SYZP系列高效酸液助排剂性能研究与评价

崔国涛，王小娟

SYZP系列高效酸液助排剂性能研究与评价

崔国涛1， 2，王小娟3

（1.西安石油大学石油工程学院，陕西 西安 710065；2.延长石油集团油气勘探公司，陕西 延安 716000；3.西安石油大学期刊中心，陕西 西安 710065 ）

利用季铵盐阳离子表活剂、氟碳FC-100、OP-10、短链醇、助溶剂等复配制备了SYZP-A、B、C、D助排剂。运用吊环法测定了SYZP-A、B、C、D助排剂的表面张力，同时测定了助排剂的溶解性、热稳定性、乳化性、配伍性、耐盐、排出效率等性能。实验结果表明，SYZP-A、B、C、D助排剂具有较强的表面活性，达到临界胶束浓度时，表面张力分别为26.7mN·m-1、25.9mN·m-1、25mN·m-1、25.1mN·m-1。SYZP型助排剂呈现无色透明状，有良好的水溶和酸溶性能，与酸液具有良好的配伍性，在酸性或碱性环境下，依然保持较高的表面活性。经150℃加热后，SYZP-A、B、C、D型助排剂表面张力较加热前变化不大；同时，SYZP-A、B、C、D助排剂表现出良好的耐盐能力和排出效率，助排效率达到80%以上，适用于高盐地层酸化作业残酸的返排。

助排剂；性能；评价

在酸化工艺中，腐蚀酸可以增加地层的孔隙和裂缝，提高渗透率，达到增产增注的目的。同时，酸化结束后，希望残酸及时返排，清除地层伤害，但在能量较低、渗透性差的地层条件下处理困难。为提高残酸的返排效率，最有效的方法是向体系中添加助排剂。助排剂工作的机理是降低油水界面张力，增大相对岩石表面的润湿角或增大毛细管半径，使毛细管压力减小，使得靠毛细管压力滞留于地层的残酸更易于返排［1-2］。

目前，助排剂的研究主要集中在各种表面活性剂的复配上［3］，美国Dowell公司工作人员用氟碳表面活性剂、非离子表面活性剂和有机溶剂进行复配，得到了表面张力小于30mN·m-1，酸液返排率超过80%的助排剂［4］。针对油藏地质条件日益复杂、开采油层深度不断增加、高温高盐地层越来越多等问题，对酸液助排剂性能要求更加苛刻［5-6］。孙铭勤［7］研究了高温酸化助排剂HC2-1，该剂具有使用浓度低、表面活性高、耐高温的特点。任占春［8］以氟表面活性剂FCXF、Ⅱ型润湿性改变剂和两性表面活性剂APS复配制备了一种新型高界面活性助排剂，该助排剂具有降低表界面张力和改变岩石表面润湿性的双重作用，优于常规助排剂的界面性能和助排效果。本文使用季铵盐阳离子表活剂、氟碳FC-100、OP-10、短链醇进行复配得到4种助排剂，这些助排剂具有生产成本较低，表面活性高等特点，适用于高盐地层酸化作业。

1 实验部分

1.1 实验药品与仪器

氯化钠（分析纯），氯化镁（分析纯），氯化钾（分析纯），中性煤油（工业纯），石英砂（粒度0.180～0.280mm），盐酸（分析纯）。

Sigma表面张力仪。

1.2 SYZP-型助排剂的配制与性能测试

SYZP型助排剂由季铵盐阳离子表活剂、氟碳FC-100、OP-10、短链醇、助溶剂等组成，详细组分及含量列于表1。参照Q/SH 0054-2007《压裂酸化用助排剂性能评价方法》对SYZP型助排剂的表面张力、热稳定性、助排率等性能进行测定。

表1 实验样品的组分及含量

2 结果与讨论

2.1 SYZP系列助排剂表面张力测定

将SYZP系列助排剂配制成质量分数为0.04%、0.06%、0.08%、0.1%、0.2%、0.4%的水溶液，测定不同质量分数下助排剂的表面张力，得到助排剂的表面张力随着质量分数的变化如图1所示。

图1 SYZP系列助排剂的表面张力与质量浓度的关系

由图1可以看出，SYZP系列助排剂的表面张力随着质量浓度的增加而减小，当助排剂的质量浓度达到临界胶束浓度后，表面张力随质量浓度的变化趋势趋于稳定。SYZP-A、B、C、D这4种助排剂的临界胶束浓度分别为0.1%、0.1%、0.2%、0.2%，达到临界胶束浓度时，SYZP-A、B、C、D助排剂的表面张力分别为26.7mN·m-1、25.9mN·m-1、25mN·m-1、25.1mN·m-1，符合Q/SH 0054-2007《压裂酸化用助排剂性能评价方法》中对助排剂的表面张力小于30mN·m-1的要求。

2.2 外观

SYZP-A、B、C、D助排剂样品呈现无色透明状，符合Q/SH 0054-2007《压裂酸化用助排剂性能评价方法》中对助排剂质量指标的要求。

2.3 pH值

用精密pH试纸测试SYZP-A、B、C、D助排剂的pH值，测定结果见表2。

表2 SYZP-A、B、C、D的pH值

分别在pH值为1、3、8的情况下，测定SYZP-A、B、C、D助排剂的表面张力，测定结果见表3。

表3 不同pH下SYZP型助排剂的表面张力

由表2、3可以看出，SYZP-A、B、C、D助排剂呈现酸性，pH值对助排剂的表面张力的影响不大，无论是在酸性或碱性环境下，SYZP-A、B、C、D助排剂的表面张力维持在26～28mN·m-1之间，表现出较好的表面活性。

2.4 溶解性

水溶性：SYZP-A、B、C、D型助排剂均易溶于水。

酸溶性：取10mL的SYZP-A、B、C、D型助排剂置于90mL、15%的盐酸中，观察助排剂的酸溶性能，SYZP-A、B、C、D型助排剂酸溶性如表4所示。

表4 SYZP-A～SYZP-D助排剂的酸溶性

由表4可以看出，将SYZP助排剂加入15%的盐酸中，SYZP-型助排剂表现为较好的酸溶性。同时混合后的液体透明清亮，不分层，无沉淀，表明助排剂与酸液具有较好的配伍性，符合Q/SH 0054-2007《压裂酸化用助排剂性能评价方法》中对助排剂水溶、酸溶的要求。

2.5 乳化性能

取0.1mL的A、B、C、D助排剂分别加入4个100mL的比色管中，再向其中加入50mL水、50mL煤油振荡之后观察现象，测试结果如表5所示。助排剂乳化高度分别为1.1cm、1cm、0.7cm、13.4cm。乳化性强弱为：SYZP-D＞SYZP-B＞SYZP-A＞SYZP-C。

表5 SYZP-A～SYZP-D助排剂乳化性能的测试

2.6 热稳定性

将质量分数为0.3%的SYZP-A、B、C、D型助排剂水溶液加入广口瓶中，在150℃下放置3d，测定温度对表面活性剂活性的影响，结果如表6所示。

由表6可见，经150℃加热后SYZP-A、B、C、D型助排剂4个样的表面张力均较放置前有所降低，即加热后SYZP-A、B、C、D表面活性均有所降低。但表面张力仍然满足Q/SH 0054-2007《压裂酸化用助排剂性能评价方法》中对助排剂热稳定性中表面张力小于32mN·m-1的要求。

表6 SYZP-A～SYZP-D助排剂加温前后的表面张力

2.7 耐盐性能

在酸化过程中，腐蚀酸与岩石中碳酸盐等反应使残酸中含有大量的钙、镁离子及其他离子，且随酸液不断消耗，残酸中钙、镁离子含量逐渐增加。为了考察酸岩反应过程中生成的离子对助排剂表面性能的影响，以质量浓度分别为20g·L-1、30g·L-1、40g·L-1的氯化镁和氯化钙溶液为溶剂，将SYZP-A、B、C、D助排剂配制成质量分数为0.3%的溶液，静置24h后，使用表面张力仪测定不同质量浓度的钙、镁盐对助排剂表面活性的影响，实验结果如图2所示。

图2 氯化镁加量（a）和氯化钙加量（b）对SYZP-A、B、C、D助排剂表面张力的影响

从图2中可以看出，SYZP-A、B、C、D助排剂在氯化镁和氯化钙溶液中的表面张力变化不大，大部分助排剂的表面张力小于30mN·m-1，表面活性依然很强。因此SYZP-A、B、C、D助排剂具有良好的耐盐能力，适用于高盐地层酸化作业残酸的返排。

2.8 返排效率测定

按照Q/SH 0054-2007《压裂酸化用助排剂性能评价方法》中助排剂的返排性能提高率实验方法，测定SYZP-A、B、C、D型助排剂的返排性能提高率，实验结果如表7所示。

从表7中可以看出，使用2% KCl溶液时排出效率为35.65%，当使用SYZP-A、B、C、D后，排出效率达到80%以上，明显提高了排出效率。这是因为加入SYZP-A、B、C、D助排剂，可以降低填砂管中液体的表界面张力，增大润湿角，减小毛细管阻力，使填砂管中的液体易于从地层排出，助排效果明显。

表7 SYZP系列助排剂返排效率的测定

3 结论

1）利用季铵盐阳离子表活剂、氟碳FC-100、OP-10、短链醇、助溶剂等复配制备的助排剂SYZP-A、B、C、D具有较强的表面活性，助排剂的质量分数分别为0.1%、0.1%、0.2%、0.2%，即可达到临界胶束浓度，达到临界胶束浓度的表面张力分别为26.7mN·m-1、25.9mN·m-1、25mN·m-1、25.1mN·m-1。

2）SYZP-型助排剂呈现无色透明状，表现出较好的水溶和酸溶性，与酸液具有较好的配伍性，在酸性或碱性环境下，助排剂的表面张力维持在26～28mN·m-1之间，表现出较好的表面活性。经150℃加热后SYZP-A、B、C、D型助排剂4个样的表面张力均较放置前有所降低，即加热后SYZP-A、B、C、D表面活性均有所降低，但表面张力仍然满足Q/SH 0054-2007《压裂酸化用助排剂性能评价方法》中对助排剂热稳定性中表面张力小于32mN·m-1的要求。同时，SYZP-A、B、C、D助排剂具有良好的耐盐能力和助排性能，助排率达到80%以上，适用于高盐地层酸化作业残酸的返排。

3）SYZP-A、B、C、D助排剂的各项指标均符合Q/SH 0054-2007《压裂酸化用助排剂性能评价方法》中对助排剂质量指标的要求。

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Performance Research and Evaluation of Effective Cleanup Additive SYZP for Acidation

CUI Guo-tao1，2， WANG Xiao-juan3
（1.College of Petroleum Engineering， Xi’an Shiyou University， Xi’an 710065， China；2.Oil and Gas Exploration Company，Yanchang Petroleum Group， Yan’an 716000， China； 3.Periodical Center， Xi’an Shiyou University， Xi’an 710065，China）

The cleanup additives of SYZP-A， B， C， D were prepared using quaternary ammonium surfactant， FC-100， OP-10， short chain alcohols， cosolvent as materials. The surface tension of cleanup additives was determined with tensiometer which had bail law. Simultaneously， solubility， thermal stability， emulsification， compatibility， salt tolerance， exhaust efficiency and other properties of the cleanup additive were determined in the experiment. The experimental results showed that the surface tension were 26.7mN/m， 25.9mN/m， 25mN/ m， 25.1mN/m with its CMC. The cleanup additives were colorless and transparent. The performance of water-soluble and acid-soluble were excellent， they had good compatibility with acid. Under acidic or alkaline conditions， they still remained excellent surface activity. The cleanup additives of SYZP-A， B，C， D had little change after 150℃ heated. Simultaneously， the cleanup additives had excellent ability of salt tolerance， and the rate of cleanup jump over 80%， they were applicable for flowback of residual acid in stratum with higher salt.

cleanup additive； property； evaluate

TE 357

A

1671-9905（2016）06-0030-04

崔国涛（1983-），男，陕西延安人，硕士研究生，从事油气田增产措施研究。E-mail：1146724850@qq.com

2015-04-20