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粘弹性表面活性剂自主分流酸研制及酸化模型研究

孙勇  
【摘要】:在碳酸盐岩储层基质酸化中,当酸进入高注入能力的储层,会产生出高导流能力的流动通道—酸蚀蚓孔。结果注入能力将会进一步增加,而其他层则未被酸处理到。因此碳酸盐岩基质酸化要想有效,必须对反应酸进行有效分流。碳酸盐岩中的分流一般比砂岩要困难得多,因为酸在碳酸盐岩基质中的孔隙和流道中反应会极大地提高渗透率。例如,大多数油溶性树酯不适用于碳酸盐岩,因为树脂微粒不能堵塞酸溶蚀出来的大的流动空间;其他固体例如萘片和岩盐的应用也受到限制。采用恰当大小固体颗粒分流的微粒能有效地通过砾石带和射孔孔眼,但是会吸附在岩石表面,其最主要的问题是不恰当大小的微粒会造成深度侵入,这将对返排造成困难和对地层造成进一步伤害。泡沫和聚合物凝胶化学分流剂则受到温度和渗透率差异的限制,而且泡沫和聚合物凝胶在高渗透地层中会大量地漏失在地层中造成残余伤害。这些问题对碳酸盐岩酸化是非常不利的,特别是在低压气井、大井段和水平井段中。 粘弹性表面活性剂自主分流酸是国外近年来发展起来的一项新技术,它适用于碳酸盐岩地层,可以在酸岩反应过程中,部分堵塞未伤害、低伤害或高渗透率的油层,而使酸液进入更需要增产的地层。它具有分流能力强、无伤害、容易配制、体系所需添加剂少等优点,具有良好的应用前景,在国外得到了较好的应用,是国外近来的一个研究热点,在我国的研究还处于空白。 本文首先通过该型酸液体系分流过程的研究,实验研究了粘弹性表面活性剂自主分流酸的成胶机理,找到能够满足粘弹性表面活性剂自主分流酸性能的表面活性剂类型。在认识机理的基础上,实验室合成新型粘弹性表面活性剂自主分流酸的主剂,并通过正交实验优化主剂的合成条件。实验研究粘弹性表面活性剂自主分流酸的流变性能,并对酸液体系的性能进行实验研究,认识了该型酸液体系的性能及特点,对于指导现场应用粘弹性表面活性剂具有现实意义。 分析粘弹性表面活性剂自主分流酸的分流机理,模拟该型酸液的分流过程,需要确定酸液在蚓孔和基质中的流动及浓度分布,碳酸岩基质酸化中,发育中的酸蚀蚓孔是由流体在基质中的流动所控制的,流体在基质中的流动引起基质中压力场分布的改变,控制着蚓孔壁面和尖端的酸液滤失,从而影响蚓孔的扩展;反过来由于蚓孔的扩展及酸液的滤失,也影响了流体在基质中的流动。本文建立并联立求解了碳酸岩基质酸化的蚓孔扩展模型和包含蚓孔基质中的酸液三维流动反应模型,利用模型对粘弹性表面活性剂自主分流酸分流酸化进行了计算分析。


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