采油工程方案设计讲

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1、1采油工程方案设计采油工程方案设计陈陈 德德 春春石油大学（华东）石油工程学院石油大学（华东）石油工程学院20052005年年1111月月2第九章 酸处理技术主要内容：主要内容：9.1 碳酸盐岩地层盐酸处理碳酸盐岩地层盐酸处理9.2 酸化压裂技术酸化压裂技术9.3 砂岩油气层的土酸处理砂岩油气层的土酸处理9.4 酸液及添加剂酸液及添加剂9.5 酸处理工艺酸处理工艺3酸化原理：酸化原理：通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙(裂缝裂缝)内堵塞物等的溶解和溶内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。将少量酸液注入井

2、筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。能力的裂缝。第九章 酸处理技术49.1 9.1 碳酸盐岩地层的盐酸处

3、理碳酸盐岩地层的盐酸处理碳酸盐岩地层主要成分：碳酸盐岩地层主要成分：方解石方解石和和白云石白云石目的：目的：解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，或扩大沟通油气岩层原有的孔解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，或扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝，提高油气层的渗流性。隙和裂缝，提高油气层的渗流性。9.1.1 9.1.1 盐酸与碳酸盐岩的化学反应盐酸与碳酸盐岩的化学反应2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO24HCl+MgCa(CO3)2CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2 生成物状态：生成物状态：氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳气体大氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳气体大部分呈游离状态的微小

4、气泡，分散在残酸溶液中，有助于残酸溶液从部分呈游离状态的微小气泡，分散在残酸溶液中，有助于残酸溶液从油气层中排出。油气层中排出。5高浓度盐酸处理的优点：高浓度盐酸处理的优点：(1)(1)浓度越高，其溶蚀能力越强，溶解一定体积的碳酸盐浓度越高，其溶蚀能力越强，溶解一定体积的碳酸盐岩石所需要的浓酸体积较少，残酸溶液也较少，易于从油、岩石所需要的浓酸体积较少，残酸溶液也较少，易于从油、气层中排出。气层中排出。(2)(2)能解决酸化中的腐蚀问题，可获得较好的酸化效果。能解决酸化中的腐蚀问题，可获得较好的酸化效果。(3)(3)高浓度盐酸活性耗完时间相对长，酸液渗入油气层的高浓度盐酸活性耗完时间相对长，酸

5、液渗入油气层的深度也较大，酸化效果好。深度也较大，酸化效果好。9.1 9.1 碳酸盐岩地层的盐酸处理碳酸盐岩地层的盐酸处理6酸酸岩反应系统示意图岩反应系统示意图酸液中的酸液中的H H+传递到碳酸盐岩表面；传递到碳酸盐岩表面；H H+在岩面与碳酸盐进行反应；在岩面与碳酸盐进行反应；反应生成物反应生成物CaCa2+2+、MgMg2+2+和和COCO2 2气泡气泡离开岩面。离开岩面。酸岩反应速度：酸岩反应速度：指单位时间内酸浓度降低值或单位时指单位时间内酸浓度降低值或单位时间内岩石单位反应面积的溶蚀量。间内岩石单位反应面积的溶蚀量。表面反应表面反应9.1 9.1 碳酸盐岩地层的盐酸处理碳酸盐岩地层的

6、盐酸处理7扩散边界层的浓度分布扩散边界层的浓度分布溶液内部：溶液内部：没有离子浓度差没有离子浓度差边界层内部：边界层内部：存在离子浓度差存在离子浓度差由于边界层内存在离子浓度差，反应物和生由于边界层内存在离子浓度差，反应物和生成物在各自的离子浓度梯度作用下向相反的成物在各自的离子浓度梯度作用下向相反的方向传递。方向传递。酸液中酸液中H H+的传递方式的传递方式：对流对流和和扩散扩散影响反应速度因素影响反应速度因素：H H+传质速度传质速度、H H+反应速度反应速度和和生成物离开岩面速度生成物离开岩面速度9.1 9.1 碳酸盐岩地层的盐酸处理碳酸盐岩地层的盐酸处理H H+透过边界层达透过边界层达

7、到岩面的速度到岩面的速度89.1.2 9.1.2 影响酸岩反应速度的因素影响酸岩反应速度的因素(1)(1)酸岩复相反应速度表达式酸岩复相反应速度表达式 根据菲克定律，导出表示酸岩反应速度和扩散边界层内离子浓度梯根据菲克定律，导出表示酸岩反应速度和扩散边界层内离子浓度梯度的关系式：度的关系式：yCVSDKCtCHn酸岩瞬间的反应速度酸岩瞬间的反应速度H H+的传质系数的传质系数面容比面容比酸液浓度梯度酸液浓度梯度9.1 9.1 碳酸盐岩地层的盐酸处理碳酸盐岩地层的盐酸处理99.1 9.1 碳酸盐岩地层的盐酸处理碳酸盐岩地层的盐酸处理（2 2）影响酸岩复相反应速度的因素分析）影响酸岩复相反应速度的

8、因素分析 面容比面容比面容比越大，反应速度也越快面容比越大，反应速度也越快 酸液的流速酸液的流速酸液流动速度增加，反应速度加快酸液流动速度增加，反应速度加快 酸液的类型酸液的类型强酸反应速度快，弱酸反应速度慢强酸反应速度快，弱酸反应速度慢10 盐酸的质量分数盐酸的质量分数盐酸质量分数对反应速度影响24242525相同浓度条件下，初始浓相同浓度条件下，初始浓度越大，余酸的反应速度度越大，余酸的反应速度越慢，因此浓酸的反应时越慢，因此浓酸的反应时间长，有效作用范围越大间长，有效作用范围越大9.1 9.1 碳酸盐岩地层的盐酸处理碳酸盐岩地层的盐酸处理盐酸浓度增加，盐酸浓度增加，反应速度增加反应速度增

9、加盐酸浓度增盐酸浓度增加，反应速加，反应速度反而降低度反而降低11 温度温度温度升高，温度升高，H H+热运动加剧，传质速度加热运动加剧，传质速度加快，酸岩反应速度加快快，酸岩反应速度加快温度对反应速度的影响温度对反应速度的影响 压力压力压力增加，反应速度减慢压力增加，反应速度减慢压力对反应速度的影响压力对反应速度的影响 其它因素其它因素 岩石的化学组分、物理化学性质、岩石的化学组分、物理化学性质、酸液粘度等酸液粘度等提高酸化效果的措施：提高酸化效果的措施：降低面容比，提高酸液流速，使用稠化盐酸、高浓度盐酸和多组分酸，以降低面容比，提高酸液流速，使用稠化盐酸、高浓度盐酸和多组分酸，以及降低井底

10、温度等。及降低井底温度等。9.1 9.1 碳酸盐岩地层的盐酸处理碳酸盐岩地层的盐酸处理12酸化压裂：酸化压裂：用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。作用原理作用原理：(1)(1)靠水力作用形成裂缝；靠水力作用形成裂缝；(2)(2)靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导流能力，可达到提高地层渗透性的目的。的导流能力，可达到提高地层渗透性的目的。相同点：相同点：基本原理和目的相同。基本原理和目的相同。不同点：不同点：

11、实现其导流性的方式不同。实现其导流性的方式不同。9.2 9.2 酸化压裂技术酸化压裂技术13裂缝有效长度裂缝有效长度导流能力导流能力酸液的滤失特性酸液的滤失特性取决于酸液对地层岩石矿物的取决于酸液对地层岩石矿物的溶解量以及不均匀刻蚀的程度溶解量以及不均匀刻蚀的程度酸酸压压效效果果酸岩反应速度酸岩反应速度裂缝内的流速控制裂缝内的流速控制9.2 9.2 酸化压裂技术酸化压裂技术149.2.1 9.2.1 酸岩复相反应有效作用距离酸岩复相反应有效作用距离残酸：残酸：当酸浓度降低到一定浓度时，酸液基本上失去溶蚀能力。当酸浓度降低到一定浓度时，酸液基本上失去溶蚀能力。活性酸的有效作用距离：活性酸的有效作

12、用距离：酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。裂缝的有效长度：裂缝的有效长度：活性酸的有效作用距离内仍具有相当导流能力的裂缝长度。活性酸的有效作用距离内仍具有相当导流能力的裂缝长度。9.2 9.2 酸化压裂技术酸化压裂技术15(1)酸岩反应的室内试验方法简介静态试验：静态试验：动态试验动态试验恒温、恒压、恒面容比；静止反应；定恒温、恒压、恒面容比；静止反应；定时测量酸浓度和岩石溶蚀量时测量酸浓度和岩石溶蚀量流动模拟试验：流动模拟试验：动力模拟试验：动力模拟试验：模拟酸液在地下流动反应的情况模拟酸液在地下流动反应的情况岩心转动而酸液静止，利用相岩心转

13、动而酸液静止，利用相似模拟处理方法似模拟处理方法9.2 酸化压裂技术16(2)(2)裂缝中酸浓度的分布规律裂缝中酸浓度的分布规律研究方法研究方法数学模拟数学模拟：求出裂缝中酸浓度分布的数学规律求出裂缝中酸浓度分布的数学规律物理模拟物理模拟：确定确定H H+传质系数传质系数D DH+H+9.2 酸化压裂技术17（3 3）酸液在裂缝中流动反应的偏微分方程）酸液在裂缝中流动反应的偏微分方程基本假设：基本假设：恒温恒压下，酸沿裂缝呈稳定层流状态；恒温恒压下，酸沿裂缝呈稳定层流状态；酸液为不可压缩液体；酸液为不可压缩液体；酸密度均一；酸密度均一；传质系数与浓度无关。传质系数与浓度无关。22HyxyCDy

14、CuxCu对流扩散偏微分方程：对流扩散偏微分方程：9.2 9.2 酸化压裂技术酸化压裂技术18（4 4）酸浓度分布规律及计算图的应用）酸浓度分布规律及计算图的应用边边界界条条件件0yC0y,xCCy,xC0y2Wy00 x 裂缝入口端酸浓度为初始浓度裂缝入口端酸浓度为初始浓度C C0 0 裂缝壁面处，对盐酸与石灰岩反应来说，表面反应速度与传质速裂缝壁面处，对盐酸与石灰岩反应来说，表面反应速度与传质速度相比，可视为无限大，故壁面上的酸浓度度相比，可视为无限大，故壁面上的酸浓度C=0C=0 裂缝中心位置且垂直于壁面的方向上，酸浓度梯度为零裂缝中心位置且垂直于壁面的方向上，酸浓度梯度为零酸沿平板流动

15、反应俯视示意图酸沿平板流动反应俯视示意图9.2 酸化压裂技术19有滤失情况下酸液有效作用距离计算图9.2 酸化压裂技术20图版应用方法：图版应用方法：（已知计算断面位置：（已知计算断面位置x处酸液的浓度）处酸液的浓度）1 1）根据物理参数计算皮克利特数）根据物理参数计算皮克利特数N NP P2 2）根据给定裂缝中任意断面的位置）根据给定裂缝中任意断面的位置x x，计算相应的无因次距离，计算相应的无因次距离L LD D3 3）利用计算图，两坐标位置的垂线相交，得到）利用计算图，两坐标位置的垂线相交，得到x x位置的无因次位置的无因次酸浓度值，即任意断面位置酸浓度值，即任意断面位置x x的酸浓度的

16、酸浓度C C值。值。：（已知计算：（已知计算C/C0处的距离）处的距离）根据皮克利特数根据皮克利特数N NP P ，给定的，给定的C/CC/C0 0值，利用图版查出相应的无因次值，利用图版查出相应的无因次距离距离L LD D 。从而算出酸浓度降至预定的。从而算出酸浓度降至预定的C/CC/C0 0时，活性酸的有效作用时，活性酸的有效作用距离距离x x值。值。9.2 酸化压裂技术21破裂地层后某一时间时活性酸有效作用距离的步骤：破裂地层后某一时间时活性酸有效作用距离的步骤：由滤失系数由滤失系数C C计算酸液平均滤失速度计算酸液平均滤失速度v v；计算时间计算时间t t时的动态裂缝尺寸（长度时的动态

17、裂缝尺寸（长度L L及平均缝宽及平均缝宽W W）；）；根据排量根据排量Q Q、油层有效厚度油层有效厚度h h及缝宽及缝宽W W求裂缝入口端平求裂缝入口端平均流速均流速u u0 0；根据根据H H+有效传质系数有效传质系数求皮克利特数求皮克利特数N NP P；根据图版查无因次距离数根据图版查无因次距离数L LD D；求酸液有效作用距离求酸液有效作用距离x x。9.2 酸化压裂技术？22(5)(5)确定有效传质系数的物理模拟原理确定有效传质系数的物理模拟原理物理模型的简化物理模型的简化 u0u0图7-11 无滤失情况下酸沿裂缝流动反应示意图假设岩板不滤失假设岩板不滤失对流扩散微分方程对流扩散微分方

18、程22H0yCDxCu9.2 酸化压裂技术23简化偏微分方程的解简化偏微分方程的解 用分离变量法和傅立叶级数，得到用分离变量法和傅立叶级数，得到x x方向任一横断面方向任一横断面上的平均酸浓度为：上的平均酸浓度为：0nS)1n2(2202e)1n2(1C8xC20H2WuxDS令令x=Lx=L，则，则0ns)1n2(2202e)1n2(18C)L(CH220H2DWQLhWuLDS裂缝出口酸浓度与入口酸浓度比值裂缝出口酸浓度与入口酸浓度比值9.2 酸化压裂技术24(4)(4)有效传质系数曲线图有效传质系数曲线图有效传质系数与雷诺数关系曲线图有效传质系数与雷诺数关系曲线图9.2 酸化压裂技术25

19、增加酸液有效作用距离的方法或措施：增加酸液有效作用距离的方法或措施：(1)(1)在地层中产生较宽的裂缝在地层中产生较宽的裂缝(2)(2)较低的氢离子有效传质系数较低的氢离子有效传质系数(3)(3)采用较高的排量采用较高的排量(4)(4)采用尽可能小的滤失速度采用尽可能小的滤失速度矿场措施：矿场措施：(1)(1)采用泡沫酸、乳化酸或胶化酸等以减少氢离子传质系数采用泡沫酸、乳化酸或胶化酸等以减少氢离子传质系数(2)(2)采用前置液酸压的方法以增加裂缝宽度采用前置液酸压的方法以增加裂缝宽度(3)(3)适当提高排量及添加防滤失剂以增加有效酸液深入缝中适当提高排量及添加防滤失剂以增加有效酸液深入缝中的能

20、力的能力9.2 酸化压裂技术269.2.2 9.2.2 前置液酸压设计方法前置液酸压设计方法前置液酸压：前置液酸压：在酸压过程中，用高粘液体当作前置液，先在酸压过程中，用高粘液体当作前置液，先把地层压开裂缝，然后再注入酸液的这样一把地层压开裂缝，然后再注入酸液的这样一种压裂工艺。种压裂工艺。优点：优点：(1)(1)粘度高，滤失量小，可形成较宽、较长的裂缝粘度高，滤失量小，可形成较宽、较长的裂缝(2)(2)减少裂缝的面容比，从而降低酸液的反应速度，增减少裂缝的面容比，从而降低酸液的反应速度，增大酸的有效作用距离大酸的有效作用距离作用机理：作用机理：(1)(1)预先冷却地层，岩石温度下降，起缓蚀作

21、用预先冷却地层，岩石温度下降，起缓蚀作用(2)(2)酸液在高粘液体中指进现象。酸液在高粘液体中指进现象。酸液指进示意图酸液指进示意图9.2 9.2 酸化压裂技术酸化压裂技术27KKWKKWrrRrRJJffffewelnlnln0前置液酸压前置液酸压设计步骤：设计步骤：(1)(1)计算裂缝几何尺寸计算裂缝几何尺寸(2)(2)计算缝中酸液温度计算缝中酸液温度(3)(3)计算酸液有效作用距离计算酸液有效作用距离(4)(4)计算酸压后裂缝导流能力计算酸压后裂缝导流能力(5)(5)计算增产比计算增产比简化计算方法：认为缝的几何尺寸由注入的前置液造成。简化计算方法：认为缝的几何尺寸由注入的前置液造成。简

22、化为在某一平均温度下的酸的反应。简化为在某一平均温度下的酸的反应。用上一节的酸液有效作用距离计算方法。用上一节的酸液有效作用距离计算方法。先求出在壁面上均匀溶蚀的缝宽和缝的理论导流能力，先求出在壁面上均匀溶蚀的缝宽和缝的理论导流能力，再考虑裂缝在应力作用下的导流能力。再考虑裂缝在应力作用下的导流能力。9.2 酸化压裂技术289.3 9.3 砂岩油气层的土酸处理砂岩油气层的土酸处理砂岩砂岩砂砂 粒粒粒间胶结物粒间胶结物石英和长石石英和长石硅酸盐类硅酸盐类(如粘土如粘土)和碳酸盐类物质和碳酸盐类物质 通过酸液溶解砂粒之间的胶结物和部分砂粒，通过酸液溶解砂粒之间的胶结物和部分砂粒，或孔隙中的泥质堵塞

23、物，或其它酸溶性堵塞物以恢或孔隙中的泥质堵塞物，或其它酸溶性堵塞物以恢复、提高井底附近地层的渗透率。复、提高井底附近地层的渗透率。299.3.1 9.3.1 酸化原理酸化原理 (1)(1)氢氟酸与硅酸盐类以及碳酸盐类反应时，其生成物中氢氟酸与硅酸盐类以及碳酸盐类反应时，其生成物中有气态物质和可溶性物质，也会生成不溶于残酸液的沉淀。有气态物质和可溶性物质，也会生成不溶于残酸液的沉淀。2HF+CaCO2HF+CaCO3 3=CaF=CaF2 2+CO+CO2 2+H+H2 2O O16HF+CaAl16HF+CaAl2 2SiSi2 2O O8 8=CaF=CaF2 2+2AlF+2AlF3 3+

24、2SiF+2SiF4 4+8H+8H2 2O O酸液浓度高，酸液浓度高，CaFCaF2 2处于溶解状态；酸液浓度低，产生沉淀。处于溶解状态；酸液浓度低，产生沉淀。(2)(2)氢氟酸与石英的反应氢氟酸与石英的反应6HF+SiO6HF+SiO2 2=H=H2 2SiFSiF6 6+2H+2H2 2O O 氟硅酸氟硅酸(H(H2 2SiFSiF6 6)在水中可解离为在水中可解离为H H+和和SiFSiF6 62+2+；后者与；后者与CaCa2+2+、NaNa+、K K+、NHNH4 4+等离子相结合，生成的等离子相结合，生成的CaSiFCaSiF6 6、(NH(NH4 4)2 2SiFSiF6 6易

25、溶于水，而易溶于水，而NaNa2 2SiFSiF6 6及及K K2 2SiFSiF6 6均为不溶物质，会堵塞地层。均为不溶物质，会堵塞地层。9.3 9.3 砂岩油气层的土酸处理砂岩油气层的土酸处理30(3)(3)氢氟酸与砂岩中各种成分的反应速度各不相同氢氟酸与砂岩中各种成分的反应速度各不相同 盐酸和碳酸盐的反应速度比氢氟酸与碳酸盐盐酸和碳酸盐的反应速度比氢氟酸与碳酸盐的反应速度还要快，因此土酸中的盐酸成分可先的反应速度还要快，因此土酸中的盐酸成分可先把碳酸盐类溶解掉，从而能充分发挥氢氟酸溶蚀把碳酸盐类溶解掉，从而能充分发挥氢氟酸溶蚀粘土和石英成分的作用。粘土和石英成分的作用。9.3 9.3 砂

26、岩油气层的土酸处理砂岩油气层的土酸处理氢氟酸氢氟酸:碳酸盐碳酸盐 硅酸盐硅酸盐(粘土粘土)石英石英319.3.2 9.3.2 土酸处理设计土酸处理设计10101515的的HClHCl及及3 38 8的的HFHF混合成的混合成的土酸土酸泥质含量较高泥质含量较高:氢氟酸浓度取上限，盐酸浓度取下限氢氟酸浓度取上限，盐酸浓度取下限碳酸盐含量较高碳酸盐含量较高:盐酸浓度取上限，氢氟酸浓度取下限盐酸浓度取上限，氢氟酸浓度取下限逆土酸逆土酸：氢氟酸浓度超过盐酸浓度：氢氟酸浓度超过盐酸浓度(如如6 6HF+3HF+3HCl)HCl)。9.3 9.3 砂岩油气层的土酸处理砂岩油气层的土酸处理32（1 1）土酸酸

27、化设计步骤）土酸酸化设计步骤1)1)确信处理井是由于油气层损害造成的低产或低注入量确信处理井是由于油气层损害造成的低产或低注入量2)2)选择适宜的处理液配方选择适宜的处理液配方3)3)确定注入压力或注入排量，以便在低于破裂压力下施工确定注入压力或注入排量，以便在低于破裂压力下施工4)4)确定处理液量确定处理液量前置液前置液(预冲洗液）预冲洗液）酸酸 化化 液液替置液替置液(后冲洗液后冲洗液)避免地层水与避免地层水与HFHF接触；防止接触；防止HFHF与碳酸盐反与碳酸盐反应生成沉淀；以提高应生成沉淀；以提高HFHF的酸化效果。的酸化效果。根据损害半径来确定。根据损害半径来确定。用经验方法确定用经

28、验方法确定将正规处理酸液驱离井筒半径将正规处理酸液驱离井筒半径12121515倍以外。倍以外。9.3 9.3 砂岩油气层的土酸处理砂岩油气层的土酸处理33（2 2）提高土酸处理效果的方法）提高土酸处理效果的方法影响土酸处理效果的因素：影响土酸处理效果的因素：(1)(1)在高温油气层内由于在高温油气层内由于HFHF的急剧消耗，导致处理的的急剧消耗，导致处理的范围很少；范围很少；(2)(2)土酸的高溶解能力可能局部破坏岩石的结构造成土酸的高溶解能力可能局部破坏岩石的结构造成出砂；出砂；(3)(3)反应后脱落下来的石英和粘土等颗粒随液流运移，反应后脱落下来的石英和粘土等颗粒随液流运移，堵塞地层。堵塞

29、地层。9.3 9.3 砂岩油气层的土酸处理砂岩油气层的土酸处理34提高酸处理效果的方法提高酸处理效果的方法:1 1）同时将氟化铵水溶液与有机脂）同时将氟化铵水溶液与有机脂(乙酸甲脂乙酸甲脂)注入地层，注入地层，一定时间后有机脂水解生成有机酸一定时间后有机脂水解生成有机酸(甲酸甲酸)，有机酸与氟，有机酸与氟化铵作用生成氢氟酸。化铵作用生成氢氟酸。2 2）利用粘土矿物的离子交换性质，在粘土颗粒上就地产）利用粘土矿物的离子交换性质，在粘土颗粒上就地产生氢氟酸生氢氟酸(自生土酸自生土酸)。4 4）国外采用互溶剂）国外采用互溶剂土酸处理等技术提高酸化效果。土酸处理等技术提高酸化效果。3 3）使用替换酸，

30、如氟硼酸。）使用替换酸，如氟硼酸。9.3 9.3 砂岩油气层的土酸处理砂岩油气层的土酸处理359.4 9.4 酸液及添加剂酸液及添加剂9.4.1 9.4.1 常用酸液种类及性能常用酸液种类及性能(1)(1)盐酸盐酸单位体积盐酸可产生较多的，利于废酸的排出；单位体积盐酸可产生较多的，利于废酸的排出；高浓度盐酸处理的优点高浓度盐酸处理的优点酸岩反应速度相对变慢，有效作用范围增大；酸岩反应速度相对变慢，有效作用范围增大；单位体积盐酸可产生较多氯化钙、氯化镁，提单位体积盐酸可产生较多氯化钙、氯化镁，提高了废酸的粘度，控制了酸岩反应速度，并有利高了废酸的粘度，控制了酸岩反应速度，并有利于悬浮、携带固体颗

31、粒从地层中排出；于悬浮、携带固体颗粒从地层中排出；受到地层水稀释的影响较小。受到地层水稀释的影响较小。36高浓度盐酸处理的高浓度盐酸处理的主要缺点：主要缺点：与石灰岩反应速度快，特别是高温深井，由于地层温与石灰岩反应速度快，特别是高温深井，由于地层温度高，盐酸与地层作用太快，因而处理不到地层深部；度高，盐酸与地层作用太快，因而处理不到地层深部；盐酸会使金属坑蚀成许多麻点斑痕，腐蚀严重；盐酸会使金属坑蚀成许多麻点斑痕，腐蚀严重；含量较高的井，盐酸处理易引起钢材的氢脆断裂。含量较高的井，盐酸处理易引起钢材的氢脆断裂。9.4 9.4 酸液及添加剂酸液及添加剂37(2)(2)甲酸和乙酸甲酸和乙酸 有机

32、弱酸，反应速度比同浓度的盐酸要慢几倍到十有机弱酸，反应速度比同浓度的盐酸要慢几倍到十几倍，适用于高温深井。几倍，适用于高温深井。9.4 9.4 酸液及添加剂酸液及添加剂(3)(3)多组分酸多组分酸 多组分酸是一种或几种有机酸与盐酸的混合物，主要多组分酸是一种或几种有机酸与盐酸的混合物，主要起缓速作用，可以得到较大的有效酸化处理范围。起缓速作用，可以得到较大的有效酸化处理范围。38(4)(4)乳化酸乳化酸乳化酸即为油包酸型乳状液，其外相为原油。乳化酸即为油包酸型乳状液，其外相为原油。要求：要求：在地面条件下稳定在地面条件下稳定(不易破乳不易破乳)和在地层条件下不稳定和在地层条件下不稳定(能破乳能

33、破乳)。主要作用（或优点）主要作用（或优点）粘度较高，能形成较宽的裂缝，减少裂缝的面容比，有利于延缓酸岩粘度较高，能形成较宽的裂缝，减少裂缝的面容比，有利于延缓酸岩的反应速度。的反应速度。酸滴不会立即与岩石接触，油酸乳状液可把活性酸携带到油气层深部，酸滴不会立即与岩石接触，油酸乳状液可把活性酸携带到油气层深部，扩大了酸处理的范围。扩大了酸处理的范围。酸液并不与井下金属设备直接接触，可很好地解决防腐问题。酸液并不与井下金属设备直接接触，可很好地解决防腐问题。9.4 9.4 酸液及添加剂酸液及添加剂主要缺点主要缺点:摩阻较大，施工注入排量受到限制摩阻较大，施工注入排量受到限制39(5)(5)稠化酸

34、稠化酸指在盐酸中加入增稠剂指在盐酸中加入增稠剂(或称胶凝剂或称胶凝剂)，使酸，使酸液粘度增加。液粘度增加。主要作用：主要作用：降低氢离子向岩石壁面的传递速度；降低氢离子向岩石壁面的传递速度；由于胶凝剂的网状分子结构，束缚了氢离子的活动，由于胶凝剂的网状分子结构，束缚了氢离子的活动，从而起到缓速的作用。从而起到缓速的作用。主要优点：主要优点：能压成宽裂缝、滤失量小、摩阻低、悬浮固体微粒的能压成宽裂缝、滤失量小、摩阻低、悬浮固体微粒的性能好等特性。性能好等特性。9.4 酸液及添加剂40(6)(6)泡沫酸泡沫酸用少量泡沫剂将气体用少量泡沫剂将气体(一般用氮气一般用氮气)分散于酸液中所制成。分散于酸液

35、中所制成。主要优点：主要优点：由于滤失量低而相对增加了酸液的溶蚀能力；由于滤失量低而相对增加了酸液的溶蚀能力；排液能力大，减少了对油气层的损害；排液能力大，减少了对油气层的损害；粘度高，在排液中可携带出对导流能力有害的粘度高，在排液中可携带出对导流能力有害的微粒。微粒。(7)(7)土酸土酸泥质含量高，碳酸盐岩含量少，油井泥浆堵塞较泥质含量高，碳酸盐岩含量少，油井泥浆堵塞较为严重而泥饼中碳酸盐含量又较低的油井。为严重而泥饼中碳酸盐含量又较低的油井。适用范围：适用范围：9.4 酸液及添加剂419.4.2 9.4.2 酸液添加剂酸液添加剂(1)(1)缓蚀剂缓蚀剂主要作用主要作用 减缓局部的电池的腐蚀

36、减缓局部的电池的腐蚀作用机理作用机理 抑制阴极腐蚀；抑制阴极腐蚀；抑制阳极腐蚀；抑制阳极腐蚀；在金属表面形成一层保护膜。在金属表面形成一层保护膜。(2)(2)表面活性剂表面活性剂主要作用：主要作用：可以降低酸液的表面张力；可以降低酸液的表面张力；减少注酸和排出残酸时的毛细管阻力；减少注酸和排出残酸时的毛细管阻力；防止在地层中形成油水乳状物防止在地层中形成油水乳状物便于残酸的排出。便于残酸的排出。9.4 9.4 酸液及添加剂酸液及添加剂42(3)(3)稳定剂稳定剂主要作用：主要作用：防止氢氧化铁沉淀，避免发生地层堵塞现象防止氢氧化铁沉淀，避免发生地层堵塞现象(4)(4)增粘剂和减阻剂增粘剂和减阻

37、剂主要作用：主要作用：延缓酸延缓酸岩岩反应速度，增大活性酸的有效作反应速度，增大活性酸的有效作用范围用范围可使稠化酸的摩阻损失低于水的摩阻损失。可使稠化酸的摩阻损失低于水的摩阻损失。(5)(5)暂时堵塞剂暂时堵塞剂主要作用：主要作用：堵塞高渗透层段孔道，溶蚀低渗透层段。堵塞高渗透层段孔道，溶蚀低渗透层段。9.4 9.4 酸液及添加剂酸液及添加剂439.5 9.5 酸处理工艺酸处理工艺酸处理效果影响因素：酸处理效果影响因素：(1)(1)井层选择、井层选择、(2)(2)酸化技术选择、酸化技术选择、(3)(3)酸化工艺参数选择酸化工艺参数选择(4)(4)施工质量等。施工质量等。449.5 9.5 酸

38、处理工艺酸处理工艺9.5.1 9.5.1 酸处理井层的选择酸处理井层的选择应优先选择在钻井过程中油气显示好、而试油效果差的井层。应优先选择在钻井过程中油气显示好、而试油效果差的井层。应优先选择邻井高产而本井低产的井层。应优先选择邻井高产而本井低产的井层。对于多产层的井，一般应进行选择性对于多产层的井，一般应进行选择性(分层分层)处理，首先处理低渗处理，首先处理低渗透地层。对于生产历史较长的老井，应临时堵塞开采程度高、油藏透地层。对于生产历史较长的老井，应临时堵塞开采程度高、油藏压力已衰减的层位，选择处理开采程度低的层位。压力已衰减的层位，选择处理开采程度低的层位。靠近油气或油水边界的井，或存在

39、气水夹层的井，一般只进行常靠近油气或油水边界的井，或存在气水夹层的井，一般只进行常规酸化，不宜进行酸压。规酸化，不宜进行酸压。对套管破裂变形，管外串槽等井况不适宜酸处理的井，应先进行对套管破裂变形，管外串槽等井况不适宜酸处理的井，应先进行修复，待井况改善后再处理。修复，待井况改善后再处理。459.5.2 9.5.2 酸处理方式酸处理方式常规酸化常规酸化(又称孔隙酸化又称孔隙酸化)与酸压与酸压(1)(1)常规酸化常规酸化：在低于地层破裂压力、不压开裂缝的情况下，把酸在低于地层破裂压力、不压开裂缝的情况下，把酸液挤入地层的一种酸处理方式。液挤入地层的一种酸处理方式。主要作用：主要作用：解除井底附近

40、地层的堵塞解除井底附近地层的堵塞主要缺点：主要缺点：面容比很大，酸岩反应速度很快，酸的有效作用范围很面容比很大，酸岩反应速度很快，酸的有效作用范围很小。不适用于堵塞范围较大的油气层以及对于低产油井。小。不适用于堵塞范围较大的油气层以及对于低产油井。(2)(2)酸酸 压压：在高于地层破裂下进行的一种酸化作业工艺。在高于地层破裂下进行的一种酸化作业工艺。一般应用于碳酸盐岩地层，其核心问题是一般应用于碳酸盐岩地层，其核心问题是提高酸液的提高酸液的有效作用距离和裂缝的导流能力有效作用距离和裂缝的导流能力。9.5 9.5 酸处理工艺酸处理工艺469.5.3 9.5.3 酸处理井的排液酸处理井的排液剩余压力剩余压力(井底压力井底压力)大于大于井筒液柱压力井筒液柱压力自喷方式自喷方式剩余压力剩余压力(井底压力井底压力)小于小于井筒液柱压力井筒液柱压力人工排液法人工排液法人工排液法：人工排液法：以降低液柱高度或密度的抽汲、气举法以降低液柱高度或密度的抽汲、气举法以助喷为主的增注液体二氧化碳或液氮法以助喷为主的增注液体二氧化碳或液氮法(END)9.5 9.5 酸处理工艺酸处理工艺