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1、十五863子课题验收汇报,多氢酸酸化技术及其应用,十五863子课题验收汇报,汇 报 提 纲,1、砂岩酸化酸液体系研究现状 2、多氢酸体系的概念及其优越性 3、多氢酸性能研究 4、多氢酸酸化效果室内评价 5、多氢酸酸化现场应用情况及施工效果分析 6、结论,十五863子课题验收汇报,1、砂岩酸化酸液体系研究现状,砂岩储层酸化技术在经历了近一个世纪的发展，特别是进入70年代以后的迅速发展，已经由单一的工艺方法发展成为一门包括多学科，多专业的综合技术，这种发展集中反映了近年来出现的新工艺，新技术和新材料，形成了适应于不同储层条件及不同增产措施要求的酸液体系和酸化工艺 。,十五863子课题验收汇报,砂岩
2、酸化酸液体系,土酸（Mud Acid） 土酸与矿物反应速度快，酸消耗于井眼附近 ，使酸化液的有效距离降低, 而且使井壁岩石遭到破坏 二次沉淀对渗透率有新的伤害 缓速酸(Retarded Acid)氟硼酸、氟铝酸、有机土酸、磷酸 仍不能克服粘土和石英表面积的巨大反差，而导致酸岩反应速度过快 砂岩酸（Sanstone Acid） 对于粘土含量高、敏感性强的储层其应用仍然受到限制,1、砂岩酸化酸液体系研究现状,十五863子课题验收汇报,顺序注HCl氟化氨酸化工艺 （SHF） 自生土酸酸化工艺（SGMA） 缓冲调节土酸工艺（BRMA）,砂岩深部酸化工艺,1、砂岩酸化酸液体系研究现状,可以稍微增加酸液的
3、穿透距离，但是某些酸化工艺比较繁琐，而且仍然不能解决沉淀问题堵塞问题,十五863子课题验收汇报,2、多氢酸体系的概念及其优越性,多氢酸体系的概念,多氢酸为一种新型的HF酸液体系，它是由一种特殊复合物代替HCl与氟盐发生氢化反应。多氢酸为一中强酸，本身存在电离平衡，该酸液体系可以在不同化学计量条件下通过多级电离分解释放出多个氢离子，笔者将其命名为“多氢酸”(Multi-Hydrogen Acid)。多氢酸酸液体系主要由主剂SA601和副剂SA701构成,R1 RR4 R2CP（=O） R3 OR5,复合物通式,十五863子课题验收汇报,多氢酸的优越性,2、多氢酸体系的概念及其优越性,多氢酸具有很
4、好的缓速性。多氢酸与地层开始反应时，由于化学吸附作用，在粘土表面形成硅酸-铝膜的隔层，这个薄层将阻止粘土与HF酸的反应，减小粘土溶解度，并且防止了地层基质被肢解，特别是在反应初期，其反应速度约是其他酸液的30%左右； 多氢酸具有极强的吸附能力，能催化HF酸与石英的反应。尽管反应速度比土酸慢，但随时间的增加，石英的溶解度将增加，对石英的溶解度比土酸的要高出50%左右； 多氢酸具有较好的分散性和防垢性能，并且具有亚化学计量螯合特性，能较好的延缓/抑制近井地带沉淀物的生成，有利于提高注水井酸化有效期和油井产能。酸岩反应环境中，其对硅酸盐沉淀的控制能力明显优于常规土酸、缓速土酸等； 多氢酸能保持或恢复
5、地层的水湿性。,十五863子课题验收汇报,3、多氢酸性能研究,多氢酸酸度特性研究 HCl 和SA601酸度曲线分析,HCl的酸度曲线只有一个突变点，而且曲线的突变部分是很陡峭的，说明HCl是一元强酸，在溶液中H+一级完全电离。 SA601的酸度曲线有多个突变点，而且突变部分是平滑的，说明SA601是多元弱酸，在溶液中H+多级电离。,十五863子课题验收汇报,3、多氢酸性能研究,多氢酸酸度特性研究 HCl 和SA601酸度曲线分析,对于不同浓度的SA601的初始PH差别不大。浓度越大的最终能释放的H+量越大。SA601的浓度越大曲线变化越平缓，说明SA601的浓度越大酸液的缓冲效果越好。,十五8
6、63子课题验收汇报,3、多氢酸性能研究,多氢酸酸度特性研究多氢酸体系酸度曲线分析,多氢酸体系的H+也是逐级电离的，而且曲线变化也比较平滑，说明多氢酸同样具有缓冲性 随着SA701的增加溶液的初始PH也增加了，说明SA701也具有缓冲性能。,十五863子课题验收汇报,3、多氢酸性能研究,多氢酸酸度特性研究多氢酸酸度曲线应用分析,从SA601的酸度曲线可以知道，SA601是多级弱酸，H+是逐渐释放的，这样生成HF的速度就很慢，就可以长时间的维持酸液中低浓度的HF，由此就可以降低HF与粘土的反应速度。 SA601的酸度曲线比较平滑，说明在这个过程中可以比较稳定的维持反应速度。 多氢酸的初始PH较低，
7、大概接近3，这样在酸化过程中就可以降低酸液对设备及管道的腐蚀，从而可以减小缓蚀剂的用量。 由于多氢酸酸液体系的这些性质，对于高温砂岩地层酸化时为了控制反应速度，可采用多氢酸体系以提高酸作用范围,十五863子课题验收汇报,3、多氢酸性能研究,多氢酸酸度特性研究 HF与铝硅酸盐一次、二次反应动力学,HF与铝硅酸盐的一次反应速率与HCl无关，与HF浓度成二次方关系 。由此得到：HF浓度越大，一次反应速率越大； 相同反应时间下，HF浓度越低，二次反应及其产生沉淀的几率越小； 活化能越高，随温度的升高反应速率增加得越快，从二次反应动力学可知，高岭土的活化能比长石高很多，说明粘土更容易发生二次反应，更容易
8、产生沉淀。 由二次反应速率常数可知，在60以下，二次反应速率很慢，说明高温井更容易产生沉淀。 从多氢酸的酸度曲线知道，多氢酸能长时间的保持低浓度HF。这样就能很好减少二次沉淀的产生，对高温井和粘土含量高的井较为适合。,十五863子课题验收汇报,3、多氢酸性能研究,多氢酸溶蚀性能研究,多氢酸对石英的溶蚀率从反应开始就一直高于土酸和氟硼酸 土酸的最终溶蚀率为8.35%，氟硼酸为0.50%，多氢酸体系为14.78%。,多氢酸体系与石英的溶蚀试验,十五863子课题验收汇报,3、多氢酸性能研究,多氢酸溶蚀性能研究,多氢酸混合酸液与粘土的反应速度较土酸更慢，对粘土的溶蚀率较低。这是由于多氢酸在粘土矿物表面
9、形成一层“薄层”，抑制了酸液体系与粘土的反应速度。,多氢酸体系与粘土溶蚀反应,十五863子课题验收汇报,3、多氢酸性能研究,多氢酸润湿性试验,试验采用多氢酸和土酸的混合酸液，分别考察混合酸液与粘土试验样品反应之后在甲苯和甲醇中的互溶情况。 从试验结果发现，混合酸液体系处理之后的粘土样品在甲苯中分散，在甲醇中凝聚。 试验结果表明用多氢酸和土酸的混合酸液体系处理后的地层是水湿性质。这说明多氢酸体系能够在粘土地层保持水湿，有利于储层渗流。,十五863子课题验收汇报,3、多氢酸性能研究,静态腐蚀试验,在不加缓蚀剂的情况下，吊片反应，水浴恒温65，反应4小时,从结果看出多氢酸的腐蚀比盐酸低50,十五86
10、3子课题验收汇报,3、多氢酸性能研究,多氢酸的分散和防垢性能定性描述,多氢酸加碱调至中性CaCl2NaHCO3，加热80两小时,CaCl2NaHCO3，加热80两小时,多氢酸酸液体系CaCl2NaHCO3,多氢酸酸液体系具有很好的阻垢和分散能力。 多氢酸鳌合Ca2+后在酸性条件下是澄清透明的，到中性条件下溶液就变的不透明。但是我们在酸化时酸液直到返排出来时都是呈酸性的。,十五863子课题验收汇报,3、多氢酸性能研究,CaCl2NaHCO3，加热80两小时,多氢酸酸液体系加碱调至中性CaCl2NaHCO3，加热80两小时,CaCl2NaHCO3,多氢酸的分散和防垢性能定性描述,从图中三种溶液的颜
11、色对比可以看出，多氢酸对Ca2+有较好的鳌合能力。所以能一定程度的减少金属离子沉淀的产生，从而改善酸化效果,溶液中无Ca2+,十五863子课题验收汇报,多氢酸的分散和防垢性能定性描述,3、多氢酸性能研究,在蒸馏水中加入定量的CaCl2，再加入SA601，水浴加热60，然后用EDTA2Na溶液滴定，由滴定溶液中剩余Ca2量可得到不同量的SA601对Ca2的螯合量。,实验方法,多氢酸对Ca2的螯合能力很强，也就是说多氢酸的阻垢能力很强。,十五863子课题验收汇报,4、多氢酸酸化效果室内评价,处理液1是8%HCl1.5%HF 处理液2是8%HCl +8%HBF4,渗透率比K/K01.0 酸化处理效果
12、不理想,8%HCl + 8%HBF4,多氢酸,最终渗透率K/K01.0 酸化处理效果欠佳,最终渗透率比K/K03.0 酸化处理效果很好,十五863子课题验收汇报,多氢酸2007年度现场应用情况油井,5、 多氢酸酸化现场应用情况 及施工效果分析,十五863子课题验收汇报,5 、多氢酸酸化现场应用情况 及施工效果分析,多氢酸2007年度现场应用情况水井,十五863子课题验收汇报,5 、多氢酸酸化现场应用情况 及施工效果分析,渤中油田油井多氢酸酸化效果分析,渤中油田概述,高密度、高粘度大型常规稠油油藏。 储层岩性为长石砂岩，碎屑颗粒以长石、石英为主，石英平均含量为50.6%，长石平均含量为38.9%
13、，填屑物主要为水云母泥质及结晶高岭土。 油藏为正常的温度压力系统，油藏压力为11.45-16.24MPa，压力系数为0.9981.009，油藏温度为60-75之间。 油藏孔隙度平均值为30，渗透率平均值1.750m2，为高孔、高渗储层。,十五863子课题验收汇报,5 、多氢酸酸化现场应用情况 及施工效果分析,渤中油田油井多氢酸酸化效果分析,渤中E11井实例分析,酸化之前的平均产液量为35.85m3/d，酸化处理之后的平均产液量平均上升到74.80m3/d；产液量提高了110.23%。产油量也从酸化之前的14.6m3/d上升到57.19 m3/d，上升幅度达到291.44%。,酸化前后产液量的变
14、化曲线,酸化前后的产油量变化曲线,酸化前后含水率变化曲线,十五863子课题验收汇报,5 、多氢酸酸化现场应用情况 及施工效果分析,渤中油田油井多氢酸酸化效果分析,渤中E14井,E14井投产以来，高峰期采油强度为1.92 m3/dm，与邻近5口井的平均高峰期采油强度2.69 m3/dm相差较大。在2005年上半年对该井采用多氢酸酸液体系进行酸化处理，酸化之后产量从55m3/d上升到85.9m3/d，日增产油量30.9m3，产量提高了56.18%。,D14井投产以来，产量一直较低，高峰期采油强度仅为2.6m3/dm，与邻近井的平均高峰期采油强度3.3m3/dm相差较大。在2005年上半年对该井采用
15、多氢酸酸液体系进行酸化处理，酸化之后产量从30m3/d上升到95m3/d，日增产油量65m3，原油产量提高了216.67%。,渤中D14井,十五863子课题验收汇报,5 、多氢酸酸化现场应用情况 及施工效果分析,大港油田注水井多氢酸酸化效果分析,大港南部段六拔油田概述,枣、油组岩性为砂岩和砂砾岩。长石含量最大50%、最小为38%，平均44%；石英含量最大44%，最小25%，平均34%，岩屑含量为22%左右，胶结物以钙质为主，钙质胶结物平均13%，泥质胶结物5%，胶结物总含量20%左右。 地层平均孔隙度12.5，平均渗透率13.5m2； 中深折算温度:119 ，中深折算压力 35.14MPa。,
16、十五863子课题验收汇报,5 、多氢酸酸化现场应用情况 及施工效果分析,大港油田注水井多氢酸酸化效果分析,大港油田段36-55（注水井）实例分析,该井2003年5月转注，初期油压21MPa，日注100m3。后压力上升至28Mpa。 2004年12月实施酸压，压前泵压29，油压28.5，日注56m3； 压后泵压29，油压25，日注70m3； 目前该井油压29.2MPa，日注30m3，累计注入水9.0797104m3。 吸水剖面极不均匀 ，于是考虑实施多氢酸-分流深部酸化工艺 。,十五863子课题验收汇报,5 、多氢酸酸化现场应用情况 及施工效果分析,大港油田注水井多氢酸酸化效果分析,大港油田段3
17、6-55（注水井）实例分析,挤入地层总液量140.5m3，其中酸液96m3，暂堵剂4m3。最高施工压力34MPa，最高施工排量1.5m3/min。,该井层间渗透率差异较大，从施工曲线上看分流效果也极为显著 目前该井油压29.2MPa，日注30m3，累计注入水9.0797104m3。酸化后注水压力1314MPa，日注水量6080m3。 注水量得到明显改善，多氢酸酸液体系酸化效果极为显著。,十五863子课题验收汇报,6、 结论,（1）多氢酸酸液体系是一种多元中强酸体系，在酸化过程中能逐渐释放H+，可以保持溶液的PH值变化较小，即保持酸液的HF浓度变化较小。 （2）多氢酸酸液体系的初始PH值较高，可
18、降低酸对钢材的腐蚀速度，减少了缓蚀剂的用量。 （3）室内评价试验结果表明：多氢酸电离速度慢，属中强酸，与砂岩作用反应速度慢，能够实现深部穿透，但溶解能力较强； （4）多氢酸酸具有良好的防垢性能和分散性能，可以抑制井眼附近的地层伤害，可较好的解决酸化过程中二次沉淀造成的新的伤害；,十五863子课题验收汇报,6 结论,（5）多氢酸酸液体系是一种缓冲酸液体系，有利于提高酸液有效作用距离，对高温砂岩油气藏储层更为适合。 （6）多氢酸与地层发生反应时，通过化学吸附在粘土上形成保护膜，这层膜在HCl中能快速溶解，但在水和HF等弱酸中溶解度很小，抑制了酸与粘土的进一步反应，从而具有良好的缓速作用；多氢酸具有良好的吸收和水润湿性能，使HF与石英的反应得以加速。 （7）室内试验表明，多氢酸的应用可明显提高酸化效果。 （8）多氢酸在渤海湾油田油水井及陆地大港油田注水井的现场应用表明，这种新型酸液酸化效果极为明显。,多氢酸液是目前酸化改造的新型酸液体系，能够较好的弥补目前其他酸液体系的缺陷，是砂岩油藏基质酸化的理想酸化液。,十五863子课题验收汇报,谢 谢 大 家 ！,