一种基于残酸极限评价酸液有效作用距离的方法技术

本发明专利技术提供的基于残酸极限评价酸液有效作用距离的方法是根据测定酸液体系中H+离子浓度的方法评价交联酸、胶凝酸和转向酸残酸极限从而评价酸液有效作用距离的方法。制备残酸时，模拟地层酸岩反应条件使用过量岩石与酸充分反应，所得残酸性质与实际施工时地层反排残酸相近；通过测量鲜酸与残酸在地层温度下的pH值能够快速准确评测交联酸、胶凝酸和转向酸酸液体系的残酸极限，能消除常规滴定评测法的误差，通过带入残酸极限到酸液浓度和有效作用距离的模拟图中可以得到酸液的有效作用距离，且评价时间短，评价成本低，为酸压设计提供理论支持。

【技术实现步骤摘要】
一种基于残酸极限评价酸液有效作用距离的方法
本专利技术涉及一种酸液有效距离的评价方法，具体涉及一种基于残酸极限评价酸液有效作用距离的方法。
技术介绍
酸压是碳酸盐岩储层改造的主要技术手段，该工艺是在高于储层破裂压力的情况下注入酸液，压开裂缝，酸液会对裂缝面的不均匀刻蚀，且在停泵卸压后，酸蚀裂缝面不会完全闭合，形成具有一定导流能力的酸蚀裂缝。由于酸压的酸蚀裂缝面具有较高的导流能力、净压力低、裂缝高度增长小、无脱砂和支撑剂回流等问题，使得其在碳酸盐岩储层广泛应用。碳酸盐岩酸压过程中，由于酸岩反应速率过快，酸液滤失严重等因素影响，常规酸液体系并不能刻蚀出一条具有一定导流能力的酸蚀裂缝，而且仅仅在井筒附近进行反应。为了减缓酸岩反应速率，防止酸液滤失，许多缓速酸液体系被应用于酸压中。这些酸液体系中比较具有代表性的包括交联酸，胶凝酸和转向酸，其特性分别是：(1)交联酸，是酸性环境下交联的稠化剂和交联剂，通过高分子植物胶的交联，形成立体网状链,降低酸岩反应速度和酸液的大量滤失，克服前置液酸压、多级注入酸压、乳化酸酸压、胶凝酸酸压、泡沫酸酸压等酸压工艺酸蚀缝长短的不足之处，形成长缝，提高酸压效果。交联酸及其增产技术正是这一研究的阶段成果，最近几年成为储层改造的热点技术。但由于交联酸存在交联条件苛刻，不同材料的性质变化大，酸液性能不稳定等特点，交联酸的研究经历了较长时间，形成了不同的类型。一般根据酸液的功能或性质、特征进行命名，包括“变粘酸”、“滤失控制酸”、“温控交联酸”、“地面交联酸”等。目前根据交联酸交联发生的位置主要分为地下交联酸(交联发生在储层)和地面交联酸(交联发生在井筒或地面)两大类，都是在酸性环境下交联,但性质和功能差异较大。(2)胶凝酸，又称稠化酸，加入稠化剂提高酸的粘度。稠化酸能控制滤失速率、增加裂缝宽度、有效保持层流最终实现深部酸化的优点。该酸液体系的酸压是通过增加酸液粘度来达到降低滤失速率的，而其基质酸化是通过清洗高渗透的通道和减少液体进入低渗透地层中。该酸液体系的作用原理是：由于酸液粘度提高了，所以H+的扩散速度减慢，其向岩石骨架表面扩散的速率也会跟着减慢，这样酸液的消耗速率就会降低，流体在储层中的滤失速率也会降低，酸液与岩石的反应速率得到了控制，从而增加了裂缝的宽度，提高了储层的渗透率，最终导致穿透距离增加，起到缓速酸化的作用。目前常用的稠化剂有：黄原胶、PAM及能在酸溶液中形成杆状胶束的活性剂。(3)转向酸，是指由长链烷基季胺盐和长链烷基卤化物、硝酸盐及有机盐(如水杨酸钠、对甲基苯磺酸盐)等按一定比例混合形成的溶液。这些体系在低浓度时就具有很高的粘度和很强的弹性，一些特殊结构的双子表面活性剂很容易形成粘弹性溶液，它们在低浓度时，不加其它组分也能形成粘弹性溶液。粘弹性表面活性剂转向酸在被高压挤入地层之后，首先会沿着较大的孔道，进入渗透率较大的储层，与碳酸盐岩发生反应。由于反应，酸液pH值升高并产生Ca2+。自转向酸中的表面活性剂通常是双子季铵盐类表面活性剂，其特点就是在pH值较小，Ca2+浓度较低时，粘度很小(接近水的粘度)；当酸液pH值增大，并且Ca2+浓度也较大时，自转向酸的粘度会自动增大。变粘后的残酸还可以进入较大渗透率地层，对大孔道和高渗透地层进行堵塞，迫使注入酸液压力上升，由于压力上升，新注入的鲜酸会进入渗透率较小的储层，并与储层岩石进行反应，发生粘度升高，注入酸压力升高。这样，酸液会对所有储层进行暂堵，缩小各储层间的层间非均质性，达到均匀布酸的目的。自转向酸的另一个特点是：当酸液遇到地层中的烃类时，自转向酸会自动迅速地降低其粘度，直至其粘度再次接近水的粘度，因此返排较为彻底，不会对储层造成伤害和污染。要评价以上三种缓速酸液体系，有效作用距离是一个很重要的评价方面。酸压时，酸液沿裂缝向地层深部流动，酸液浓度不断降低；当酸液浓度降至一定浓度后，酸液基本失去溶蚀能力，称之残酸。酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离，称为有效作用距离。依据酸液浓度和有效作用距离的模拟图可以看出，残酸极限对酸液作用距离有较大的影响，确定酸液体系的残酸极限能客观上指导酸压设计，预测酸压效果。酸岩反应的本质是酸液中的氢离子与岩石矿物中的碳酸根离子进行反应。反应方程式如下：目前常规的室内残酸极限评测方法为：取实验反应残酸放置于实验容器中，用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定。当残酸pH值达到7时，说明残酸中的H+被中和完毕，则利用消耗的氢氧化钠的摩尔数计算出残酸中剩余的酸液摩尔数，从而计算出残酸极限浓度。该室内评测方法存在问题：一是实验反应残酸并不一定完全失活，直接对该残酸进行滴定容易造成残酸极限偏大的误差；二是当酸液反应至后期，氢离子浓度下降，酸岩反应主要以公式(2)为主。碳酸氢钙的溶解度16.60/100g纯水，故残酸中含有一定量HCO3-离子。HCO3-离子不电离出H+离子，不影响酸液的残酸极限，但能够与OH-离子进行反应，导致测出的残酸极限偏大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有方法的缺点和不足，提出一种根据测定酸液体系中H+离子浓度的方法评价交联酸、胶凝酸和转向酸残酸极限从而评价酸液有效作用距离的方法。为此，本专利技术提供了一种基于残酸极限评价酸液有效作用距离的方法，包括以下步骤：(a)建立酸液浓度和有效作用距离的模拟图；(b)在地层温度条件下，分别配制交联酸、胶凝酸、转向酸，交联酸、胶凝酸、转向酸均取50～100ml，并分别放置在实验容器中；(c)利用pH计测量交联酸、胶凝酸、转向酸的pH值，根据pH值计算三种酸的酸液摩尔浓度并记录，该酸液摩尔浓度为初始酸液摩尔浓度；(d)分别向实验容器中加入30～50g的碳酸盐岩岩心柱，碳酸盐岩岩心柱被完全淹没，置于40℃的水浴中，水浴时间为24h；反应完毕后进行过滤，收集滤液，该滤液即为残酸，在地层温度条件下利用pH计分别测量残酸的pH值并记录；(e)将残酸pH值分别折算为摩尔浓度，与对应的初始酸液摩尔浓度的比值为酸液失活时的残酸极限；(f)将残酸极限分别带入步骤(a)中的酸液浓度和有效作用距离的模拟图得到该酸液体系的有效作用距离。所述地层温度为40℃。所述岩心柱为均规则圆柱体，高2cm，底直径2.5cm，选用大牛地77号井碳酸盐岩，其中白云石含量81.22％。按照质量百分数计，所述交联酸中HCL占20％，交联剂占1％，缓蚀剂占2％，缓蚀增效剂占0.5％，铁离子稳定剂占1％，防膨剂占1％，助排剂占1％，余量为蒸馏水。按照质量百分数计，所述胶凝酸中HCL占20％，胶凝剂占0.7％，缓蚀剂占2％，缓蚀增效剂占0.5％，铁离子稳定剂占1％，防膨剂占1％，助排剂占1％，余量为蒸馏水。按照质量百分数计，所述转向酸中HCL占20％，转向酸用表面活性剂占4.5％，缓蚀剂占1％，铁离子稳定剂占1％，粘土稳定剂占0.5％，余量为蒸馏水。所述的交联剂是过氧化二异丙苯，缓蚀剂是2-膦酸丁烷1,2,4-三羧酸，缓蚀增效剂是苯并三唑，铁离子稳定剂是氮川三乙酸，防膨剂是季铵盐，助排剂是烷基酚聚氧乙烯醚。所述的胶凝剂是明胶，缓蚀剂是2-膦酸丁烷1,2,4-三羧酸，缓蚀增效剂是苯并三唑，铁离子稳定剂是氮川三乙酸，防膨剂是季铵盐，助排剂是烷基酚聚氧乙烯醚。所述的转向酸用表面活性剂是油酸甜菜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于残酸极限评价酸液有效作用距离的方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）建立酸液浓度和有效作用距离的模拟图；（b）在地层温度条件下，分别配制交联酸、胶凝酸、转向酸，交联酸、胶凝酸、转向酸均取50～100ml，并分别放置在实验容器中；（c）利用pH计测量交联酸、胶凝酸、转向酸的pH值，根据pH值计算三种酸的酸液摩尔浓度并记录，该酸液摩尔浓度为初始酸液摩尔浓度；（d）分别向实验容器中加入30～50g的碳酸盐岩岩心柱，碳酸盐岩岩心柱被完全淹没，置于40℃的水浴中，水浴时间为24h；反应完毕后进行过滤，收集滤液，该滤液即为残酸，在地层温度条件下利用pH计分别测量残酸的pH值并记录；（e）将残酸pH值分别折算为摩尔浓度，与对应的初始酸液摩尔浓度的比值为酸液失活时的残酸极限；（f）将残酸极限分别带入步骤（a）中的酸液浓度和有效作用距离的模拟图得到该酸液体系的有效作用距离。

【技术特征摘要】
1.一种基于残酸极限评价酸液有效作用距离的方法，其特征在于，包括以下步骤：(a)建立酸液浓度和有效作用距离的模拟图；(b)在地层温度40℃条件下，分别配制交联酸、胶凝酸、转向酸，交联酸、胶凝酸、转向酸均取50～100ml，并分别放置在实验容器中；(c)利用pH计测量交联酸、胶凝酸、转向酸的pH值，根据pH值计算三种酸的酸液摩尔浓度并记录，该酸液摩尔浓度为初始酸液摩尔浓度；(d)分别向实验容器中加入30～50g的碳酸盐岩岩心柱，碳酸盐岩岩心柱被完全淹没，置于40℃的水浴中，水浴时间为24h；反应完毕后进行过滤，收集滤液，该滤液即为残酸，在地层温度40℃条件下利用pH计分别测量残酸的pH值并记录；(e)将残酸pH值分别折算为摩尔浓度，与对应的初始酸液摩尔浓度的比值为酸液失活时的残酸极限；(f)将残酸极限分别带入步骤(a)中的酸液浓度和有效作用距离的模拟图得到该酸液体系的有效作用距离；所述岩心柱为均规则圆柱体，高2cm，底直径2.5cm，选用大牛地77号井碳酸盐岩，其中白云石含量81.22％。2.如权利要求1所述的一种基于残酸极限评价酸液有效作用距离的方法，其特征在于，按照质量百分数计，所述交联酸中HCL占20％，交联剂占1％，缓蚀剂占2％，缓蚀增效剂占0.5％，铁离子稳定剂占1％，防膨剂占1％，助排剂占1％，余量为蒸馏水。3.如权利要求1所述的一种基于残酸极限评价酸液有效作用距离的方法，其特征在于，按照质量百分数计，所述胶凝酸中HCL占20％，胶凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建辉，慕立俊，赵振峰，李宪文，陆红军，卜向前，李建山，吕宝强，何衡，常笃，康博，李转红，黄婷，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11