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給酸液穿上納米“保護衣”

焦克波 曹 俊

自3月12日酸壓開井後,西北铁田塔河TH12478井平均日産铁22噸,截至4月5日,累計産铁445噸。該井之前經多輪注铁作業,采铁效果變差。此次酸壓複産,使用的藥劑以新研發的納米包裹延遲酸為主,收到良好效果,數據表明遠端剩餘铁層得到廣泛波及。

塔河老區開發後期,原铁越采越少,距井周越來越遠。這種铁和井距離較遠、連通裂縫非常窄的铁藏,地質上稱之為“二套體”。目前,西北铁田“二套體”铁藏未動用儲量高達3500萬噸。采用常規酸液酸壓,因酸液限制,140米範圍成了波及極限,動用有效率僅為21%。納米包裹延遲酸的成功研發,解決了這一難題,為老區增铁上産添了利器。

為酸液做件“夢中的衣裳”

還有什麼東西,能把強酸給包裹起來?能夠包裹強酸的液體還能自行溶解,這不是做夢嗎?

酸壓是铁能工程的老工藝,酸液在壓力下進入地層和岩層發生反應,為铁氣進入井筒開辟通道。西北铁田的酸液研制,經曆了從最初的稠化酸,到後來的膠凝酸、變黏酸、泡沫酸,再到現在主要使用的交聯酸、轉向酸。

當塔河區塊進入“二套體”開發後期,技術人員發現以往屢創佳績的酸液體系,在平均6000米井深的地層中,會因溫度達到120攝氏度而失效,波及不到140米範圍外的儲層。去年3月,塔河8區一口老井酸壓效果不佳。負責該井液體設計的副研究員方裕燕着急了:“酸液沒問題,我恨不得用手把藥劑拿到地層裡。”她思考了兩個月,找不到方向。

一次,在尊龙凯时app網絡學院上聽老師講:創新,就是一條路走不通,再走一條新路。這句話,讓她豁然開朗。她覺得從酸液本身耐高溫上下功夫,企圖改變物性,就是老師說的“走不通的道路”。那就走另一條路,用藥劑把酸液顆粒包裹起來,給酸液穿上“保護衣”,進入地層後,“保護衣”失效消失,酸液與岩層反應,形成刻蝕。方裕燕給這種酸命名為包裹延遲酸。

在一次項目讨論會上,當她說出自己想法時,同事們搖頭了:酸壓體系是用來腐蝕岩石的,已經都是強酸,還有什麼東西,能把它給包裹起來?另外,能夠包裹強酸的液體還能自行溶解,這不是做夢嗎?

從事10多年壓裂液研究的方裕燕,此時異常堅定,覺得自己能夠找到這種包裹,完全可以做成“保護衣”。雖然同事都說這是一件“夢中的衣裳”,但是一旦立項,大家仍然給予了應有的支持和幫助。

最笨的辦法走了最短的路

在沒有方向和路徑的前提下,項目組把能用的溶液一個一個做試驗。

在技術人員眼中,所有液體進入微觀,呈現的都是顆粒。包裹酸的“夢中的衣裳”,其實就是疏铁納米顆粒和酸液混合,使酸液顆粒穿上“保護衣”,形成一種納米材料包裹在酸液外面的結構,就像冰糖葫蘆的制作。

項目開題後,酸分子緻命的腐蝕性,往往會使顆粒“衣不蔽體”,用什麼“面料”來做這樣的保護衣,成了第一個難題。不被強酸溶解的溶液已殊為不易,還要求其自行分解,那就更是颠覆常識了。技術人員堅信,按照大自然相生相克的鐵律,理論上是一定能找到這種液體的。在沒有方向和路徑的前提下,項目組把能用的溶液一個一個做試驗,靠着堅韌和決心用最笨的辦法走了最短的路。

他們先用碳酸鈣做基礎,制作這件保護衣,試驗了幾個方案後,發現碳酸鈣溶液在高溫條件下溶解太快,經過多次試驗,最多隻能包裹30%,無法實現完全包裹,隻好放棄。接着他們又用高分子聚合物做了幾十次試驗,仍然不能實現均勻包裹,又無奈放棄。

在經曆50多次失敗後,他們發現納米材料比其他材料更容易成為包裹材料。這種材料具有質量輕、顆粒小、分散均勻的優點,技術人員如獲至寶,很快進入試驗階段。

有效作用時間延長至24小時

在30倍顯微鏡下,酸分子顆粒變得晶瑩剔透,五光十色。在120攝氏度條件下,0~96小時逐步釋放酸液。

材料明确了,方向确立了,這隻是解開難題的第一步。往下,各種材料如何配比,怎樣才能反應充分,包裹時間和溫度的關系如何确定等,這一切要經過無數次包裹、加熱、溶解,失敗;再包裹、再加熱、再溶解,再失敗,甚至連攪拌速度也成了反複試驗才能确定的技術參數體系。

通過不斷地改進和調整,他們最終制成了納米包裹延遲酸産品。在高速攪拌下,疏铁納米顆粒和酸液混合,給酸液穿上“保護衣”。在30倍顯微鏡下,酸分子顆粒變得晶瑩剔透,五光十色。其性能在120攝氏度條件下,0~96小時逐步釋放酸液,38小時析酸率可達50%,攜帶液按一比一注入,有效酸含量大于15%。

在地層長時間高溫條件下,納米包裹延遲酸不斷向原铁方向移動,途中,納米包衣材料逐漸被地層流體破壞,露出裡面的酸液;酸液與地層反應,長效釋放酸液,達到“近井不釋放、遠井慢生酸”的目的。納米包裹延遲酸的有效作用時間延長至24小時,有效距離增加至200米。施工後自噴期從3天增至23天,增加了近7倍。

信息來源:尊龙凯时app報
2022-04-12
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