氟硼酸解堵劑的研究與應用

閆方平（承德石油高等專科學校，河北承德　067000）

氟硼酸解堵劑的研究與應用

閆方平
（承德石油高等專科學校，河北承德067000）

冀東油田以土酸為主要解堵劑的解堵措施，在解堵后，初期效果明顯，但有效期短，同時近井地帶膠結物被嚴重溶蝕，形成近井地帶出砂并虧空，嚴重影響生產。通過正交實驗，優選出了適合冀東油田淺層顆粒運移堵塞的氟硼酸解堵劑配方，結果表明氟硼酸解堵劑具有很好的緩速、降低表面張力和低腐蝕性能；對氟硼酸解堵劑進行了現場實驗并取得了成功，表明研制的這種新型解堵劑適合冀東油田實際情況，達到了預期的研制目的。

冀東油田；氟硼酸解堵劑；現場試驗

對儲層進行酸化處理，就是通過化學方法疏通或擴大液流孔道，提高儲層滲流能力，提高油氣井產量和注水井注水量。酸化處理時，酸能溶解儲層中的膠結物并清除井筒附近儲層內的各種堵塞物［1］。

冀東油田屬于復雜斷塊油田，其中主力生產區塊G104-5和M28-1區塊，都屬于疏松砂巖油藏，地質膠結疏松，具有強水敏、速敏特征。在油井正常生產過程中，儲層內的粘土礦物、非晶質硅、石英、長石以及碳酸鹽巖石顆粒等隨著儲層流體緩慢運移，最終匯聚在近井地帶孔喉部位，形成橋堵或淤積堵塞［2，3］。對于這類井，通常都是采用主體酸以土酸為主的解堵方案。經過幾年的實踐發現：解堵后，初期效果明顯，但有效期短；近井地帶膠結物被嚴重溶蝕，使地層顆粒運移加劇，形成近井地帶出砂并虧空，嚴重影響生產［4］。

1　氟硼酸的作用機理

氟硼酸在地層條件下以緩慢的速度水解生成羥基氟硼酸根，并釋放出氫氟酸。這一反應的速度決定氟硼酸的水解速度和對砂巖的溶蝕速度。生成的羥基氟硼酸根再逐級水解，逐步釋放出氫氟酸［5，6］，反應如下：

氟硼酸水解產生的氫氟酸再溶解地層巖石中的硅酸鹽：

鹽酸的存在使氟化鈣沉淀不容易產生，從而增大地層的滲透率。

2　室內實驗

2.1酸液最佳配方的確定

實驗使用的氟硼酸是由氟化氫胺、硼酸和鹽酸三種藥品配制而成。實驗方法是，在配制的酸液中加入已恒重的玻璃片，定時取出烘干稱重，計算溶解量和溶解速度，以判斷配方性能的優劣。

2.1.1氟化氫胺和硼酸配比實驗硼酸是氟硼酸水解的最終產物之一，它用量的多少能決定氟硼酸水解速度的快慢。將氟化氫胺和硼酸按4個不同比例進行復配，實驗結果（見圖1）。

從圖1中可以看出，溶解量與時間關系曲線的末端趨于平緩，說明28 h后溶解速率減小。通過作用時間和對玻璃片的總溶解量進行綜合評價，選用2號配方酸液進行實驗。

2.1.2鹽酸用量的確定鹽酸主要提供氫離子，加快水解反應速度，可以提高溶解量，能夠有效防止CaF2沉淀。在2號配方中加入不同濃度的鹽酸，測定溶解量與溶解時間的關系，實驗結果（見圖2）。

從圖2可以看出，鹽酸用量對溶解作用的影響不明顯，可以選用少量的鹽酸，既能滿足酸化需要，又可降低成本。復配后的酸液稱為氟硼酸解堵劑（代號

圖2　不同鹽酸含量對溶解能力的影響

2.2酸液添加劑濃度的確定

2.2.1酸液添加劑降低界面張力的能力界面張力的大小是影響酸液返排能力的重要因素。性能優良的酸液添加劑能夠顯著降低界面張力，減小賈敏效應和水鎖效應的發生，有利于酸化液的返排。

酸化添加劑用量與界面張力關系的實驗數據（見表1）。

表1　不同濃度添加劑與界面張力的關系

從表1中可以看出，加入酸液添加劑后其表面張力顯著下降，隨著添加劑濃度的增加，其界面張力下降趨勢減小。當酸化液中添加劑含量達到2％時已經具有明顯的降低界面張力能力。因此，加入2％酸液添加劑即可滿足使用要求。

2.2.2酸液添加劑的緩蝕效果實驗方法依據《SY/T 5405-1996酸化用緩蝕劑性質實驗方法及評價指標》，實驗結果（見表2）。

表2　氟硼酸解堵劑的腐蝕速率與添加劑濃度的關系

從表2中可以看出，隨著添加劑濃度的增加，解堵劑腐蝕速率均明顯下降，當濃度達到2％時，可以滿足現場施工的技術要求。

實驗結果表明，在氟硼酸解堵劑中添加劑使用量根據實際情況定為2％～2.5％。

2.3土酸、氟硼酸溶蝕性能比較

60℃時，將最佳酸液配方（JDF）、常規土酸（12％ HCl+3％HF）、市售氟硼酸分別做溶蝕實驗，實驗結果（見表3）。

表3　不同酸液溶蝕量表

從表3可以看出，市售氟硼酸的溶蝕作用比JDF差，而JDF溶蝕量比常規土酸慢得多。這充分說明了JDF氟硼酸解堵劑具有較好的緩速作用，同時又具有一定的溶蝕能力。

3　現場試驗

在進行了配方的篩選和優化后，對現場4口井進行單井的酸化解堵試驗。試驗數據（見圖3、圖4、圖5、圖6）。從圖3，圖4，圖5，圖6中可以看出，用氟硼酸解堵劑進行酸化解堵，有效期長，增產效果顯著，是一種性能良好的解堵劑產品。

4　結論

（1）通過正交實驗，優選出了適合冀東油田淺層顆粒運移堵塞的氟硼酸解堵劑配方。

（2）對產品性能進行了實驗室驗證，結果表明氟硼酸解堵劑有很好的緩速、降低表面張力和低腐蝕性能。

（3）與土酸和市場同類產品性能進行了對比實驗，實驗證明，氟硼酸解堵劑性能優于土酸和市場同類產品。

（4）對氟硼酸解堵劑進行了現場實驗并取得了成功，表明研制的這種新型解堵劑適合冀東油田實際情況，達到了預期的研制目的。

圖3　G119-2酸化解堵產液變化曲線

圖4　G108-7氟時硼間酸’解d堵效果曲線

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圖6M17-17氟硼酸解堵效果曲線

［1］楊永華，胡丹，林立世.砂巖酸化非常規土酸酸液綜述［J］.海洋石油，2006，26（3）：61-65.

［2］陶德倫.G104-5稠油區塊采油工程技術的研究和應用［M］.北京：石油工業出版社，1998.

［3］李會平.疏松砂層微粒運移特征及對油井動態影響［M］.北京：石油工業出版社，1998.

［4］趙福麟.采油化學［M］.北京：石油工業出版社，1989.

［5］王冬梅，張建利，王勇，等.疏松砂巖油藏氟硼酸酸化技術研究與應用［J］.鉆采工藝，2003，26（4）：48-49.

［6］汪竹，宋克煒，蘆維國，等.有機氟硼酸在王家崗敏感性地層的應用［J］.油田化學，2004，24（1）：10-12.

Study and application of fluoborate plug removal agent

YAN Fangping
（Chengde Petroleum College，Chengde Hebei 067000，China）

Mud acid is used as the main plug removal agent in Jidong oilfield.At the early period，it has obvious effect，however，near wellbore binding material has been corroded seriously and sanding appeared near wellbore，which has bad influence on production.Through orthogonal experiment，fluoborate plug removal agent has been selected which is suitable for particle migration in the shallow level in Jidong oilfield.It shows that fluoborate plug removal agent has a better performance in retardance，reducing surface tension and corrosion，and at the same time it is successful in the field test and has achieved the expected aim. This new plug removal agent in suitable for the factual condition in Jidong oilfield.

Jidong oilfield；fluoborate plug removal agent；field test

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.01.018

TE254.4

A

1673-5285（2015）01-0065-04

2014－11－28

閆方平，男（1981-），漢，碩士研究生，河北省承德石油高等專科學校石油工程系講師，主要從事油田防垢防腐工藝方面的研究工作，郵箱：yanfp@126.com。