高效高闪点酸化用互溶剂研究及伊拉克现场应用

李 军 ，刘平礼 ，付月永 ，徐杏娟

（1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学，四川成都 610500；2.中国石油集团渤海钻探工程有限公司，天津 300457）

酸化改造是增产措施的重要手段，为提高酸化效果，常需加入清洗和返排效果好的互溶剂[1]，有效清洗井筒和地层，防止或解除油酸乳化，去除有机堵塞物，加速返排，消除缓蚀剂的负面作用，避免对地层的二次伤害，达到增产的目的[2]。目前常用的酸化用互溶剂主体成分主要是聚氧乙烯醚[3]，主链含有醚键，亲油性好，但只含2个羟基，亲水性较差。用量3%～4%，闪点30℃，易燃，给互溶剂的生产、储存、运输及现场使用带来了安全风险，且危险品出口价格高，手续繁琐，如何降低用量和提高闪点目前仍不成熟，面临诸多难题。

本文选择具有长碳链的聚醚多元醇作为主剂[4]，按比例添加功能性添加剂[5]，得到高效高闪点酸化用互溶剂。通过大量实验，从以下两个方面，强化了互溶性，提高了闪点：（1）增加极性基团，在分子端基或侧基引入多个极性基团，分子间产生氢键，氢键相互吸引作用，有效改善亲水性；增加与岩石表面的相互作用，岩石从亲油性反转为亲水性，保持地层水润湿，在酸化后渗透率相当的情况下，油的流动阻力减小，有利于油的采出和酸化前的洗井；（2）加入高闪点添加剂，不同分子、相同分子间相互作用力增强，分子不易跳脱液体表面变成蒸气，闪点提高。

1 实验部分

1.1 实验材料和仪器

（1）实验材料：丙二醇（分析纯）、氢氧化钾（分析纯）、环氧丙烷（分析纯）、脱水原油（含水质量分数≤0.5%）、煤油（实验试剂）、实验砂（石英砂，粒径0.25 mm～0.40 mm）。

（2）实验仪器：AUX320分析天平、HH-WO油浴锅、DZKW-S-6水浴锅、BZY-1表/界面张力仪、HTD3070高速搅拌器等。

1.2 实验方法

将起始剂丙二醇和催化剂氢氧化钾加入反应釜内，通氮气，当反应釜达到设定温度时，加入环氧丙烷，恒温搅拌，待反应完毕，停止加热，缓慢冷却至室温，得到聚醚多元醇；加入破乳剂、抗酸渣剂、助活剂和水，搅拌均匀。

2 实验结果与讨论

2.1 聚醚多元醇合成条件优化

在聚醚多元醇合成过程中，以单体用量、催化剂用量、反应温度、反应时间作为正交合成的因素，设计四因素四水平的正交实验，以互溶性为判定标准来进行反应条件的优化。

从图1可以看出，随着单体用量的增加，互溶性越好，当单体用量＞89%时，互溶区变化不大，确定单体用量为89%。从图2可以看出，当催化剂用量为0.4%时，互溶区最大，互溶性最好，确定催化剂用量0.4%。

从图3可以看出，当反应温度低于100℃时，互溶性随反应温度升高而升高，当温度高于100℃时，相对分子质量降低，互溶性反而降低，确定反应温度为100℃。从图4可以看出，反应时间越长，互溶效果越好，3 h后接近最大值，达到最佳性能效果，确定反应时间为3 h。

2.2 互溶剂合成条件优化

通过在聚醚多元醇中加入不同的功能性添加剂，优化各项性能。其中：（1）破乳剂是一种AE型环氧乙烷环氧丙烷嵌段聚合物，闪点为68℃，通过高闪点醇类溶剂代替甲醇，配制水溶性破乳剂，防止和解除地层固体微粒的稳定乳化，加速返排；且由于分子的多支结构，阻碍石蜡单晶体自由运动，降低原油的黏度和凝固点，达到防蜡降黏的目的[6]。（2）抗酸渣剂是一种高活性的氟碳表面活性剂，闪点为100℃，减少了胶质、沥青质与酸反应，从而起到抗酸渣作用；同时加入还原剂和螯合剂，能够快速有效的还原Fe3+，防止大量的Fe3+诱导形成酸渣[7]。（3）助活剂是一种特定的有机溶剂，闪点为111.1℃，增加对油对水的增溶能力，有利于油水互溶。

图1 单体用量对互溶性的影响

图2 催化剂用量对互溶性的影响

图3 反应温度对互溶性的影响

图4 反应时间对互溶性的影响

表1 不同添加剂用量性能评价表

根据表1的结果，确定酸化用互溶剂制备方法：（1）将10.6%起始剂丙二醇和0.4%催化剂氢氧化钾加入反应釜内，通氮气，当反应釜温度达到100℃时，加入89%环氧丙烷，恒温搅拌3 h，停止加热，缓慢冷却至室温，得到聚醚多元醇；（2）在66%聚醚多元醇中加入10%破乳剂、1%抗酸渣剂、5%助活剂和18%水，搅拌30 min，混合均匀。

2.3 性能评价

根据SY/T 5754-2016《油田酸化互溶剂性能评价方法》[8]，对互溶剂进行性能评价，热稳定性和配伍性好，在用量为1%时，结果（见表2）。

表2 酸化用互溶剂性能评价

表3 互溶剂指标对比表

表4 酸化用互溶剂使用效果对比表

从表2可以看出，酸化用互溶剂用量少，互溶性好，闪点＞60℃，属于普通化学品，具有高效、高闪点的优点。

3 现场应用

高效高闪点酸化用互溶剂共计在伊拉克艾哈代布油田应用58口井。现场使用方法：（1）1%互溶剂水溶液浸泡水平段30 min，用量20 m3；作用：预处理，浸泡洗井，保持地层水润湿；（2）常规酸体系中加入1%互溶剂；作用：酸洗地层；（3）转向酸酸化过程中分段泵注1%互溶剂水溶液，用量20 m3～30 m3；作用：油水互溶，保持地层水润湿。

从表3可以看出，与之前使用的互溶剂相比，自主合成的高效高闪点酸化用互溶剂用量低，作为普通化学品，运输既经济又安全。

从表4可以看出，使用自主合成的酸化用互溶剂后，在洗井过程中，清水用量减少，出口返液得到显著改善，需要处理的液体量明显降低。随着当地环保要求越来越严，互溶剂的使用有效满足了环保要求，降低了成本；在油井返排时，残酸返排率高，见油快。

4 结论

（1）研究互溶机理，设计分子结构，通过开环聚合，合成长碳链的聚醚多元醇，按比例添加功能性添加剂，得到高效高闪点酸化用互溶剂；

（2）互溶剂的互溶区93%，表面张力24.8 mN/m，破乳率94%，抗酸渣率99.4%，水润湿，闪点67℃，不易燃，属于普通化学品，生产、储存、运输和现场使用顺利，出口便捷，满足出口目的地的安全要求；

（3）在伊拉克艾哈代布油田现场应用58口井，施工成功率100%，有效清洗井筒和地层，解除储层污染，提高近井地带的渗流能力，酸液返排速度快，酸化效果显著，具有良好的应用前景。