第1章前言1.1课题背景及目的钻井、完井、作业或生产过程中不可避免造成地层污染，污染能大幅降低油气井产能，酸化能以较低成本回复产能。

合理的流体布置方法在酸化设计中是关键因素。

尤其长井段水平井或厚层酸化中，因为渗透率差异、污染程度差异或进酸时间早晚差异，高渗透或污染较轻的地方进酸多，低渗透带或污染严重的地方得不到足够的酸液，酸流入低阻力低层后进一步发生酸岩反应，使低阻力低层的注入能力进一步提高，是酸化不能达到解除所有污染的目的。

为解决此问题，国内外学者进行相应的研究，提出了多种布酸和转向方法。

本稳在对国内外相关研究成果进行调研和分析的基础上，结合试验针对西北局砂岩油藏进行酸化均匀布酸研究。

1.2国内外研究现状1.2.1常规转向技术Frasch在1895年最早认识到油井施工布酸技术的重要性，提出使用橡胶封隔器可以是酸液有选择性地进入地层。

多年来，按作用机理，转向酸化技术主要分为机械转向和化学转向等。

（1）机械转向：A 封隔器系统机械转向是最常用的酸化转向方法。

机械转向包括使用膨胀式跨隔封隔器系统、桥塞和风格气帘和系统，已结束的清洗封隔器系统，可将长处理段封隔成短的井段。

采用封隔器系统机型的机械转向允许算在某段时间注入有限的处理层段，在总的层段中的其他小层中可以分段单独进行处理。

封隔器系统的机械转向局限性：1.仅对射孔完井的井有效，同时要求固井质量要好，否则酸可能沿着固井水泥/地层接触面流动导致施工无效；2.水平井或相当长的井段中注入段数量不可太多。

典型情况下，橡胶封隔器的密封单元不能大于8~12段，否则密封失败风险很高，该数量取决于封隔器和井下条件；3.成本太高，经常需要使用钻机，封隔器本身也比较昂贵。

B堵球堵球通常由尼龙、硬质橡胶、可降解材料如胶原等材料制成。

过程中将封堵球放入处理液来堵塞吸液量最大的射孔。

几年来最有用的堵球产品是浮球或智能变密度球。

该概念由Exxon提出。

这项技术虽然应用广泛，但一些缺陷使其不能提供持续长时间的转向。

该技术只适用于套管射孔完井井眼，而且为了维持使球不脱离位置的射孔处压差必须保证有一个相当大的流量。

封堵效果同时也被射孔的圆度和光滑度以及球自身密度和处理液的相配程度进一步削弱。

最后，对于可自然降解的封堵球例如生物可降解封堵球来说，降解的时间长短反过来也会影响封堵效果。

C 连续油管王永胜,付申, 王永康等对连续油管技术在定向井酸化中的应用进行了研究，认为随着连续油管性能的不断提高, 连续油管在油田酸化增产方面发挥的作用不断加强, 特别是在大斜度井、水平井的施工中, 显示出其优越性。

连续油管定向酸化技术主要目前应用于水平井、大斜度井。

主要包括三个方面：①机械定向分层；②化学转向；③泡沫转向技术。

通过连续油管实施作业可以避免井口施设、完井管柱和酸接触, 防止腐蚀, 保护采油树和管柱；并可方便实施定点、分层转向技术，防止在酸液前的液体被压人地层, 造成地层污染同时实现长距离布酸, 多次或多层施工,提高施工效率。

该技术的弊端在于连续油管的直径要比钻柱及采油管柱的直径小很多，所以在要求维持高速率和高压情况下其注入速率会受到很大限制。

同时在处理大位移水平井时将连续油管深入到达井底对牵引机和振动机都有很大要求，提高了整个酸化过程的复杂性。

D柔性转向剂针对预交联体膨胀颗粒转向技术在油田应用中存在稳定性差和易破碎问题，刘玉章等人提出研制深部液流转向剂的思路。

朱怀江等2008年对此研究合成了一种新型深部液流转向剂—柔性转向剂SR-3。

其制备方法是：将质量分数为0.34的柔性单体SR-M,质量分数为0.6的特种共聚单体Y-6和质量分数为0.055的增韧剂ZR-C加入特制的反应器中，搅拌下升温至75 C,再加入质量分数为0.01的过氧化二苯甲酰(BPO)引发聚合及交联，得到柔性转向剂胶体。

将其挤入特制的造粒机，形成粒径为1~8mm的颗粒，放入含防粘剂( FZ-N)的冷水中，迅速终止聚合与交联反应，获得柔性转向剂产品SR-3。

研究表明，SR-3具有超强的形变能力，并可被挤压、拉伸而产生形变；其强度较高并在很宽温度范围内粘弹性稳定。

用胶结石英砂岩芯模拟油藏多孔介质及充填玻璃珠的有机玻璃管进行柔性剂注入性实验，证明柔性转向剂在地层大孔道中具有特殊的作用机理，在底层生不能产生动态堵塞；当粒径孔喉比趋近于1时，柔性转向剂的蠕变突破压力仅略高于堵塞压力。

在大庆油田、吉林油田和大港油田进行了柔性转向剂的现场先导试验，效果良好。

（2）化学转向：A 化学微粒转向化学转向指通过不溶于酸但溶于水或者烃的化学物质可在砂岩壁面产生低渗滤饼, 也可通过注入黏性高分子段塞而降低高渗层的注入能力。

化学转向剂分为两类:一类是粒状暂堵剂, 如苯甲酸、硼酸、萘、油溶性树脂等, 这类暂堵剂的堵塞是通过水溶或油溶的方法解堵;另一类是冻胶型暂堵剂, 如铬冻胶、硼冻胶等,这类暂堵剂的堵塞是通过加在其中的破胶剂解堵。

1936年Harrison研究发现皂类溶液与氯化钙反应形成一种水不溶性的、油溶性的皂酸钙，并在HCl酸化时作为转向剂使用。

因其沉淀可能引起永久性的储层损害而后来被淘汰。

20世纪30年代采用赛璐玢薄片悬浮在水冻胶的混合体系，完成对干孔隙度和高渗透层的封堵。

后来油外相的乳状液代替冻胶。

20世纪50年代萘球被引入。

萘是油溶性的并在175时升华，应用F于油井和中等温度的气井中。

1956年沥青被用作油溶性转向剂。

这些材料的主要优势在于他们易于清理且可在很大温度范围内使用。

20世纪60年代完全溶解材料的发展使转向技术获得较大进步, 完全溶解转向剂包括蜡、聚合物、树脂、岩盐和苯甲酸等。

其中蜡、聚合物和树脂等用于油井; 岩盐和苯甲酸等用于水井。

Melod于1984年详细描述了油溶性树脂（OER）的性质，并推荐了常用的转向剂和浓度。

化学微粒转向技术可以实现一次酸化同时解开各层伤害堵塞的效果，难点在转向剂的类型、粒径分布确定、化学上与地层流体的溶解性，即要保持在酸液中的惰性同时在地层流体中能全部溶解。

B 泡沫转向20 世纪60 年代泡沫开始用作酸化作业的转向剂。

加入气体和表面活性剂后, 酸液就能产生泡沫, 泡沫可与酸交替注入地层。

泡沫转向酸是通过增加气的饱和度来降低水的饱和度的。

该转向酸一旦进入地层,大部分水就会从泡沫中分离出来。

通过气泡在高渗透层叠加的贾敏效应封堵高渗透层, 而地层中的油可解除泡沫产生的堵塞。

该技术优点在于泡沫酸不含破坏储层的固体颗粒，视粘度高，携砂性和悬浮性好；有良好的调剖作用，返排时泡沫体积膨胀有助于在油藏压力低时清洁井筒，同时带出施工过程中产生的残渣、不溶物等，提高导流能力；滤失系数低，对于水敏性储层，泡沫酸还可以降低储层伤害。

但用作酸化转向的泡沫既不强韧也不持久, 这是由于①油使大多数泡沫的强度削弱甚至破坏; ②温度高于93℃时, 大多数泡沫不稳定, 受到温度的严格限制; ③在渗透率极高的储层中, 存在高渗漏现象, 泡沫的有效性很小。

NF-Djabbarah 等人研究了蒸汽泡沫的转向技术。

评价了几种表面活性剂, 发现直链烷基甲苯磺酸盐在单管填砂模型中具有较高的流动阻力, 在Belridg油田注蒸汽条件下, 这种表面活性剂具有较好的抗盐性、耐油性和热稳定性。

泡沫的形成和扩散导致蒸汽转向, 从而提高了扫油效率,大大提高了原油采收率, 同时降低了蒸汽注入量。

近年来发展了水基泡沫转向技术, 王素兵、罗炽臻等研究提出水基泡沫段塞与其它化学转向技术相比操作简单, 与储层配伍性好, 同时具有助排作用, 在国外越来越受到重视。

该技术具有很多优点: ①滤失低, 暂堵效率高; ②转向分流作用明显且快速有效; ③适应性强, 不受射孔段跨距大小限制(封隔器分层酸化技术则受限) ; ④适应范围广,能适应射孔、衬管和裸眼等多种完井方式等。

C 聚合物转向就地聚合物酸液可提高酸液的黏度, 因此可以应用于酸化转向。

该酸液由酸溶性聚合物、pH缓冲剂、交联剂及解聚剂组成。

聚合物一般为聚丙烯酰胺类的聚合物、氨基聚合物等; 交联剂可为锆盐、铁盐如三氯化铁等; 解聚剂可为树脂包覆的氟化钙或是氯化肼等。

高聚物体系交联凝胶酸(XLGA)已经在油田中作为自转向流体来使用。

就地聚合物酸液体系依赖于pH 值来激发黏度的增加。

pH 活化了体系中的金属试剂, 该金属试剂使聚合物分子链发生交联, 增加了聚合物流体的黏度和流体的流动阻力。

pH 值的进一步增大会钝化金属试剂的交联, 打破聚合物的交联, 使聚合物分子链相互分开, 黏度下降。

pH 值为2 时, 聚合物与交联剂反应后形成一种黏性凝胶。

此时酸的质量分数降低到大约0.04% , 黏度达到1000mPa·s, 可将未参加反应的酸转向至没有酸化的区域。

当pH值为4～5时, 聚合物和交联剂解体，凝胶的黏度下降, 酸液黏度也降低, 较容易从地层移出。

该技术缺陷在于残留在裂缝中的高聚物残余物，将损害支撑几天宠物的渗透性，因此降低压裂处理的有效性。

有关排液系统表明，酸化处理过程中，30%-40%的注入高聚物在油井返排阶段得到回收。

相当多的聚合物留在地层中。

另外聚合物转向剂只用温度只有93度，顾正逐渐被新型粘弹性表面活性剂所取代。

交联聚合物溶液(LPS) 是由低浓度部分聚丙烯酰胺(HPAM) 与交联剂柠檬酸铝(A1Cit) 交联形成的交联聚合物线团(LPC)分散在水中形成的体系。

李明远等人进行的并联岩心驱油实验、毛玻璃可视模型和微观可视模型驱油实验结果都表明, 交联聚合物溶液能够封堵高渗透的水流通道, 使后续驱替液转向至低渗透的含油层, 实现了液流转向, 提高了改造效果。

D 黏弹性表面活性剂转向粘弹性表面活性剂（VES）自转向酸液体系由粘弹性表面活性剂酸液及适量添加剂复配而成。

自转向酸液中所用的粘弹性表面活性剂是两性表面活性或阳离子季铵盐类表面活性剂等, 其中应用甜菜碱类两性表面活性剂最多。

酸液中粘弹性表面活性剂的质量分数一般为5%-6%, 以保证有足够的粘弹性表面活性剂相互缠绕产生较高粘度。

表面活性剂分子由水溶性基团(头部) 和油溶性基团(尾端) 组成。

其性能依赖于表面活性剂头部的大小、尾端的长度和结构、表面的电荷、离子强度以及温度等。

表面活性剂能够有效地降低表面张力、改变润湿性、清除残余油、作为腐蚀抑制剂等, 也能用作返泥浆剂、酸-油乳化中的乳化剂破乳剂。

黏弹性表面活性剂酸液体系一般为双子季铵盐类表面活性剂, 当酸液体系进入到高渗透地层后, 它会同碳酸盐基岩发生反应, 并在地层中形成条虫状酸蚀孔洞。

HC1与岩石中CaCO3之间的反应会生成CaCl2 盐水(残酸)。

CaCl2 的存在和由于酸液消耗而导致的pH 值升高是酸液在地层中稠化与胶化的原因。

转向酸体系的粘度随温度升高呈先上升后下降趋势，粘度最大值与溶液的Tk及分子热运动有关。