变黏酸破胶性能的实验评价

吴媛媛 何友民 张贺举 王 均

(1.西南石油大学国家重点实验室，成都 610500；2.中石化西南石油局油田工程服务公司，绵阳 621000；3.中海油能源发展钻采工程研究院湛江实验中心，湛江 524000；4.重庆科技学院，重庆 401331）

变黏酸破胶性能的实验评价

吴媛媛1何友民2张贺举3王 均4

(1.西南石油大学国家重点实验室，成都 610500；2.中石化西南石油局油田工程服务公司，绵阳 621000；3.中海油能源发展钻采工程研究院湛江实验中心，湛江 524000；4.重庆科技学院，重庆 401331）

变黏酸是近年来用于大井段、多层系、非均质性强储层改造的新型转向酸液体系。酸化施工结束后，为了快速投产以及避免残酸对储层的二次伤害，要求变黏酸必须快速完全破胶。变黏酸残酸的破胶性能，直接关系到酸液的返排以及酸化改造效果。室内破胶实验表明：在高剪切速率下，变黏酸中的破胶剂能与残酸充分接触，使其能快速、完全地破胶；在低剪切或不剪切的条件下，变黏酸很难在短时间内完全破胶，除非大幅度提高破胶剂（互溶剂或原油）的比例，否则很难达到标准规定的破胶要求。

变黏酸；破胶；性能；实验评价

通常大家都认为，当相互缠绕的蠕虫状胶束或者三维网状胶束与地层烃类流体（原油或者凝析油）接触，双亲表面活性剂的疏水基团会与地层烃类流体结合，溶解在胶束内核中，导致表面活性剂亲油基团长链相互缠绕的作用下降，最终缠绕蠕虫状胶束或三维网状胶束结构破坏，变成无数个相互接触的球型胶束，使得体系粘度降低。此外，当变黏酸液遇到大量地层水时，由于地层水对缠绕蠕虫状胶束的稀释作用，使得体系的有效表面活性剂浓度降低，导致蠕虫状胶束结构破坏，粘度下降。

在研究变黏酸破胶性能之前，应该了解什么样的状态为完全破胶状态，由于目前的标准中没有针对变黏酸的完全破胶状态的性能指标，所以选用针对压裂液的通用技术指标来评价变黏酸的破胶性能。最新颁布的压裂液通用技术条件 （SY/T6376-2008）指出，对于粘弹性表面活性剂压裂液要求压裂液的破胶时间小于720min，破胶液的表观粘度小于5mPa·s，破胶后的残渣含量为100mg/L。

1 试验方法

清洁压裂液水力压裂的现场实践以及大量室内试验研究表明，气井水力压裂以及转向分流酸化施工所使用的变黏酸体系的破胶存在很大问题，所以，本文不进行气体破胶实验研究。本文主要研究常压下地层流体（地层原油）、注入流体（互溶剂）对残酸体系的破胶性能的影响，将进行以下实验测试：

（1）在高速搅拌的环境下，使残酸与烃类流体（包括地层常规原油以及互溶剂）混合，搅拌不同时间后测试残酸体系粘度变化情况；

（2）在中速搅拌的环境下，使残酸与烃类流体（包括地层原油以及互溶剂）混合，搅拌不同时间后测试残酸体系粘度变化情况；

（3）在不搅拌和搅拌2min后停止搅拌的环境下，测试不同时间后残酸与烃类物质 （包括地层原油以及互溶剂）混合后残酸的粘度变化情况。

以上实验方案是根据残酸在酸化（酸压）过程中按照储层中不同的存在方式所设计。测试的主要目的是为了研究残酸在裂缝中的破胶问题。通常存在于裂缝中的残酸与地层流体有多种不同接触方式，主要包括：完全混合流动、粘性指进以及活塞驱替，通过实验测试可以了解不同接触方式下地层流体对残酸体系破胶效果的影响。

2 实验结果与讨论

从表1、表2中的实验数据可以看出，在高速搅拌的环境下原油以及互溶剂对残酸体系都能达到很好的破胶效果，但随着残酸所占比例的增加，破胶后残酸的粘度逐渐增加，在高残酸比例下互溶剂表现出比原油更好的破胶效果，破胶时间更短，破胶液粘度也更低。从破胶液粘度随时间的变化情况看，在烃浓度较高的环境下，30min后残酸已经完全破胶，而随着残酸比例的降低破胶时间逐渐增加。

表1 高速（600转）搅拌条件下原油对残酸的破胶情况（90℃）

表2 高速（600转）搅拌条件下互溶剂对残酸的破胶情况（90℃）

表3 中速（90转）搅拌条件下原油对残酸的破胶情况（90℃）

表4 中速（90转）搅拌条件下互溶剂对残酸的破胶情况（90℃）

从表3、表4中的实验数据可以看出，在中速搅拌的环境下原油以及互溶剂对残酸体系仍然能达到较好、较快的破胶效果，但相比于高剪切条件下的破胶情况，特别是在残酸比例较高的情况，破胶液粘度都有10mPa·s的增加。在此剪切速率下，当残酸所占比例达到24∶1时，即使剪切3h后，体系的粘度依然较高，这会对储层造成一定伤害。

表5 搅拌2min后停止搅拌条件下原油对残酸的破胶情况（90℃）

从表5、表6中的实验数据可以看出，在搅拌2min后停止搅拌条件下，原油以及互溶剂对残酸体系的破胶效果都比较差。在4种不同的残酸比例下放置2h后的残酸粘度依然会对储层造成巨大的伤害。当比例为24∶1时，与原油以及互溶剂混合10h后残酸的粘度依然超过了30mPa·s，不满足完全破胶的要求。在此粘度下，残酸可能会堵塞基质孔隙，甚至是酸蚀蚓孔，严重影响储层流体的流动。

表6 搅拌2min后停止搅拌条件下互溶剂对残酸的破胶情况（90℃）

表7 不搅拌条件下原油对残酸的破胶情况(90℃)

表8 不搅拌条件下互溶剂对残酸的破胶情况(90℃)

从表7、表8中的实验数据可以看出，在不搅拌条件下原油以及互溶剂都难以使残酸体系破胶。放置2h后残酸的最低粘度都超过了90 mPa·s。在静止条件下，残酸与烃类物质的接触为面接触，烃类物质只有通过增溶到具有网状结构的冻胶胶束内核，才能使冻胶体系破胶，而该过程的动力来自于分子浓差扩散，由于冻胶体系的结合非常紧密，所以，在无外力的条件下残酸所具有的网状结构体系是很难被破坏的，即使最终被破坏也需要很长的破胶时间。所以必须采取有效措施防止对储层造成的二次伤害。

从以上实验数据看，变黏酸的破胶速率以及破胶程度主要与剪切速率有关。分析认为变黏酸残酸体系的破胶可能存在一个临界剪切速率 （切应力），从前面的变黏酸流变性能测试可以看出，对于变黏酸其变粘后的残酸具有很强的粘弹性 （具有屈服应力），当注入过程中所施加的剪切应力低于残酸的屈服应力时残酸体系不会流动，由于残酸不流动注入的破胶剂仅能与残酸发生表面接触，很难进入到残酸内部，所以破胶很困难。而当剪切应力大于流体流动的屈服应力后，残酸开始流动，一旦酸液开始流动，注入的破胶剂就可以与残酸一起流动，在流动过程中相互混合破胶剂通过扩散以及对流进入到残酸内部，破胶剂与残酸的接触面积增大，这样残酸就可以在较短的时间内破胶返排。

总体上讲，原油对变黏酸体系的破胶能力以及破胶速率都低于互溶剂的破胶能力，分析认为：原油等烃类物质难溶于水，所以烃分子须通过分子扩散作用才能进入胶束聚集体内核中增溶胶束使冻胶破胶，该过程比较缓慢。而互溶剂（乙二醇单丁基醚）与水可不同程度混溶，能随流体流动进入胶束内部，所以破胶更快、更彻底。

3 结 语

对变黏酸破胶性能的测试表明：高速或中速搅拌条件下，即在高剪切速率条件下变黏酸体系在短时间内就能满足完全破胶的要求，然而，在不存在剪切或剪切速率很低的条件下，除非大幅度提高破胶剂（互溶剂或原油）的比例，否则很难达到标准规定的破胶要求。目前，国外已经开发出了适合变黏酸体系的内部破胶剂，并进行了现场试验，取得了比较好的改造效果，所以，可以进行变黏酸内部破胶剂方面的研究，以进一步提高酸化、酸压改造的效果。

[1]赵增迎,杨贤友,周福建,等.转向酸化技术现状与发展趋势[J].大庆石油地质与开发,2006(4):68-71.

[2]伦纳德卡尔法亚.酸化增产技术[M].吴奇,译.北京：石油工业出版社,2004:56-62.

[3]何春明,陈红军,王文耀.碳酸盐岩储层转向酸化技术现状与最新进展[J].石油钻探技术，2009(5):121-126.

[4]赵增迎,杨贤友,周福建，等.转向酸化技术现状与发展趋势[J].大庆石油地质与开发,2006,25(2):68-71.

Experimental Evaluation on Gel-breaking Performance of Variable-viscosity Acid

WU Yuan-yuan1HE You-min2ZHANG He-ju3WANG Jun4
(1.State Key Laboratory of Southwest Petroleum University，Chengdu 610500；2.Southwest Petroleum Bureau Oilfield Engineering Service，Mianyang 621000；3.Zhanjiang Experiment Center of CNOOC Energy Development Drilling Engineering Research Institute，Zhanjiang 524000；4.Chongqing University of Science and Technology，Chongqing401331)

Variable-viscosity acid，a new diversion acid，which is used to reconstruct the reservoir with long hole section,multilayer,and heterogeneous.The gel breaking of variable-viscosity acid must be quickly and completely after the acid treatment，in order to go into operation fleetly and avoid residual acid on reservoir of secondary injury.The gel breaking performance of variable-viscosity acid relates directly to the flowback of acid and the effect of acid treatment.The gel breaking experiments in this paper show that the gel breaker in variable-viscosity acid highly contacted with spent acid in the high shear rate contributes to the swift and complete gel breaking.By contrast，at low shear or no shear condition,it is difficult for the variable-viscosity acid to satisfy the request of completely gel breaking in a short time，unless the ratio of gel breaker(mutual chemical or crude oil)is greatly increased.

variable-viscosity acid；gel-breaking；performance；experimental evaluation

TE357

A

1673-1980（2011）03-0052-03

2010-11-11

吴媛媛（1983-），女，重庆人，西南石油大学在读硕士研究生，研究方向为压裂酸化工艺。