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1、1,三、酸化研究的主要內(nèi)容,1. 酸化機(jī)理研究,,,2,2.酸液及添加劑試驗(yàn)研究,酸型研究、酸濃度選擇、各種添加劑試驗(yàn)篩選、酸液配方評價(jià)、酸化效果試驗(yàn),基質(zhì)酸化模型、二維、三維酸壓擴(kuò)展模型、施工參數(shù)優(yōu)化、考慮酸蝕蚓孔、酸液指進(jìn)的影響、增產(chǎn)倍比預(yù)測、實(shí)時(shí)檢測技術(shù)等,3. 酸化設(shè)計(jì)模型及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究,三、酸化研究的主要內(nèi)容,3,4. 酸化工藝技術(shù)研究,碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝技術(shù) 砂巖儲(chǔ)層深部酸化工藝技術(shù) 多層非均質(zhì)儲(chǔ)層酸化工藝技術(shù),三、酸化研究的主要內(nèi)容,4,酸化增產(chǎn)原理,5,一、基質(zhì)酸化增產(chǎn)原理,1、酸液進(jìn)入孔隙或裂隙與巖石發(fā)生反應(yīng)，溶蝕孔壁或縫壁，增大孔隙體積，擴(kuò)大裂縫寬度，改善流體滲流條件

2、。 2、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，然后隨殘酸液一起排出地層，起到疏通流道的作用，恢復(fù)地層原始滲透能力。,6,評估傷害井 產(chǎn)能下降程度,評估傷害井 酸化增產(chǎn)幅度,評估無傷害井 酸化增產(chǎn)幅度,Xd=Kd/K0，Xi=Ki/K0,用采油指數(shù)評價(jià)酸化前后產(chǎn)能變化：,,一、基質(zhì)酸化增產(chǎn)原理,7, 儲(chǔ)層嚴(yán)重污染時(shí)，基質(zhì)酸化處理可大幅度提高油氣井產(chǎn)量；對污染儲(chǔ)層，基質(zhì)酸化一般可獲得較好增產(chǎn)效果。 無污染儲(chǔ)層，基質(zhì)酸化處理效果甚微。 基質(zhì)酸化解除污染帶儲(chǔ)層污染后，均勻改善區(qū)不宜過大，以解除污染帶儲(chǔ)層污染為主要任務(wù)。,一、基質(zhì)酸化增產(chǎn)原理,8,計(jì)算結(jié)果表明： 污染地層：在污染半

3、徑一定時(shí)，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)酸化對存在污染的井是極有效的。 無污染地層：進(jìn)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(jìn)行基質(zhì)酸化處理。,儲(chǔ)層傷害原因及傷害程度分析,一、基質(zhì)酸化增產(chǎn)原理,9,二、壓裂酸化增產(chǎn)原理,壓裂酸化形成裂縫，增大滲流面積，改善油氣流動(dòng)方式，降低井附近的滲流阻力。 消除井壁附近的儲(chǔ)層污染。 溝通井筒附近的高滲透帶、儲(chǔ)層深部裂縫系統(tǒng)及油氣區(qū)。 不用于砂巖儲(chǔ)層。,10,增產(chǎn)是酸壓的主要目的 解堵是酸壓的必然結(jié)果,注 意：,酸壓一般只適合于碳酸鹽巖儲(chǔ)層,二、壓裂酸化增產(chǎn)原理,11,酸化工藝的特點(diǎn)及適用情

4、況對照表,12,碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化技術(shù),13,控制酸化效果的因素,有效作用距離,裂縫導(dǎo)流能力,酸巖反應(yīng)速度,酸液濾失,,14,概 述,酸化溶解物 1、基質(zhì)礦物 2、堵塞物(傷害物) 反應(yīng)特點(diǎn) 1、碳酸鹽礦物反應(yīng) 碳酸鈣、碳酸鎂、少量粘土 2、多孔介質(zhì)、微裂縫、人工裂縫中 3、蚓孔、非均勻刻蝕導(dǎo)流能力,,15,存在問題 1、反應(yīng)速度快(作用半徑小) 2、沉淀物易產(chǎn)生(二次傷害) 3、液體置放 研究方向 1、酸液及添加劑 2、設(shè)備提高 3、優(yōu)化設(shè)計(jì)(工藝和參數(shù)),概 述,

5、16,一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,酸液的合理使用對酸化效果起著主要的作用。酸液選擇的關(guān)鍵在于了解各類酸的作用、適用范圍、以及所針對的儲(chǔ)層類型、結(jié)構(gòu)、礦物成分、酸化目的。,17,對酸液的要求 1.溶蝕能力強(qiáng)，與儲(chǔ)層及其流體配伍，在地層中液體及反應(yīng)產(chǎn)物不產(chǎn)生沉淀，不產(chǎn)生傷害 2.加入添加劑后物化性能穩(wěn)定，能施工滿足要求 3.運(yùn)輸、施工方便，安全 4.價(jià)格便宜，貨源廣,一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,18,選擇處理液的標(biāo)準(zhǔn) 1、 巖石礦物學(xué) 2、 地層傷害 3、 巖石力學(xué) 4、 油

6、井條件(T、P) 敏感性 巖石礦物敏感 裂縫系統(tǒng)--應(yīng)力敏感 潤濕性的改變,一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,19,酸液類型,鹽酸 有機(jī)酸(甲酸和乙酸) 多組分酸 緩速酸 延遲酸 粉狀酸(固體酸),一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,20,鹽酸的優(yōu)點(diǎn)： 成本低 對地層的溶蝕能力強(qiáng)，反應(yīng)生成物(氯化鈣、氯化鎂及二氧化碳)可溶，不產(chǎn)生沉淀。 酸壓時(shí)對裂縫壁面的不均勻刻蝕程度高。 鹽酸的缺點(diǎn)： 與石灰?guī)r反應(yīng)速度快。特別是對于高溫深井。由于地層溫度高，鹽酸與地層巖石反應(yīng)速度太快，因而處理范圍有限。 對井中管柱具有很強(qiáng)的腐蝕性，溫度高時(shí)腐蝕性更強(qiáng)，防腐蝕費(fèi)用大，而且容易損壞泵內(nèi)鍍鋁或鍍鉻的金屬部件。,一、碳酸鹽酸

7、化用酸類型及選擇,21,高濃度鹽酸處理效果較好的原因： 酸液有效作用時(shí)間較長，有效作用范圍大； 單位體積鹽酸可產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w較多，利于殘酸的返排； 單位體積鹽酸可產(chǎn)生較多的氯化鈣、氯化鎂，提高殘酸的粘度，控制了酸巖反應(yīng)速度，并有利于懸浮。攜帶固體顆粒從地層排出。,一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,22,一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,甲酸和乙酸,甲酸又名蟻酸(HCOOH)，是無色透明的液體，熔點(diǎn)8.4，有刺激性氣味。易溶于水，水溶液呈弱酸性。我國的工業(yè)甲酸濃度為90%以上。 乙酸又名醋酸(CH3OOH)，我國工業(yè)乙酸的濃度為93%以上，因?yàn)橐宜嵩诘蜏貢r(shí)會(huì)凝成象冰一樣的固態(tài)，故俗稱為冰醋酸。,23

8、,優(yōu)點(diǎn):反應(yīng)速度慢、腐蝕性較弱，在高溫下易于緩速和緩蝕。 缺點(diǎn)：溶蝕能力小且價(jià)格貴，欲達(dá)到鹽酸的溶蝕能力，用酸量大，成本高，低滲透層排液困難。酸壓時(shí)，甲酸均勻溶蝕縫面，裂縫導(dǎo)流能力小。 只有在高溫(120以上)深井中，鹽酸的緩速和緩蝕問題無法解決時(shí)，才使用它們酸化碳酸鹽巖儲(chǔ)層。,甲酸和乙酸,一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,24,一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,鹽酸與甲酸、乙酸的溶蝕能力、反應(yīng)速度對比表,25,甲酸和乙酸,注意： 甲酸或乙酸與碳酸鹽作用生成的鹽類，在水中的溶解度較小。所以，酸處理時(shí)采用的濃度不能太高，以防生成甲酸或乙酸鈣鹽沉淀堵塞滲流通道。 一般甲酸濃度不超過10%，乙酸濃度不超過

9、15%。,一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,26,一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,多組分酸 是一種或多種有機(jī)酸與無機(jī)酸(如鹽酸)的混合物。 作用原理：酸巖反應(yīng)速度依氫離子濃度而定。因此當(dāng)鹽酸中混摻有離解常數(shù)小的有機(jī)酸(甲酸、乙酸、氯乙酸等)時(shí)，溶液中的氫離子數(shù)主要由鹽酸的離子數(shù)決定，根據(jù)同離子效應(yīng)，極大的降低了有機(jī)酸的電離程度，因此當(dāng)鹽酸活性耗完前，甲酸或乙酸幾乎不離解，鹽酸活性耗完后，甲酸或乙酸才進(jìn)而離解起溶蝕作用。所以，鹽酸在井壁附近起溶蝕作用，甲酸或乙酸在地層較遠(yuǎn)處起溶蝕作用，混合酸液消耗時(shí)間近似等于鹽酸和有機(jī)酸反應(yīng)時(shí)間之和，因此可以得到較長的有效作用距離。,27,緩速酸類 為了減緩酸巖反應(yīng)

10、速度，增加酸液有效作用距離而發(fā)展起來的酸型。它是通過對酸的稠化、乳化、加緩速劑以及改變酸液與巖石的親油性等得到的。 稠化酸 膠化酸 乳化酸 化學(xué)緩速酸 泡沫酸,一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,28,一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,粉末酸(固體酸) 固體酸是近年發(fā)展起來的一種用于高溫深井酸化的粉末狀酸液體系。目前主要有硝酸粉末液或固體硝酸。固體酸是一種新型酸化材料，正常狀態(tài)下呈非活性，激活后可分解出具有強(qiáng)氧化性的HNO3。它即可用于碳酸鹽巖也可用于砂巖儲(chǔ)層。 作用原理：顆粒狀固體酸(固體酸在地面及井筒內(nèi)不具備腐蝕性或微弱的腐蝕性)是采用非反應(yīng)攜帶液將固體酸攜帶到裂縫中，通過設(shè)計(jì)一定加酸順序和濃度

11、，不與酸液產(chǎn)生反應(yīng)的攜帶液將固體酸帶入深部地層預(yù)處理層位，在一定條件下合成、緩慢釋放酸液與巖石進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到酸化地層的目的。其特點(diǎn)是延緩了酸巖反應(yīng)速度，提高酸液的刻蝕能力和酸液的有效作用距離。,29,固體酸的特點(diǎn)： 能有效延緩與碳酸鹽巖的反應(yīng)。 對地層的溶蝕能力強(qiáng)，與鹽酸有相同的溶能力。不產(chǎn)生沉淀，能有效解除有機(jī)堵塞物。 酸壓時(shí)對裂縫壁面的不均勻刻蝕程度高。 對井中管柱具有很強(qiáng)的腐蝕性，但在不激活狀態(tài)下其腐蝕能力小。因此在泵注過程中必須保持惰性。,一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,30,碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化時(shí)酸液應(yīng)用原則,一、碳酸鹽酸化用酸類型及選擇,31,二、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝分類,酸化工藝,,酸

12、 洗,基質(zhì)酸化,酸 壓,1.按注入壓力與施工規(guī)模分：,32,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。 兩種方式： 將酸液注入預(yù)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 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(dòng)反應(yīng)，借助沖刷作用溶蝕結(jié)垢物或堵塞物。 特點(diǎn)： 酸液局限于井筒和孔眼附近，一般不進(jìn)入地層或 很少進(jìn)入，地面不用加壓或加壓很小。不能改善地層滲流條件。,二、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝分類,33,基質(zhì)酸化(巖體酸化，常規(guī)酸化),原理：不壓破地層的情況下將酸液注入地層孔隙(晶間，孔穴或裂縫)的工藝。利用酸液溶解砂巖孔隙及喉道中膠結(jié)物

13、和堵塞物,改善儲(chǔ)層滲流條件,提高油氣產(chǎn)能。,目的：解堵。,特點(diǎn)：不壓破地層。,二、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝分類,34,酸化壓裂(酸壓),原理：酸或酸的前置液以高于儲(chǔ)層所能承受的排量從套管或油管中注入，使之在井筒中迅速建立壓力，直至超過地層的壓縮應(yīng)力及巖石的抗張強(qiáng)度，從而壓破地層，形成裂縫，連續(xù)注酸使裂縫延伸、酸刻蝕裂縫形成酸蝕裂縫，該裂縫具有比原地層更高的導(dǎo)流能力，因此能提高油氣井產(chǎn)能。,目的：增產(chǎn)（解堵是必然結(jié)果）。,特點(diǎn)：大排量、高泵壓(壓破地層)。,二、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝分類,35,2.按酸化工作液類型分：,二、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝分類,36,二、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝分類,3.按注入酸化工

14、藝方式分：,37,三、碳酸鹽巖酸化機(jī)理,3.1 石灰?guī)r與鹽酸反應(yīng)機(jī)理 酸巖反應(yīng)過程 反應(yīng)式：2HClCaCO3 CaCl+CO2+H2O 反應(yīng)步驟： 1、酸至反應(yīng)壁面的傳遞 2、表面反應(yīng) 3、反應(yīng)產(chǎn)物離開表面,,,38,系統(tǒng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 對流和傳質(zhì)混合控制過程 系統(tǒng)酸濃度與系統(tǒng)酸巖反應(yīng)速度之間的關(guān)系 表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 表面反應(yīng)控制過程 巖石表面酸濃度與酸巖表面反應(yīng)速度之間的關(guān)系,三、碳酸鹽巖酸化機(jī)理,39,影響酸巖反應(yīng)速度因素,酸液類型 巖石礦物類型 酸濃度 溫度 壓力 注酸速度 面容比 巖石表面性質(zhì) 同離子效應(yīng),三、碳酸鹽巖酸化機(jī)理,40,三、碳酸鹽巖酸化機(jī)理,影響酸蝕形態(tài)及導(dǎo)流能力

15、因素,酸液類型 巖石礦物類型 酸濃度 溫度 壓力 注酸速度 注入酸量 注酸工藝 反應(yīng)時(shí)間,41,酸液濾失機(jī)理,酸沿縫壁孔隙的濾失： 酸沿縫壁微裂縫的濾失 酸反應(yīng)產(chǎn)生蚓孔的濾失,降濾失的措施,加降濾劑(固相顆粒、氣相泡沫)： 增稠酸液 采用降濾工藝,三、碳酸鹽巖酸化機(jī)理,42,三、碳酸鹽巖酸化機(jī)理,3.2白云巖與鹽酸反應(yīng)機(jī)理 酸巖反應(yīng)過程 系統(tǒng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究 表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究（判據(jù)） 影響酸巖反應(yīng)速度因素研究 影響酸蝕形態(tài)及導(dǎo)流能力因素的研究 酸液濾失機(jī)理研究 酸化效果評價(jià)方法研究,,研究內(nèi)容,43,復(fù)相反應(yīng),反應(yīng)歷程,H+向巖石表面?zhèn)髻|(zhì) H+被吸附于巖石表面 被吸附的H+在巖石表面反應(yīng) 反

16、應(yīng)產(chǎn)物在巖石表面解吸 反應(yīng)產(chǎn)物通過傳質(zhì)離開巖石表面,,反應(yīng)屬于傳質(zhì)-表面反應(yīng)混合控制,3.2白云巖與鹽酸反應(yīng)機(jī),酸巖反應(yīng)過程:,三、碳酸鹽巖酸化機(jī)理,44,系統(tǒng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),測定不同系統(tǒng)濃度的酸液與巖石的反應(yīng)速率關(guān)系數(shù)據(jù)。,系統(tǒng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)測定 數(shù)據(jù)處理計(jì)算公式：J=KCm,三、碳酸鹽巖酸化機(jī)理,45,酸巖表面反應(yīng)控制判據(jù) 酸巖表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程,表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué),測定不同表面濃度的酸液與巖石的表面反應(yīng)速率關(guān)系數(shù)據(jù)。,表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)測定主要采用表面反應(yīng)控制判據(jù)，其基本思路是當(dāng)酸巖反應(yīng)速率不再隨酸液流速的變化而變化時(shí)，反應(yīng)進(jìn)入表面反應(yīng)控制區(qū)。,三、碳酸鹽巖酸化機(jī)理,46,影響酸巖反應(yīng)速度因素 影響酸蝕

17、形態(tài)及導(dǎo)流能力因素 酸液濾失機(jī)理 酸化效果評價(jià)方法,3.2白云巖與鹽酸反應(yīng)機(jī)理,研究方法與灰?guī)r巖類似，但結(jié)果不盡相同,,研究內(nèi)容：,三、碳酸鹽巖酸化機(jī)理,47,4.1基質(zhì)酸化工藝技術(shù)(常規(guī)酸化) 原理: 利用酸液溶解地層巖石孔隙及裂縫中 堵塞物,擴(kuò)大油氣滲流通道. 技術(shù)關(guān)鍵: 蚓孔生長發(fā)育規(guī)律研究 最佳注酸速度研究 最佳注酸強(qiáng)度研究 關(guān)井時(shí)間及返排速度研究 孔隙型,裂縫型及復(fù)合型地層基質(zhì)酸化工 藝技術(shù)研究. 工作液：1520鹽酸酸液添加劑 工 藝：簡單，連續(xù)注入酸液,四、酸化工藝技術(shù),48,4.2 普通酸壓工藝技術(shù) 原理:用酸液壓開并刻蝕裂縫,獲得高導(dǎo)流能力的人工裂縫,改善油氣滲流條件.

18、關(guān)鍵技術(shù): 酸液濾失機(jī)理 酸液有效作用距離研究 酸蝕裂縫導(dǎo)流能力研究 普通酸壓優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,四、酸化工藝技術(shù),49,4.3 前置液酸壓工藝 原理: 先用高粘前置液壓開儲(chǔ)層或延伸儲(chǔ)層原有裂縫，后注入酸液，改善儲(chǔ)層的導(dǎo)流能力，使油氣井增產(chǎn)。 前置液作用 壓裂造縫 降溫 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,四、酸化工藝技術(shù),50,技術(shù)關(guān)鍵: 酸液濾失機(jī)理 酸液有效作用距離研究 酸蝕裂縫導(dǎo)流能力研究 前置液酸壓優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 酸液和壓裂液的選擇:配伍、粘度比、破膠返排 指進(jìn)現(xiàn)象的產(chǎn)生和模擬--界面過渡帶處理,4.3 前置液酸壓工藝,四、酸化工藝技術(shù),51,工作液： 酸液： 15

19、28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23倍。 前置液： 羥丙基瓜膠，改性田箐，魔芋膠等。用量為整個(gè)注入量的1/31/2. 工 藝： 前置液酸液(普通鹽酸，降阻酸，膠凝酸，泡沫酸),4.3 前置液酸壓工藝,四、酸化工藝技術(shù),52,四、酸化工藝技術(shù),,4.4 交替相前置液酸壓工藝技術(shù) 原理: 用不同粘度和反應(yīng)特性差異的流體,在交替注入過程中獲得非均勻刻蝕裂縫,降低酸液濾失,從而獲得較長的酸液有效作用距離和較高的酸蝕縫導(dǎo)流能力 關(guān)鍵技術(shù): 酸液和壓裂液的選擇:配伍,粘度比,破膠返排 蚓孔生長發(fā)育規(guī)律的研究--濾失控制機(jī)理 指進(jìn)現(xiàn)象的產(chǎn)生和模擬--界面過渡帶處理 各級注

20、入量的優(yōu)化組合,53,四、酸化工藝技術(shù),4.5 降濾酸壓工藝技術(shù) 原理:在酸壓過程中隨酸液注入降濾劑或改變酸液濾失性,達(dá)到降低濾失, 提高酸液效率的作用。 關(guān)鍵技術(shù): 降濾劑的選擇及加入方法和加入量的確定 泡沫降濾時(shí),起泡劑和泡沫穩(wěn)定劑的選擇 乳化降濾時(shí),乳化劑和破乳劑的選擇 相應(yīng)的降濾工藝設(shè)計(jì)方法及優(yōu)化設(shè)計(jì),54,四、酸化工藝技術(shù),4.5 延遲酸壓工藝技術(shù) 原理:針對高溫(120度以上)深井儲(chǔ)層或微裂縫酸化酸巖反應(yīng)速度快,很難達(dá)到深度酸化目的, 使用延遲酸,讓其在地層某一溫度下才逐漸釋放酸液,實(shí)現(xiàn)在地層深部產(chǎn)生溶解反應(yīng),從而達(dá)到深度酸化目的,增大酸液有效作用距離.,適用條件：深部酸化，可配合

21、常規(guī)酸和膠凝酸聯(lián)合使用，用延遲酸解決深部酸化問題，用常規(guī)酸和膠凝酸解決淺部酸化，提高近井地帶裂縫導(dǎo)流能力。,55,四、酸化工藝技術(shù),關(guān)鍵技術(shù): 據(jù)不同地層要求確定延遲劑類型及起始酸釋放溫度 延遲酸液配方確定 延遲酸化工藝技術(shù)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì) 延遲酸化工藝與其他工藝技術(shù)的配合運(yùn)用,56,4.6 閉合酸壓工藝技術(shù) 原理:閉合酸壓技術(shù)是針對軟地層(白堊巖)以及均質(zhì)程度較高的儲(chǔ)層發(fā)展和采用的一種技術(shù)。在實(shí)施酸壓處理的儲(chǔ)層或已經(jīng)處理的儲(chǔ)層中閉合的或部分閉合的裂縫中注入酸液。 特點(diǎn)：降低壓力使之大于破裂壓力，而又小于閉合壓力。 關(guān)鍵技術(shù) 酸壓過程中閉合時(shí)間的確定 閉合酸蝕裂縫長度的確定 閉合酸化時(shí)泵壓及排量關(guān)

22、系確定 閉合段酸液類型及酸液配方確定,四、酸化工藝技術(shù),57,四、酸化工藝技術(shù),適用范圍：均質(zhì)碳酸鹽巖地層 對軟地層(如白堊Chalk地層) 難以形成非均勻刻蝕 被刻蝕的裂縫表面被酸軟化，凸起部分不能支撐裂縫 地層巖石本身強(qiáng)度不夠 后果：酸蝕裂縫導(dǎo)流能力低,58,四、酸化工藝技術(shù),4.7 平衡酸壓工藝技術(shù) 原理:先對處理層壓裂達(dá)到所需的幾何尺寸，然后注酸保持與裂縫壁面的漏失平衡，現(xiàn)場施工要將壓力控制在裂縫延伸壓力下，閉合壓力之上。目的在于加大近井帶溶蝕量，提高導(dǎo)流能力；防止裂縫閉合失去導(dǎo)流能力，防止裂縫穿層。 關(guān)鍵技術(shù) 酸壓過程中濾失量的確定 平衡酸壓時(shí)泵壓及排量關(guān)系確定 平衡時(shí)酸液類型及酸液

23、配方確定 適用范圍 致密儲(chǔ)層，有氣頂、底水地層及低溫白云巖,59,四、酸化工藝技術(shù),4.8 復(fù)合酸壓綜技術(shù) 原理:綜合應(yīng)用酸壓,交替注入,閉合酸壓及延遲酸的酸化工藝技術(shù)。 關(guān)鍵技術(shù): 幾種工藝的優(yōu)化及協(xié)調(diào) 施工參數(shù)的合理選擇,60,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),5.1設(shè)計(jì)計(jì)算, 設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容： 水動(dòng)力學(xué)參數(shù)、流變性參數(shù)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、溫度場、壓力場、流速場及動(dòng)態(tài)裂縫幾何尺寸、酸蝕裂縫參數(shù)、儲(chǔ)層孔喉、滲濾性能等的變化進(jìn)行模擬。 對多種酸化方案進(jìn)行對比和篩選，達(dá)到優(yōu)化施工規(guī)模和參數(shù)。,61,5.1.1酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度分布及有效作用距離計(jì)算,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì), 酸壓時(shí)，酸液沿裂縫向儲(chǔ)

24、層深部流動(dòng)，酸液濃度逐漸降低。當(dāng)酸液濃度降低到一定程度后(一般為初始濃度的10)，酸液變?yōu)闅埶?。酸液由活性酸變?yōu)闅埶嶂八鹘?jīng)裂縫的距離稱為酸液的有效作用距離。 在靠近井壁的那一段裂縫長度內(nèi)(即在有效作用距離范圍內(nèi))，由于裂縫壁面的非均質(zhì)性被溶蝕成為凹凸不平的溝槽，施工結(jié)束后，裂縫仍具有相當(dāng)?shù)膶?dǎo)流能力，把此段裂縫的長度稱為裂縫的有效長度。,1.有效作用距離,62,2.酸液濃度分布方程（對流擴(kuò)散方程）,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),63,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì), 常用的方法是有限差分法和Lumping方法。差分方法是直接將酸巖反應(yīng)的對流擴(kuò)散方程及其邊界條件離散化，用計(jì)算機(jī)求解差分方程，得到沿裂縫

25、方向酸濃度的分布規(guī)律，從而確定出有效作用距離。應(yīng)用時(shí)可把計(jì)算結(jié)果繪成圖板，直接查圖板確定酸液有效作用距離。 考慮了酸液的濾失時(shí)，鹽酸與石灰?guī)r流動(dòng)反應(yīng)的有效作用距離計(jì)算圖版。,3.酸液濃度分布和有效作用距離的計(jì)算,64,3.酸液濃度分布和有效作用距離的計(jì)算,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),圖版法計(jì)算,65,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì), 圖中定義的兩個(gè)無因次參數(shù)為,皮克列特?cái)?shù),無因次距離,3.酸液濃度分布和有效作用距離的計(jì)算,66, 任意斷面Le處的酸液濃度值的計(jì)算：計(jì)算出皮克列特?cái)?shù)Np，再給定任意斷面位置Le，又可計(jì)算出無因次距離LD。最后利用計(jì)算圖版，兩坐標(biāo)位置的垂線相交，得到Le位置的無因次濃度C

26、/C0值。, 酸液的有效作用距離Le值的計(jì)算：根據(jù)皮克列特?cái)?shù)Np和給定的C/C0，便可查出無因次距離LD，從而計(jì)算出酸液濃度降至預(yù)定的C/C0(如C/C00.1)，酸液的有效作用距離Le值。,3.酸液濃度分布和有效作用距離的計(jì)算,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),67, 酸蝕裂縫導(dǎo)流能力即酸蝕裂縫寬度和酸蝕裂縫滲透率的乘積。 理想寬度：定義為裂縫閉合前被酸溶解所產(chǎn)生的裂縫寬度。 X酸的體積溶解能力，m3/m3； V注入酸的總體積，m3； Wai酸蝕縫寬，m。,5.1.2酸蝕裂縫導(dǎo)流能力及其計(jì)算,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),68,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),0

27、13.457-1.3lnSRE/1000 140

28、,儲(chǔ)層受污染、裂縫導(dǎo)流能力為常值時(shí)增產(chǎn)倍比：,71, 客觀描述儲(chǔ)層的滲流條件。 客觀描述儲(chǔ)層的滲濾特征及表皮堵塞特征。 推薦可供增產(chǎn)作業(yè)改造的井和層段。,1.選井選層的工作目標(biāo),5.2.1酸化處理井層的選擇,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),5.2酸壓設(shè)計(jì),72, 儲(chǔ)層含油氣飽和度高、儲(chǔ)層能量較為充足。 產(chǎn)層受污染的井。 鄰井高產(chǎn)而本井低產(chǎn)的井應(yīng)優(yōu)先選擇。 優(yōu)先選擇在鉆井過程中油氣顯示好，而試油效果差的井層。 產(chǎn)層應(yīng)具有一定的滲流能力。 油、氣、水邊界清楚。 固井質(zhì)量和井況好的井。,2.選井選層的基本原則,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),73,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),5.2.2 酸化處理設(shè)計(jì)應(yīng)

29、收集的資料 井?dāng)?shù)據(jù) 儲(chǔ)層參數(shù) 巖石力學(xué)數(shù)據(jù) 壓裂液 酸液數(shù)據(jù) 巖心分析數(shù)據(jù) 泵注數(shù)據(jù),74,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),5.2.3設(shè)計(jì)應(yīng)包括內(nèi)容 根據(jù)施工目的、井及儲(chǔ)層條件、室內(nèi)巖心數(shù)據(jù)等選擇適合的酸化工藝。 確定酸化工作液(前置液、酸液、頂替液)的類型、配方、用量。 前置液的基本要求：1)遇酸不降解，具有較好的濾失控制性能；2)在儲(chǔ)層條件下具有足夠的粘度；3)對儲(chǔ)層無污染，易于返排；4)成本低，使用安全。 前置液用量根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)和施工規(guī)模及施工的要求而定。也可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化而得到。,75,酸液采用是鹽酸體系，主要有常規(guī)鹽酸體系、稠化酸體系、泡沫酸體系、乳化酸體

30、系、化學(xué)緩速酸體系。 酸濃度可由溶蝕試驗(yàn)確定。國內(nèi)酸化處理鹽酸濃度多介于1520。酸液用量則據(jù)酸化改造的范圍和力度來確定。酸液用量一般為動(dòng)態(tài)裂縫體積的1.55倍。酸液用量也可根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求由計(jì)算機(jī)模擬確定。,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),76,頂替液的目的是將井筒及地面管線中的酸液全部頂入儲(chǔ)層中，一般用活性水，或氯化銨溶液，用量以地面管線和井筒體積再附加一定的余量。,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),77,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),5.2.4施工設(shè)計(jì)計(jì)算 施工參數(shù)確定: 儲(chǔ)層最大吸入能力、破裂壓力、液柱壓力、摩阻計(jì)算，井口極限施工排量、井口施工泵壓和入井液量等。 酸化過程的模擬計(jì)算及效果預(yù)測：綜合應(yīng)

31、用前面部分碳酸鹽巖酸壓模擬數(shù)學(xué)模型：動(dòng)態(tài)裂縫尺寸、酸液濃度分布規(guī)律及有效作用距離、酸蝕裂縫導(dǎo)流能力及增產(chǎn)倍比等進(jìn)行酸化設(shè)計(jì)模擬，分析不同施工參數(shù)對酸化效果的影響。,78, 一般來說，應(yīng)縮短反應(yīng)時(shí)間，限定殘酸水的殘余濃度在一定值之上就將殘酸液盡可能排出。應(yīng)在酸化前就作好排液和投產(chǎn)的準(zhǔn)備，施工后立即排液。 排液方式：分為自噴排液和人工排液，人工排液法有抽汲、氣舉、氣體伴注排液和連續(xù)油管排液方法。,5.2.5酸化處理后的排液,五、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì),79,, 設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容： 水動(dòng)力學(xué)參數(shù)、流變性參數(shù)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、溫度場、壓力場、流速場及動(dòng)態(tài)裂縫幾何尺寸、酸蝕裂縫參數(shù)、儲(chǔ)層孔喉、滲濾性能等的變

32、化進(jìn)行模擬。 對多種酸化方案進(jìn)行對比和篩選，達(dá)到優(yōu)化施工規(guī)模和參數(shù)。,第四節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,80,, 酸壓時(shí)，酸液沿裂縫向儲(chǔ)層深部流動(dòng)，酸液濃度逐漸降低。當(dāng)酸液濃度降低到一定程度后(一般為初始濃度的10)，酸液變?yōu)闅埶?。酸液由活性酸變?yōu)闅埶嶂八鹘?jīng)裂縫的距離稱為酸液的有效作用距離。 在靠近井壁的那一段裂縫長度內(nèi)(即在有效作用距離范圍內(nèi))，由于裂縫壁面的非均質(zhì)性被溶蝕成為凹凸不平的溝槽，施工結(jié)束后，裂縫仍具有相當(dāng)?shù)膶?dǎo)流能力，把此段裂縫的長度稱為裂縫的有效長度。,第四節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,一、酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度分布及有效作用距離,1.有效作用距離,81,,第四節(jié) 碳酸

33、鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,一、酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度分布及有效作用距離,2.酸液濃度分布方程（對流擴(kuò)散方程）,82,, 常用的方法是有限差分法和Lumping方法。差分方法是直接將酸巖反應(yīng)的對流擴(kuò)散方程及其邊界條件離散化，用計(jì)算機(jī)求解差分方程，得到沿裂縫方向酸濃度的分布規(guī)律，從而確定出有效作用距離。應(yīng)用時(shí)可把計(jì)算結(jié)果繪成圖板，直接查圖板確定酸液有效作用距離。 考慮了酸液的濾失時(shí)，鹽酸與石灰?guī)r流動(dòng)反應(yīng)的有效作用距離計(jì)算圖版。,第四節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,一、酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度分布及有效作用距離,3.酸液濃度分布和有效作用距離的計(jì)算,83,,,第四節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,一、酸沿裂縫

34、流動(dòng)反應(yīng)的濃度分布及有效作用距離,3.酸液濃度分布和有效作用距離的計(jì)算,84,, 圖中定義的兩個(gè)無因次參數(shù)為,皮克列特?cái)?shù),無因次距離,第四節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,一、酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度分布及有效作用距離,3.酸液濃度分布和有效作用距離的計(jì)算,85,, 任意斷面Le處的酸液濃度值的計(jì)算：計(jì)算出皮克列特?cái)?shù)Np，再給定任意斷面位置Le，又可計(jì)算出無因次距離LD。最后利用計(jì)算圖版，兩坐標(biāo)位置的垂線相交，得到Le位置的無因次濃度C/C0值。, 酸液的有效作用距離Le值的計(jì)算：根據(jù)皮克列特?cái)?shù)Np和給定的C/C0，便可查出無因次距離LD，從而計(jì)算出酸液濃度降至預(yù)定的C/C0(如C/C00.1)，酸

35、液的有效作用距離Le值。,第四節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,一、酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度分布及有效作用距離,3.酸液濃度分布和有效作用距離的計(jì)算,86,, 酸蝕裂縫導(dǎo)流能力即酸蝕裂縫寬度和酸蝕裂縫滲透率的乘積。 理想寬度：定義為裂縫閉合前被酸溶解所產(chǎn)生的裂縫寬度。 X酸的體積溶解能力，m3/m3； V注入酸的總體積，m3； Wai酸蝕縫寬，m。,第四節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,二、酸蝕裂縫導(dǎo)流能力及其計(jì)算,87,0

36、，MPa； SRe巖石嵌入強(qiáng)度，MPa。,第四節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,二、酸蝕裂縫導(dǎo)流能力及其計(jì)算,,考慮巖石嵌入強(qiáng)度和閉合應(yīng)力，實(shí)際導(dǎo)流能力為：,88,, 增產(chǎn)倍比：酸化井施工后的采油指數(shù)與施工前的采油指數(shù)之比。 增產(chǎn)倍比是增產(chǎn)效果好壞的直接體現(xiàn)，是酸化設(shè)計(jì)中的重要指標(biāo)，是進(jìn)行酸化技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)必不可少的參數(shù)。 壓裂酸化后增產(chǎn)倍比預(yù)測方法有圖板法和數(shù)值計(jì)算方法。,第四節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,三、酸化增產(chǎn)倍比預(yù)測,89, 酸化前，其產(chǎn)量按穩(wěn)定平面徑向流計(jì)算：,第四節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,三、酸化增產(chǎn)倍比預(yù)測,90, 酸壓后，有效作用距離為Le，儲(chǔ)層中徑向上形成兩個(gè)不

37、同滲透率區(qū)域，其產(chǎn)量為：,第四節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,三、酸化增產(chǎn)倍比預(yù)測,91,無污染均質(zhì)儲(chǔ)層，裂縫導(dǎo)流能力為常值時(shí)增產(chǎn)倍比：,第四節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,三、酸化增產(chǎn)倍比預(yù)測,92,儲(chǔ)層受污染、裂縫導(dǎo)流能力為常值時(shí)增產(chǎn)倍比：,第四節(jié) 碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算,三、酸化增產(chǎn)倍比預(yù)測,93, 酸化處理井層的選擇 常用酸化工藝及適應(yīng)性 壓裂酸化處理設(shè)計(jì) 基質(zhì)酸化處理設(shè)計(jì),第六節(jié) 酸化工藝設(shè)計(jì),本節(jié)主要內(nèi)容：,94, 客觀描述儲(chǔ)層的滲流條件。 客觀描述儲(chǔ)層的滲濾特征及表皮堵塞特征。 推薦可供增產(chǎn)作業(yè)改造的井和層段。,1.選井選層的工作目標(biāo),一、酸化處理井層的選擇,第六節(jié) 酸化工藝設(shè)計(jì),

38、95, 儲(chǔ)層含油氣飽和度高、儲(chǔ)層能量較為充足。 產(chǎn)層受污染的井。 鄰井高產(chǎn)而本井低產(chǎn)的井應(yīng)優(yōu)先選擇。 優(yōu)先選擇在鉆井過程中油氣顯示好，而試油效果差的井層。 產(chǎn)層應(yīng)具有一定的滲流能力。 油、氣、水邊界清楚。 固井質(zhì)量和井況好的井。,第六節(jié) 酸化工藝設(shè)計(jì),2.選井選層的基本原則,一、酸化處理井層的選擇,96,在考慮具體井的酸化方式和酸化規(guī)模時(shí)，應(yīng)對井的動(dòng)態(tài)資料和靜態(tài)資料進(jìn)行綜合分析，確定儲(chǔ)層物性參數(shù)，并根據(jù)物性參數(shù)及油井的歷史情況綜合分析，準(zhǔn)確確定出油氣井產(chǎn)量下降或低產(chǎn)(水井欠注)的原因以及該井可改造的程度，為酸化作業(yè)提供地質(zhì)依據(jù)。,第六節(jié) 酸化工藝設(shè)計(jì),一、酸化處理井層的選擇,97,

39、 在碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化改造中，主要形成和發(fā)展了基質(zhì)酸化技術(shù)和壓裂酸化技術(shù)，習(xí)慣上用: 酸化(Matrix Acidizing)表示基質(zhì)酸化 酸壓(Acid-Fracturing)表示壓裂酸化。,1.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝技術(shù),第六節(jié) 酸化工藝設(shè)計(jì),二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性,98,基質(zhì)酸化也稱為常規(guī)酸化或解堵酸化，基本特征是在施工壓力小于儲(chǔ)層巖石破裂壓力的條件下，將酸液注入儲(chǔ)層。 碳酸鹽巖基質(zhì)酸化的重要特征是酸蝕蚓孔(Wormhole)的形成和微裂縫的擴(kuò)大，其增產(chǎn)機(jī)理與蚓孔密切相關(guān)。,第六節(jié) 酸化工藝設(shè)計(jì),二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性,1.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝技術(shù)基質(zhì)酸化,99, 酸壓是依靠對裂

40、縫(包括天然裂縫)、不整合的裂縫表面酸蝕以提供導(dǎo)流能力。 酸壓效果取決于裂縫導(dǎo)流能力和酸液有效作用距離。 研究方向主要集中在三個(gè)方面： 降低酸壓過程中流體或酸液濾失的物質(zhì)和技術(shù)； 降低注液過程中酸巖反應(yīng)速率的物質(zhì)和技術(shù)； 提高酸蝕裂縫導(dǎo)流能力的物質(zhì)和技術(shù)。,第六節(jié) 酸化工藝設(shè)計(jì),二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性,1.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝技術(shù)酸壓技術(shù),100, 酸壓過程中酸液的濾失問題通?？紤]從濾失添加劑和工藝兩方面著手；降低酸巖反應(yīng)速率也可以緩速劑的使用及工藝上來進(jìn)行；加入緩速劑，使用膠凝酸、乳化酸、泡沫酸和有機(jī)酸并結(jié)合有效的酸化工藝可起到較好的緩速效果；提高裂縫導(dǎo)流能力可從選擇酸液類型和酸化工藝著

41、手，其原則是有效溶蝕和非均勻刻蝕。 壓裂酸化技術(shù)以能否實(shí)現(xiàn)濾失控制，延緩酸巖反應(yīng)速度形成長的酸蝕裂縫和非均勻刻蝕劃分為兩大類：普通酸壓和深度酸壓。,第六節(jié) 酸化工藝設(shè)計(jì),二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性,1.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝技術(shù)酸壓技術(shù),101, 普通酸壓技術(shù):普通酸壓工藝指以常規(guī)酸酸液直接壓開儲(chǔ)層的酸化工藝。酸液既是壓開儲(chǔ)層裂縫的流體，又是與儲(chǔ)層反應(yīng)的流體，由于酸液濾失控制差，反應(yīng)速度較快，有效作用距離短，只能對近井地帶裂縫系統(tǒng)的改造。一般選用于儲(chǔ)層污染比較嚴(yán)重、堵塞范圍較大，而基質(zhì)酸化工藝不能實(shí)現(xiàn)解堵目標(biāo)時(shí)選用該工藝。 深度酸壓技術(shù)： 以獲得較長的酸蝕裂縫為目的而采用的不同于普通酸壓技

42、術(shù)的酸壓技術(shù)稱為深度酸壓技術(shù)。,第六節(jié) 酸化工藝設(shè)計(jì),二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性,1.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝技術(shù)酸壓技術(shù),102,先向儲(chǔ)層注入高粘非反應(yīng)性前置壓裂液，壓開儲(chǔ)層形成裂縫，然后注入酸液對裂縫進(jìn)行溶蝕，改善導(dǎo)流能力。 以前置液粘性指進(jìn)為主，為實(shí)現(xiàn)指進(jìn)酸壓，要求前置液和酸液粘度比和流速比有一定范圍。 前置液的主要作用：壓裂造縫；降低裂縫表面溫度；降低裂縫壁面濾失。 前置液酸壓工藝可采用多種酸液類型搭配，除了前置液與常規(guī)鹽酸搭配使用外，前置液還可與膠凝酸、乳化酸或泡沫酸進(jìn)行搭配應(yīng)用。,前置液酸壓工藝,第六節(jié) 酸化工藝設(shè)計(jì),二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性,103, 緩速酸酸壓技術(shù)在工藝特點(diǎn)上

43、與普通酸壓技術(shù)相同，不同之處在于其采用的酸液是膠凝酸、乳化酸、化學(xué)緩速酸或泡沫酸等緩速酸，通過緩速酸的緩速性能達(dá)到酸液深穿透的目的。,第六節(jié) 酸化工藝設(shè)計(jì),二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性,緩速酸酸壓工藝,104, 前置液與酸液交替注入的一種酸壓方法，類似前置液酸壓，但其降濾失性及對儲(chǔ)層的不均勻刻蝕優(yōu)于前置液酸壓。 為獲得理想的酸液有效作用距離，有時(shí)交替次數(shù)多達(dá)8次。這一工藝在中、低滲孔隙性及裂縫不太發(fā)育儲(chǔ)層，或?yàn)V失性大，重復(fù)壓裂儲(chǔ)層有較好成效。,第六節(jié) 酸化工藝設(shè)計(jì),二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性,多級交替注入酸壓工藝,105, 一般來說，應(yīng)縮短反應(yīng)時(shí)間，限定殘酸水的殘余濃度在一定值之上就將殘酸液盡

44、可能排出。應(yīng)在酸化前就作好排液和投產(chǎn)的準(zhǔn)備，施工后立即排液。 排液方式分為自噴排液和人工排液，人工排液法有抽汲、氣舉、氣體伴注排液和連續(xù)油管排液方法。,第六節(jié) 酸化工藝設(shè)計(jì),五、酸化處理后的排液,106,酸液類型及選擇 酸液添加劑及選擇,第七節(jié) 酸液及添加劑,本節(jié)主要內(nèi)容：,107,1. 酸液應(yīng)滿足的要求 溶蝕能量強(qiáng)，生成的產(chǎn)物溶于殘酸中，與儲(chǔ)層流體配伍性好，對儲(chǔ)層不產(chǎn)生污染。 加入化學(xué)添加劑后所配制成的酸液理化性能滿足施工要求。 運(yùn)輸、施工方便，安全。 價(jià)格便宜，貨源廣。,一、酸液類型及選擇,第七節(jié) 酸液及添加劑,108, 物理性能。 絕大多數(shù)碳酸鹽巖層酸處理都采用鹽酸，碳酸鹽巖

45、含量較高的砂巖也采用鹽酸進(jìn)行酸化。 酸化用工業(yè)鹽酸，質(zhì)量百分濃度3032。 鹽酸酸化優(yōu)點(diǎn)：對儲(chǔ)層的溶蝕力強(qiáng)；反應(yīng)生成物可溶，不產(chǎn)生沉淀；對裂縫壁面的不均勻刻蝕程度高；成本低。,2.常用酸液,第七節(jié) 酸液及添加劑,一、酸液類型及選擇,鹽酸,109,一、酸液類型及選擇,110,采用高濃度鹽酸可提高酸處理效果。 鹽酸酸化缺點(diǎn)：與石灰?guī)r反應(yīng)速度太快，處理范圍有限。 鹽酸的密度和濃度是配置酸液時(shí)常用的數(shù)據(jù)。,第七節(jié) 酸液及添加劑,2.常用酸液,一、酸液類型及選擇,鹽酸,111,,第七節(jié) 酸液及添加劑,2.常用酸液,一、酸液類型及選擇,鹽酸,112,計(jì)算配置酸溶所需的商品鹽酸用量：,V1、V2分別為所

46、需商品鹽酸和需配置的稀鹽酸的體積，m3； 1、 2分別為所需商品鹽酸和需配置的稀鹽酸的相對密度； C1、C2分別為所需商品鹽酸和需配置稀鹽酸的濃度，。,第七節(jié) 酸液及添加劑,2.常用酸液,一、酸液類型及選擇,鹽酸,113,配置稀酸液所需的清水量： V清水V2V1 V3,V清水 清水體積，m3； V3 除商品酸和清水外加入酸液中的其它添加劑總體積，m3。,第七節(jié) 酸液及添加劑,2.常用酸液,一、酸液類型及選擇,鹽酸,114, 物理性能。 氫氟酸與鹽酸聯(lián)合使用。 當(dāng)氫氟酸與硅酸鹽類以及碳酸鹽反應(yīng)時(shí)，會(huì)生成難溶物質(zhì)如CaF2等。當(dāng)酸液中存在鹽酸時(shí)，則可仰制或減少CaF2的沉淀

47、。 鹽酸先溶蝕掉碳酸鹽，以充分發(fā)揮氫氟酸的溶蝕作用，節(jié)約成本較高的氫氟酸。,第七節(jié) 酸液及添加劑,2.常用酸液,一、酸液類型及選擇,土酸,115,在配置土酸時(shí)，所需商品濃度的氫氟酸和鹽酸的數(shù)量：,VHF所需商品氫氟酸體積，m3； VHCl所需商品鹽酸體積，m3； CHF商品氫氟酸重量濃度，%； CHCl商品鹽酸重量濃度，； CHF 土酸中氫氟酸重量濃度，%； CHCl 土酸中鹽酸重量濃度，； HF商品氫氟酸密度，kg/m3； HCl商品鹽酸密度，kg/m3； Vm土酸體積，m3； m土酸密度，kg/m3。,第七節(jié) 酸液及添加劑,一、酸液類型及選擇,116,主要優(yōu)點(diǎn)是反

48、應(yīng)速度慢、腐蝕性較弱，在高溫下易于緩速和緩蝕。它主要用于特殊儲(chǔ)層的酸處理（如高溫井）及酸與油管接觸時(shí)間長的帶酸射孔等作業(yè)，或用于酸須與鍍鋁或鍍鉻部件接觸的場合。,第七節(jié) 酸液及添加劑,2.常用酸液,一、酸液類型及選擇,甲酸和乙酸,117,第七節(jié) 酸液及添加劑,2.常用酸液,一、酸液類型及選擇,甲酸和乙酸,118,多組分酸是一種或多種有機(jī)酸與鹽酸的混合物。 鹽酸在井壁附近起溶蝕作用，甲酸或乙酸在儲(chǔ)層較遠(yuǎn)處起溶蝕作用，混合酸液消耗時(shí)間近似等于鹽酸和有機(jī)酸反應(yīng)時(shí)間之和，因此可以得到較長的有效距離。,第七節(jié) 酸液及添加劑,2.常用酸液,一、酸液類型及選擇,多組份酸,119, 酸液添加劑：在酸液中加入的

49、化學(xué)物質(zhì)，來改善酸液性能，防止酸液在儲(chǔ)層中產(chǎn)生有害影響。 常用添加劑： 緩蝕劑、緩速劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑以及增粘劑、減阻劑、暫堵劑、破乳劑、殺菌劑。,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑,120, 對酸液添加劑的要求: 效能高，處理效果好 與酸液、儲(chǔ)層流體及巖石配伍性好 來源廣，價(jià)格便宜,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑,121, 加入緩蝕劑的原因: 酸對金屬設(shè)備腐蝕，設(shè)備損壞，引起事故。 酸與鐵的反應(yīng)物擠入儲(chǔ)層，造成儲(chǔ)層堵塞， 降低酸處理效果。 必須將注入酸液對鋼材的腐蝕速度控制在允許的安全標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑緩蝕劑,122, 緩蝕機(jī)理 2HC1+F

50、eFeC12+H2 FeC12+2H2OFe(OH)2+2HCl Fe(OH)2是絮凝狀沉淀，難以排出儲(chǔ)層，對滲流的影響極大。 緩蝕方法 緩蝕酸液 緩蝕工藝 添加緩蝕劑,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑緩蝕劑,123, 緩蝕劑緩蝕 緩蝕劑：指那些加入酸液中能大大減少金屬腐蝕的化學(xué)物質(zhì)。 緩蝕劑是通過物理吸附或化學(xué)吸附而吸附在金屬表面，從而把金屬表面覆蓋，使其腐蝕得到抑制。 緩蝕劑評價(jià)方法,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑緩蝕劑,124, 緩蝕劑類型 無機(jī)緩蝕劑：含砷化合物等。 有機(jī)緩蝕劑：砒啶類、炔醇類、醛類、硫脲類、胺類等。 緩蝕劑選擇 酸型及濃度 與酸接觸的金

51、屬類型 最高油管溫度 酸與管件的接觸時(shí)間,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑緩蝕劑,125, 助排劑 采用陰離子型或非離子型表面活性劑及其調(diào)配物，加到酸液中以降低酸液和原油之間的表面張力，降低毛管阻力，調(diào)整巖石潤濕性，幫助酸液返排。 破乳劑 在酸液中加入活性劑，可以抵消原油中原有的天然乳化劑(石油酸等)的作用，防止酸與儲(chǔ)層原油乳化，此類表面活性劑為破乳劑。,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑表面活性劑,126,分散劑及懸浮劑 在酸化過程中使雜質(zhì)可懸浮在酸液中，隨殘酸排出，而加入的一種添加劑稱為懸浮劑。 使殘酸液的雜質(zhì)顆粒保持分散而不聚集加入的添加劑稱為分散劑。 緩速劑 為了延

52、緩酸巖反應(yīng)速度，在酸液中加入一種活性劑，其在巖石表面吸附，使巖石具有油濕性。巖石表面被油膜覆蓋后，阻止了H與巖面接觸，降低酸巖反應(yīng)速度。,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑表面活性劑,127, 抗酸渣劑 在酸液中加入陰離子烷基芳香基磺酸鹽與非離子表面活性劑的復(fù)配物，并添加芳族溶劑及能在酸性條件下絡(luò)合鐵離子的絡(luò)合劑，將其加入酸液或前置液中，防止瀝青質(zhì)原油在酸化時(shí)形成酸渣堵塞。,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑表面活性劑,128,在前置液或后置液中加入，可保持巖石水潤濕性，減少酸液中表面活性劑在儲(chǔ)層固相顆粒的吸附損失，增強(qiáng)酸中各種添加劑的配伍性。 EGMBE具有一種有利于砂巖酸化處理中乳

53、化作用的降低，加速返排的油水溶解能力平衡作用。,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑互溶劑,129,, 穩(wěn)定機(jī)理 2HCl+FeFe2++2Cl-+H2 6HCl+ Fe2O32Fe2++6Cl-+3H2O 2HCl+ FeOFe3++2Cl-+H2O 兩種氧化態(tài)的鐵離子存在于酸液中：三價(jià)鐵離子(Fe3+)、二價(jià)鐵離子(Fe2+)。,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑鐵離子穩(wěn)定劑,130,, 穩(wěn)定機(jī)理 Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+ 當(dāng)FeCl3的含量大于0.6及pH值大于1.86時(shí),殘酸的pH值一般超過1.86，易于進(jìn)行。 Fe2++2H2OFe(OH)2

54、+2H+ 當(dāng)FeCl2的含量大于0.6及pH值大于6.84時(shí),殘酸的pH值一般不會(huì)超過6.84,不易于進(jìn)行。,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑鐵離子穩(wěn)定劑,131,, 穩(wěn)定劑 鐵離子穩(wěn)定劑：為了減少氫氧化鐵沉淀堵塞儲(chǔ)層的現(xiàn)象而加入的某些化學(xué)物質(zhì)。 穩(wěn)定劑能與酸液鐵離子結(jié)合生成溶于水的絡(luò)合物，減少了氫氧化鐵沉淀的機(jī)會(huì)。 Fe3+6CH3COO-Fe(CH3COO)63-,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑鐵離子穩(wěn)定劑,132,, 常用鐵離子穩(wěn)定劑,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑鐵離子穩(wěn)定劑,133,, 粘土穩(wěn)定劑 防止酸化過程中酸液引起儲(chǔ)層中粘土膨脹、分散、運(yùn)移造成對儲(chǔ)層

55、的污染而加入的化學(xué)物質(zhì)。 類型 簡單陽離子類粘土穩(wěn)定劑 無機(jī)聚陽離子類粘土穩(wěn)定劑 聚季銨鹽,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑粘土穩(wěn)定劑,134,, 暫堵劑 在酸液中加入適當(dāng)?shù)臅憾聞?，暫時(shí)封堵已酸化層(或高滲透層)，使后續(xù)的酸液轉(zhuǎn)向到另外一層或低滲層(污染嚴(yán)重層)，達(dá)到均勻進(jìn)酸、均勻酸化。 類型 水溶性聚合物 惰性固體 萘、苯甲酸顆粒,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑暫堵劑,135,,, 增稠劑 在酸液中加入一種能夠提高酸液粘度的物質(zhì)，通過增大動(dòng)態(tài)裂縫寬度、降低裂縫面容比；降低H傳質(zhì)速度；降低酸液濾失，實(shí)現(xiàn)延緩酸巖反應(yīng)速度，增大酸液有效作用距離。 類型 聚丙烯酰胺、羥乙基纖維素和瓜膠,第七節(jié) 酸液及添加劑,二、酸液添加劑增稠劑,