吸附型缓速酸体系的开发与应用

李泽锋，王改红，姬随波

（川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，西安 710021）

酸化是油气井稳产、增产的主要工艺措施之一，随着鄂尔多斯盆地下古开采力度增大，酸化改造效果直接影响到气井的产量，在酸化过程中，常由于酸岩反应速度较快，穿透距离短，降低了增产的有效性[1]。目前常用的缓速酸体系主要有稠化酸、转向酸、交联酸等，稠化酸主要是通过增加酸液黏度，降低H+扩散速度，从而达到降低酸岩反应速度的目的；转向酸需要加入大量的表面活性剂，施工成本较高，抗温性能较差；交联酸体系黏度过大，泵注困难[2-3]，未能起到有效的改造效果。因此需要开发具有缓速效果好、黏度低、易注入、易返排的酸液体系，通过延缓H+与岩石的作用时间，提高酸蚀裂缝长度及非均匀刻蚀程度，达到增产的目的。

1 吸附型缓速酸体系开发

1.1 缓速剂XYHS-1加量优化

研究选取酸液浓度为20%盐酸。吸附型缓速剂主要有表面活性剂型和聚合物型，表面活性剂型缓速剂通过表面活性剂在岩石表面吸附，疏水链将H+隔离， 达到缓速的目的， 但由于表面活性剂为小分子，对酸液降滤失作用差，所形成的隔离膜薄不致密，抗冲刷能力差，影响酸化缓速效果[4]。而加入含阳离子疏水单体的聚合物型缓速剂XYHS-1，其聚合物分子中的阳离子可吸附在岩石表面，疏水长链能覆盖在其表面上，从而阻止H+与岩石的接触，减缓酸岩反应速度，达到缓速的目的，该聚合物型缓速剂在酸液中黏度较低，流动性能较好，易注入，有利于低渗透和超低渗透储层的酸化[5-8]。

1.1.1 不同加量缓速剂配制缓速酸的黏度

实验测试不同缓速剂XYHS-1加量下酸液的黏度，结果见图1。由图1可知，不同加量的缓速剂在酸液中，随着溶解时间的增加，黏度不断增大，随后保持稳定，酸液黏度较低，稳定性较好。

图1 不同加量缓速剂酸液黏度随时间的变化曲线

1.1.2 不同加量缓速剂配制缓速酸的缓速率

按照SY/T 5886—2012缓速酸性能评价方法，测定不同缓速剂XYHS-1加量下缓速酸的缓速率，结果见表1。由表1可知，随着缓速剂加量的增加，酸液的缓速率也不断增加，当缓速剂加量大于1.2%时，缓速率大于90%，推荐缓速剂加量优化为1.5%。

表1 不同缓速剂XYHS-1加量下缓速酸的缓速率

1.2 缓蚀剂HJF-94加量优化

利用动态挂片失重法，采用N80钢片在100℃下，测定缓蚀剂加量为1.2%、1.5%时的腐蚀速率，结果见表2和图2。由此可知，实验后钢片均可见点状刻蚀，动态腐蚀速率测试结果满足行业标准，缓蚀剂加量优化为1.5%。

表2 不同加量下缓蚀剂HJF-94的腐蚀速率

图2 钢片在不同加量缓蚀剂HJF-94腐蚀前后对比图

1.3 铁离子稳定剂TWJ-10加量优化

使用722型光栅分光光度计与分析天平，按照GB 3049—88化工产品中铁含量测定的通用方法进行实验，考察不同加量TWJ-10的稳铁能力，结果见表3。由表3可知，TWJ-10加量在1.0%以上时，对铁离子的稳定能力较好。

表3 不同加量铁离子稳定剂TWJ-10的酸液稳铁能力

1.4 助排剂CF-5A、起泡剂YFP-1加量优化

选取氟碳类助排剂、表面活性剂类起泡剂，酸岩反应结束后残酸液的表面张力、残酸起泡效果对返排具有很大影响，研究CF-5A不同加量残酸液的表面张力，利用罗氏泡沫排水实验不同加量起泡剂YFP-1残酸的起泡力、半衰期及携液能力，结果见表4和表5。由此可知，CF-5A加量达到0.5%以上，残酸液的表面张力可达到26 mN/m以内。由表5可知，起泡剂加量达到0.5%以上，残酸可达到较好的起泡和稳泡效果。

表4 不同加量助排剂CF-5A残酸液的表面张力

表5 不同加量YFP-1残酸的起泡、稳泡的效果

综上，吸附型缓速酸配方为：1.5%XYHS-1+1.5%HJF-94+20%HCl+1.0%TWJ-10+0.5%CF-5A+0.5%YFP-1。

2 吸附型缓速酸性能评价

2.1 溶蚀率

实验根据上述配方，配制缓速酸体系，测定其对岩心的溶蚀率，结果见表6。由表6可知，该缓速酸具有较好的溶蚀性能，溶蚀率可达到90%。

表6 吸附型缓速酸对岩心的溶蚀率

2.2 静态缓蚀率

根据配制的缓速酸体系，测定其静态腐蚀速率，结果见表7。由表7可知，缓速酸体系的静态腐蚀速率为2.46 g×（m2×h）-1，满足行业一级标准，缓蚀率达到了99.6%，具有很好的缓蚀效果。

表7 吸附型缓速酸静态腐蚀速率

2.3 残酸黏度及表面张力

使用DT-102A型表面张力测定仪，在室温下测定缓速酸残酸的表面张力和残酸黏度，结果见表8。由表8可知，缓速酸的残酸黏度为1.593 6 mPa×s，表面张力为26.48 mN×m-1，有利于酸化反应后残酸的返排。

表8 吸附型缓速酸残酸的表面张力和残酸黏度

2.4 缓速性能

反应时间对20%盐酸和缓速酸体系H+浓度的影响见图3。由图3可知，缓速酸中H+浓度随时间变化明显低于20%盐酸；以岩石质量为标准，缓速酸缓速率为91.2%，具有较好的缓速性能。

图3 反应时间对20%盐酸和缓速酸体系H+浓度的影响

2.5 酸蚀裂缝导流能力

酸液有效作用距离和酸蚀裂缝导流能力是评价酸压施工的关键性参数，酸压所能达到的最终导流能力主要取决于酸液溶蚀的岩石量和酸蚀裂缝壁面的不均匀程度。酸蚀裂缝越长、酸蚀裂缝不均匀程度越大，则酸压效果越好[9-11]。实验研究了岩心的刻蚀形态，所用岩板刻蚀前后的形态如图4所示，酸蚀裂缝导流能力如图5所示。

图4 岩板在吸附型缓速酸溶蚀前后的形态

图5 吸附型缓速酸酸蚀裂缝导流能力随围压变化曲线

由此可知，2 L缓速酸与白云岩反应刻蚀程度较差，岩板导流能力随闭合压力的升高降低很快。4 L缓速酸与灰质白云岩反应形成了较为明显的刻蚀沟槽，岩板导流能力仅次于6 L缓速酸，但其导流能力随闭合压力升高具有一定程度的降低，在闭合压力为50 MPa时仍可达40 D×cm；6 L缓速酸与灰岩反应形成了明显的沟槽，岩板导流能力在3组中最大，且随闭合压力升高降低幅度较小，在闭合压力50 MPa时，仍具有非常高的导流能力。酸液的加量对酸蚀裂缝有一定的影响，该体系具有较好的缓速及增大裂缝导流能力的特性。

2.6 吸附性

吸附型缓速酸在酸岩反应中，缓速剂能够吸附在岩石表面形成一层吸附膜，延缓酸岩反应。酸岩反应后能形成较好的酸蚀裂缝，达到连接油气通道的作用。采用扫描电子显微镜，观察酸岩反应前、中、后岩石表面形貌的变化情况，见图6。由图6可知，酸岩反应中的岩心表面光滑，说明缓速剂能够吸附在岩心表面形成保护膜，达到酸化缓速的目的；酸岩反应完成后，岩心表面形成了一定的裂缝和孔隙，连通性好，进一步表明缓速酸酸化效果显著。

图6 酸岩反应前、中、后岩石表面形貌的变化

3 现场应用

2017年，该缓速酸在苏里格区域实施5井次，具有较好的储层改造效果。苏6-XX井为苏里格区域开发井，设计采用缓速酸改造马五层。现场施工采取连续在线配制，缓速酸黏度为15 mPa·s，酸化施工曲线如图7所示。由图7可知，酸化效果明显且具有较好的降阻效果。

图7 苏6-XX井酸化施工曲线

苏6-XX与邻井产量情况如表9所示。由表9可知，苏6-XX井产量约为邻井产量的5倍，说明缓速酸储层改造效果良好，具有较好的应用前景。

表9 苏6-XX井与邻井产量对比

4 结论

1．开发了一种缓速酸体系，该体系通过缓速剂中阳离子疏水基团吸附在岩石表面，形成保护膜将酸液中H+隔离，延缓酸岩反应时间，提高酸蚀裂缝长度及非均匀刻蚀程度。

2．该缓速酸的缓速率为91.2%，缓蚀率为99.6%，缓速酸与岩石反应形成了较明显的沟槽且导流能力随闭合压力升高降幅较小，缓速效果明显。

3．该体系在苏里格地区得以成功应用，单井产气量是相邻井产量的5倍左右，改造效果显著。