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油藏保护酸化技术的认识 陈红春 （大庆油田有限责任公司采油二厂．黑龙江大庆） 摘要：目前，砂岩油藏酸化液种类繁多，而HF 酸体系是砂岩油藏酸化常用的酸液体系，但其存在作用 距离短，易造成二次沉淀、易对油藏造成伤害等不足。通过对多氢酸的酸化机理论述及对溶蚀、抑制二次沉 淀及缓速性能的对比分析以及其在油田取得的显著成效，从性能上与成效上充分论证酸化领域的优越性。 关键词： 多氢酸；地层伤害；HF 体系；油藏保护 一、问题的提出 大庆油田自1963 年采用酸化解堵至今已有45 年历史，其相对于其它措施有经济、有效、流程简单等优 点而受到越来越广泛地应用，大庆油田现目今每年酸化井数为1500 口左右，其中仅萨南油田酸化的井数目前 已达到250 左右。但是在酸化过程中存在有效期短、重复酸化问题。这是由于所使用的HF 酸化体系仍然没 有解决沉淀堵塞和深部改造问题。为了减少这些负面效应的产生，延缓酸液对油藏伤害，提高油气藏酸化效 果，国内外一直致力于酸液体系和酸化工艺改进研究。在对多氢酸酸液体系的特性的研究中发现，对于砂岩 酸化，多氢酸与传统的HF 体系相比更具优势。 二、多氢酸酸化机理 1.多氢酸的定义与结构 1996 年，Di Lullo 等人提出一种新的应用于砂岩油藏的酸液体系。这种新型的多氢酸体系是用一种复合 膦酸与氟盐反应生成HF，这种新型复合膦酸含有多个氢离子，因此被称为“多氢酸”。多氢酸的结构通式如下： 图1 多氢酸结构式 其中，R1，R2，R3 可能是氢、烷基、芳基等。R4，R5 可能是由氢、钠、钾、胺或有机基团组成。 2.多氢酸酸化原理 多氢酸酸液体系是由多氢酸和氟盐反应生成，实质上与砂岩储层反应的物质仍然是HF 。电离过程如下 列方程所示： H 5 R →H + +H 4 R − pK 1 ≈1.0 （公式1） H R − →H + +H R 2 − pK ≈2.5 4 3 2 （公式2 ） H R 2 − →H + +H R 3 − pK ≈7.0 3 2 3 （公式3） H 2 R 3 − →H + +HR 4 − pK 4 ≈11.4 （公式4 ） HR 4 − →H + +HR 5 − pK 5 12.0 （公式5） 其中，H5R 表示多氢酸，R 代表膦酸根基团。多氢酸与氟盐反应的实质就是电离出的氢离子与氟盐发生 氢化反应，生成HF。反应方程式如下所示： H R +NH HF →2HF +NH RH 5 4 2 4 4 （公式6） 三、多氢酸性能实验部分 1.多氢酸体系溶蚀实验 （1）多氢酸溶蚀石英实验 图2 离子浓度与多氢酸注入量关系图 图3 离子浓度与土酸注入量关系图 4+ + + 图2，3 给出了岩心中注入土酸和多氢酸时溶出的离子(Si ，K ，Na )变化情况。从图中可以看出，注入 4+含量由458mg/L 增加到2587mg/L。 多氢酸时，Si4+含量由1102mg/L 增加到4107mg/L；但注入常规土酸时，Si 说明多氢酸溶解石英能力明显高于常规土酸。 岩心扫描电镜图示出了多氢酸与常规土酸对石英的溶解情况，同样可以看出，多氢酸能更好地溶解石英 (图4，5)。 图4 多氢酸处理前后环境扫描电镜对比图（石英被溶解） 图5 土酸处理前后环境扫描电镜对比图（石英未被溶解） （2 ）多氢酸溶蚀粘土矿物的实验