随着我国对油气藏勘探开发力度的加强，以特殊岩性为主要储层的油气勘探不断取得新突破[1]，如大庆油田徐深火山岩气藏，胜利油田济阳坳陷特殊岩性油藏，玉门油田凝灰质砾岩油藏[2-4]。特殊岩性油气藏的化学成分复杂，物理状态多样，储层岩性特殊，非均质性强[5]。针对火山岩、灰岩、白云泥质岩开展了适应特殊岩性的酸液体系研究，通过测定岩心溶蚀率确定主体酸液，然后对酸液添加剂进行筛选，形成了适应该类特殊岩性储层的酸液体系。
特殊岩性岩心：意2井火山岩(查干油田，井深2693 m)，力平1井灰岩(查干油田，井深3386 m~3395 m)，锡3-69井白云泥质岩(查干油田，井深1776 m~1785 m)；不同浓度酸液由实验室自制。
酸液添加剂：缓速剂1、缓速剂2，四川光亚聚合物公司；助排剂FR-CL/HM-II、FR-CL/HM-Ⅲ，盘锦汇明实业有限公司；缓蚀剂CT1-3，西南油气田公司天然气研究院；缓蚀剂YBH-1、粘土稳定剂YBNW-3，西安亚邦公司；铁稳剂SD1-11，广汉圣迪科技开发公司；缓蚀剂WLD31A、铁稳剂WLD28A、助排剂WLD-15，四川威尔敦化工有限公司；EDTA、KCl、NH4Cl、膨润土，成都科龙化工试剂厂。
参照石油天然气行业标准SY/T 5886-1993《砂岩缓速酸性能评价方法》中的静态失重法对岩心酸溶蚀率评价。按照SY/T 5405-1996《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》、SY/T 6571-2003《酸化用铁离子稳定剂性能评价方法》、SY/T 5762-1995《压裂酸化用粘土稳定剂性能测定方法》和SY/T 5755-1995《压裂酸化用助排剂性能评价方法》对添加剂评价。
一般岩心溶蚀率不应超过40%，否则容易过度酸化，造成储层岩石骨架的破坏[6]。取100目筛网过滤后的岩心粉烘干；称取岩心2 g，精确到0.0001 g，放入烧杯中；按1 g岩心/20 mL酸液的标准，将岩心与酸液充分混合，放入80 ℃水浴锅中反应4 h，过滤反应后的岩心，计算溶蚀率。
常规盐酸、常规土酸、磷酸及多氢酸对于该岩心的溶蚀率见表 1。
从表 1可知，常规的盐酸和土酸对该岩心的溶蚀率过高，磷酸和多氢酸都能满足溶蚀要求，当2%磷酸+2%多氢酸共同作用时，其溶蚀率比两者酸液单独作用时都低。两种酸液都属于多级电离的酸液[7]，相互抑制对方的电离，使得混合酸液电离出的氢离子比单独的酸液电离出的氢离子少。在酸化作业中，需要降低酸岩反应速率，增加酸液的有效作用距离，相同溶蚀能力的酸液，溶蚀率较低的酸液更优。2%磷酸+2%多氢酸适合作该岩性储层的主体酸液。
力平1井灰岩在常规盐酸和不同浓度磷酸中的溶蚀率见表 2。
常规的盐酸对于该岩心的溶蚀率过高，而2%的多氢酸与该岩心的反应也很剧烈，并且反应后岩心与酸液呈失水海绵状。
该岩心含酸溶矿物较高，4%磷酸的溶蚀率就已经超过40%。降低酸液浓度，残酸pH值较高，容易形成二次沉淀，对储层造成伤害。为保持酸液对岩心具有一定的溶蚀率, 在酸液中加入缓速剂，能显著降低酸岩反应速率，延长酸液作用时间及距离。从实验结果可知，4%磷酸+1%缓速剂2适合作为该岩性储层的主体酸液。
锡3-69井白云泥质岩在不同酸液中的溶蚀率见表 3。
由表 3可知，该岩心在10%的盐酸中强烈膨胀水化，无法测定其溶蚀率, 磷酸和多氢酸对其溶蚀率较为适宜，相同浓度的多氢酸比磷酸的溶蚀能力更强，4%磷酸更适合作该储层的主体酸化液。
为了减缓酸液对井口与井下油套管的腐蚀，防止铁离子沉淀以及粘土的脱落、分散运移，提高酸化反应后残酸的返排能力等，室内进行了酸液添加剂的筛选。
分别将三种缓蚀剂按酸液量的2%置于酸液中，放入称量好的N80钢片，在80 ℃下腐蚀4 h后，取出冲洗，烘干称量，计算腐蚀速率和缓蚀率。
三种缓蚀剂在不同酸液中的缓蚀性能见表 4。酸液1、酸液2、酸液3分别表示适用于意2井火山岩、力平1井灰岩、锡3-69井白云泥质岩的主体酸液。
由表 4可知，YBH-1在酸液1中缓蚀性能最好，CT1-3在酸液2和酸液3中缓蚀性能最好。
配制含5 mg/mL铁离子的酸液，铁稳剂加量为2%(w)。将酸液pH值调到3.5左右，80 ℃下，反应4 h，将沉淀过滤，用分光光度计测定铁离子含量，测定控铁能力。
由表 5可知，酸液类型对铁离子稳定剂的控铁能力影响不大；3种铁稳剂相比，SD1-11的效果较好，因此选择SD1-11作酸液体系的铁离子稳定剂。
用离心法测定防膨率，称量0.50 g膨润土粉，精确至0.01 g，装入10 mL离心管，分别加入10 mL质量分数为2%的粘土稳定剂溶液、水、煤油，摇匀，在室温下存放2 h，在1500 r/min转速下离心15 min，测定膨润土的体积。
由表 6可知，3种粘土稳定剂相比较，YBNW-3对粘土的稳定效果最好，因此选择YBNW-3作为酸液体系的粘土稳定剂。
在三种酸液中分别加入质量分数为1%的助排剂，在常温常压下，采用表面张力仪测定各酸液的表面张力，从而确定出效果较优的助排剂。
由表 7可以看出，FR-CL/HM-Ⅲ降低酸液表面张力的能力优于FR-CL/HM-II和WLD15，因此选择FR-CL/HM-Ⅲ作为酸液体系的助排剂。
通过实验，得出适用于3种特殊岩性的酸液体系，意2井火山岩：2%磷酸+2%多氢酸+2%缓蚀剂YBH-1+2%铁稳剂SD1-11+2%粘土稳定剂YBNW-3+1%助排剂FR-CL/HM-Ⅲ；力平1井灰岩：4%磷酸+1%缓速剂2+2%缓蚀剂CT1-3+2%铁稳剂SD1-11+2%粘土稳定剂YBNW-3+1%助排剂FR-CL/HM-Ⅲ；锡3-69井白云泥质岩：4%磷酸+2%缓蚀剂CT1-3+2%铁稳剂SD1-11+2%粘土稳定剂YBNW-3+1%助排剂FR-CL/HM-Ⅲ。
对适应各特殊岩性的酸液体系在80℃下进行了溶蚀率评价，结果见表 8。
由表 8可以看出，针对特殊岩性储层岩心研制的酸液体系，初始0.5 h的溶蚀率和4 h的溶蚀率相差较大，但均在40%以内，说明所研制的酸液体系具有很好的缓速效果，并且能够有效防止岩心因过度酸化造成储层岩石骨架的破坏。
经过实验得出了适应3种特殊岩性的酸液体系，通过对适应各特殊岩性的酸液体系溶蚀率进行评价，所研制的酸液体系具有较好的溶蚀效果。
2012, Vol. 41 Issue (6): 597-599
2012, Vol. 41 Issue (6): 597-599