技能培訓講座酸化技術(shù)課件

1、提提 綱綱1 1、18951895，赫曼，赫曼 佛拉施佛拉施(Herman Frasch)(Herman Frasch)發(fā)明發(fā)明2 2、早期的除垢處理，吉普石油公司，鹽酸作為除垢劑、早期的除垢處理，吉普石油公司，鹽酸作為除垢劑3 3、 1932 1932，酸化新時代：，酸化新時代： 普爾石油公司與道化學公司普爾石油公司與道化學公司的磋商的磋商,HCl,HCl正式用于油氣井處理，酸化形成正常應(yīng)用正式用于油氣井處理，酸化形成正常應(yīng)用的技術(shù)酸化作業(yè)公司的形成的技術(shù)酸化作業(yè)公司的形成5 5、19331933，WilsonWilson與印第安那標準石油公司申請與印第安那標準石油公司申請HFHF處處理砂巖

2、工藝專利理砂巖工藝專利6 6、1940 Dowell 1940 Dowell 公司，土酸的首次工業(yè)性應(yīng)用公司，土酸的首次工業(yè)性應(yīng)用7 7、2020世紀世紀7070、8080年代，酸化理論深入研究，實驗手年代，酸化理論深入研究，實驗手段加強（段加強（19761976年，年，F(xiàn)oglerFogler，旋轉(zhuǎn)圓盤裝置），旋轉(zhuǎn)圓盤裝置）8 8、至今，全面工業(yè)化應(yīng)用、至今，全面工業(yè)化應(yīng)用酸液種類及用途酸液種類及用途酸液類型酸液類型酸液類型品 質(zhì)指 標 ， W /W %氯 化 氫 含 量鐵 含 量硫 酸 含 量鉛 含 量 3 1 0 .0 1 0 .0 7 0 .0 0 0 0 2酸液類型酸液類型酸液類型酸

3、液種類及濃度酸液種類及濃度1m3酸耗完溶蝕碳酸鈣重量酸耗完溶蝕碳酸鈣重量(kg)相對反應(yīng)時間相對反應(yīng)時間*7.5%鹽酸鹽酸15%鹽酸鹽酸28%鹽酸鹽酸106.5220.4440.00.71.06.010%甲酸甲酸10乙酸乙酸15乙酸乙酸109.085.0127.05.012.018.014%鹽酸鹽酸7.5甲酸甲酸14%鹽酸鹽酸10甲酸甲酸290.0285 6.012.0酸液類型酸液類型酸液類型乳化酸微粒乳化酸微粒酸液類型酸液類型酸液類型uLCALCA濾失控制酸濾失控制酸( (變粘酸變粘酸) )，是引進，是引進DOWELLDOWELL的專利產(chǎn)品的專利產(chǎn)品uTCATCA溫度控制變粘酸，是一種在地層

4、溫度條件下變粘的酸液溫度控制變粘酸，是一種在地層溫度條件下變粘的酸液體系，在地面條件下與膠凝酸相當，但是在地層高溫體系，在地面條件下與膠凝酸相當，但是在地層高溫(70)(70)條件下具有較高的峰值粘度，具有降濾緩速的作用，是一種條件下具有較高的峰值粘度，具有降濾緩速的作用，是一種理想的深度酸壓工作液體系。理想的深度酸壓工作液體系。u地面交聯(lián)酸是一種在地面采取特殊方法使酸液交聯(lián)的酸液，類似地面交聯(lián)酸是一種在地面采取特殊方法使酸液交聯(lián)的酸液，類似于壓裂液的基液和凍膠的作用方式。地面交聯(lián)酸在不加交聯(lián)劑的于壓裂液的基液和凍膠的作用方式。地面交聯(lián)酸在不加交聯(lián)劑的情況下與膠凝酸相當，通過交聯(lián)劑的添加可以有

5、效控制酸液的起情況下與膠凝酸相當，通過交聯(lián)劑的添加可以有效控制酸液的起粘時間、粘度及有效保持具有較高的峰值粘度，具有降濾緩速的粘時間、粘度及有效保持具有較高的峰值粘度，具有降濾緩速的作用，是一種理想的深度酸壓酸液體系。作用，是一種理想的深度酸壓酸液體系。uDCADCA清潔轉(zhuǎn)向酸作為一種變粘度、緩速且自轉(zhuǎn)向深度酸壓工作液體清潔轉(zhuǎn)向酸作為一種變粘度、緩速且自轉(zhuǎn)向深度酸壓工作液體系，在長井段酸化時具有優(yōu)勢。系，在長井段酸化時具有優(yōu)勢。酸液類型酸液類型添加劑類型添加劑類型添加劑類型添加劑類型典型砂巖礦物的化學組成典型砂巖礦物的化學組成 酸巖反應(yīng)特性酸化作業(yè)的典型化學反應(yīng)酸化作業(yè)的典型化學反應(yīng) 酸巖反應(yīng)

6、特性反應(yīng)性反應(yīng)性化化學學組組成成表表面面積積石英石英長石長石燧石燧石云母云母二次膠結(jié)物二次膠結(jié)物( (碳酸鹽碳酸鹽, ,石英石英) )粘土孔隙相嵌粘土孔隙相嵌粘土孔隙充填粘土孔隙充填孔隙充填物孔隙充填物骨架骨架 砂巖的典型結(jié)構(gòu)圖砂巖的典型結(jié)構(gòu)圖 酸巖反應(yīng)特性 酸巖反應(yīng)特性砂巖地層土酸處理原理砂巖地層土酸處理原理 酸巖反應(yīng)特性砂巖地層土酸處理原理砂巖地層土酸處理原理 酸巖反應(yīng)特性砂巖地層土酸處理原理砂巖地層土酸處理原理 酸巖反應(yīng)特性鹽酸預處理的作用鹽酸預處理的作用 酸巖反應(yīng)特性 氫氟酸對硅質(zhì)成分具有強的溶解能力，對砂巖常常采用氫氟酸對硅質(zhì)成分具有強的溶解能力，對砂巖常常采用HCl-HFHCl-H

7、F體系：體系：氫氟酸與砂巖的一次反應(yīng)：氫氟酸與砂巖的一次反應(yīng)： 酸巖反應(yīng)特性 酸巖反應(yīng)特性 酸巖反應(yīng)特性對石灰?guī)r：對石灰?guī)r： 2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2對白云巖：對白云巖： 4HCl+MgCa(CO3)2CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2酸的有效作用時間：酸的有效作用時間： 從新鮮鹽酸變成溶解能力很小的殘酸所經(jīng)歷的時間。從新鮮鹽酸變成溶解能力很小的殘酸所經(jīng)歷的時間。酸的有效作用距離：酸的有效作用距離： 酸濃度下降到很低而變成殘酸時酸濃度下降到很低而變成殘酸時, ,酸徑向穿透地層的深度。酸徑向穿透地層的深度。 當注酸排量一定時當注酸排量一定時, ,酸的有效作用距離就是

8、酸液在酸的有效作用時酸的有效作用距離就是酸液在酸的有效作用時間內(nèi)所走過的距離。間內(nèi)所走過的距離。 酸的有效作用距離酸的有效作用距離= =酸液在地層中的平均流速酸液在地層中的平均流速 酸的有效作用時間酸的有效作用時間 酸巖反應(yīng)特性酸沿地層徑向流動時的酸濃度下降情況示意圖酸沿地層徑向流動時的酸濃度下降情況示意圖 酸巖反應(yīng)特性巖石溶蝕量或酸接觸時間效應(yīng)的示意圖巖石溶蝕量或酸接觸時間效應(yīng)的示意圖 酸巖反應(yīng)特性 普通酸壓、前置液酸壓、交替注入酸壓、閉合酸壓、平衡酸壓等普通酸壓、前置液酸壓、交替注入酸壓、閉合酸壓、平衡酸壓等 混合酸酸化、泡沫酸酸化、乳化酸酸化、膠凝酸酸化、降阻酸酸化、混合酸酸化、泡沫酸酸

9、化、乳化酸酸化、膠凝酸酸化、降阻酸酸化、指進酸酸化、延遲酸酸化等指進酸酸化、延遲酸酸化等清洗：井筒清洗：井筒 射孔眼射孔眼方式：正洗方式：正洗 反洗反洗 酸洗：清除井筒中的酸溶性結(jié)垢物，或疏通射孔孔眼酸洗：清除井筒中的酸溶性結(jié)垢物，或疏通射孔孔眼的工藝。的工藝。 兩種方式：兩種方式：將酸液注入預定井段，讓其靜置反應(yīng)，在無外力攪拌的情況下將酸液注入預定井段，讓其靜置反應(yīng)，在無外力攪拌的情況下溶蝕結(jié)垢物或射孔孔眼中的堵塞物溶蝕結(jié)垢物或射孔孔眼中的堵塞物酸液通過正反循環(huán)，使酸液沿井筒、射孔孔眼或地層壁面流動酸液通過正反循環(huán)，使酸液沿井筒、射孔孔眼或地層壁面流動反應(yīng)，借助沖刷作用溶蝕結(jié)垢物或堵塞物。反

10、應(yīng)，借助沖刷作用溶蝕結(jié)垢物或堵塞物。 特點：特點：酸液局限于井筒和孔眼附近，一般不進入地層或酸液局限于井筒和孔眼附近，一般不進入地層或 很少進入，地很少進入，地面不用加壓或加壓很小。不能改善地層滲流條件。面不用加壓或加壓很小。不能改善地層滲流條件。3.13.1、基質(zhì)酸化及其增產(chǎn)原理、基質(zhì)酸化及其增產(chǎn)原理 酸化：地層酸化：地層方式：油管注液方式：油管注液 套管注液套管注液 環(huán)空注液環(huán)空注液封隔器 壓裂車rerd,kdkoPdPerwMuskat Muskat 理論計算公式：理論計算公式：sekwswekosrrFrrrrFJJlogloglog其中：其中：J Jo o-無污染地層的產(chǎn)能無污染地層

11、的產(chǎn)能 J Js s-酸化處理后的產(chǎn)能酸化處理后的產(chǎn)能 F Fk k-污染地層和原始滲透率的比值，污染地層和原始滲透率的比值， F Fk k=k=ks s/k/ko o k- k-地層原始滲透率，地層原始滲透率，1010-3-3 mm2 2 k ks s-污染帶等效滲透率，污染帶等效滲透率，1010-3-3 mm2 2 r re e-泄油半徑，泄油半徑，mm r rs s-污染帶半徑，污染帶半徑，mm封閉油藏封閉油藏污染井示意圖污染井示意圖00.20.40.60.81051015202530rs=0.20mrs=0.5mrs=1.0m增產(chǎn)倍比Fkrw=0.12m,re=250m污染程度、污染半

12、徑對增產(chǎn)倍比的影響 污染地層：污染地層：在污染半徑一定時，污染程度由輕到重，在酸化解除在污染半徑一定時，污染程度由輕到重，在酸化解除污染后，所獲得的增產(chǎn)倍比值也在逐漸增大。這說明基質(zhì)酸化對存在污染后，所獲得的增產(chǎn)倍比值也在逐漸增大。這說明基質(zhì)酸化對存在污染的井是極有效的。污染的井是極有效的。 無污染地層：無污染地層：進行基質(zhì)酸化處理，效果甚微。進行基質(zhì)酸化處理，效果甚微。 地層沒有受到污染堵塞，一般不進行基質(zhì)酸化處理。地層沒有受到污染堵塞，一般不進行基質(zhì)酸化處理。3.23.2、 酸壓及其增產(chǎn)原理酸壓及其增產(chǎn)原理 定義：定義： 在高于地層破裂壓力下，將酸或酸的前置液擠入地層，形成裂縫并在高于地層

13、破裂壓力下，將酸或酸的前置液擠入地層，形成裂縫并與裂縫壁面反應(yīng)，非均勻刻蝕巖石形成凹凸不平或溝槽狀刻蝕縫。與裂縫壁面反應(yīng)，非均勻刻蝕巖石形成凹凸不平或溝槽狀刻蝕縫。 增產(chǎn)原理：增產(chǎn)原理： 酸溶蝕壓開的人工裂縫，形成大大高于地層原始滲透率的酸蝕裂縫，酸溶蝕壓開的人工裂縫，形成大大高于地層原始滲透率的酸蝕裂縫，提高油氣滲流能力。提高油氣滲流能力。 酸蝕裂縫溝通高滲透裂縫帶，擴大泄流面積。酸蝕裂縫溝通高滲透裂縫帶，擴大泄流面積。 酸液進入裂縫壁面孔隙或裂隙與巖石發(fā)生反應(yīng)，溶蝕孔壁或微縫壁，酸液進入裂縫壁面孔隙或裂隙與巖石發(fā)生反應(yīng)，溶蝕孔壁或微縫壁，改善流體向裂縫滲流條件。改善流體向裂縫滲流條件。 酸

14、液溶蝕孔道或裂縫中的堵塞物，或破壞堵塞物的結(jié)構(gòu)使之解體，酸液溶蝕孔道或裂縫中的堵塞物，或破壞堵塞物的結(jié)構(gòu)使之解體，疏通流道，恢復地層原始滲透能力。疏通流道，恢復地層原始滲透能力。封隔器 壓裂車u 壓裂酸化壓裂酸化-酸化：地層酸化：地層方式：油管注液方式：油管注液 套管注液套管注液 環(huán)空注液環(huán)空注液壓開裂縫壓開裂縫張開裂縫張開裂縫酸刻蝕裂縫酸刻蝕裂縫高導流能力裂縫高導流能力裂縫酸壓形成人工大裂縫酸壓形成人工大裂縫增產(chǎn)是酸壓主要目的增產(chǎn)是酸壓主要目的解堵是酸壓的必然結(jié)果解堵是酸壓的必然結(jié)果注 意： 酸壓原則上只適合于碳酸鹽巖酸壓原則上只適合于碳酸鹽巖儲層儲層砂巖儲層的膠結(jié)疏松，酸壓可能由于大量溶蝕

15、，致使巖石松散，引砂巖儲層的膠結(jié)疏松，酸壓可能由于大量溶蝕，致使巖石松散，引起油井過早出砂；起油井過早出砂；酸壓可能壓破地層邊界以及水、氣層邊界，造成地層能量虧空和過酸壓可能壓破地層邊界以及水、氣層邊界，造成地層能量虧空和過早見水、見氣；早見水、見氣；由于酸沿縫壁均勻溶蝕巖石，不能形成溝槽，酸壓后裂縫大部閉合由于酸沿縫壁均勻溶蝕巖石，不能形成溝槽，酸壓后裂縫大部閉合，形成的裂縫導流能力低，且由于用土酸酸壓可能產(chǎn)生大量沉淀物，形成的裂縫導流能力低，且由于用土酸酸壓可能產(chǎn)生大量沉淀物堵塞流道。堵塞流道。提提 綱綱砂巖酸化時酸液應(yīng)用指南砂巖酸化時酸液應(yīng)用指南 條條 件件 酸酸 液液 HClHCl溶解

16、度溶解度20% 20% 僅用僅用 HClHCl高滲透高滲透(100md(100md以上以上) )高石英高石英(80%),(80%),低粘土低粘土(5%) 12%HCl+3%HF (1)(20%) 13.5%HCl+1.5%HF (1)(20%) 13.5%HCl+1.5%HF (1)高粘土高粘土(20%) 6.5%HCl+1%HF (2)(20%) 6.5%HCl+1%HF (2)高鐵綠泥石粘土高鐵綠泥石粘土 3%HCl+0.5%HF 3%HCl+0.5%HF 低滲透低滲透(10md(10md或更低或更低) ) 低粘土低粘土 6%HCl+1.5%HF (3)6%HCl+1.5%HF (3)高綠

17、泥石高綠泥石 3%HCl+0.5%HF (4)3%HCl+0.5%HF (4)注注: :(1) (1) 用用15%HCL15%HCL預沖洗預沖洗(2) (2) 用螯合的用螯合的15%HCl15%HCl預沖洗預沖洗(3) (3) 用用7.5%HCl7.5%HCl或或10%10%醋酸預沖洗醋酸預沖洗(4) 5%(4) 5%醋酸預沖洗醋酸預沖洗基本施工推薦的液體用量基本施工推薦的液體用量(m(m3 3/m) /m) l 前置液至少為前置液至少為HCl-HFHCl-HF用量的用量的50-100%50-100%l 如果如果HClHCl的地層溶解率的地層溶解率小于小于5%5%，前置液只需要，前置液只需要H

18、Cl-HFHCl-HF用量的用量的50%50%。l 如果如果HClHCl的溶解率在的溶解率在5-10%5-10%之間之間，前置液用量應(yīng)當是，前置液用量應(yīng)當是HCl-HFHCl-HF用量的用量的100%100%。l 在在HClHCl溶解率大于溶解率大于10%10%的地層的地層，前置液用量為，前置液用量為HCl-HFHCl-HF用量的用量的150%150%。l 在弱膠結(jié)地層，低滲透率地層和高粘土含量地層要使用較少的酸液用量。在低在弱膠結(jié)地層，低滲透率地層和高粘土含量地層要使用較少的酸液用量。在低滲和高粘土含量地層采用過量的滲和高粘土含量地層采用過量的HFHF將因不溶性顆粒沉淀的嚴重堵塞。將因不溶性

19、顆粒沉淀的嚴重堵塞。l 地層滲透率小于地層滲透率小于10mD10mD的地層酸化必須小心。的地層酸化必須小心。 典型砂巖酸化注液工序典型砂巖酸化注液工序各種工作液的作用各種工作液的作用原理原理: : 利用酸液溶解砂巖孔隙及喉道中膠結(jié)物和堵塞物利用酸液溶解砂巖孔隙及喉道中膠結(jié)物和堵塞物, ,改改善儲層滲流條件善儲層滲流條件, ,提高油氣產(chǎn)能提高油氣產(chǎn)能關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù): :t 針對儲層物性及礦物特性選擇酸液體系針對儲層物性及礦物特性選擇酸液體系t 酸化工藝參數(shù)優(yōu)選酸化工藝參數(shù)優(yōu)選t 施工質(zhì)量保證施工質(zhì)量保證7 7、砂巖儲層酸化工藝、砂巖儲層酸化工藝7.17.1、常規(guī)酸化工藝、常規(guī)酸化工藝1.1.洗

20、井洗井: : 用用1 12m2m3 3HClHCl正替入油管后用清水正洗井正替入油管后用清水正洗井 目的：目的：清除管壁臟物及鐵銹清除管壁臟物及鐵銹2.2.注前置液：注前置液：鹽酸作預處理鹽酸作預處理 目的：目的： 溶解碳酸鹽巖類礦物，防止溶解碳酸鹽巖類礦物，防止CaFCaF2 2 頂走地層水，防止頂走地層水，防止NaNa2 2SiFSiF6 6、K K2 2SiFSiF6 6 清洗近井帶油垢清洗近井帶油垢 保持較低的保持較低的pHpH值值3.3.土酸液：土酸液：HCl+HFHCl+HF 作用：作用：HCLHCL溶解碳酸鹽類膠結(jié)物，并保持溶解碳酸鹽類膠結(jié)物，并保持pHpH值，值，HFHF溶解石

21、英長石及粘溶解石英長石及粘土礦物土礦物 目的：目的：溝通并擴大孔道，提高地層滲透性溝通并擴大孔道，提高地層滲透性4.4.注后置液：注后置液：油井柴油等或油井柴油等或HCl,HCl,氣井用酸或氣氣井用酸或氣(N2,(N2,天然氣天然氣) ) 目的：目的：恢復地層固相及沉淀性酸反應(yīng)物的親水性，防止乳化生成恢復地層固相及沉淀性酸反應(yīng)物的親水性，防止乳化生成 5.5.注頂替液注頂替液: : 活性水或活性水或NH4ClNH4Cl溶液溶液7 7、砂巖儲層酸化工藝、砂巖儲層酸化工藝7.17.1、常規(guī)酸化工藝、常規(guī)酸化工藝原理原理: : 在酸液中加入暫堵劑在酸液中加入暫堵劑, ,注酸時暫時堵塞高滲層注酸時暫時

22、堵塞高滲層, ,酸化低滲層酸化低滲層, ,實現(xiàn)在實現(xiàn)在多層油藏或大厚層油藏中沿縱向的均勻布酸多層油藏或大厚層油藏中沿縱向的均勻布酸, ,均勻解堵改善縱向出油剖面均勻解堵改善縱向出油剖面或吸水剖面?；蛭拭?。 7 7、砂巖儲層酸化工藝、砂巖儲層酸化工藝7.27.2、暫堵酸化工藝、暫堵酸化工藝p 據(jù)井層條件選擇酸液體系據(jù)井層條件選擇酸液體系p 據(jù)井層條件選擇暫堵劑類型據(jù)井層條件選擇暫堵劑類型p 據(jù)儲層物性及孔喉大小選擇暫堵劑粒徑分布據(jù)儲層物性及孔喉大小選擇暫堵劑粒徑分布p 暫堵劑注入工藝。暫堵劑注入工藝。p 暫堵酸化工藝參數(shù)的優(yōu)化。暫堵酸化工藝參數(shù)的優(yōu)化。7.37.3、深部酸化技術(shù)、深部酸化技術(shù)

23、原理原理: : 由于酸在砂巖多孔介質(zhì)中的反應(yīng)速度太快由于酸在砂巖多孔介質(zhì)中的反應(yīng)速度太快, , 酸化解堵半徑酸化解堵半徑小小, , 采用在地下生成鹽酸和采用在地下生成鹽酸和HFHF技術(shù)，實現(xiàn)深部酸化目的。技術(shù)，實現(xiàn)深部酸化目的。技術(shù)包括：技術(shù)包括： 氟硼酸氟硼酸( (粘土酸粘土酸) )酸化工藝技術(shù)；酸化工藝技術(shù)； 地下自生土酸技術(shù)地下自生土酸技術(shù); ; 緩沖調(diào)節(jié)土酸技術(shù)緩沖調(diào)節(jié)土酸技術(shù); ; 多元酸酸化技術(shù)等。多元酸酸化技術(shù)等。7 7、砂巖儲層酸化工藝、砂巖儲層酸化工藝 氟硼酸是一種單級化學處理法，即氟硼酸是一種單級化學處理法，即Single-stage chemical treatmentS

24、ingle-stage chemical treatment又稱又稱粘土酸法（粘土酸法（clay acidclay acid）。粘土酸主要以氟硼酸為主體，其中加入添加劑構(gòu)成。）。粘土酸主要以氟硼酸為主體，其中加入添加劑構(gòu)成。 砂巖地層砂巖地層HBF4HBF4處理屬于深部酸化工藝，用土酸處理砂巖地層，要增加處理屬于深部酸化工藝，用土酸處理砂巖地層，要增加處理深度處理深度LeLe就要增大酸量，但由于就要增大酸量，但由于HFHF與地層粘土等膠結(jié)物反應(yīng)快，過量的與地層粘土等膠結(jié)物反應(yīng)快，過量的HFHF將破壞地層骨架的結(jié)構(gòu)，使井筒附近巖石強度受到損害，因此土酸酸化不將破壞地層骨架的結(jié)構(gòu)，使井筒附近巖石強

25、度受到損害，因此土酸酸化不能獲得較深的穿透。此外，土酸處理井往往初期增產(chǎn)而后期遞減迅速，因此能獲得較深的穿透。此外，土酸處理井往往初期增產(chǎn)而后期遞減迅速，因此受到限制。受到限制。 用用HBF4HBF4處理可以克服酸化初期增產(chǎn)后期遞減快的普遍性問題。國內(nèi)外現(xiàn)處理可以克服酸化初期增產(chǎn)后期遞減快的普遍性問題。國內(nèi)外現(xiàn)場使用表明是一種較為有效的方法，當場使用表明是一種較為有效的方法，當HBF4HBF4進入地層時能緩慢水解生成進入地層時能緩慢水解生成HFHF，因而在酸耗盡前可深入地層內(nèi)部較大范圍。此外還可以使任何不溶解的粘土因而在酸耗盡前可深入地層內(nèi)部較大范圍。此外還可以使任何不溶解的粘土微粒產(chǎn)生化學熔

26、化，熔化后的微粒在原地膠結(jié)，使得處理后流量加大而引起微粒產(chǎn)生化學熔化，熔化后的微粒在原地膠結(jié)，使得處理后流量加大而引起的微粒移動受到限制，室內(nèi)試驗還表明：通過不相溶流體的接觸，用的微粒移動受到限制，室內(nèi)試驗還表明：通過不相溶流體的接觸，用HBF4HBF4處理過的粘土敏感性下降，不易膨脹或分散。處理過的粘土敏感性下降，不易膨脹或分散。7.37.3、深部酸化技術(shù)、深部酸化技術(shù)7 7、砂巖儲層酸化工藝、砂巖儲層酸化工藝7.37.3、深部酸化技術(shù)、深部酸化技術(shù)7 7、砂巖儲層酸化工藝、砂巖儲層酸化工藝HBFHBF4 4的水解反應(yīng)的水解反應(yīng): : HBF HBF4 4在水溶液中發(fā)生水解反應(yīng)，且是多級電離

27、在水溶液中發(fā)生水解反應(yīng)，且是多級電離 HBFHBF4 4+H+H2 2OHBFOHBF3 3H+HF (H+HF (慢慢) ) 氟硼酸氟硼酸 羥基氟硼酸羥基氟硼酸 HBFHBF3 3OH+HOH+H2 2OHBFOHBF2 2(OH)(OH)2 2+HF (+HF (快快) ) HBF HBF2 2(OH)(OH)2 2HH2 2OHBF(OH)OHBF(OH)3 3+HF (+HF (快快) ) HBF(OH) HBF(OH)3 3+H+H2 2O HO H3 3BOBO3 3+HF (+HF (快快) ) 由于它的一級水解很慢，故為整個水解反應(yīng)的控制步驟，它限制了由于它的一級水解很慢，故為

28、整個水解反應(yīng)的控制步驟，它限制了酸液中酸液中HFHF生成速度，而因為生成速度，而因為HBFHBF4 4在水溶液中任何時候都產(chǎn)生有限的在水溶液中任何時候都產(chǎn)生有限的HFHF，所以延長了反應(yīng)時間，增加了，所以延長了反應(yīng)時間，增加了HFHF的有效穿透距離。的有效穿透距離。HBF4HBF4對巖心抗壓強度的影響對巖心抗壓強度的影響 常規(guī)土酸處理砂巖會嚴重降低巖石的抗壓強度，主要原因是酸液常規(guī)土酸處理砂巖會嚴重降低巖石的抗壓強度，主要原因是酸液在進入巖芯時消耗太快破壞了水泥膠結(jié)。而粘土酸由于反應(yīng)緩慢對巖在進入巖芯時消耗太快破壞了水泥膠結(jié)。而粘土酸由于反應(yīng)緩慢對巖石的完整性影響甚微。石的完整性影響甚微。7.

29、37.3、深部酸化技術(shù)、深部酸化技術(shù)7 7、砂巖儲層酸化工藝、砂巖儲層酸化工藝 美國道化學公司道威爾分公司（美國道化學公司道威爾分公司（Dowell division of Dow chemicalDowell division of Dow chemical）HBFHBF4 4酸化處理的典型設(shè)計方案如下：酸化處理的典型設(shè)計方案如下：（1 1）先用過濾淡水配制的）先用過濾淡水配制的3%NH3%NH4 4ClCl確定注入速度。確定注入速度。（2 2）注）注15%HCl15%HCl，用量為每英尺地層，用量為每英尺地層50-10050-100加侖左右，目的是在加侖左右，目的是在土酸處理之前予先溶解碳

30、酸鈣。土酸處理之前予先溶解碳酸鈣。（3 3）每英尺地層注）每英尺地層注100-150100-150加侖土酸，其配比為加侖土酸，其配比為7 7份份50%HCl50%HCl加加1 1份份50%HF50%HF，用以清除井壁周圍的粘土損害。，用以清除井壁周圍的粘土損害。（4 4）用）用3%3%氯化銨溶液或柴油等頂替。氯化銨溶液或柴油等頂替。（5 5）用粘土酸過分沖洗，以便溶解地層深部的粘土并使其穩(wěn)定。一般注入）用粘土酸過分沖洗，以便溶解地層深部的粘土并使其穩(wěn)定。一般注入量為每英尺地層量為每英尺地層100-150100-150加侖，酸化半徑可達加侖，酸化半徑可達3535英尺。英尺。（6 6）用）用3%N

31、H3%NH4 4ClCl作隔離液以免粘土酸與土酸混合。作隔離液以免粘土酸與土酸混合。（7 7）最后按規(guī)定時間關(guān)井以使酸液充分消耗并使地層粘土穩(wěn)定。）最后按規(guī)定時間關(guān)井以使酸液充分消耗并使地層粘土穩(wěn)定。7.37.3、深部酸化技術(shù)、深部酸化技術(shù)7 7、砂巖儲層酸化工藝、砂巖儲層酸化工藝提提 綱綱原理原理: : 先用高粘前置液壓開儲層或延伸儲層原有裂縫，后注先用高粘前置液壓開儲層或延伸儲層原有裂縫，后注入酸液，改善儲層的導流能力，使油氣井增產(chǎn)。入酸液，改善儲層的導流能力，使油氣井增產(chǎn)。前置液作用前置液作用 壓裂造縫壓裂造縫降溫降溫降濾降濾 降低反應(yīng)速度，提高酸液效率，延長酸液有效作用距離降低反應(yīng)速度

32、，提高酸液效率，延長酸液有效作用距離技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵: : 酸液濾失機理酸液濾失機理 酸液有效作用距離研究酸液有效作用距離研究 酸蝕裂縫導流能力研究酸蝕裂縫導流能力研究 前置液酸壓優(yōu)化設(shè)計方法前置液酸壓優(yōu)化設(shè)計方法 酸液和壓裂液的選擇酸液和壓裂液的選擇: :配伍配伍, ,粘度比粘度比, ,破膠返排破膠返排 指進現(xiàn)象的產(chǎn)生和模擬指進現(xiàn)象的產(chǎn)生和模擬-界面過渡帶處理界面過渡帶處理工作液：工作液： 酸液：酸液： 15152828鹽酸酸液添加劑，用量可鹽酸酸液添加劑，用量可由地層情況優(yōu)化得到，一般為刻蝕裂縫體積的由地層情況優(yōu)化得到，一般為刻蝕裂縫體積的2 23 3倍。倍。 前置液：前置液： 羥丙基瓜膠

33、，改性田箐，魔芋膠等。用羥丙基瓜膠，改性田箐，魔芋膠等。用量為整個注入量的量為整個注入量的1/3-1/2.1/3-1/2.工工 藝：藝： 前置液前置液-酸液酸液( (普通鹽酸，降阻酸，膠凝酸，泡沫酸，普通鹽酸，降阻酸，膠凝酸，泡沫酸，變粘酸等變粘酸等) )原理原理: : 用不同流體粘度和反應(yīng)特性差異用不同流體粘度和反應(yīng)特性差異, ,在交替注入過程中獲得非均在交替注入過程中獲得非均勻刻蝕裂縫勻刻蝕裂縫, ,降低酸液濾失降低酸液濾失, ,從而獲得較長的酸液有效作用距離和較從而獲得較長的酸液有效作用距離和較高的酸蝕縫導流能力高的酸蝕縫導流能力關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù): : 酸液和壓裂液的選擇酸液和壓裂液的選

34、擇: :配伍配伍, ,粘度比粘度比, ,破膠返排破膠返排 蚓孔生長發(fā)育規(guī)律的研究蚓孔生長發(fā)育規(guī)律的研究-濾失控制機理濾失控制機理 指進現(xiàn)象的產(chǎn)生和模擬指進現(xiàn)象的產(chǎn)生和模擬-界面過渡帶處理界面過渡帶處理 各級注入量的優(yōu)化組合各級注入量的優(yōu)化組合前置液酸壓前置液酸壓前置液uHHpwHHf前 置 液 裂縫C0Cs適用范圍：適用范圍： 均質(zhì)碳酸鹽巖地層均質(zhì)碳酸鹽巖地層 對軟地層對軟地層( (如白堊如白堊ChalkChalk地層地層)-)-酸蝕裂縫導流能力低酸蝕裂縫導流能力低 難以形成非均勻刻蝕難以形成非均勻刻蝕 被刻蝕的裂縫表面被酸軟化，凸起部分不被刻蝕的裂縫表面被酸軟化，凸起部分不能支撐裂縫能支撐裂

35、縫 地層巖石本身強度不夠地層巖石本身強度不夠010203040506070閉合壓力 ( M P a)00.20.40.6酸蝕裂縫導流能力 ( u m 2 . m)溶蝕量1 1 7 .77g溶蝕量9 3 . 58g溶蝕量1 0 3 .06g溶蝕量5 1 . 38g溶蝕量3 8 . 64g溶蝕量5 5 . 01g溶蝕量3 9 . 73g溶蝕量7 0 . 19g 1 1、井筒外圍全是油氣儲集體、井筒外圍全是油氣儲集體 2 2、底部明顯的是水體、底部明顯的是水體1 1）、近井溝通型模式）、近井溝通型模式現(xiàn)場實際情況：現(xiàn)場實際情況：1 1）、近井溝通型模式）、近井溝通型模式1 1）、近井溝通型模式）、近

36、井溝通型模式 1 1、井筒外圍全是油氣儲集體、井筒外圍全是油氣儲集體2 2）、遠部改造溝通型模式）、遠部改造溝通型模式2 2、井筒外圍有由裂縫連通的、井筒外圍有由裂縫連通的底部底部( (遠部遠部) )水體水體 儲層預測與實鉆差異較大；儲層預測與實鉆差異較大； 鉆井偏離靶點位置太遠；鉆井偏離靶點位置太遠； 油井鉆井過程中顯示較差；油井鉆井過程中顯示較差； 近井地帶沒有大的有效儲集體發(fā)育，根據(jù)地震解釋成果預近井地帶沒有大的有效儲集體發(fā)育，根據(jù)地震解釋成果預測遠井地帶有有效儲集體發(fā)育。測遠井地帶有有效儲集體發(fā)育。1 1）、遠部改造溝通型模式）、遠部改造溝通型模式現(xiàn)場實際情況：現(xiàn)場實際情況：n 這樣的

37、情況下，就必須考慮較遠距離的溝通，以酸蝕作用距離盡可這樣的情況下，就必須考慮較遠距離的溝通，以酸蝕作用距離盡可能的連通近井地帶的儲集體，以及通過儲集體間的裂縫通道連通更遠的能的連通近井地帶的儲集體，以及通過儲集體間的裂縫通道連通更遠的更多的有效儲集體。更多的有效儲集體。n 施工工藝上可以考慮多級注入酸壓，乳化酸酸壓，變粘酸酸壓等深施工工藝上可以考慮多級注入酸壓，乳化酸酸壓，變粘酸酸壓等深穿透的酸壓工藝。該模式酸壓具有較大的地質(zhì)風險，包括酸蝕有效距離穿透的酸壓工藝。該模式酸壓具有較大的地質(zhì)風險，包括酸蝕有效距離的長度能否溝通遠部有效儲集體、是否會壓裂溝通底水或遠部水體。對的長度能否溝通遠部有效儲

38、集體、是否會壓裂溝通底水或遠部水體。對于具有底部水體的井層必須注意優(yōu)化施工規(guī)模和施工作業(yè)參數(shù)。于具有底部水體的井層必須注意優(yōu)化施工規(guī)模和施工作業(yè)參數(shù)。1 1）、遠部改造溝通型模式）、遠部改造溝通型模式輪古碳酸鹽巖儲層酸壓的最佳用液規(guī)模輪古碳酸鹽巖儲層酸壓的最佳用液規(guī)模 0200400600800100012001400施工規(guī)模效果評價指數(shù)13579 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69井例施工液量m3施工效果 在輪古酸壓施工中，較高見效率的用液規(guī)模在在輪

39、古酸壓施工中，較高見效率的用液規(guī)模在400-600m3400-600m3之間，其之間，其中以中以400-500m3400-500m3之間的用液規(guī)模是最佳的之間的用液規(guī)模是最佳的 輪古碳酸鹽巖儲層酸壓的最佳用酸量輪古碳酸鹽巖儲層酸壓的最佳用酸量 0100200300400500600用酸量-施工效果評價指數(shù)13579 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69井例配制酸液m3施工效果 在輪古酸壓施工中，較高見效率的用酸量在在輪古酸壓施工中，較高見效率的用酸量在1

40、50-250 m3150-250 m3之間，之間，其中以其中以200m3200m3左右的用酸量是最佳的。左右的用酸量是最佳的。 輪古碳酸鹽巖儲層酸壓的酸液輪古碳酸鹽巖儲層酸壓的酸液-壓裂液使用配比壓裂液使用配比 0100200300400500600700800900酸液-壓裂液使用量(M3)13579 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69井例配制酸液m3配制壓裂液m3 在輪古酸壓施工中，盡管在單一施工井的工藝設(shè)計上，酸液：壓裂液在輪古酸壓施工中，盡管在

41、單一施工井的工藝設(shè)計上，酸液：壓裂液的配比有一定差異，但統(tǒng)計匯總的資料反應(yīng)出壓裂液液酸壓的施工配比的配比有一定差異，但統(tǒng)計匯總的資料反應(yīng)出壓裂液液酸壓的施工配比為為0.910.91：1 1，目前中石化西北分公司塔河油田酸壓施工中酸液與壓裂液的，目前中石化西北分公司塔河油田酸壓施工中酸液與壓裂液的配比也為配比也為1 1：1 1。 結(jié)合儲層特征，分析酸后表皮結(jié)合儲層特征，分析酸后表皮系數(shù)，結(jié)果表明有系數(shù)，結(jié)果表明有3 3井次酸后污井次酸后污染得到了有效解除，恢復了氣井染得到了有效解除，恢復了氣井的自然產(chǎn)能，有的自然產(chǎn)能，有5 5井次污染未得井次污染未得到有效解除，影響了酸后效果。到有效解除，影響了酸后效果。污染解除徹底的井次用酸強度介污染解除徹底的井次用酸強度介于于3.24 m3.24 m3 3/m/m之間，