近井地帶堵塞嚴(yán)重影響了油氣的正常生產(chǎn)，堵塞污染物主要分為有機(jī)沉積物和無機(jī)沉積物兩類。有機(jī)沉積物主要為原油中的石蠟、瀝青質(zhì)和注入緩蝕劑、聚合物等組分，由于多相流相平衡的變化或者儲層改造措施中注入的溶劑、氣體、酸液等不相容的體系改變了原油組成從而引發(fā)重質(zhì)組分析出、沉淀，并引發(fā)儲層潤濕性變化。無機(jī)沉積物主要由于管線和設(shè)備的腐蝕，使鐵離子逐漸被氧化，形成了氫氧化鐵和氫氧化亞鐵沉淀。另外，地層水礦化度高，當(dāng)注入水與地層水不配伍時，也會產(chǎn)生無機(jī)垢。

對于有機(jī)沉積物，現(xiàn)場常采用由芳香族混合溶劑和輔助溶劑組成的化學(xué)藥劑來處理。對于無機(jī)垢，酸化處理和螯合反應(yīng)是最常用的方法。常規(guī)解堵方法不能同時針對所有問題，而是需要注入一系列處理液來清除掉各類沉淀物。在多級注入處理中，清理時間長，流體體積大，嚴(yán)重影響項目的經(jīng)濟(jì)效益，特別是海上油氣田開發(fā)項目。另外，單獨處理有機(jī)垢或無機(jī)垢時，注入的單一功效的處理液可能會將無法處理的沉積垢推入儲層深部，加深后續(xù)改造難度。單相微乳酸（W/O或O/W）作為一種新型的解堵體系，可同時對有機(jī)垢及無機(jī)垢進(jìn)行溶解，近年來逐漸成為國內(nèi)外增產(chǎn)領(lǐng)域的研究熱點。開發(fā)了一種新型單相酸體系，對單相酸體系性能進(jìn)行了系統(tǒng)分析評價，并進(jìn)行了現(xiàn)場試驗，為單相酸體系工業(yè)化應(yīng)用提供借鑒參考。

1.實驗部分

1.1實驗材料

31%鹽酸，破乳劑（二酸二辛脂磺酸鈉），工業(yè)品，天津開發(fā)區(qū)跨越工貿(mào)有限公司。膠凝酸（20%HCl+0.8%稠化劑）、乳化酸（油相∶酸相=3∶7；油相∶93%柴油+7%乳化劑；酸相∶28.57%HCl）、轉(zhuǎn)向酸（20%HCl+6%VES）、芳烴溶劑、氟硼酸（10%HCl+8%HBF4）、土酸（12%HCl+3%HF）、鹽酸（20%HCl），工業(yè)品（中海油田服務(wù)服份有限公司）。碳酸鈣，碳酸鈉，氯化鈣，氯化鉀，氯化鈉，正庚烷，二甲苯：分析純（國藥化學(xué)試劑有限公司）。單相酸，自制；10#瀝青：工業(yè)品（邢臺鑫闊瀝青銷售有限公司）；減阻劑（陽離子聚丙烯酰胺），工業(yè)品（東營市同泰化工有限責(zé)任公司）。

1.2實驗裝置

旋轉(zhuǎn)圓盤儀（CRS-500型），美國巖心公司（Core Lab）制造；電導(dǎo)率儀（DDS-307型），上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；激光納米粒度儀（Nano ZS），英國馬爾文公司；界面張力儀，芬蘭Kibron公司，型號為DCAT 25；潤濕角測定儀（JC2000C系列），上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司；耐酸摩阻測試儀（HC-1），湖北創(chuàng)聯(lián)石油科技有限公司制造；巖心流動儀（CFS-10000型），美國巖心公司（Core Lab）制造。混合垢傷害模擬裝置，自建。

2.單相酸的制備

單相酸是一種外相為油、內(nèi)相為酸的納米均相分散體系。油相可選用原油或石油餾分如：汽油、柴油、煤油等，油相分子的結(jié)構(gòu)和鏈長對單相酸形成影響很大。由于單相酸設(shè)計用于解除有機(jī)、無機(jī)及其混合垢，油相的除垢性能是決定該體系溶解有機(jī)垢能力的關(guān)鍵，因此優(yōu)選芳烴溶劑為油相。酸相主要為鹽酸、氫氟酸、氟硼酸或其他混合酸。碳酸鹽巖常選用鹽酸作為酸液處理體系，當(dāng)碳酸鹽巖含量低于20%時，則使用土酸或氟硼酸體系。

通過擬三元相圖制備單相酸相圖，根據(jù)油相（O）、酸相（W）、表面活性劑（S）+助表面活性劑（A）的比例進(jìn)行三相圖的繪制。室溫下，固定油相（O）的加量，固定非離子表面活性劑（S1）與陽離子表面活性劑（S2）的質(zhì)量比，固定表面活性劑（S，S=S1+S2）與助表面活性劑（A）的質(zhì)量比。將不同比例下的液體進(jìn)行離心，然后進(jìn)行觀測，觀察體系由澄清透明（一相）變?yōu)榛鞚幔ǘ啵┑南嘧冞^程，在每次發(fā)生相變的同時記錄所滴加鹽酸的量，以O(shè)、S+A、W為三相，繪制擬三元相圖，見圖1。由圖1可知，在圖1的紅圈標(biāo)記區(qū)域，配方的經(jīng)濟(jì)性最好，是維持單相區(qū)域最小的表面活性劑用量（S+A），且該配方下的單相酸遇水遇油后仍可在較大范圍內(nèi)保持單相。

圖1單相酸的三相圖

考慮體系的降阻性能，添加了相互配伍的0.1%陽離子型聚丙烯酰胺減阻劑。另外，考慮酸液體系腐蝕、破乳、儲層黏土礦物水化膨脹及分散運移等，配套添加功能型添加劑，如：緩蝕劑、破乳劑、黏穩(wěn)劑等。

3.單相酸性能評價

3.1體系相連通性分析

導(dǎo)電行為是微乳液的重要性質(zhì)之一，電導(dǎo)測量還是區(qū)分普通乳狀液類型的經(jīng)典方法。通常O/W乳液型具有較大的電導(dǎo)率，而W/O型電導(dǎo)率較低。對W/O型微乳液相行為進(jìn)行研究并作出解釋：水滴位于被油相所包圍的內(nèi)核中，表面活性劑層位于油相和水相之間，此時導(dǎo)電主要是由油相的導(dǎo)電和乳化劑包裹的水核運動造成，電導(dǎo)值小。測定了鹽酸體系、單相酸和芳烴溶劑的電導(dǎo)率，實驗結(jié)果顯示：鹽酸體系電導(dǎo)率為100 mS/cm，芳烴溶劑電導(dǎo)率為0 mS/cm，單相酸電導(dǎo)率為1.16 mS/cm。單相酸電導(dǎo)率接近芳烴溶劑，表明單相酸為油包水單相微乳液體系。

3.2體系微納米結(jié)構(gòu)分析

采用激光粒度分析儀對單相酸粒徑及分布進(jìn)行了測定，實驗結(jié)果見圖2。可知單相酸粒徑大小分布在7～50 nm范圍之內(nèi)，分布較窄，為高斯分布，在單相微乳粒徑范圍內(nèi)。

圖2單相酸粒徑分布圖

3.3乳化測試分析

將單相酸與原油高速攪拌混合制備乳狀液，油水比3∶2。分別加入0.8%、1.0%、1.5%二酸二辛脂磺酸鈉破乳劑，水浴90℃，靜態(tài)放置，每隔10 min測量析出量，計算破乳率，實驗結(jié)果見圖3。加入1%破乳劑后，單相酸破乳率在1 h內(nèi)可達(dá)到90%以上。

圖3不同破乳劑加量下原油破乳曲線

3.4潤濕反轉(zhuǎn)及自吸測試

采用潤濕角測定儀對單相酸的潤濕角進(jìn)行測定，實驗結(jié)果見圖4。接觸角測試結(jié)果顯示：單相酸可將油濕的碳酸巖（接觸角～120°）潤濕改性為水濕（接觸角～30°），在溶蝕的同時，改善油相滲流。

圖4單相酸對油濕碳酸巖心的潤濕改性

設(shè)置不同液體進(jìn)行自吸實驗，對比親油巖心對于不同液體的自吸能力，實驗結(jié)果見圖5。對孔隙介質(zhì)而言，潤濕性控制兩相或多相流體的分布和流動。平衡時濕潤相與孔隙表面相互接觸，而非濕相占據(jù)孔隙的中央位置，介質(zhì)中發(fā)生兩相或多相流動時，毛管力與濕相流動方向一致，是非濕相自發(fā)進(jìn)入巖心介質(zhì)驅(qū)替潤濕相的阻力，對于油濕巖心介質(zhì)，很難發(fā)生水的自吸。從實驗結(jié)果可以看出，單相酸自吸效果和芳烴溶劑十分接近。

圖5不同液體自吸增重曲線