一种新型硝酸酸化缓蚀剂在采油二厂酸化中的应用

摘要： 论述硝酸酸化的原理及配方，并详细论述新型硝酸酸化缓蚀剂在酸化中所取得的作用及所取得的效果。

关键词： 硝酸；缓蚀剂

中图分类号：TG文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0410159－01

0 前言

基质酸化是指在不压开地层的条件下，由井口通过井筒向地层注入酸液的过程。酸液溶解近井地带物质，扩大有效井径，提高油井的产量或增加水井的注入量。其中硝酸因具有独特的酸性和氧化性，被用于油田的增产、增注措施中。

硝酸因其强烈的氧化性使得通常的酸化缓蚀剂（在盐酸和土酸中有效）在含有硝酸的水溶液中迅速失效。在大庆油田，为了减轻粉末硝酸的严重腐蚀，采取了2项措施：① 向10%粉末硝酸的水溶液中，添加0.5%硫脲作为酸化缓蚀剂。② 在施工时，用清水隔离粉末硝酸酸化液和土酸酸化液，避免两者混合后形成腐蚀性更强烈的“王水”溶液，但效果均不理想。

1 硝酸酸化的原理

硝酸酸化液在进入地层后，可与构成地层的组分或地层中的物质进行反应，溶解地层中的原生物质或后生物质。下面从理论上阐述硝酸酸化的普通机理和独特机理。

1.1 基质酸化原理

1.1.1 与地层中的碳酸岩盐矿物反应。碳酸盐矿物主要有石灰岩（CaCO3）、白云盐（CaMg（CO3）2）。反应方程式为：

CaCO3+2HX→CaX2+H2O+CO2↑

CaMg（CO3）2+4HX→CaX2+MgX2+2H2O+2CO2↑

1.1.2 含有氢氟酸及盐酸、硝酸的溶液，与地层中硅铝矿物的反应。硝酸在仅提供酸性环境的功能。

与石英砂的反应：

SiO2+4HF→SiF4+2H2O

SiF4+2HF→H2SiF6

与硅铝酸盐的反应：

硅铝酸盐+氢氟酸+硝酸→氟硅酸盐+氟铝酸盐+氯化物+硝酸盐

1.2 解堵酸化的原理

与氢氧化铁的反应：

Fe（OH）3+3HX→FeX+3H2O

2 硝酸酸化缓蚀剂的开发及酸化液配方

根据抑制亚硝酸产生就可以抑制硝酸腐蚀和吸附膜抑制钢铁腐蚀的机理，我们应用了一种适合硝酸酸化用的碳钢缓蚀剂CHINA-20，其有关指标见表1。

表1CHINA-20硝酸酸化缓蚀剂指标

CHINA-20硝酸酸化缓蚀剂的缓蚀评价实验是参考中国石油天然气总公司行业标准SY/T5405-1996。酸液浓度为5%HNO3和10%HNO3，试片为1片N-80油管钢，把试片浸泡在酸液中4小时，称量实验前后试片的重量。表2是实验评价结果。

表260℃下CHINA-20在硝酸溶液中的缓蚀效果

由表2中的实验数据可见，CHINA-20硝酸酸化缓蚀剂具有优越的缓蚀性能，它能在60℃下有效的防止N80碳钢在5～15%HNO3中的腐蚀。

推荐的酸化液配方有如下3种类型：

1）硝酸酸化液：5%——+1%CHINA-20+其它添加剂

2）盐酸酸化液：10%——15%HCl+其它添加剂

3）土酸酸化液：10%——15%HCl+1——4%HF+其它添加剂

根据地层可能受到的伤害原因，选择硝酸酸化液和盐酸酸化液组合，硝酸酸化液和土酸酸化液组合或者单独使用硝酸酸化液，作为酸化解堵的主要酸液。

3 硝酸酸化技术在大庆注水井增注中的应用

2010年910月在大庆油田第二采油厂对10口注水井进行了硝酸酸化技术增注。平均单井酸化半径1.6m，用酸量24m3。酸化施工后效果较明显的有9口井，有效率90.0%，在注水压力单井平均下降1.2MPa情况下，初期单井平均日增注23.4m3，平均有效期达6个月。自2001年以来，特征在于使用硝酸酸化缓蚀剂和液体硝酸作为酸化工作液的硝酸酸化技术在大庆油田低温注水井增注中得到了推广应用。

4 结论

1）CHINA-20硝酸酸化缓蚀剂能够有效地防止硝酸对碳钢的腐蚀。在2050℃下在510% HNO3的溶液中，钢片的腐蚀速度小于1g/m2.h。

2）硝酸酸化技术适用于2050℃地层的酸化解堵。

3）工业硝酸酸化技术是一个安全、经济、可行的实用的酸化解堵技术。推广应用该技术，会产生显著的经济效益。

参考文献：

[1]戴鲲，粉末硝酸酸化解堵工艺技术总结报告，大庆井下工程地质研究所，1998年11月20日.

[2]石志英、陈丽、牟青松、田震宇，油水井酸化返排残酸腐蚀性调研总结，第十界全国缓蚀剂学术讨论会论文集，第203页，华中理工大学出版社，1997年8月.

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