[發(fā)明專利]一種縫洞型油藏深部酸化用酸液霧化裝置及其霧化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911403716.5
• 申請(qǐng)日: 2019-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN111085349B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊寧;王一偉;何龍;趙海洋;蘇徐航;楊瀟;徐志鵬;王建海;李藝恬;韓子昭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): B05B7/04
• 分類號(hào): B05B7/04;B05B7/26;E21B43/26;C09K8/74
• 代理公司: 青島申達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37243
• 代理人: 蔣遙明

一種縫洞型油藏深部酸化用酸液霧化裝置，包括氣路系統(tǒng)、液路系統(tǒng)和霧化噴嘴；氣路系統(tǒng)包括氣體入口、空氣壓縮機(jī)；液路系統(tǒng)包括酸液入口、高壓耐酸泵、雙流式文丘里管；空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入氣體入口；酸液經(jīng)高壓耐酸泵加壓后進(jìn)入環(huán)形空腔，環(huán)形空腔用于積蓄酸液，環(huán)形空腔里的酸液通過壁上的酸液入口進(jìn)入圓柱形空腔，在圓柱形空腔內(nèi)由于水力空化作用形成酸霧，酸霧受圓柱形空腔約束為酸霧柱狀流體，酸霧柱狀流體在霧化發(fā)生器內(nèi)部高速運(yùn)動(dòng)并最終從霧化發(fā)生器的霧化噴嘴噴出，霧化噴嘴直接與井筒相連。該裝置具有較好的耐高溫、耐高壓、耐酸性能，可通過氣、液路系統(tǒng)控制注入排量，保持較高酸液霧化率，提升縫洞型油藏的酸化效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油氣田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種縫洞型油藏深部酸化用酸液霧化裝置及使用該裝置進(jìn)行霧化的方法。

背景技術(shù)

酸化是現(xiàn)今開發(fā)低孔隙度、低滲透率碳酸鹽巖油藏的主要技術(shù)措施。影響酸化過程中碳酸鹽巖溶蝕形態(tài)的主要因素為H⁺傳質(zhì)速度和表面反應(yīng)速度。當(dāng)H⁺傳質(zhì)速度小于表面反應(yīng)速度時(shí)其溶蝕形態(tài)為面溶蝕，反之則為均勻溶蝕，只有當(dāng)H⁺傳質(zhì)速度和表面反應(yīng)速度相近時(shí)，其溶蝕形態(tài)才是蚓孔溶蝕。酸蝕蚓孔的形態(tài)可空間展布直接影響酸化效果。而H⁺傳質(zhì)速度和表面反應(yīng)速度受到酸液注入速度和注入方式的影響。因此為了提高酸化施工效果，必須合理控制酸液注入速度、優(yōu)選酸液注入方式。

縫洞型油藏的有效儲(chǔ)集空間為裂縫、溶蝕孔和各種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、幾何形狀極不規(guī)則的洞穴，其中最主要的儲(chǔ)集空間為溶洞。使用常規(guī)酸進(jìn)行基質(zhì)酸化時(shí)，注入的酸液一旦進(jìn)入溶洞，酸液會(huì)在溶洞內(nèi)積蓄，不但會(huì)造成酸液的浪費(fèi)，更終止蚓孔延伸，影響酸化效果。且隨著酸化井深度的增大，地層溫度越來越高，給施工液體的耐溫性能帶來了一系列問題。高溫地層環(huán)境下，酸巖反應(yīng)速度會(huì)大幅升高，造成近井部分地層的過度酸化，而縱深方向得不到充分酸化，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致酸化作業(yè)的失敗。儲(chǔ)層進(jìn)行酸化改造時(shí)，液體酸在井筒、裂縫和孔隙中流動(dòng)，反應(yīng)時(shí)都要與地層發(fā)生顯著的熱交換，因而體系溫度變化很大。溫度變化必然影響液體的流變性和酸巖反應(yīng)速率，最終影響蚓孔的幾何尺寸、酸液有效作用距離等，從而影響酸化效果。此外，在進(jìn)行常規(guī)酸化注酸施工時(shí)，施工摩阻較大，對(duì)施工設(shè)備要求很高，限制了施工排量，影響了有效蚓孔作用距離。

為改善常規(guī)酸酸化作業(yè)中存在的問題，結(jié)合縫洞型油藏常用的注氣開采方式的特點(diǎn)，現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)有利用酸液霧化來酸化縫洞型油藏的施工方法。與常規(guī)酸相比，霧化酸更有利于縫洞型油藏的酸化：(1)霧化酸漏失量較少，酸液用量遠(yuǎn)少于液體酸；(2)霧化酸更有利于蚓孔穿洞；(3)霧化酸酸巖反應(yīng)速率基本不受流速影響；(4)高溫條件有利于維持霧化的穩(wěn)定；(5)注酸時(shí)，霧化酸摩阻小。

在油田現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行霧化酸酸化作業(yè)時(shí)，必須使用霧化發(fā)生器將酸液霧化，而應(yīng)用較廣的霧化發(fā)生器按霧化原理可分為2種，即超聲霧化發(fā)生器和文丘里霧化發(fā)生器。超聲霧化發(fā)生器的核心動(dòng)力是超聲波在液體中的空化作用，雖然液體溫度越高，對(duì)空化的產(chǎn)生越有利，但當(dāng)溫度過高時(shí)，氣泡中蒸汽壓增大，因此氣泡閉合時(shí)增強(qiáng)了緩沖作用，空化作用減弱，不利于油田深井的酸化應(yīng)用。就現(xiàn)階段來說，雖然國(guó)內(nèi)一些科研院所對(duì)超聲霧化特性及機(jī)理做了初步的研究，并取得了一定成果，但由于超聲霧化機(jī)理較復(fù)雜，共振特性及影響因素較復(fù)雜，大部分的研究?jī)H限于有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析。與超聲霧化發(fā)生器相比，文丘里霧化發(fā)生器具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)穩(wěn)定的霧化效果：霧化顆粒細(xì)小、均勻，且在整個(gè)液量變化范圍內(nèi)，霧化顆粒大小穩(wěn)定；(2)顯著節(jié)能：在較低的氣壓、水壓下可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的霧化，相對(duì)于壓力噴射類霧化發(fā)生器，能量消耗低；(3)較大的流體流量調(diào)整范圍：通過調(diào)節(jié)液體和氣體的壓力，噴霧液量可從零到最大設(shè)計(jì)流量之間連續(xù)調(diào)整，以適應(yīng)頻繁的變量噴霧工況；(4)優(yōu)異的抗堵塞性能：噴嘴的孔徑大，對(duì)雜質(zhì)顆粒有較好的適應(yīng)性；(5)純機(jī)械性產(chǎn)品，無活動(dòng)部件，故障率低，成本及維修費(fèi)用低，使用壽命長(zhǎng)。

表面活性劑是一類能夠顯著改變液體表面張力的化學(xué)品。在液體中，少量表面活性劑加入能夠使液體靜態(tài)表面張力迅速降低從而抑制了液滴的聚并。通過霧化酸裝置的設(shè)計(jì)和配套用劑篩選相結(jié)合，得到一套適用于縫洞型油藏深度酸化的酸液霧化率改進(jìn)體系。