砂岩酸化原理与工艺技术.ppt

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1、砂岩酸化原理及酸化工艺技术 (Sandstone Acidizing Fundmentals and Technology ),刘平礼 西南石油学院采油研究所 ,概述 砂岩酸化增产原理 砂岩酸化的酸岩反应特性 砂岩酸化酸岩反应动力学 砂岩酸化工艺及其适应性 砂岩酸化设计方法 酸化选井选层,主要内容,1 油藏增产措施-M.J. ECONOMIDES 2 油井酸化原理 -B.B.WILLIAMS 3. 完井酸化压裂 4.采油技术手册(第九分册) -J.M.TINSHELEY 4.ACIDIZING -SPE REPRINT SERIES NO.32 5.SPE PAPERS,参考文献,概述：,一

2、、砂岩储层酸化在油气田开采中地位 认识油气藏 发现油气藏 恢复油气井产能 提高油气井产能,酸化处理历史,1、1895，赫曼佛拉施(Herman Frasch)发明 2、早期的除垢处理，吉普石油公司，盐酸作为除垢剂 3、 1932，酸化新时代： 普尔石油公司与道化学公司的磋商,HCl正式用于油气井处理，酸化形成正常应用的技术酸化作业公司的形成 5、1933，Wilson与印第安那标准石油公司申请HF处理砂岩工艺专利 6、1940 Dowell 公司，土酸的首次工业性应用 7、至今，全面工业化应用,酸化处理历史,四个阶段： 20世纪50年代60年代 开发解决乳化、酸渣、返排和覆盖率 研究石灰岩地层

3、酸化的物理现象和砂岩酸化的二次反应 20世纪70年代 各种酸液体系的应用，重点解决深部穿透问题 20世纪80年代 泡沫分流技术和连续油管分流技术的应用 计算机辅助工作(选井选层、设计、实施监测)和酸后评估 20世纪90年代 计算机产能预测、经济评价、地球化学模型和现场评价技术 环保型添加剂的开发 砂岩酸化物理化学过程的更深层次认识,一口井无产能或产能低： (1)地层渗透率低； (2)地层受伤害； (3)地层压力低； (4)井筒或油管堵塞； (5)地层流体粘度高； (6)井底回压过高； (7)机械采油方法不当； (8)其它原因。,砂岩酸化 解堵,砂岩酸化增产原理,砂岩酸化工艺过程三个过程,地面管

4、流 酸由酸罐经过低压管线到达压裂车组，经压裂车组增压后的酸液进入高压管线到高压井口。在这个过程中酸液可能腐蚀地层管线及压裂车组和高压井口装置；在高压管线中酸液流到井口要产生摩阻损失，管线中的酸液流态由排量和酸液粘度决定，酸液浓度基本不变。,砂岩酸化工艺过程三个过程,垂直管流 酸液由高压井口进入酸化管柱(或油管柱)到井底的流动。该过程酸液可能腐蚀酸化管柱和套管柱，酸液的位能降低，沿管柱流动产生摩阻损失，流态由排量、粘度、管径决定，酸液浓度基本不变，从井口到井底酸液温度升高,砂岩酸化工艺过程三个过程,酸进入地层的流动反应 酸沿径向经孔隙及微裂缝作流动反应，溶解地层各矿物成分及胶结物。沿径向酸液浓度

5、逐渐变小失去活性，温度发生变化，压力及流速也发生变化。近井带地层孔隙度和渗透率发生改变。,注入井内液体的作用,前置液 (1)顶替井筒中的原有积液到油套环空或排出地面； (2)顶替走近井带的地层水，避免Na2SiF6、H2SiF6沉淀； (3)优先溶解碳酸盐类，减轻CaF2沉淀，并保持低pH值；同时，避免浪费较昂贵的HF等处理液； (4)降低井温及地层温度，避免添加剂高温失效及降低酸岩反应速度。,注入井内液体的作用,处理液 注入储层的主体酸液，溶解地层矿物及胶结物、堵塞物等，改善地层渗透性 后置液 隔离处理液和顶替液； 加入添加剂可帮助处理液的返排，恢复地层固相及沉淀性酸反应生成物的亲水性，提高

6、原油的相对渗透率，防止乳化。 顶替液 将井筒中早先注入液顶入地层,常规酸化工艺常用工序,洗井 注前置液 注处理液 注后置液 注顶替液,酸化,酸 洗,基质酸化,砂岩储层工艺分类,酸洗 酸洗是一种清除井筒中的酸溶解性结垢物或疏通射孔眼的工艺。 井筒侵泡将一定量的酸液注入预定井段，让其静置反应，在无外力搅拌的情况下溶蚀结垢物或射孔眼中堵塞物。 正反循环洗井将酸液通过正反循环，使酸沿井筒、射孔眼或地层壁面流动反应，借助冲刷作用溶蚀结垢物或堵塞物。 酸洗的特点酸液局限于井筒和射孔眼附近、一般不进入地层或进入很少，一般不用地面加压或加压很小。 酸洗不能改善地渗流条件。,砂岩储层工艺分类,基质酸化 基质酸化

7、又称岩体酸化，现场常叫做常规酸化。 基质酸化在低于岩石破裂压力下将酸液注入地层孔隙(晶间、孔穴或裂缝)的工艺。 目的使酸大体沿径向渗入地层，通过溶解孔隙空间内的胶结物、颗粒及其它堵塞物，扩大孔隙空间，消除由于地层污染引起的近井带地层渗透率降低，恢复或提高地层渗透率，从而获得增产效果。 基质酸化的特点不压破地层。,砂岩储层工艺分类,砂岩储层的酸化通常不进行酸压的原因,砂岩储层的胶结疏松，酸压可能由于大量溶蚀，致使岩石松散，引起油井过早出砂； 酸压可能压破地层边界以及水、气层边界，造成地层能量亏空和过早见水、见气； 由于酸沿缝壁均匀溶蚀岩石，不能形成沟槽，酸压后裂缝大部闭合，形成的裂缝导流能力低，

8、且由于用土酸酸压可能产生大量沉淀物堵塞流道。,砂岩酸化增产原理,未污染井酸化后增产倍比,污染井酸化后增产倍比,Hawkin公式,采油指数计算,封闭油藏污染井示意图,砂岩酸化增产原理,未污染井酸化的非机械表皮降低,污染井酸化的潜在产能改善,未污染井酸化的潜在产能改善,砂岩酸化增产原理,砂岩酸化增产原理,伤害井和未受伤害井酸化潜在产能改善程度,砂岩酸化增产原理,砂岩酸化增产原理,酸液进入孔隙或裂隙与岩石发生反应，溶蚀孔壁或缝壁，增大孔隙体积，扩大裂缝宽度，改善流体渗流条件。 酸液溶蚀孔道或裂缝中的堵塞物，或破坏堵塞物的结构使之解体，然后随残酸液一起排出地层，起到疏通流道的作用，恢复地层原始渗透能力

9、。,砂岩酸化增产原理,储层伤害原因及伤害程度分析,计算结果表明： 污染地层：在污染半径一定时，污染程度由轻到重，在酸化解除污染后，所获得的增产倍比值也在逐渐增大。这说明基质酸化对存在污染的井是极有效的。 无污染地层：进行基质酸化处理，效果甚微。 地层没有受到污染堵塞，一般不进行基质酸化处理。,储层伤害考虑,颗粒对孔隙空间的堵塞 化学沉淀 流体的伤害 机械伤害 生物伤害,油气井生产期间伤害来源,钻井伤害 完井伤害 生产伤害 注入伤害,砂岩酸化的酸岩反应特性,酸化溶解物 基质矿物 堵塞物(伤害物) 主要使用的酸液 HF+HCl NH4F & HCl 反应特点 多矿物反应(石英长石粘土碳酸盐) 多孔

10、介质中,砂岩酸化的酸岩反应特性,存在问题 1、反应速度快 2、沉淀物易产生(二次伤害) 3、储层结构破坏 4、液体置放 研究方向 1、酸液及添加剂 2、沉淀物的预防 3、优化设计(工艺和参数),酸与碳酸盐岩的化学反应当量,酸岩反应的化学当量碳酸盐岩,2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2 4HCl+CaMg(CO3)2CaCl2+ MgCl2+H2O+CO2 与反应1物摩尔相乘之数被称之为化学当量系数(例，“2”HCl)。,定义：反应酸单位体积溶解的岩石体积。用表示反应酸质量与溶解的岩石质量之比。,例如：方解石与100%HCl反应的100为：,溶解力,若酸的浓度为15%（重量），则：,

11、溶解力,用相应的密度比作为质量比与式3.5相乘便可得出反应酸单位体积所能溶解的岩石体积(并用X表示)，即溶解力。,溶解力,碳酸盐岩酸化常用酸的溶解力,砂岩矿物成分,典型砂岩矿物的化学组成,砂岩矿物的表面积及溶解度,氢氟酸与碳酸盐岩反应的化学当量,酸化中的主要化学反应,氢氟酸与碳酸盐岩反应的化学当量,HF与二氧化硅的反应： SiO2+4HFSiF4+2H2O SiF4+2HFH2SiF6 HF与硅酸盐（长石或粘土）反应： NaSiO4+8HFSiF4+4NaF+4H2O SiF4+2NaF Na2SiF6 HF与方解石的反应： CaCO3+2HFCaF2 +H2O+CO2,氢氟酸的溶解能力,砂岩

12、酸化反应产物的溶解性,PH值的升高增大沉淀的可能性 应尽量限制沉淀的生成 驱替至远井眼地区 返排出地层,砂岩酸化反应产物的溶解性,砂岩酸化反应产物的溶解性氟化钙CaF2,CaCO3+2HFCaF2 +H2O+CO2 部分可能会出现溶解 3CaF2+2Al3+3Ca2+2AlF2+ （铝离子随即可能从CaF2沉淀中萃取氟）,砂岩酸化反应产物的溶解性碱金属氟硅酸盐及氟铝酸盐,高浓度的氢氟酸容易导致碱金属氟硅酸盐沉淀 2Na+SiF62-Na2SiF6 ， KS=4.210-5 2K+SiF62-K2SiF6 ， KS=210-8 2Na+AlF3+F-Na3AlF6 ， KS=210-8 2K+A

13、lF4-+F-K2AlF5， KS=7.810-10 永久性的伤害 前置液量不充分和氢氟酸与含碱金属离子的地层水接触也会形成这种伤害沉淀物,砂岩酸化反应产物的溶解性铝的氟化物及氢氧化物,(AlF3)或氢氧化铝Al(OH)3在酸的消耗过程中能形成沉淀。 Al3+3F-AlF3 Al3+3OH-Al(OH)3 而 Ks=10-32.5 选择合理的配方 当HF/HCl比HF浓度高时(即1：4或更高些)，A1F3特别容易沉淀,砂岩酸化反应产物的溶解性铁化合物,在伤害带维持低的pH值 还原厌氧环境 运用清洁的设备防止含铁的沉淀物 若有大量铁存在，则在酸中加入适当的络合剂能防止氢氧化铁的形成,沉淀带对油井

14、产能的影响,e.g.一个250m泄油半径的一口半径为0.12m的井，用酸进行处理并解除了所有污染。但是，将形成1ft3/ft深的残酸沉积带，将使渗透率降为原始渗透率的10%。通过后置液的设计，可把酸驱出井筒附近即驱替到地层的远处。确定沉积带的位置对油井产能的影响。岩石孔隙度是0.15。 A.n. 当沉积带被驱替远离井筒时、井周围有三个区带：井与沉积带之间的区域，沉积带，它的渗透率为原始渗透率的10%；以及远离沉积带的区域，对这三个串联区域进行稳定状态径向流计算，采油指数为,沉淀带对油井产能的影响,r1-沉积带的内半径； r2-沉积带的外半径； Kp-沉积带的渗透率； K-原始油藏渗透率,当沉积

15、围绕井筒时，井的采油指数小于油井潜能的40%；把沉积带驱替到远离井筒0.6m时，可使PI值恢复到未污染情况的80%以上,砂岩酸化过程中沉淀的控制方法,合适的酸化步骤 据工艺特点而定 低的酸液浓度 正确、合适的前置液 溶解碳酸盐，隔离土酸与碱金属离子以及不配伍的流体 充足的后置液 保持低pH值，恢复润湿性，驱替处理液及反应产物 材料的应用,酸岩反应动力学影响反应速度的因素,HF浓度 反应速度与HF浓度成正比(除蒙脱石外) 弱胶结储层用低浓度酸液 HCL浓度 盐酸的存在促进HF与砂岩矿物的反应 反应温度,酸岩反应动力学影响反应速度的因素,压力的影响 压力升高只轻微地加速溶解反应，如已溶的四氟化硅可

16、部分地转化为酸性物质(H2SiO6) 矿物组成及易受影响的表面积 砂岩矿物的相对比面积,酸岩反应动力学影响反应速度的因素,流速影响 次生沉淀的影响,HF酸反应模拟,按照表面反应速度，砂岩一般可考虑为二组分系统： (1)包括结晶形石英部分的慢反应假组分； (2)包括其它所有物质；即粘土、长石及弱结晶石英快反应假组分 全局动力学 HF反应物扩散到表面 表面反应 反应生成物扩散返回到溶液中,砂岩酸化技术酸化机理,1.砂岩储层酸化机理 砂岩与HF反应动力学研究 砂岩与HF反应热力学研究 影响砂岩与酸的反应速度因素 酸液在多孔介质中的反应规律 酸岩反应中的反应前沿及储层渗流条件变化规律,砂岩酸化技术酸化

17、工艺,1 常规酸化工艺 -原理: 利用酸液溶解砂岩孔隙及喉道中胶结物和堵塞物,改善储层渗流条件,提高油气产能 -关键技术: 针对储层物性及矿物特性选择酸液体系 酸化工艺参数优选 施工质量保证,砂岩酸化技术常规酸化工艺,1.洗井，用12m3HCl正替入油管后用清水正洗井一周 目的：清除管壁脏物及铁锈 2.注前置液：815盐酸作预处理 目的：溶解碳酸盐岩类矿物，防止CaF2 顶走地层水，防止Na2SiF6、K2SiF6 清洗近井带油垢 保持较低的pH值 3.土酸液：(8-15%)HCl+(3-6%)HF 作用：HCL溶解碳酸盐类胶结物，并保持pH值，HF溶 解石英长石及粘土矿物 目的：沟通并扩大孔

18、道，提高地层渗透性 4.注后置液：油井柴油等或15HCl,气井用酸或气(N2,天然气) 目的：恢复地层固相及沉淀性酸反应物的亲水性，防止乳化生成 5.注顶替液:活性水或NH4Cl溶液,原理: 在酸液中加入暂堵剂,注酸时暂时堵塞高渗层,酸化低渗层,实现在多层油藏或大厚层油藏中沿纵向的均匀布酸,均匀解堵改善纵向出油剖面或吸水剖面,砂岩酸化工艺暂堵酸化工艺,达西定律，酸液线性流过产层小段时,各小层均匀进酸,暂堵剂性能要求物理要求 a.为了使暂堵功效最大， 暂堵剂在井壁附近应尽可能生成渗透率小于等于最致密层或伤害严重层的滤饼。这样可使酸液进入低渗层酸化地层，同时阻止高渗层过多进酸。 b.为了获得最大的

19、暂堵效益和最小的清洗问题， 必须防止暂堵剂颗粒浸入油气藏深部。,砂岩酸化工艺暂堵酸化工艺,砂岩酸化工艺暂堵酸化工艺,暂堵剂性能要求化学要求 a.暂堵剂必须与处理液(酸液)及其添加剂诸如缓蚀剂、表面活性剂及防膨剂、铁离子稳定剂、稠化剂等是配伍的；在油井处理温度条件下，它必须不与携带液起化学反应(即保持化学惰性)。 b.暂堵剂必须在产出液(生产井)或注入液(注入井)中是完全可溶的， 也即当酸化起到暂堵作用后，在生产过程中，它们必须能被快速而完全地清洗掉，恢复井处于无暂堵状况。,砂岩酸化工艺暂堵酸化工艺,-关键技术 据井层条件选择酸液体系 据井层条件选择暂堵剂类型 据储层物性及孔喉大小选择暂堵剂粒径

20、分布 暂堵剂注入工艺。 暂堵酸化工艺参数的优化,砂岩酸化工艺深部酸化工艺,原理:由于酸在砂岩多孔介质中的反应速度太快, 酸化解堵半径小, 采用在地下生成盐酸和HF技术，实现深部酸化目的。 包括： 氟硼酸酸化工艺技术(HBF4)； 相继注入工艺技术（SHF） 地下自生土酸技术(SGMA); 缓冲调节土酸技术(BRMA); “5H+酸”酸化技术。,砂岩酸化工艺深部酸化工艺(HBF4),氟硼酸酸化工艺 砂岩地层HBF4处理属于深部酸化工艺，用土酸处理砂岩地层，要增加处理深度Le就要增大酸量，但由于HF与地层粘土等胶结物反应快，过量的HF将破坏地层骨架的结构，使井筒附近岩石强度受到损害，因此土酸酸化不

21、能获得较深的穿透。此外，土酸处理井往往初期增产而后期递减迅速，因此受到限制。,砂岩酸化工艺深部酸化工艺(HBF4),氟硼酸缓速、稳定粘土颗粒 用HBF4处理可以克服酸化初期增产后期递减快的普遍性问题。国内外现场使用表明是一种较为有效的方法，当HBF4进入地层时能缓慢水解生成HBF4，因而在酸耗尽前可深入地层内部较大范围。此外还可以使任何不溶解的粘土微粒产生化学熔化，熔化后的微粒在原地胶结，使得处理后流量加大而引起的微粒移动受到限制，室内试验还表明：通过不相溶流体的接触，用HBF4处理过的粘土敏感性下降，不易膨胀或分散。,砂岩酸化工艺深部酸化工艺,HBF4的水解反应 HBF4在水溶液中发生水解反

22、应，且是多级电离 HBF4+H2OHBF3H+HF (慢) 氟硼酸 羟基氟硼酸 HBF3OH+H2OHBF2(OH)2+HF (快) HBF2(OH)2H2OHBF(OH)3+HF (快) HBF(OH)3+H2O H3BO3+HF (快),砂岩酸化工艺深部酸化工艺(HBF4),影响HBF4水解速度的因素 HBF4的水解速度可表示为 HBF4水解速度主要受浓度和温度的影响 浓度对HBF4水解速度的影响 25时，第一级水解反应的平衡常数为 显然，当HBF4浓度增大，为了使K为常数，HF及HBF3(OH)也要增大，即HBF4浓度越大，水解的HF也越多，因而酸岩反应速度也加快。,砂岩酸化工艺深部酸化

23、工艺,温度对水解度的影响 温度升高，HBF4第一级水解反应的平衡常数也增大 HBF4一级水解反应平衡常数随温度变化关系 随着温度的升高，水解速度常数遵循Arrhenius经验公式 K1=1.441017EXP(-26183/RT） 压力对HBF4反应速度的影响。 压力对HBF4反应速度几乎没有影响。,砂岩酸化工艺深部酸化工艺(HBF4),氟硼酸酸化适合于解除泥浆污染且粘土矿物含量高，地层温度低，地层微粒易发生运移的地层，但其溶解能力有限，纯碎的粘土酸酸化，要求关井候酸反应时间较长，这可能使静态条件下的反应产物产生二次伤害； 氟硼酸酸结合土酸形成多组分酸，或氟硼酸与土酸相继注入工艺既可在一程度上

24、发挥粘土酸的优点，又可在一定程度上避免粘土酸的缺点，进一步改善近井带的流体渗流条件。,砂岩酸化工艺深部酸化工艺（多元酸酸化）,多元酸由磷酸+添加剂组成，其起主要作用的是磷酸， 考虑到对粘土矿物的溶解，可在磷酸体系中加入了氢氟酸，以增强酸液的溶解能力。 文献报道为PPAS体系。这种酸可解除硫化物、腐蚀产物及碳酸盐类堵塞物,砂岩酸化工艺深部酸化工艺（多元酸酸化）,磷酸(H3PO4)可以解除硫化物，腐蚀产物及碳酸盐类堵塞物，其主要反应是： MCO3+2H3PO4=M(H2P04)2+CO2+H2O MS+2H3PO4=M(H2PO4)2+H2S FeO+2H3PO4=M(H2PO4)2+H2O Fe

25、2O3+6H3PO4=3Fe(H2PO4)2+3H2O,砂岩酸化工艺深部酸化工艺（多元酸酸化）,由于H3PO4是中强酸，又是三元酸，在水中发生分级电离，电离平衡式可表示如下： H3PO4H+H2PO-4(慢) H2PO-4H+HPO2-4 H2PO42-H+PO33- 25条件下它的三级电离常数为：,砂岩酸化工艺深部酸化工艺（多元酸酸化）,磷酸酸化缓速原理 酸性强弱由第一级电离所决定，H3PO4的K1=7.510-3，磷酸酸化可延缓反应，达到深穿透目的。 反应产物CO2残留在酸液中，也可抑制正反应的进行，起一定缓速作用。 磷酸和地层的碳酸盐岩反应后可生成磷酸二氢盐，磷酸与磷酸二氢盐可形成缓冲溶

26、液，保持PH值在一定范围,砂岩酸化工艺深部酸化工艺（多元酸酸化）,Creig J.C1ark等人指出：在地层条件下磷酸便成为一种“自生缓速”的酸。 与地层接触时间较长，其PH值很少增加到3以上，室内常压下的试验表明，在碳酸盐岩过量的情况下，24小时PH值仍在3以下，PH值低可防止许多不利产物的沉淀。 磷酸缓速酸适合于泥质含量低，碳酸盐含量高的地层。,砂岩酸化工艺深部酸化工艺（多元酸酸化）,-技术关键 酸液体系及针对具体储层的酸液配方选择。 地下生成酸的效率（条件） 据解堵要求的深部酸化工艺参数优化设计。,砂岩酸化工艺相继注入法（SHF）工艺技术,SHF工艺是利用粘土的天然离子交换能力，在粘土颗

27、粒表面生成氢氟酸，溶解岩石 SHF工艺由相继泵入盐酸和氟化铵两个步骤组成。施工时，首先把不含氟离子（F）的HCl溶液泵入地层。HCl与地层中的粘土接触，使粘土转变为酸性粘土颗粒。接着把中性或弱碱性氟化物溶液泵入地层，使F与酸性粘土颗粒并与原来吸附的H+结合，在粘土表面生成HF，从而溶解一部分粘土,砂岩酸化工艺高PH值缓速酸化工艺（PH值46）,美壳牌石油公司（Shell Oil Co）研制出两类高PH值缓速酸化系统用于砂岩地层深部酸化。一类通过酯类水解控制反应速度，叫做自生土酸系统(SGMA)；另一类通过弱酸和弱酸盐的缓冲作用控制反应速度，叫做缓冲调节土酸系统(BRMA)。,砂岩酸化工艺高PH

28、值缓速酸化工艺（PH值46）,自生土酸系统（SGMA） 用一种含有氟离子的溶液和另一种能以控制速度产生有机酸的酯类相互反应，在地层中以很慢的速度产生HF。 SGMA系统根据所用酯类的不同分为三种： （1）SGMF即甲酸甲酯(methyl formate)； （2）SGMA即乙酸甲酯(mathyl acetate)； （3）SGCA即一氯代醋酸铵(ammonium salt of monochloroacetic acid)。 适用于不同的井底温度： SGMF : 130180（5482）； SGCA : 180215（82102）； SGMA ： 190280（88138）。,砂岩酸化工艺高P

29、H值缓速酸化工艺（PH值46）,BRMA系统 原理：有机酸及其铵盐的缓冲作用，与氟化铵混合作为氢氟酸 限制溶液中HF和被电离的弱酸的浓度来保持HF和地层间较低的反应速度，而保证这种限制的措施则是弱酸和弱酸盐间的缓冲作用。 H+和HF的浓度都是通过弱酸和弱盐间的缓冲作用来调节的，故将该系统称之为缓冲调节土酸系统。用BRMA系统酸化硅质物时，低浓度的HF分子大大限制了HF与硅质物接触的速度,砂岩酸化工艺新型固体酸解堵酸化技术,原理: 钻井、完井、修井作业过程中可能引入许多堵塞物（无机和有机物）,有些堵塞物是用HF和HCL所不能溶解的，因而酸化不能有效解堵.研制的新型解堵酸液可以溶解目前大多数HF和

30、HCL所不能溶解的堵塞物,从而可以有效地进行酸化解堵，提高酸化效果。 关键技术 新型酸液溶解各种堵塞物的效率 新型酸液的酸化实施工艺 酸化工艺参数的优化 e.g. SAR固体解堵剂,砂岩酸化工艺新型固体酸解堵酸化技术,王水固化原理 王水固化时采用的固化剂为固体化合物，其水溶液的pH值为7.2，其互变异构体具有两性离子的结构，能够和酸反应生成盐：,M0,砂岩酸化工艺新型固体酸解堵酸化技术,刻蚀石灰岩和白云岩的原理：,灰岩,白云岩,砂岩酸化工艺新型固体酸解堵酸化技术,氧化棉籽壳、核桃壳、橡胶小颗粒混合物原理： 王水中的硝酸具有较强的氧化性，它能将棉籽壳、橡胶颗粒、核桃壳等物质慢慢氧化成含氧化合物，

31、从而逐渐形成可溶于水的化合物。同时硝酸可促使橡胶老化，使得橡胶结构慢慢变成脆性材料，从而使堵塞物强度变小，易于解堵。,砂岩酸化工艺 5H+酸酸化技术,酸化背景： 土酸液与砂岩中的粘土及近井地带的非胶结基质的反应速度快； 反应过程中HF与矿物反应的某些中间产物(如硅胶、氟化盐类，溶解度很小)会沉淀下来，堵死部分孔喉，造成对地层的永久性二次伤害。 这在很大程度上限制了酸化效果，且由于穿透深度小，酸化井初期增产而后期迅速递减,砂岩酸化工艺 5H+酸酸化技术,特性： 能够有效地解除砂岩储层的堵塞 5H+酸与氟化物反应生成的酸液体系反应产生有效溶解地层矿物的酸液较盐酸而言要慢的多，对矿物的溶解速度较慢，

32、而对矿物的总体溶解量较土酸体系大。 反应产物溶解性较好，因而二次沉淀就得到有效控制,堵水酸化联作技术技术,-原理: 油井生产中后期，有些产层含水高达98100，已不具备开采价值但相当一部分产层还有很大生产潜力，问题在于把水层堵住，释放油层。本项技术采用耐酸堵剂堵塞水层，然后酸化释放油层，酸化时在酸液中加入暂堵剂,注酸时暂时堵塞高渗层,酸化低渗层,实现在多层油藏或大厚层油藏中沿纵向的均匀布酸,均匀解堵改善纵向出油剖面，提高油井产能。,堵水酸化联作技术技术,-关键技术 据井层条件选择耐酸堵剂 据井层条件选择酸液体系 据井层条件选择酸化暂堵剂类型、粒径 堵水及暂堵剂注入工艺。 堵水、暂堵酸化工艺参数

33、的优化。,酸化分流技术基质酸化成功的关键技术之一,目的：合理布酸，均匀解堵 可用的分流技术 机械分层技术(封隔器、堵球、CTU等) 化学微粒分流技术 增稠酸分流技术 泡沫分流技术,酸化分流技术封隔器分流技术,通过封隔器将高渗透层完全封堵住，这种方法要求改变酸化管柱结构，根据地层井段的不同利用封隔器、压力档圈或堵球封隔分层。 工程实施难度较大，酸化时间及周期将延长。 小层、层间分流困难,酸化分流技术堵球分流技术,球形密封器是橡皮包皮球，它是设计用来封堵套管的射孔孔眼的，通过分流将注入的流体分注到其它孔眼内。 分流机理： 将球形密封器分批加到处理流体中，以便许多孔眼接收一定酸后被封堵，从而把酸分流

34、到其它层段。 球形密封器在斜井或水平井中是无效的,酸化分流技术CTU分流技术,酸化分流技术CTU分流技术,连续油管抽提速度随处理井段位置变化关系 注酸强度连续油管抽提速度关系,酸化分流技术化学微粒分流技术,酸化分流技术增稠酸分流技术,在酸液中加入增稠剂或用微乳液酸，酸液增稠一般是在酸液中加入聚合物，或者交联剂。 分流机理： 粘滞分流，由于粘滞流体堤坝的存在，而使高渗透层段的流动阻力增加。酸液进入地层越多，地层阻力越大，使层间注入差异随之减小，最终使各层均匀进酸。 技术难点 要求聚合物和交联剂与酸液有很好的配伍性。该技术在残液的返排存在一定的困难。,酸化分流技术泡沫分流技术,在酸液之间注入一段泡

35、沫或泡沫与酸一起注入 分流机理： 泡沫在高低渗透层的稳定性不同，高渗透层泡沫稳定性强于低渗透层，因此泡沫在高渗透层对液相流动的阻碍作用大于低渗透层，使液相转入低渗透层，以此达到分流目的 技术难点： 泡沫分流对泡沫质量、泡沫性能、泡沫的稳定性、泡沫的流变性以及工艺技术要求较高，施工设备、工艺比较复杂,砂岩酸化设计考虑的主要因素,临界施工参数的估算 可用的面积,设备重量，施工时间限制 如何控制酸岩反应速度 合理的酸液体系和施工规模 潜在污染、反应产物的污染沉淀对策 质量保证和质量控制(QC),砂岩酸化设计考虑的主要因素,酸化工作液的选择施工成功的关键 酸液体系与储层污染匹配 分流技术与地层特征匹配

36、 典型的砂岩酸化步骤 管柱的清洗(除锈、氧化铁、油膜、铁的控制) 前置液 主体酸 后置液阶段 转向技术,酸化评井选层技术,酸化评层选井技术的工作目标 客观地描述储层的渗流条件 通过不稳定试井技术，描述储层的渗滤特征及表皮堵塞特征 推荐可供增产作业改造的井和层段,评井选层技术,静 态 地质资料,动态试井分析资料,岩心分析资料,地球物理测井资料,评层选井综合分析,储层参数 控制储量,井低产、降产原因,地质分析资料 钻井录井资料 试油资料 邻井情况分析,地质报告,地质依据,选井选层基本原则,地层能量较为充足 产层受污染的井 邻井高产而本井低产的井应优先选择 优先选择在钻井过程中油气显示好，而试油效果

37、差的井层 产层岩心成分分析 油、气、水边界清楚 固井质量和井况好的井,酸化评层选井内容及工作顺序图,地质资料,测井资料,试油和试井资料,油气藏资料,录井资料,物性参数,中途测试,完井试油或试井,生产测井和试采,静态储层基本结构及物性参数,渗滤模式、动力和阻力分布与大小、流体性质,测井解释储层结构及参数,提出工作液伤害的地层因素,确定井层储、渗模式及渗滤特征,为工艺设计提供参数和井筒工程条件,提出确定工艺方法和规模的依据和建议,增产效果预测,酸化室内评价技术,酸液性能评价试验,酸液与储层配伍性评价试验,其他,酸液常规 评定试验,酸液特殊 评定试验,乳化破乳试验,导流能力试验,伤害评定试验,酸化效

38、果试验,腐蚀性评定,反应速度评定,流变性试验,摩阻试验,静态,动态,静态,动态,旋仪,滤失速度评定,指进试验,生物毒性试验,1.酸化工艺设计软件 功能：根据地层、油井、工作液等参数确定： 最佳工艺方法 施工规模和注入排量、压力等施工参数 预测增产效果,2.单井数值模拟计算软件 应用油气藏渗流模型模拟生产动态，用于确定 最佳产能的缝长 施工前后产量的变化 为酸化工艺设计提供依据,软件在酸化工艺中的作用,3.酸化施工曲线拟合软件 功能：根据地层、油井、工作液等参数确定： 现场施工实时监测，适时修改工艺参数，提高施工质量 对施工井的施工曲线进行拟合计算分析,4.酸化后的压力恢复试井软件 功能：对酸化

39、前后的压力恢复资料进行计算和对比，确定增产效果偏差的内在原因，为地质分析的改进提供可靠依据,砂岩酸化小结,一个复杂的过程 酸化前储层认识与评估 污染物的成分决定酸化用酸化及添加剂类型 酸液与岩石的反应、地层流体的作用为酸型选择、浓度和泵注程序的确定提供参考，以防止和减少沉淀物的产生。 选择合适的前置液和后置液类型及用量可防止地层流体和酸液体系的不配伍 成功的酸化应保证清洁的酸液注入地层 合理分流技术 数值模拟，以提高优化程度,酸化增产措施系统工程,井层选择 地层伤害描述(酸化前评估) 酸化方案制定 施工设计 现场实施与实施监测 质量控制(QC) 酸化后排液及油气井管理 施工后评估,酸化工艺技术新进展,新工艺 新材料 增产措施预先设计技术 水平井、定向井、从式井酸化 酸化专家系统的应用 酸化实时监测技术,主要研究方向,理论研究 酸岩反应机理研究 酸化数学模型研究 物理模拟及数值模拟研究 应用研究 酸化工艺的引进、消化、发展=形成应用技术 新工艺、新材料研制=改进酸化工艺 酸液及添加剂评价及研制=针对具体现场应用 酸化工艺参数优化=形成软件，推广应用 酸化评价技术=提高酸化效果，完善酸化工艺 质量监测技术=现场跟踪及时调整实施工艺,谢谢各位大家！,