[发明专利]一种缝洞型油藏深部酸化用酸液雾化装置及其雾化方法

说明书

一种缝洞型油藏深部酸化用酸液雾化装置，包括气路系统、液路系统和雾化喷嘴；气路系统包括气体入口、空气压缩机；液路系统包括酸液入口、高压耐酸泵、双流式文丘里管；空气经空气压缩机加压后进入气体入口；酸液经高压耐酸泵加压后进入环形空腔，环形空腔用于积蓄酸液，环形空腔里的酸液通过壁上的酸液入口进入圆柱形空腔，在圆柱形空腔内由于水力空化作用形成酸雾，酸雾受圆柱形空腔约束为酸雾柱状流体，酸雾柱状流体在雾化发生器内部高速运动并最终从雾化发生器的雾化喷嘴喷出，雾化喷嘴直接与井筒相连。该装置具有较好的耐高温、耐高压、耐酸性能，可通过气、液路系统控制注入排量，保持较高酸液雾化率，提升缝洞型油藏的酸化效果。

技术领域

本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种缝洞型油藏深部酸化用酸液雾化装置及使用该装置进行雾化的方法。

背景技术

酸化是现今开发低孔隙度、低渗透率碳酸盐岩油藏的主要技术措施。影响酸化过程中碳酸盐岩溶蚀形态的主要因素为H⁺传质速度和表面反应速度。当H⁺传质速度小于表面反应速度时其溶蚀形态为面溶蚀，反之则为均匀溶蚀，只有当H⁺传质速度和表面反应速度相近时，其溶蚀形态才是蚓孔溶蚀。酸蚀蚓孔的形态可空间展布直接影响酸化效果。而H⁺传质速度和表面反应速度受到酸液注入速度和注入方式的影响。因此为了提高酸化施工效果，必须合理控制酸液注入速度、优选酸液注入方式。

缝洞型油藏的有效储集空间为裂缝、溶蚀孔和各种结构复杂、几何形状极不规则的洞穴，其中最主要的储集空间为溶洞。使用常规酸进行基质酸化时，注入的酸液一旦进入溶洞，酸液会在溶洞内积蓄，不但会造成酸液的浪费，更终止蚓孔延伸，影响酸化效果。且随着酸化井深度的增大，地层温度越来越高，给施工液体的耐温性能带来了一系列问题。高温地层环境下，酸岩反应速度会大幅升高，造成近井部分地层的过度酸化，而纵深方向得不到充分酸化，严重时甚至会导致酸化作业的失败。储层进行酸化改造时，液体酸在井筒、裂缝和孔隙中流动，反应时都要与地层发生显著的热交换，因而体系温度变化很大。温度变化必然影响液体的流变性和酸岩反应速率，最终影响蚓孔的几何尺寸、酸液有效作用距离等，从而影响酸化效果。此外，在进行常规酸化注酸施工时，施工摩阻较大，对施工设备要求很高，限制了施工排量，影响了有效蚓孔作用距离。

为改善常规酸酸化作业中存在的问题，结合缝洞型油藏常用的注气开采方式的特点，现有技术中已经有利用酸液雾化来酸化缝洞型油藏的施工方法。与常规酸相比，雾化酸更有利于缝洞型油藏的酸化：(1)雾化酸漏失量较少，酸液用量远少于液体酸；(2)雾化酸更有利于蚓孔穿洞；(3)雾化酸酸岩反应速率基本不受流速影响；(4)高温条件有利于维持雾化的稳定；(5)注酸时，雾化酸摩阻小。

在油田现场进行雾化酸酸化作业时，必须使用雾化发生器将酸液雾化，而应用较广的雾化发生器按雾化原理可分为2种，即超声雾化发生器和文丘里雾化发生器。超声雾化发生器的核心动力是超声波在液体中的空化作用，虽然液体温度越高，对空化的产生越有利，但当温度过高时，气泡中蒸汽压增大，因此气泡闭合时增强了缓冲作用，空化作用减弱，不利于油田深井的酸化应用。就现阶段来说，虽然国内一些科研院所对超声雾化特性及机理做了初步的研究，并取得了一定成果，但由于超声雾化机理较复杂，共振特性及影响因素较复杂，大部分的研究仅限于有关实验现象的分析。与超声雾化发生器相比，文丘里雾化发生器具有以下优点：(1)稳定的雾化效果：雾化颗粒细小、均匀，且在整个液量变化范围内，雾化颗粒大小稳定；(2)显著节能：在较低的气压、水压下可实现稳定的雾化，相对于压力喷射类雾化发生器，能量消耗低；(3)较大的流体流量调整范围：通过调节液体和气体的压力，喷雾液量可从零到最大设计流量之间连续调整，以适应频繁的变量喷雾工况；(4)优异的抗堵塞性能：喷嘴的孔径大，对杂质颗粒有较好的适应性；(5)纯机械性产品，无活动部件，故障率低，成本及维修费用低，使用寿命长。

表面活性剂是一类能够显著改变液体表面张力的化学品。在液体中，少量表面活性剂加入能够使液体静态表面张力迅速降低从而抑制了液滴的聚并。通过雾化酸装置的设计和配套用剂筛选相结合，得到一套适用于缝洞型油藏深度酸化的酸液雾化率改进体系。