120℃转向酸体系的室内研究与评价

[摘要]120℃转向酸体系。对9种单剂转向剂进行评测筛选，得出最佳产品单剂转向剂；对4种缓蚀剂进行评测筛选，得出最佳缓蚀剂型号；测试了每种助剂的影响，并对体系进行优化，给出120℃转向酸体系最佳设计为2%缓蚀剂HSD+6%转向剂ZXA+1%铁离子稳定剂TW-03+1%助排剂ZP-04，并对最佳设计比例进行综合体系评价，给出该工作液室内评价参数。

[关键词]转向酸体系；120℃；酸化工作液；耐温性

目前国内外致密低渗碳酸盐岩油气藏增产改造的主要方式为酸化和酸压[1],作为酸化工液其中之一的转向酸工作液对于非均质储层基质实现高效酸化改造效果显著[2],而国内外目前转向酸体系耐温强度均在90℃，由于储层的深度开发，储层温度逐渐升高，一种耐高温120℃的转向酸体系工作液的研究与应用就显得尤为重要。

1实验内容

1.1主要化学试剂与材料

1.1.1转向剂：ZXA、ZXB、ZXC、ZXD、ZXE、ZXF、ZXG、ZXH、ZXI,

1.1.2缓蚀剂：HSA、HSB、HSC、HSD

1.1.3铁离子稳定剂：TW-03(自制)

1.1.4防膨剂：FP-04(自制)

1.1.5防乳化剂：BR-203

1.1.6助排剂：ZP-04(自制)

1.1.7盐酸，分析纯AR；

1.1.8碳酸钙,分析纯AR；

1.2转向剂筛选

1.2.1常温转向性能测试

实验条件：

1） 20%分析纯盐酸300ml+6%转向剂+100gCaCO3

2） 缓慢加入CaCO3，待泡沫消尽后，测试乏酸条件下转向剂起粘性能，见表1

表1常温转向性能测试

由于每种转向剂的化学结构各异，其起粘情况也各不相同，从表1中可得ZXA表面活性剂[3]可满足转向剂的基本性能要求。现对其进行90℃不同时间点粘度进行测试，温度达到90℃，乏酸粘度稳定，可完成该温度条件下的自转向。

1.3缓蚀剂筛选

1.3.14种缓蚀剂静态腐蚀速率，见表2

表24种缓蚀剂120℃静态腐蚀速率

可以看出，每一种缓蚀剂的防腐蚀性能都达到了行业标准要求，单纯从防腐蚀性能上，无法区分其优越性，还要综合，转向性能和破胶性能，最终判定。

1.3.2缓蚀剂与转向剂的协同作用

4种不同缓蚀剂与同一种转向剂搭配，测试其变粘性能，见表3

表3常温粘度测试

4种不同缓蚀剂与同一种转向剂搭配，测试其90℃变粘性能，见表4

表490℃粘度测试

可以看出，随着温度上升到90℃其余三种缓蚀剂都对转向剂的变粘性能产生了影响，唯有HSD缓蚀剂搭配的体系，粘度较稳定。

1.4其他药剂对转向性能的影响

1.4.1对常温变粘粘度影响

转向剂和缓蚀剂是体系中必要的药剂，而铁稳定剂是防止Fe3+沉淀的唯一药剂，故体系中以该三种药剂为基础，分别加入其他一种药剂进行变粘情况测试。

1.4.2对90℃变粘粘度的影响

以缓蚀剂、转向剂、铁离子稳定剂三种药剂为基础，分别加入其他一种药剂进行90℃变粘情况测试。可以看出，不同药剂对转向剂性能影响不同，其中防乳化剂BR-203影响最大，2h粘度下降至34.26mPa·s,直接影响了90℃的转向性能,为负向影响；防膨剂2h粘度为290.50mPa·s，粘度保持率很高，究其原因为，防膨剂为小阳离子防膨剂，该阳离子正电荷对蠕虫状胶束状态产生正向影响，最终导致粘度增加，为正向影响，为了保证体系的最终破胶返排性能，加入量应酌情调整；铁离子稳定剂使工作液2h粘度下降至107.26mPa·s，转向性能降低，原因为，铁离子稳定剂为酸性溶液，降低了原体系的pH，原剂量钙量，达不到峰值黏度点，致使峰值黏度点滞后，最终粘度大幅度下降，为负向影响；助排剂不但抵消了铁离子稳定剂不利影响，还对体系的静电做了处理，使转向剂蠕虫状胶束[4]更加致密，稳定了整个体系，为正向影响。

1.4.3对120℃静态腐蚀速率的影响

每种药剂对缓蚀剂的缓蚀性能影响不容忽视，对体系内六种药剂进行了可行性搭配，并对其进行了120℃静态腐蚀速率进行了测试，可以看出，每一种药剂的加入对缓蚀剂的防腐蚀性能影响不大，120℃静态腐蚀速度都没有超过5.00g/(m2·h)，每种搭配皆能满足施工要求。

1.5体系评价

综合90℃变粘性能及每种药剂的影响，设计转向酸工作液最佳配方为：2%转向剂+6%缓蚀剂+1%铁离子稳定剂+1%助排剂。按此设计比例对体系进行评价。

1.5.1变粘性能测试

按照体系配方设计比列：2%HSD+6%DCA-+1%TW-03+1%ZP-04

配置转向酸工作液，待泡沫消尽后，测试不同温度下的粘度。见表5

表5不同温度下的粘度测试

1.5.2120℃动态腐蚀速率测试

实验条件：

1） 试片材质N80，酸液用量850ml,温度120℃，压力16MPa,搅拌速度60r/min,时间4h

2） 转向酸工作液体系配方：2%HSD+6%DCA-+1%TW-03+1%ZP-04

表6120℃动态腐蚀速率

1.5.3120℃流变剪切性能

用RS-6000型变速流变仪，测定DAC-1型转向剂所制备的转向酸工作液的耐温性和以170s-1的剪切速率下连续高温剪切的稳定性。见图1

图1120℃转向酸剪切曲线

1.5.4乏酸破胶性能测试

乏酸破胶液运动粘度及表面张力

实验条件：

1）转向酸工作液（150ml）：柴油（150ml）=1:1

2）20%分析纯盐酸300g+2%缓蚀剂+6%清洁转向剂+1%铁离子稳定剂+1%助排剂+100gCaCO3

3）破胶后取下层破胶液测试运动粘度，见表7

4）破胶后取下层破胶液测试表面张力，见表8

表7运动粘度测试

表8表面张力测试

2数据分析

经过体系重要指标的测试，结果如下：

常温峰值黏度：190.69mPa·s；

120℃峰值黏度161.36mPa·s

120℃峰值剪切黏度：51.39mPa·s；

120℃动态腐蚀速率：4.95g/(m2·h)

乏酸破胶时间：2h

破胶液运动粘度：2.63mm2/s

破胶液表面张力：32.20mN/m

经过体系评价，该体系中的重要指标符合Q/SY17003-2017碳酸盐岩储层改造用粘弹性表面活性剂自转向酸技术规范进行系统评价标准中的要求，可进行下一步现场应用

3结论

(1)筛选出转向剂ZXA为具备转向能力的表面活性剂，其性能；

(2)筛选出与ZXA转向剂配型的缓蚀剂为HSD型缓蚀剂；

(3)通过试验综合变粘性能，缓蚀性能，破胶性能等因素，得出最佳转向酸工作液设计比例为：

2%转向剂ZXA+6%缓蚀剂HSD+1%铁离子稳定剂TW-03+1%助排剂ZP-04；

(4)该转向酸工作液以具备120℃转向酸的室内评价性能，建议进一步推荐现场应用。

参考文献

[1]张汝生，卢拥军，丁云宏.碳酸盐岩基质酸化/酸压裂中形成虫孔研究新进展[J].油田化学，2005,22(3)：276-278

[2]袁飞，张健强，王斌，等.VDA-08表面活性剂盐酸体系变粘特性研究[J].新疆石油天然气，2008,4(3)：79-82