第七章 酸化 (1)

1、 第七章 酸化(Acidizing) 酸化是油气井投产、增产和注水井增注重要技术措施。酸化是油气井投产、增产和注水井增注重要技术措施。 一、酸化工艺分类一、酸化工艺分类 酸酸 洗洗:Acid Wash 基质酸化基质酸化:Matrix Acidizing 酸酸 压压:Acid Fracturing 清洗：清洗：井井 筒筒 射孔眼射孔眼 方式：方式：正正 洗洗 反反 洗洗 压裂车压裂车 一、酸化工艺分类一、酸化工艺分类 酸洗酸洗 施工压力施工压力：无外力或轻微搅动。 注入速度注入速度：不流动或沿井筒的正、反循环。 酸流动、溶蚀方式酸流动、溶蚀方式：溶蚀井壁及射孔孔眼。 适用范围适用范围：砂岩、碳酸

2、盐岩储层表皮解堵或射孔 孔眼清洗、井筒结垢及丝扣油的清除。 一、酸化工艺分类一、酸化工艺分类 酸洗酸洗 酸酸 化：地化：地 层层 方式：方式： 油管注液油管注液 套管注液套管注液 环空注液环空注液 封隔器封隔器 一、酸化工艺分类一、酸化工艺分类 基质酸化基质酸化 施工压力：施工压力：Ps Pi PF。 。 注入速度：注入速度：大于储层极限吸液速度。大于储层极限吸液速度。 酸流动、溶蚀方式：酸流动、溶蚀方式：形成人工裂缝，沿裂缝流形成人工裂缝，沿裂缝流 动反应，有效作用距离可达几十到上百米。动反应，有效作用距离可达几十到上百米。 适用范围：适用范围：在碳酸盐岩储层中形成人工裂缝，在碳酸盐岩储层中

3、形成人工裂缝， 解除近井带污染，改变储层流型，沟通深部油气区，解除近井带污染，改变储层流型，沟通深部油气区， 可大幅度提高油气井产量。可大幅度提高油气井产量。 一、酸化工艺分类一、酸化工艺分类 压裂酸化压裂酸化 S、K、Kd、rd 、rw的物理意义；的物理意义； 渗透率污染所引起的表皮系数的影响比污染深渗透率污染所引起的表皮系数的影响比污染深 度的影响要大得多。度的影响要大得多。 wdd rrKKSln1 二、酸化增产原理的理论分析二、酸化增产原理的理论分析 井底附近储层受污染后的表皮系数可由表示，常用井底附近储层受污染后的表皮系数可由表示，常用 于评估渗透率污染的相对程度和污染深度于评估渗透

4、率污染的相对程度和污染深度 二、酸化增产原理的理论分析二、酸化增产原理的理论分析 re rd rwk0 kd 图封闭油藏污染井模型示意图图封闭油藏污染井模型示意图 dedwd wed d rrXrr rrX JJ loglog log we ws dd i rr rr XJ J ln ln 1 1 1 wewsi i rrrrXJ J lnln111 1 评估伤害井评估伤害井 产能下降程度产能下降程度 评估伤害井评估伤害井 酸化增产幅度酸化增产幅度 评估无伤害井评估无伤害井 酸化增产幅度酸化增产幅度 二、酸化增产原理的理论分析二、酸化增产原理的理论分析 储层污染引起的产量下降储层污染引起的产量

5、下降 二、酸化增产原理的理论分析二、酸化增产原理的理论分析 二、酸化增产原理的理论分析二、酸化增产原理的理论分析 1.1.基质酸化增产原理基质酸化增产原理 二、酸化增产原理的理论分析二、酸化增产原理的理论分析 1.1.基质酸化增产原理基质酸化增产原理 二、酸化增产原理的理论分析二、酸化增产原理的理论分析 2.2.压裂酸化增产原理压裂酸化增产原理 第二节第二节 酸岩化学反应当量及反应产物酸岩化学反应当量及反应产物 l化学当量、化学平衡及反应速度是酸化处理选用化学当量、化学平衡及反应速度是酸化处理选用 酸时必须考虑的三个相关的化学因素。酸时必须考虑的三个相关的化学因素。 l酸与储层矿物作用的化学当

6、量与反应物及生成物酸与储层矿物作用的化学当量与反应物及生成物 的分子个数比有关。的分子个数比有关。 l与酸的化学当量有关的参数之一是溶解力与酸的化学当量有关的参数之一是溶解力 l酸岩反应及其产物既重要而又复杂。酸岩反应及其产物既重要而又复杂。 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量 酸岩化学酸岩化学 反应当量反应当量 酸岩化学酸岩化学 反应产物反应产物 酸与碳酸盐岩酸与碳酸盐岩 酸与砂岩酸与砂岩 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量 1. 1. 酸与碳酸盐岩的化学反应及反应当量酸与碳酸盐岩的化学反应及反应当量 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学

7、当量 1. 1. 酸与碳酸盐岩的化学反应及反应当量酸与碳酸盐岩的化学反应及反应当量 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量 1. 1. 酸与碳酸盐岩的化学反应及反应当量酸与碳酸盐岩的化学反应及反应当量 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量 1. 1. 酸与碳酸盐岩的化学反应及反应当量酸与碳酸盐岩的化学反应及反应当量 不同浓度盐酸与碳酸钙和碳酸钙镁作用情况表不同浓度盐酸与碳酸钙和碳酸钙镁作用情况表 石灰岩(kg)白云岩(kg)反应物和 生成物 HC1 (kg) CaCO3CaC12CO2H2O CaMg(CO3)2CaC12MgC12H2O CO2 分子量 36.5100111441818

8、4.311195.31844 15HC1 1612112459740203.2122.4 105.1 35397 28HC1 31943748519279402.7242.5 208.2 69.9 192.3 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量 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。 = 量系数的乘积酸的分子量与其化学当 学当量系数的乘积岩石矿物分子量与其化 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量 3 %15%15 15 caco HCLHCL X 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量 碳酸盐岩酸化常用酸不同浓度的溶解力 X 组分酸 1005%10%

9、15%30% 盐酸1.370.0260.0530.0820.175 甲酸1.090.0200.0410.0620.129 石灰岩 CaCO3 =2.71g/cm3 乙酸0.830.0160.0310.0470.096 盐酸1.270.0230.0460.0710.152 甲酸1.000.0180.0360.0540.112 白云岩 CaMg(CO3)2 =2.87g/cm3 乙酸0.770.0140.0270.0410.083 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量 2. 2. 酸与砂岩的化学反应及反应当量酸与砂岩的化学反应及反应当量 一、酸岩反应化

10、学当量一、酸岩反应化学当量 2. 2. 酸与砂岩的化学反应及反应当量酸与砂岩的化学反应及反应当量 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量 2. 2. 酸与砂岩的化学反应及反应当量酸与砂岩的化学反应及反应当量 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量 2. 2. 酸与砂岩的化学反应及反应当量酸与砂岩的化学反应及反应当量 氢氟酸的溶解能力 石英钠长石，(NaAlSi3O8)酸浓 度%XX 20.0150.0060.0190.008 30.0230.0100.0280.011 40.0300.0180.0370.015 60.0450.0190.0560.0

11、23 80.0600.0250.0750.030 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量 2. 2. 酸与砂岩的化学反应及反应当量酸与砂岩的化学反应及反应当量 二、酸岩反应生成物的状态二、酸岩反应生成物的状态 1.1.砂岩储层酸化反应产物状态砂岩储层酸化反应产物状态 二、酸岩反应生成物的状态二、酸岩反应生成物的状态 1.1.砂岩储层酸化反应产物状态砂岩储层酸化反应产物状态 二、酸岩反应生成物的状态二、酸岩反应生成物的状态 2.2.碳酸盐岩储层酸化反应产物状态碳酸盐岩储层酸化反应产物状态 35 40 45 50 55 60 20406080100 温度， 溶解度， 不同温度条件下氯化钙溶解度

12、二、酸岩反应生成物的状态二、酸岩反应生成物的状态 2.2.碳酸盐岩储层酸化反应产物状态碳酸盐岩储层酸化反应产物状态 二、酸岩反应生成物的状态二、酸岩反应生成物的状态 2.2.碳酸盐岩储层酸化反应产物状态碳酸盐岩储层酸化反应产物状态 二、酸岩反应生成物的状态二、酸岩反应生成物的状态 2.2.碳酸盐岩储层酸化反应产物状态碳酸盐岩储层酸化反应产物状态 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 015304560 压力, M Pa 溶解度，% 35，2 0 Ca C l2 75，2 0 Ca C l2 35，3 5 Ca C l2 75，3 5 Ca C l2 二、酸岩反应生成物的状态二、酸岩

13、反应生成物的状态 2.2.碳酸盐岩储层酸化反应产物状态碳酸盐岩储层酸化反应产物状态 二、酸岩反应生成物的状态二、酸岩反应生成物的状态 2.2.碳酸盐岩储层酸化反应产物状态碳酸盐岩储层酸化反应产物状态 二、酸岩反应生成物的状态二、酸岩反应生成物的状态 3.3.反应产物状态对渗流的影响反应产物状态对渗流的影响 二、酸岩反应生成物的状态二、酸岩反应生成物的状态 3.3.反应产物状态对渗流的影响反应产物状态对渗流的影响 酸化后溶液和地层的变化：酸化后溶液和地层的变化： 氯化钙全部溶解于残酸导致氯化钙全部溶解于残酸导致溶液粘度溶液粘度升高；升高； 残酸液和地层油可能会形成残酸液和地层油可能会形成乳状液乳

14、状液； 酸与金属设备和金属氧化物杂质反应生成酸与金属设备和金属氧化物杂质反应生成AlCAlC1 13 3、FeClFeCl3 3， 当当PHPH值逐渐增加水解生成值逐渐增加水解生成FeFe(O(OH H) )3 3、AlAl(O(OH H) )3 3等胶状物等胶状物； 部分的部分的COCO2 2溶于酸液溶于酸液，COCO2 2大部分都滤失到了基质中，滞留大部分都滤失到了基质中，滞留 在酸蚀孔或裂缝中的仅有一小部分。在酸蚀孔或裂缝中的仅有一小部分。 二、酸岩反应生成物的状态二、酸岩反应生成物的状态 3.3.反应产物状态对渗流的影响反应产物状态对渗流的影响 高粘溶液高粘溶液，对渗流的影响：，对渗流

15、的影响： 有利：有利：由于粘度较高，携带固体微粒的能力较强，由于粘度较高，携带固体微粒的能力较强， 能把酸处理时从地层中脱落下来的微粒带走防止地能把酸处理时从地层中脱落下来的微粒带走防止地 层的堵塞；层的堵塞； 不利：不利：由于其粘度较高，流动阻力增大，对地层渗由于其粘度较高，流动阻力增大，对地层渗 流不利。流不利。 乳状液对流动的影响乳状液对流动的影响： 形成乳状液有时相当稳定，其粘度有时高达几形成乳状液有时相当稳定，其粘度有时高达几 个帕个帕秒，对地层渗流非常不利。秒，对地层渗流非常不利。 二、酸岩反应生成物的状态二、酸岩反应生成物的状态 3.3.反应产物状态对渗流的影响反应产物状态对渗流

16、的影响 l胶状物对渗流的影响：胶状物对渗流的影响：胶状物是很难从地层中排出来的，胶状物是很难从地层中排出来的， 形成了所谓二次沉淀，堵塞了地层裂缝，对渗流极为不利。形成了所谓二次沉淀，堵塞了地层裂缝，对渗流极为不利。 l溶解态的溶解态的COCO2 2和游离态的和游离态的COCO2 2对渗流的影响：对渗流的影响： 有利：有利：压力逐渐降低时，游离态的压力逐渐降低时，游离态的COCO2 2开始膨胀，释放其能量开始膨胀，释放其能量, , 溶解态溶解态COCO2 2的开始从混合液中释放出来，将地层压力及气体能的开始从混合液中释放出来，将地层压力及气体能 量传递给处理液，驱动滤失进基质的残酸液及部分地层

17、流体反量传递给处理液，驱动滤失进基质的残酸液及部分地层流体反 向滤失，使残酸液有效地排出。向滤失，使残酸液有效地排出。 不利：不利：游离状态的游离状态的COCO2 2对油气渗流有一定的不利影响，应从相对油气渗流有一定的不利影响，应从相 渗透率和相饱和度的关系上作具体的研究分析。渗透率和相饱和度的关系上作具体的研究分析。 第三节第三节 酸岩化学反应动力学酸岩化学反应动力学 一、酸岩化学反应机理一、酸岩化学反应机理 岩面 Ca2+、Mg2+ H+ 一、酸岩化学反应机理一、酸岩化学反应机理 一、酸岩化学反应机理一、酸岩化学反应机理 一、酸岩化学反应机理一、酸岩化学反应机理 二、酸岩反应速度及动力学方

18、程二、酸岩反应速度及动力学方程 1.几个基本概念几个基本概念 m KC t c 二、酸岩反应速度及动力学方程二、酸岩反应速度及动力学方程 2.酸酸/岩反应速度质量作用定律岩反应速度质量作用定律 二、酸岩反应速度及动力学方程二、酸岩反应速度及动力学方程 2.酸酸/岩反应速度质量作用定律岩反应速度质量作用定律 二、酸岩反应速度及动力学方程二、酸岩反应速度及动力学方程 2.酸酸/岩反应速度质量作用定律岩反应速度质量作用定律 y c V S D t c H y c V S H D 二、酸岩反应速度及动力学方程二、酸岩反应速度及动力学方程 3. Fick定律定律 m kCJ 1 s m ssC kJ 二

19、、酸岩反应速度及动力学方程二、酸岩反应速度及动力学方程 4.酸酸/岩反应动力学方程岩反应动力学方程 22 mm d CkkJ 弱酸弱酸 二、酸岩反应速度及动力学方程二、酸岩反应速度及动力学方程 4.酸酸/岩反应动力学方程岩反应动力学方程 HFHCL CCkkJ1 1 RTEkk a exp 01 二、酸岩反应速度及动力学方程二、酸岩反应速度及动力学方程 4.酸酸/岩反应动力学方程岩反应动力学方程 三、酸岩反应速度的室内确定及动力学参数测定三、酸岩反应速度的室内确定及动力学参数测定 三、酸岩反应速度的室内确定及动力学参数测定三、酸岩反应速度的室内确定及动力学参数测定 四、影响酸岩反应速度的主要因

20、素四、影响酸岩反应速度的主要因素 酸酸/岩岩 反应速度反应速度 J= K0exp TRT TTE a 0 0)( C m 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 温度升高，酸岩反应速度加剧。温度升高，酸岩反应速度加剧。 0 20 40 60 80 100 120 020406080100120140160180 温度， 反应速度增加倍数 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 原理：原理： 1 1、温度升高，分子运动加快温度升高，分子运动加快，单位时间内分子的碰撞次数增单位时间内分子的碰撞次数增 加加，有效碰撞次数的比例随之增加，导致反应速度加快。，

21、有效碰撞次数的比例随之增加，导致反应速度加快。 2 2、温度升高，使较多的普通分子获得足够多能量而变为活化、温度升高，使较多的普通分子获得足够多能量而变为活化 分子，因而增大了活化分子的百分数，结果使单位时间内分子分子，因而增大了活化分子的百分数，结果使单位时间内分子 的的有效碰撞次数大大增加有效碰撞次数大大增加，导致反应速度升高。，导致反应速度升高。 3 3、温度升高，分子、离子的运动加剧，、温度升高，分子、离子的运动加剧，H H+ +向岩面的传质速度向岩面的传质速度 加快，岩面上的加快，岩面上的CaCa2+ 2+、 、MgMg2+ 2+离开岩面向酸液中的扩散也加剧。 离开岩面向酸液中的扩散

22、也加剧。 温度的升高温度的升高，还使扩散边界层的粘度降低，从而减小，还使扩散边界层的粘度降低，从而减小H H+ +离子传离子传 质过程中的阻力，进而加快传质速度。质过程中的阻力，进而加快传质速度。 因此，不论是表面反应控制还是传质控制的反应，温度因此，不论是表面反应控制还是传质控制的反应，温度 的升高都会使酸岩系统的反应速度加快。的升高都会使酸岩系统的反应速度加快。 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 对于宽W、高H、单翼缝长L的双翼垂直裂缝 对于宽W，半径为Rf的水平裂缝 对于直径为d，长度为L的孔隙 WWHL HL S 2 2 4 WRW R S f f 2 2

23、2 2 dLd dL S 4 4/ 2 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 酸岩系统中岩石的反应面积与 参加反应的酸液体积的比值。 V S S 各 种 条 件 下 的 面 容 比 数 据 条 件面 容 比 ,cm 2/cm3 孔 隙 性 岩 石 渗 透 率 ,10 -3m2 (孔 隙 度 10% ) 10 50 100 7050 3160 2240 裂 缝 宽 度 ,m m 0.1 0.5 1.0 5.0 200 40 20 4 圆形孔道直 径 ,m m 0.05 0.1 0.5 800 400 80 裸 眼 井 筒 直 径 ,in 5 7 0.274 0.205 四

24、、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 0 1 2 3 4 5 579111315 面容比，cm2/cm3 反应速度,mg/cm2.s 实验条件： 盐酸与白云岩 温度80， 酸浓度20， 流量15ml/s 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 330 0 1 2 3 4 5 反 应 速 度 mg/cm2.

25、s 酸液流速，cm/s 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 s H CC V S D t c C V S D t c H 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 4 5 6 7 8 9 10 2345678910 压力，M P a 反应速度，m g / c m 2.s 川东白云岩 温度40 20%HCl 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素 四、影响酸岩反应速度的主要因素四、影响酸岩反应速度的主要因素

26、 第四节第四节 碳酸盐岩储层酸化设计计算碳酸盐岩储层酸化设计计算 一、酸沿裂缝流动反应的浓度分布及有效作用距离一、酸沿裂缝流动反应的浓度分布及有效作用距离 y C De yy C yv X C xu m s Ck y C De W y y C y CCx )1( 2 00 0 0 0 2 C W y 一、酸沿裂缝流动反应的浓度分布及有效作用距离一、酸沿裂缝流动反应的浓度分布及有效作用距离 一、酸沿裂缝流动反应的浓度分布及有效作用距离一、酸沿裂缝流动反应的浓度分布及有效作用距离 无因次距离 LD 考虑酸液滤失时酸液有效作用距离计算图 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91 0

27、.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 C/C0=0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 皮克列特数 NP 一、酸沿裂缝流动反应的浓度分布及有效作用距离一、酸沿裂缝流动反应的浓度分布及有效作用距离 e P D VW N 2 Wu LV L e D 0 2 一、酸沿裂缝流动反应的浓度分布及有效作用距离一、酸沿裂缝流动反应的浓度分布及有效作用距离 一、酸沿裂缝流动反应的浓度分布及有效作用距离一、酸沿裂缝流动反应的浓度分布及有效作用距离 e ai hL XV W 12 二、酸蚀裂缝导流能力及其计算二、酸蚀裂缝导流能力及其计算 21 142expC

28、CWK f 47.27 1 10902931.3 ai WC 0SRE140MPa， C213.457-1.3lnSRE/1000 140SRErd),增产倍比： ef ef00 0 lnlnlnln r r r r K K r r r r K K JJ e wd e w d d re rd,kd Ko Pe rw ref,K 三、砂岩储层酸化效果预测三、砂岩储层酸化效果预测 酸化处理井层的选择酸化处理井层的选择 常用酸化工艺及适应性常用酸化工艺及适应性 压裂酸化处理设计压裂酸化处理设计 基质酸化处理设计基质酸化处理设计 第六节 酸化工艺设计 本节主要内容：本节主要内容： 客观描述储层的渗流条

29、件。 客观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。 一、酸化处理井层的选择一、酸化处理井层的选择 储层含油气饱和度高、储层能量较为充足。储层含油气饱和度高、储层能量较为充足。 产层受污染的井。产层受污染的井。 邻井高产而本井低产的井应优先选择。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，而试油优先选择在钻井过程中油气显示好，而试油 效果差的井层。效果差的井层。 产层应具有一定的渗流能力。产层应具有一定的渗流能力。 油、气、水边界清楚。油、气、水边界清楚。 固井质量和井况好的井。固井质量和井况好的井。 一、酸化处理井层的选择一、酸化处理井层的选

30、择 在考虑具体井的酸化方式和酸化规模时，应在考虑具体井的酸化方式和酸化规模时，应 对井的对井的动态资料动态资料和和静态资料静态资料进行综合分析，确定进行综合分析，确定 储层物性参数，并根据物性参数及油井的历史情储层物性参数，并根据物性参数及油井的历史情 况综合分析，准确确定出油气井产量下降或低产况综合分析，准确确定出油气井产量下降或低产 ( (水井欠注水井欠注) )的原因以及该井可改造的程度，为酸的原因以及该井可改造的程度，为酸 化作业提供地质依据。化作业提供地质依据。 一、酸化处理井层的选择一、酸化处理井层的选择 在碳酸盐岩储层酸化改造中，主要形成和发在碳酸盐岩储层酸化改造中，主要形成和发

31、展了展了基质酸化技术基质酸化技术和和压裂酸化技术压裂酸化技术，习惯上用，习惯上用: 酸化酸化(Matrix Acidizing)表示基质酸化表示基质酸化 酸压酸压(Acid-Fracturing)表示压裂酸化。表示压裂酸化。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 基质酸化基质酸化也称为常规酸化或解堵酸化，基本也称为常规酸化或解堵酸化，基本 特征是在特征是在施工压力小于储层岩石破裂压力施工压力小于储层岩石破裂压力的条件的条件 下，将酸液注入储层。下，将酸液注入储层。 碳酸盐岩基质酸化的重要特征是碳酸盐岩基质酸化的重要特征是酸蚀蚓孔酸蚀蚓孔 (Wormhole)的形成和微裂缝的形成

32、和微裂缝的扩大，其增产机理的扩大，其增产机理 与蚓孔密切相关。与蚓孔密切相关。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 酸压是依靠对裂缝酸压是依靠对裂缝(包括天然裂缝包括天然裂缝)、不整合的、不整合的裂缝表面酸裂缝表面酸 蚀以提供导流能力蚀以提供导流能力。 酸压效果取决于酸压效果取决于裂缝导流能力裂缝导流能力和和酸液有效作用距离酸液有效作用距离。 研究方向主要集中在三个方面研究方向主要集中在三个方面： 降低酸压过程中流体或酸降低酸压过程中流体或酸 液液滤失滤失的物质和技术；的物质和技术； 降低注液过程中降低注液过程中酸岩反应速率酸岩反应速率的物质的物质 和技术；和技术； 提高酸蚀

33、提高酸蚀裂缝导流能力裂缝导流能力的物质和技术。的物质和技术。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 酸压过程中酸压过程中酸液的滤失问题酸液的滤失问题通常考虑从滤失添加剂和通常考虑从滤失添加剂和 工艺两方面着手；工艺两方面着手；降低酸岩反应速率降低酸岩反应速率也可以缓速剂的使用及也可以缓速剂的使用及 工艺上来进行；加入缓速剂，使用胶凝酸、乳化酸、泡沫酸工艺上来进行；加入缓速剂，使用胶凝酸、乳化酸、泡沫酸 和有机酸并结合有效的酸化工艺可起到较好的缓速效果；和有机酸并结合有效的酸化工艺可起到较好的缓速效果；提提 高裂缝导流能力高裂缝导流能力可从选择酸液类型和酸化工艺着手，其原则可从选

34、择酸液类型和酸化工艺着手，其原则 是有效溶蚀和非均匀刻蚀。是有效溶蚀和非均匀刻蚀。 压裂酸化技术以能否实现滤失控制，延缓酸岩反应速压裂酸化技术以能否实现滤失控制，延缓酸岩反应速 度形成长的酸蚀裂缝和非均匀刻蚀划分为两大类：度形成长的酸蚀裂缝和非均匀刻蚀划分为两大类：普通酸压普通酸压 和深度酸压和深度酸压。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 普通酸压技术普通酸压技术:普通酸压工艺指以常规酸酸液直接压开普通酸压工艺指以常规酸酸液直接压开 储层的酸化工艺。酸液既是压开储层裂缝的流体，又是与储储层的酸化工艺。酸液既是压开储层裂缝的流体，又是与储 层反应的流体，由于酸液滤失控制差，反

35、应速度较快，有效层反应的流体，由于酸液滤失控制差，反应速度较快，有效 作用距离短，只能对近井地带裂缝系统的改造。一般选用于作用距离短，只能对近井地带裂缝系统的改造。一般选用于 储层污染比较严重、堵塞范围较大，而基质酸化工艺不能实储层污染比较严重、堵塞范围较大，而基质酸化工艺不能实 现解堵目标时选用该工艺。现解堵目标时选用该工艺。 深度酸压技术：深度酸压技术： 以获得较长的酸蚀裂缝为目的而采用以获得较长的酸蚀裂缝为目的而采用 的不同于普通酸压技术的酸压技术称为深度酸压技术。的不同于普通酸压技术的酸压技术称为深度酸压技术。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 先向储层注入先向储层

36、注入高粘非反应性前置压裂液高粘非反应性前置压裂液，压开储层形成，压开储层形成 裂缝，然后注入酸液对裂缝进行溶蚀，改善导流能力。裂缝，然后注入酸液对裂缝进行溶蚀，改善导流能力。 以前置液以前置液粘性指进粘性指进为主，为实现指进酸压，要求前置液为主，为实现指进酸压，要求前置液 和酸液粘度比和流速比有一定范围。和酸液粘度比和流速比有一定范围。 前置液的主要作用：前置液的主要作用：压裂造缝；降低裂缝表面温度；降压裂造缝；降低裂缝表面温度；降 低裂缝壁面滤失。低裂缝壁面滤失。 前置液酸压工艺可采用多种酸液类型搭配前置液酸压工艺可采用多种酸液类型搭配，除了前置液，除了前置液 与常规盐酸搭配使用外，前置液还

37、可与胶凝酸、乳化酸或泡与常规盐酸搭配使用外，前置液还可与胶凝酸、乳化酸或泡 沫酸进行搭配应用。沫酸进行搭配应用。 前置液酸压工艺前置液酸压工艺 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 缓速酸酸压技术在工艺特点上与普通酸压技术相同，缓速酸酸压技术在工艺特点上与普通酸压技术相同， 不同之处在于其不同之处在于其采用的酸液是胶凝酸、乳化酸、化学缓速采用的酸液是胶凝酸、乳化酸、化学缓速 酸或泡沫酸等缓速酸酸或泡沫酸等缓速酸，通过缓速酸的缓速性能达到酸液深，通过缓速酸的缓速性能达到酸液深 穿透的目的。穿透的目的。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 缓速酸酸压工艺缓速酸酸压

38、工艺 前置液与酸液交替注入前置液与酸液交替注入的一种酸压方法，类似前置液的一种酸压方法，类似前置液 酸压，但其降滤失性及对储层的不均匀刻蚀优于前置液酸酸压，但其降滤失性及对储层的不均匀刻蚀优于前置液酸 压。压。 为获得理想的酸液有效作用距离，有时交替次数多达为获得理想的酸液有效作用距离，有时交替次数多达 8次。这一工艺在中、次。这一工艺在中、低渗孔隙性及裂缝不太发育储层，低渗孔隙性及裂缝不太发育储层， 或滤失性大，重复压裂储层有较好成效或滤失性大，重复压裂储层有较好成效。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 多级交替注入酸压工艺多级交替注入酸压工艺 砂岩酸化主要是进行基质酸化

39、砂岩酸化主要是进行基质酸化。为了满足不同。为了满足不同 的储层特性、污染类型及增产的实际需要，目前发展的储层特性、污染类型及增产的实际需要，目前发展 了多种砂岩酸化工艺。不同的工艺了多种砂岩酸化工艺。不同的工艺其不同之处主要体其不同之处主要体 现在处理液和工序上现在处理液和工序上。 典型的砂岩酸化注液包括：典型的砂岩酸化注液包括：前置液、处理液、前置液、处理液、 后置液、顶替液的顺序注入后置液、顶替液的顺序注入。 砂岩酸化工艺很多，按其注入处理液的类型及砂岩酸化工艺很多，按其注入处理液的类型及 能否实现深穿透可分为能否实现深穿透可分为常规酸化和深部酸化技术常规酸化和深部酸化技术。不。不 同的工

40、艺其注液顺序也不同。同的工艺其注液顺序也不同。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 一般用一般用(3-15)HCl。 前置液作用前置液作用: 前置液中盐酸把大部分前置液中盐酸把大部分碳酸盐溶解掉碳酸盐溶解掉，减少，减少 CaF2沉淀，充分发挥土酸对粘土、石英、长石的溶沉淀，充分发挥土酸对粘土、石英、长石的溶 蚀作用。蚀作用。 盐酸将储层水顶替走，隔离氢氟酸与储层水，盐酸将储层水顶替走，隔离氢氟酸与储层水， 防止储层水中的防止储层水中的Na+、K+与与H2SiF6作用形成氟硅酸作用形成氟硅酸 钠、钾沉淀，减少由钠、钾沉淀，减少由氟硅酸盐引起的储层氟硅酸盐引起的储层再次污染。再次

41、污染。 维持低维持低PH值，以防值，以防CaF2等反应产物沉淀。等反应产物沉淀。 前前 置置 液液 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 砂岩酸化处理液常用的有砂岩酸化处理液常用的有土酸，深部酸化的氟土酸，深部酸化的氟 硼酸体系、磷酸体系及地下自生酸体系硼酸体系、磷酸体系及地下自生酸体系等。等。 处理液主要实现处理液主要实现对储层基质及堵塞物质的溶解对储层基质及堵塞物质的溶解， 沟通并扩大孔道，提高储层渗透性。沟通并扩大孔道，提高储层渗透性。 处理液处理液 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 注后置液的作用在于能注后置液的作用在于能迅速净化储层迅速净化储层，并

42、使之，并使之 得到充分的改善。要达到此目的，后置液应满足：得到充分的改善。要达到此目的，后置液应满足： 能使储层中微小颗粒具有水湿性；能使储层中微小颗粒具有水湿性； 能最大限度的提高油气的相对渗透率；能最大限度的提高油气的相对渗透率； 对处理液没有不利的反应；对处理液没有不利的反应； 有利于排酸，提高酸处理效果。有利于排酸，提高酸处理效果。 后置液后置液 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 顶替液一般是由盐水或淡水加表面活性剂组成顶替液一般是由盐水或淡水加表面活性剂组成 的的活性水活性水。 顶替液的作用是将顶替液的作用是将井筒中的酸液顶入储层井筒中的酸液顶入储层。 顶替液顶替

43、液 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 常规土酸酸化常规土酸酸化:常规土酸酸化是使用时间最早，常规土酸酸化是使用时间最早， 油田应用十分普遍的工艺。油田应用十分普遍的工艺。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 注前置液注前置液 注处理液注处理液 注后置液注后置液 注顶替液注顶替液 顶 替 液 后 置 液 处 理 液 前 置 液 地 层 井 筒 砂岩深部酸化的基本原理是砂岩深部酸化的基本原理是注入本身不含注入本身不含HF的化的化 学剂进入储层后发生化学反应，学剂进入储层后发生化学反应，缓慢生成缓慢生成HF，从而从而增增 加活性酸的穿透深度加活性酸的穿透深度，解

44、除粘土对储层深部的堵塞，解除粘土对储层深部的堵塞， 达到深部解堵目的。达到深部解堵目的。 主要包括主要包括SHF工艺、工艺、SGMA工艺、工艺、BRMA工艺、工艺、 HBF4工艺及磷酸酸化等。工艺及磷酸酸化等。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 该工艺利用该工艺利用粘土的天然离子交换性能粘土的天然离子交换性能，在粘土表，在粘土表 面生成面生成HF而就地溶解粘土。而就地溶解粘土。 注液时，注液时，HCl和和NH4F可根据需要多次重复使用，可根据需要多次重复使用， 以达到预期的酸化深度，以达到预期的酸化深度，SHF法的处理深度取决于法的处理深度取决于 HCl和和NH4F的用量和

45、浓度。的用量和浓度。SHF工艺在提高储层渗工艺在提高储层渗 透率和穿透深度方面都优于常规土酸。透率和穿透深度方面都优于常规土酸。 工艺优点是工作剂成本较低，穿透深度大工艺优点是工作剂成本较低，穿透深度大。缺。缺 点是工艺较复杂，溶解能力较低。点是工艺较复杂，溶解能力较低。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 该工艺是向储层注入一种该工艺是向储层注入一种含含F-的溶液和另一种的溶液和另一种 能水解后生成有机酸的脂类能水解后生成有机酸的脂类，两者在储层中相互反，两者在储层中相互反 应缓慢生成应缓慢生成HF，可达到缓速和深度酸化目的。，可达到缓速和深度酸化目的。 该工艺特点该工艺特

46、点:注入混合处理液后关井时间较长，注入混合处理液后关井时间较长， 待酸反应后再缓慢投产。这样长的时间选择添加剂待酸反应后再缓慢投产。这样长的时间选择添加剂 难度大，工艺不当易造成二次污染。难度大，工艺不当易造成二次污染。 该工艺适于泥质砂岩储层，成功的该工艺适于泥质砂岩储层，成功的SGMA酸化酸化 可获得较长的稳产期。可获得较长的稳产期。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 该系统由该系统由有机酸及其铵盐和氟化铵按一定比例有机酸及其铵盐和氟化铵按一定比例 组成，通过弱酸与弱酸盐间的缓冲作用，控制在组成，通过弱酸与弱酸盐间的缓冲作用，控制在 储层中生成的储层中生成的HF浓度浓度

47、，使处理液始终保持较高的，使处理液始终保持较高的 pH值，从而达到缓速的目的。值，从而达到缓速的目的。 缓冲调节土酸工艺可用于储层温度较高的油井缓冲调节土酸工艺可用于储层温度较高的油井 酸化，在温度高达酸化，在温度高达185的含硫气井进行的含硫气井进行BRA系系 列试验，效果良好。列试验，效果良好。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 氟硼酸处理工艺氟硼酸处理工艺 HBF4: 处理砂岩储层，既处理砂岩储层，既可控制粘土膨胀及颗粒运移，可控制粘土膨胀及颗粒运移， 又能获得深穿透又能获得深穿透。但其溶解岩石的能力不及土酸，。但其溶解岩石的能力不及土酸， 国内外广泛采用国内外广泛采

48、用HBF4及土酸联合施工及土酸联合施工，这就要求，这就要求 适当的施工工序及选择合理施工参数。适当的施工工序及选择合理施工参数。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 西南石油学院与胜利油田合作研究给出的西南石油学院与胜利油田合作研究给出的典型施工工序典型施工工序 为为： 注盐酸前置液注盐酸前置液注注HBF4注土酸注土酸注过量驱替液注过量驱替液 酸液用量应以酸液用量应以HBF4能达到的深度进行计算。能达到的深度进行计算。 如胜利油田现场应用的如胜利油田现场应用的用量范围为：用量范围为： 盐酸盐酸 浓度浓度 7-12% 每米井段用量每米井段用量0.5-1.0m3 HBF4 浓度浓

49、度 8-12% 每米井段用量每米井段用量1.0-1.5m3 土酸土酸 浓度浓度 12HCl3HF 每米井段用量每米井段用量0.5-0.7m3 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 储层碳酸盐含量、泥质含量高，含有水敏及储层碳酸盐含量、泥质含量高，含有水敏及 酸敏性粘土矿物，污染较重，又不易用土酸深度酸敏性粘土矿物，污染较重，又不易用土酸深度 处理的储层可用磷酸处理的储层可用磷酸/HF处理。处理。磷酸可以解除硫磷酸可以解除硫 化物，腐蚀产物及碳酸盐类堵塞物。化物，腐蚀产物及碳酸盐类堵塞物。 二、常用酸化工艺及其适应性二、常用酸化工艺及其适应性 1. 1. 酸化处理设计应收集的资料

50、酸化处理设计应收集的资料 井数据井数据 储层参数储层参数 岩石力学数据岩石力学数据 压裂液压裂液 酸液数据酸液数据 岩心分析数据岩心分析数据 泵注数据泵注数据 三、酸压设计三、酸压设计 2.2.设计应包括内容：设计应包括内容： 根据施工目的、井及储层条件、室内岩心数据根据施工目的、井及储层条件、室内岩心数据 等选择适合的等选择适合的酸化工艺酸化工艺。 确定确定酸化工作液酸化工作液( (前置液、酸液、顶替液前置液、酸液、顶替液) )的类的类 型、配方、用量。型、配方、用量。 前置液前置液的基本要求：的基本要求：1)1)遇酸不降解，具有较好遇酸不降解，具有较好 的滤失控制性能；的滤失控制性能；2)

51、2)在储层条件下具有足够的粘度；在储层条件下具有足够的粘度； 3)3)对储层无污染，易于返排；对储层无污染，易于返排；4)4)成本低，使用安全。成本低，使用安全。 前置液用量根据施工经验和施工规模及施工的前置液用量根据施工经验和施工规模及施工的 要求而定。也可用计算机进行优化而得到。要求而定。也可用计算机进行优化而得到。 三、酸压设计三、酸压设计 酸液酸液采用是盐酸体系，主要有常规盐酸体系、采用是盐酸体系，主要有常规盐酸体系、 稠化酸体系、泡沫酸体系、乳化酸体系、化学缓速稠化酸体系、泡沫酸体系、乳化酸体系、化学缓速 酸体系。酸体系。 酸浓度酸浓度可由溶蚀试验确定。国内酸化处理盐酸可由溶蚀试验确

52、定。国内酸化处理盐酸 浓度多介于浓度多介于15152020。酸液用量酸液用量则据酸化改造的范则据酸化改造的范 围和力度来确定。酸液用量一般为动态裂缝体积的围和力度来确定。酸液用量一般为动态裂缝体积的 1.51.55 5倍。酸液用量也可根据优化设计的要求由计倍。酸液用量也可根据优化设计的要求由计 算机模拟确定。算机模拟确定。 三、酸压设计三、酸压设计 顶替液顶替液的目的是将井筒及地面管线中的酸的目的是将井筒及地面管线中的酸 液全部顶入储层中，一般用活性水，或氯化铵液全部顶入储层中，一般用活性水，或氯化铵 溶液，用量以地面管线和井筒体积再附加一定溶液，用量以地面管线和井筒体积再附加一定 的余量。的

53、余量。 三、酸压设计三、酸压设计 3.3.施工设计计算施工设计计算 施工参数确定施工参数确定: : 储层最大吸入能力、破裂压力、储层最大吸入能力、破裂压力、 液柱压力、摩阻计算，井口极限施工排量、井口施液柱压力、摩阻计算，井口极限施工排量、井口施 工泵压和入井液量等。工泵压和入井液量等。 酸化过程的模拟计算及效果预测：酸化过程的模拟计算及效果预测：综合应用前面综合应用前面 部分碳酸盐岩酸压模拟数学模型：动态裂缝尺寸、部分碳酸盐岩酸压模拟数学模型：动态裂缝尺寸、 酸液浓度分布规律及有效作用距离、酸蚀裂缝导流酸液浓度分布规律及有效作用距离、酸蚀裂缝导流 能力及增产倍比等进行酸化设计模拟，分析不同施

54、能力及增产倍比等进行酸化设计模拟，分析不同施 工参数对酸化效果的影响。工参数对酸化效果的影响。 三、酸压设计三、酸压设计 1. 1. 酸液驱替工艺确定酸液驱替工艺确定 酸化驱替工艺确定酸化驱替工艺确定主要是指分层措施及适当的用酸主要是指分层措施及适当的用酸 选择和注酸顺序。选择和注酸顺序。 常用的注酸工艺：常用的注酸工艺：笼统酸化、分层酸化笼统酸化、分层酸化 笼统酸化笼统酸化即全井筒酸化，整个酸化井段处于一个即全井筒酸化，整个酸化井段处于一个 压力系统下，施工工艺较为简单。压力系统下，施工工艺较为简单。 分层酸化工艺分层酸化工艺分为机械封隔和化学暂堵剂分流酸化。分为机械封隔和化学暂堵剂分流酸化

55、。 四、基质酸化设计四、基质酸化设计 2. 最大施工排量的确定 )(ln )-( 377.0 max srr PPhK q we sFav 施工排量qi20% 仅用 HCl 高渗透(10010-3 m2以上) 高石英(80%)，低粘土(20%) 13.5%HCl+1.5%HF 高粘土(20%) 6.5%HCl+1%HF 高铁绿泥石粘土 3%HCl+0.5%HF 低渗透(1010-3 m2或更低) 低粘土 6%HCl+1.5%HF 高绿泥石 3%HCl+0.5%HF 用15%HCl预冲洗 用螯合的15%HCl预冲洗 用 7.5%HCl 或 10%醋酸预冲洗 5%醋酸预冲洗 四、基质酸化设计四、基

56、质酸化设计 3. 3. 酸化工作液类型、浓度及用量的确定酸化工作液类型、浓度及用量的确定 后置液：后置液：后置液通常加入化学剂帮助处理液返后置液通常加入化学剂帮助处理液返 排，恢复储层固相及沉淀性酸反应生成物的亲水性，排，恢复储层固相及沉淀性酸反应生成物的亲水性， 防止乳化形成。防止乳化形成。 顶替液：顶替液：常用活性水或常用活性水或NH4Cl水溶液，体积按照水溶液，体积按照 井筒容积附加一定余量确定。井筒容积附加一定余量确定。 四、基质酸化设计四、基质酸化设计 3. 3. 酸化工作液类型、浓度及用量的确定酸化工作液类型、浓度及用量的确定 4. 酸化设计计算模拟酸化设计计算模拟 联立温度场模型

57、、酸浓度和矿物浓度分布模型、 孔隙度和渗透率模型、酸化效果预测模型及施工参 数计算模型，进行酸化设计、预测酸化效果、进行 方案优选及对比等。 求出有污染储层解除污染时所需的最佳酸化施 工参数组合，即各级注入液的液量，酸浓度、施工 允许的最大排量、实际注酸排量、井口限压、施工 井口泵压及施工水马力等，为现场酸化施工提供决 策性意见。 四、基质酸化设计四、基质酸化设计 一般来说，应缩短反应时间，限定残酸水的一般来说，应缩短反应时间，限定残酸水的 残余浓度在一定值之上就将残酸液尽可能排出。残余浓度在一定值之上就将残酸液尽可能排出。 应在酸化前就作好排液和投产的准备，施工后立应在酸化前就作好排液和投产

58、的准备，施工后立 即排液。即排液。 排液方式排液方式分为自喷排液和人工排液，人工排分为自喷排液和人工排液，人工排 液法有抽汲、气举、气体伴注排液和连续油管排液法有抽汲、气举、气体伴注排液和连续油管排 液方法。液方法。 五、酸化处理后的排液五、酸化处理后的排液 酸液类型及选择酸液类型及选择 酸液添加剂及选择酸液添加剂及选择 第七节第七节 酸液及添加剂酸液及添加剂 本节主要内容：本节主要内容： 1. 酸液应满足的要求酸液应满足的要求 溶蚀能量强，生成的产物溶于残酸中，与储层溶蚀能量强，生成的产物溶于残酸中，与储层 流体配伍性好，对储层不产生污染。流体配伍性好，对储层不产生污染。 加入化学添加剂后所

59、配制成的酸液理化性能满加入化学添加剂后所配制成的酸液理化性能满 足施工要求。足施工要求。 运输、施工方便，安全。运输、施工方便，安全。 价格便宜，货源广。价格便宜，货源广。 一、酸液类型及选择一、酸液类型及选择 物理性能物理性能。 绝大多数绝大多数碳酸盐岩层酸处理都采用盐酸碳酸盐岩层酸处理都采用盐酸，碳酸碳酸 盐岩含量较高的砂岩也采用盐酸进行酸化盐岩含量较高的砂岩也采用盐酸进行酸化。 酸化用工业盐酸，质量百分浓度酸化用工业盐酸，质量百分浓度3032。 盐酸酸化优点：对储层的溶蚀力强；反应生成盐酸酸化优点：对储层的溶蚀力强；反应生成 物可溶，不产生沉淀；对裂缝壁面的不均匀刻蚀程物可溶，不产生沉淀

60、；对裂缝壁面的不均匀刻蚀程 度高；成本低。度高；成本低。 2.常用酸液常用酸液 一、酸液类型及选择一、酸液类型及选择 盐酸盐酸 一、酸液类型及选择一、酸液类型及选择 采用高浓度盐酸可提高酸处理效果。采用高浓度盐酸可提高酸处理效果。 盐酸酸化缺点盐酸酸化缺点：与石灰岩反应速度太快，处：与石灰岩反应速度太快，处 理范围有限。理范围有限。 盐酸的密度和浓度是配置酸液时常用的数据。盐酸的密度和浓度是配置酸液时常用的数据。 2.常用酸液常用酸液 一、酸液类型及选择一、酸液类型及选择 盐酸盐酸 盐酸浓度与密度的关系(15) 浓度 (%) 密度 (kg/m3) 浓度 (%) 密度 (kg/m3) 5.14