性较差的情况下处理就更加困难。为提高残酸的返排效率，最有效的方法是向体系中添加助排剂，它能产生很低的表面张力，增大接触角，并清除地层伤害[1]。

针对目前油藏地质条件日益复杂、油层埋藏深度不断增加、地层温度越来越高、高温高盐地层越来越多等问题，对助排剂性能要求也有所提高。常用氟碳表面活性剂具有良好的热稳定性，且表面活性高、耐酸性强，但价格昂贵[2]；含非离子和阴离子的两性表面活性剂具有良好的抗盐和耐温能力；而有机硅作为助排剂可与砂岩表面形成一层吸附膜，不但抗温、抗盐效果良好，还有优异的表面活性。将它们用作助排剂可以降低油水界面张力，增大相对岩石表面的润湿角，使毛细管压力减小。本文综述了几种主要酸化液助排剂的基本组成和性能，讨论了酸化液助排剂未来的发展趋势。

1 油田酸化用助排剂产品

目前，针对国内外在进行酸化施工时所添加的助排剂产品，有研究用氟碳表面活性剂、氟碳表面活性剂与烃类表面活性剂复配、氟碳表面活性剂与阴离子、非离子两性表面活性剂复配、复合离子单体与盐类的助排剂、有机硅助排剂等产品解决乏酸反排问题，不但能有效降低界面张力，减小Jamin 效应，还能有效改善地层渗透率。

1.1 氟碳表面活性剂

早在20 世纪70 年代，由于氟碳表面活性剂能降低表面张力，因此将其作为助排剂应用在酸化处理液中[3]。Clark 等[4]研究了水溶性阳离子、阴离子、非离子和含氟碳表面活性剂的热稳定性、表面张力、酸化液返排性、对地层中的吸附性等，得出氟碳表面活性剂的热稳定性最高，酸化液的排出量最多，且降低水和盐酸表面张力的能力远大于常用的烃类表面活性剂。杨江朝等[5]比较不同助排剂加入酸液中的表面张力变化，筛选出氟碳表面活性剂SH-1，它能明显降低油、酸液的表面张力，最大降低率达82 %，且能使酸化液返排彻底，显著提高酸化效果。

陈兰等[6]针对塔河油田油藏埋藏深、厚度大、地温高、低渗透等特征，通过对助排剂的筛选，确定氟碳表面活性剂CF25B 作为复配体系中的助排剂，它具有耐高温的特性，在塔河油田酸化工艺中起着重要的作用。李鹏等[7]向NWS-Ⅰ型黏稳酸体系中加入含氟碳表面活性剂CF-5B，有效提高了酸化液返排到地面的效率，将其用于现场5 口井施工后，产能提高了1.54 倍，施工成功率100 %，有效解决了高泥质油藏开采中存在的堵塞问题。

1.2 氟碳表面活性剂与烃类表面活性剂复配

宋长生等[8]针对酸化液不能迅速返排至地面而造成的堵塞问题，利用氟碳表面活性剂与烃类表面活性剂在溶剂中混合，得到CT5-4 助排剂，它具有良好的热稳定性，将其用在压裂酸化液中，工作液返排率均在95 %以上，返排量增长64.8 %，提高了助排效果；另外，该助排剂与植物胶、盐酸等配伍性良好、岩芯伤害小，且贮存有效期长，适用于低渗透油气井酸化施工作业中。刘同斌等[9]用氟碳表面活性剂与烃类表面活性剂复配，0.3 %的使用浓度作为助排剂应用于压裂酸化体系中，表面张力小于29 mN/m，接触角大于45 度。向斌等[10]在酸化液中加入CT5-4 助排剂，它能产生极低的表面张力和增大接触角，从而降低了毛细管阻力，促使残液彻底返排，将其应用于现场17 井次，酸液返排率达100 %，且增产天然气的产量490 000 m3/d。由此可见，氟碳表面活性剂与烃类表面活性剂复配使用，显著提高了酸化增产效果。

1.3 氟碳表面活性剂与含阴离子、非离子两性表面活性剂复配

20 世纪80 年代，Philips 等[11]人通过岩芯实验，发现了一种非离子型表面活性剂，它能有效提高亲水地层的处理液流量，与氟碳表面活性剂复配可降低表面张力，在现场施工中，油井产量比以往高出2～3 倍。孙铭勤等[12]通过对表面活性剂的筛选，最后选定氟碳表面活性剂和兼具阴离子、非离子型表面活性剂，将二者复配研制出高温助排剂HC2-1，不仅能减弱地层的亲水性，且具有高表面活性，使残酸的返排率显著提高；另外，HC2-1 具有良好的抗温性能，适用于180 ℃以下高温地层酸化作业残酸返排，使返排率由46 %提高到97 %，而在促进酸液返排的同时与原油不发生乳化反应。美国Dowell 公司学者用氟碳表面活性剂、非离子表面活性剂和有机溶剂复配，得到的助排剂F75N 表面张力不大于30 mN/m，酸液返排率超过80 %[13]。

针对低压、低渗透层油气井，梁利平等[14]用阴离子和非离子表面活性剂复配，可以使处理液的表面张力降到23 mN/m 以下，且润湿性好、助排能力强、用量少。卢拥军等[15]制备破乳助排剂DL-6，它是由阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂、低分子助剂等组成，该助排剂有助排、破乳、洗油等多种功能，应用于胜利、吐哈、辽河、吉林等油层深度1 800～5 910 m，油层温度75～153 ℃的28 口井的酸化压裂施工中，成功率100 %，增产效果良好。

1.4 复合离子单体和盐类助排剂

张璐等[16]用阳离子单体、相对分子质量150 万的高分子化合物、阴离子表面活性剂复配得到JZ-4 型助排剂，它具有良好的降低表面张力和界面张力的特性，当使用浓度0.5 %时，助排效果良好。Grubb 等[17]提出了使用复合离子表面活性剂会降低酸液表面张力，且可以提高酸液的返排效果。于广红等[18]针对萨尔图区南部油田地层压力低、原油含蜡量高等特点，研制出高效发泡助排剂JX-YL，它由表面活性剂、发泡剂、无机盐、清防蜡剂等成分组成，在萨尔图区南部油田16 口井的应用中，返排率提高25 %左右，平均单井增油19.9 t，有效减小了压裂液对地层的伤害。

Coulter 等[19]指出在低渗透的泥质储层酸化中，加入醇类溶剂可以降低酸与地层液间的界面张力，并增加酸液的闪蒸压力，从而促进酸液的返排。李克华等[20]以表面活性剂OBP-15、破乳剂PR-1、PR-2 为主原料，加入异丙醇溶剂，研制出一种新型助排剂NC-1，通过正交实验筛选出表面活性剂的最佳配比，并指出最佳配方时助排剂NC-1 具有最高的界面活性，使用浓度0.5 %助排剂溶液的界面张力为1.2 mN/m，显著降低了工作液界面张力，助排效果良好。美国哈里伯顿公司以含氟聚醚季铵盐、烷基聚氧乙烯醚为主原料，加入甲醇溶剂，制备EN288 助排剂，其表面张力不大于30 mN/m，酸液返排率超过80 %[21]。

1.5 有机硅助排剂

在20 世纪80 年代，前苏联学者提出了用有机硅烷作为助排剂促进排液的方法，其原理是有机硅烷中的活性基团Si-C 键可与砂岩表面的羟基反应形成稳定的吸附膜，由于链端含有羟基，因此可以使岩石憎水而促进酸液的返排[22]。到了90 年代，Watkins 等[23]用氮烷基取代的三烷基硅作为助排剂，它与酸反应生成硅醇，醇羟基与砂粒表面连接起来更加稳定，同时削弱了氢氟酸对有机硅的腐蚀。在当时，有机硅被作为一种安全和廉价的助排剂而使用在压裂酸化体系中。

2 结论

伴随国内外油田的进一步开发，常规助排剂已不能满足油田开发的需求，因此，研究高效实用、价格低廉的助排剂，实现经济与环境友好双赢，已成为适应复杂油藏条件的必然趋势。

近年来，国外将一种具有助排效果的表面活性剂与黏土防膨剂结合，得到既能抑制黏土膨胀、又能促进酸液反排的共聚物，该酸化用助排剂用于低渗透油藏，助排和防膨效果良好[24]。本研究院针对目前复杂油藏情况，一方面使用季铵盐型表面活性剂与含氟碳表面活性剂相结合，能有效降低界面张力，减小Jamin 效应，使乏酸易从地层排出；另一方面研究新型的酸化用助排剂，即以苯磺酸盐为主剂，添加氟碳表面活性剂、季铵盐阳离子表面活性剂、含氮无机盐等助剂，得到新型酸化助排剂体系，用这种产品与配套反排工艺相结合，形成一种成型的酸化助排工艺。

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