油水井酸化作业监督基础课件

1、酸化酸压工艺基础CHIU SHAO AN华北油田公司井筒工程技术组酸化酸压措施作业监督基础第一节 酸化作用机理第二节 酸液及添加剂第三节 酸液的选择第四节 常用酸液体系第五节 酸化工艺技术第六节 酸液体系性能评价第七节 酸化施工设计与效果评价第八节 酸化现场施工与监督第一节 酸化作用机理 酸化是油气井增产、水井增注的主要手段之一，用酸液可以解除油水井井底附近的污染，清除孔隙或裂缝中的堵塞物质，或者沟通、扩大地层原有孔隙或裂缝，提高地层渗透率，从而实现增产增注。一、砂岩酸化作用机理 砂岩地层由砂粒和粒间胶结物组成，砂粒主要成分是石英、长石，胶结物主要成分是粘土、碳酸盐矿物。成 分矿 物化学分子式

2、成 分矿 物化学分子式石 英SiO2碳酸盐方解石CaCO3长 石正长石Si3AlO8K白云石CaMg(CO3)2钠长石Si3AlO8Na铁白云石Ca(Fe,Mg)(CO3)2斜长石Si2-3Al1-2O8(Na,Ca)菱铁矿FeCO3粘 土高岭石Al4(Si4O10)(OH)8云 母黑云母(AlSi3O10)K(Mg,Fe)3(OH)2伊利石Si4-xAlxO10(OH)2KxAl2白云母(AlSi3O10)KAl2(OH)2蒙脱石(1/2Ca,Na)0.7(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)3O20(OH)4nH2O绿泥石(AlSi3O10)Mg5(Al,Fe)(OH)8硫酸盐石 膏CaSO

3、42H2O其 它盐NaCl硬石膏CaSO4氧化铁FeO,Fe2O3,Fe3O4 砂岩储层渗透率降低，往往是地层污染、堵塞造成的：钻井、作业过程中泥浆压井液进入地层造成的污染；层内粘土微粒在采油、注水过程中随液流移动对地层孔隙造 成的堵塞；由于地层压力、温度变化造成的地层结垢；铁、钙等的化学沉淀造成的堵塞等。 因此，砂岩酸化一般采用盐酸与氢氟酸的混合酸(土酸)，或 其它能够生成氢氟酸的酸液：盐酸先同碳酸盐矿物、铁质反应，溶解碳酸盐和铁质；然后氢氟酸再与石英、粘土矿物反应，提高地层渗透率。盐酸与碳酸盐矿物反应： CaCO3+2HCl CaCl2+CO2 +H2O CaMg(CO3)2+4HCl C

4、aCl2+ MgCl2 +2CO2 +2H2O盐酸与铁质矿物反应： Fe2O3+6HCl 2FeCl3+3H2O FeS+2HCl FeCl2+H2S 如果土酸中的盐酸量不够，不能完全溶解地层中的碳酸盐矿物，则氢氟酸将与碳酸盐矿物反应，生成CaF2沉淀，堵塞孔道。 CaCO3+2HF CaF2 +H2O+CO2 CaMg(CO3)2+4HF CaF2 + MgF2 +2H2O+2CO2氢氟酸与石英、粘土矿物反应： SiO2+4HF SiF4+2H2O SiF4+2HF H2SiF6 Si3AlO8Na+22HF NaF+AlF3+3H2SiF6+8H2O Al4(Si4O10)(OH)8+36

5、HF 4H2SiF6+4AlF3+18H2O二、碳酸盐岩酸化作用机理杂质100%12345678950%50%100%白云石90%50%90%100%方解石1、非碳酸盐岩2、不纯白云岩3、不纯灰质白云岩4、不纯白云质灰岩5、不纯石灰岩6、白云岩7、灰质白云岩8、白云质灰岩9、石灰岩盐酸与方解石、白云岩反应： CaCO3+2HCl CaCl2+CO2 +H2O CaMg(CO3)2+4HCl CaCl2+MgCl2+CO2 +2H2O甲酸(蚁酸)与方解石、白云岩反应： CaCO3+2HCOOH Ca(COOH)2+CO2 +H2O CaMg(CO3)2+4COOH Ca(COOH)2+Mg(CO

6、OH)+2CO2 +2H2O乙酸(醋酸)与方解石、白云岩反应： CaCO3+2H(CH2COOH) Ca(CH2COOH)2+CO2 +H2O CaMg(CO3)2+ 4H(CH2COOH) Ca(CH2COOH)2+ Mg(CH2COOH)2 +2CO2 +2H2O 三、酸化工艺方式酸 洗：也称表皮解堵酸化，主要用于砂岩、碳酸盐岩油水井的表 皮解堵及疏通射孔孔眼。基质酸化：也称常规酸化，是在低于储层岩石破裂压力下将酸液挤入 储层孔隙空间，使酸液沿径向渗入地层而溶解地层孔空 间的颗粒以及其它堵塞物，扩大孔隙空间而恢复或提地 层渗透率。主要用于解除钻井、完井、大修等入井流及 沉积物在近井地带的伤

7、害，该方式中酸液与岩石接触积 较大，酸岩反应时间很短，处理范围一般在1m左右，对 严重堵塞井的处理效果较好。酸化压裂：也称酸压，压开裂缝后注入酸液，以沟通井筒附近高渗带 或其它裂缝系统、清除井壁附近污染、增大油气向井流 通面积、改善油气井流动方式和增大井眼附近渗流力。 主要用于碳酸盐岩油、气井储层改造。四、酸液溶解能力溶解能力：单位体积酸液与岩石中某种矿物完全反应所能溶解的体积，称为该种酸液对该矿物的溶解能力X。溶解能力系数：即单位质量纯酸反应完毕后所能溶解的矿物质量，不同浓度酸液的溶解能力系数等于酸液的质量百分浓度与100之积。反应矿物酸液酸液浓度(%)5101530方解石盐酸0.0260.

8、0530.0820.175甲酸0.0200.0410.0620.129乙酸0.0160.0310.0470.096白云石盐酸0.0230.0460.0710.152甲酸0.0180.0360.0540.112乙酸0.0140.0270.0410.083常用酸对碳酸盐的溶解能力(m3/m3)土酸对砂岩矿物的溶解能力(m3/m3)酸液质量百分浓度，%溶解能力， (m3/m3)HFHClNa2SiO4SiO22.112.90.0170.0073.012.00.0240.0104.210.80.0330.0146.09.00.0470.020五、酸岩反应速度及其影响因素酸岩反应是在固液两相(酸液与岩石

9、)间的界面上进行的复相反应。表面反应控制H+传质控制1、温度的影响 无论是由表面反应控制的还是由传质控制的酸岩反应，温度升高都会导致系统反应速度加快。2、压力的影响 低压下，压力对酸岩反应速度影响很大，随着压力升高，这影响将减弱，当压力升高到5.0-6.0MPa后，压力的影响很小。3、岩石类型的影响 如低温下酸液与石灰岩要比白云岩反应速度快。4、面容比的影响 面容比越大，酸岩反应越快，因此常规酸化酸液有效作用距离只有几十厘米，而酸压时活性酸深入地层的距离可以达到几十米。5、酸液类型与酸液浓度的影响 不同类型酸液的离解度相差很大，而酸岩复相反应速度与溶液内部H+浓度呈正比，采用强酸反应速度更快。

10、6、流速的影响 酸岩反应速度随酸液流速增大而加快，尤其处于紊流状态时更为明显。但反应速度增加的倍比小于酸液流速增加的倍比，酸液来不及完全反应就已流入地层深处，因此，提高注酸排量可以增加活性酸深入地层的距离。7、同离子效应的影响 溶液中生成物浓度增加将抑制酸液正反应、减缓生成物扩散、增大H+传质阻力，因此，同离子效应减小酸岩反应速度。六、酸液有效作用距离 酸液在渗流孔道或裂缝中流动，与壁面岩石发生化学反应，当酸液浓度降低到某一数值(通常为鲜酸浓度的10%)时，称为残酸。鲜酸变为残酸之前所流过的距离，称为酸液有效作用距离。 酸岩反应速度的快慢，决定了酸液有效作用距离的大小，反应速度越快，有效作用距

11、离越短。第二节 酸液及添加剂一、常用酸液类型二、常用酸液添加剂一、常用酸液类型1、盐酸2、氢氟酸3、土酸4、自生土酸5、有机酸6、磷酸7、氟硼酸8、多组分酸1、盐酸品质氯化氢含量铁含量硫酸含量砷含量指标，%310.010.070.00002盐酸的工业标准用工业盐酸配制酸液的计算公式： 式中 QS 工业盐酸用量，kg; V 酸液用量，m3； 酸液相对密度； CS 酸液中盐酸浓度，%（质量分数）； Ci 工业盐酸质量浓度，%（一般为31%）盐酸质量百分浓度=(相对密度-1) 2100%2、氢氟酸 品质氢氟酸含量铁含量硫酸含量砷含量指标，(质量分数)%400.010.022氢氟酸的工业标准氢氟酸浓度

12、与相对密度关系 HF%相对密度HF%相对密度HF%相对密度HF%相对密度21.005161.057301.102441.13941.012181.064321.107461.14461.021201.070341.114481.15081.028221.077361.118501.155101.036241.084381.123121.043261.090401.128141.050281.096421.134 3、土酸 土酸为氢氟酸和盐酸的混合物，一般组成为： 36%HF+1015%HCL 氢氟酸与砂岩反应溶解泥质和二氧化硅。盐酸与碳酸岩反应，先把大部分碳酸岩溶解掉，防止CaF2等生成沉淀物

13、，从而充分利用土酸对粘土、石英和长石等的溶蚀作用。若地层中碳酸盐胶结物较多，可适当提高盐酸浓度。氢氟酸浓度%盐酸浓度，%3456789101112相对密度31.0231.0281.0331.0381.0421.0471.0521.0571.0621.06641.0271.0311.0361.0411.0461.0511.0551.0601.0651.07051.0301.0351.0401.0451.0501.0541.0591.0641.0691.07461.0341.0391.0431.0481.0531.0581.0631.0681.0721.07771.0371.0421.0471.0

14、521.0561.0611.0671.0721.0771.08281.0411.0461.0511.0551.0601.0651.0701.0751.0801.08491.0441.0491.0541.0591.0641.0691.0741.0791.0841.089101.0481.0531.0581.0631.0681.0731.0771.0821.0871.092盐酸与氢氟酸配制后的相对密度 5、有机酸（甲酸和乙酸） 甲酸（HCOOH）和乙酸（CH3COOH）为弱离子型，慢反应的有机酸。主要用于高温油井（高于120 ）或者希望延长反应时间的井。矿场应用的醋酸溶液常稀释到15%或更低。6、

15、磷酸 磷酸电离度底，缓速效果明显，适用于钙质含量高的 砂岩或石灰岩储集层。 7、氟硼酸 当氟硼酸注入地层后发生水解反应，生成氢氟酸，从而达到 酸化目的。氟硼酸在水中的水解是分步进行的，第一步水解最 慢，决定了整个水解过程。 HBF4 + H2O HBF3OH + HF HBF3OH + H2O HBF2(OH)2 + HF HBF2(OH)2 + H2O - HBF(OH)3 + HF HBF(OH)3 + H2O H2BOB(OH)3 + HF 氟硼酸主要用于砂岩地层深部酸化，具体特点如下： （1）水解反应速度主要受HBF4 浓度、溶液酸度和温度控制。 （2）可以防止粘土及其他颗粒运移，降低

16、阳离子交换容量，减 小粘土水敏性。 （3）氟硼酸对地层岩石伤害极小。 （4）氟硼酸可作为前置液或后置液与土酸联合使用。 8、多组分酸(1)盐酸-有机酸 利用盐酸溶蚀能力强的特点获得较高的酸蚀裂缝导流能力，又利用有机酸的低腐蚀性，主要用于高温地层酸处理。由于酸岩反应速度主要取决于H+ 浓度，只有盐酸耗尽后有机酸才电离而溶蚀岩石。混合酸的反应时间近似为两种酸的反应时间之和。(2)有机土酸 有机土酸（一般为9%的甲酸）取代12%的盐酸，与3%氢氟酸混合而成，特别适用于高温井（93150），可以降低管线腐蚀速度和减小形成残渣的趋势。但有机土酸溶蚀能力弱、成本高。二、酸液添加剂 酸液作为一种通过井筒注入

17、地层并能改善储集层渗透能力的工作液体，必须根据储集层条件和工艺要求加入各种化学添加剂，以完善和提高酸液体系性能，保证施工效果。1、缓蚀剂2、表面活性剂3、铁离子稳定剂4、助排剂5、粘土稳定剂6、降阻剂7、暂堵剂8、稠化剂1、缓蚀剂 主要用于减小酸液对金属管件的腐蚀，降低对地层的污染。井温，允许腐蚀速度，g/(m2 h)12040121化允许腐蚀速度标准 酸液流动时对钢材的腐蚀速度远大于静止条件下的腐蚀速度, 最好依据动态腐蚀试验结果选择合适的缓蚀剂，或者充分考虑动态腐蚀因素，增加安全性。品名使用温度，加入量，%腐蚀速度，g/(m2 h)7461-10280-1801.

18、246.6411901.553.3770190-1901.07.5781290-1101.59.36780190-1503.580CT1-290-1503.580CT1-32004.0100常用酸化缓蚀剂性能高温酸液缓蚀剂酸液类型 试验温度/ 缓蚀剂质量分数/% 缓蚀速率/g/(m2.h) 15%HCL 120-140 1.0-2.0 10-20 项目指 标外观 棕黑色或 棕红色液体 溶解分散性 酸液不透明 均匀液体 无分层 无沉淀 温度/60708090100挂片长度/mm76.0075.8876.1876.1076.08挂片宽度/mm13.1413.0413.1013.1413.00挂片高

19、度/mm3.023.003.023.023.00挂片内径/mm8.028.048.028.048.04实验前质量/g21.750521.694921.807021.600121.7644实验后质量/g21.748721.690621.802821.588721.7536酸蚀量/g0.00180.00430.00420.01140.0108酸蚀速度/g/m2h0.358460.86450.836582.262.17缓蚀率/%99.8399.7699.8799.7299.75表面情况光 滑低温条件下性能评价实验结果盐酸浓度15%，缓蚀剂浓度3%实验条件：挂片编号123挂片长度 (mm)76.027

20、6.0476.24挂片宽度 (mm)13.0413.0213.04挂片高度 (mm)3.022.883.00挂片内径 (mm)7.967.967.98实验前质量 (g)22.1321.1722.03实验后质量 (g)22.1121.1622.02酸蚀量 (g)0.0120.0110.015酸蚀速度 (g/m2h)2.4032.2113.081平均腐蚀速度(g/m2h)2.565行标一级腐蚀速度10-20 g/m2h表面情况光 滑高温条件下性能评价实验结果45676.0276.0276.1413.0012.9412.982.962.922.968.047.947.9821.6521.6121.9

21、621.5221.5621.770.1340.0520.18427.13210.50537.20224.95腐蚀速度30-40 g/m2h比 较 光 滑120140 盐酸浓度15%，缓蚀剂浓度3%实验条件：120实验前后挂片表面对比 80实验前后挂片表面对比 100实验前后挂片表面对比 140实验前后挂片表面对比 品名一般加量，%残余表面张力，mN/m备注AS2.035-ABS2.030-35-SD1-72.030-PEN-50.15-0.226.9美国哈利伯顿公司产品品名一般加量，%破乳率，%备注SD-12.090-2、表面活性剂 降低表面和界面张力，防止生成乳状液，使地层水湿和加速返排等。

22、用于降低表面张力的表面活性剂破乳用表面活性剂品名一般加量，%使用温度，%备注乙酸2.060不会生成乙酸钙柠檬酸2.093过量使用时有柠檬酸钙沉淀SDTA3.793价格贵DT1-70.5-1.5204四川天然气研究所NTA93几乎无沉淀L58204美国道威尔公司产品3、铁离子稳定剂 防止铁及其他金属盐形成络合离子而沉淀。常用铁离子稳定剂性能参数品名一般加量，%表面张力mN/m接触角，（）生产厂CF-4A0.224.270.8万庄0.521.460.6CF-5B0.219.861.6万庄0.517.957.4长庆-A10.221.171.7庆阳0.518.865.8长庆-B10.222.544.8

23、庆阳0.521.540.4FZ-430.226.450.8昆山0.525.847.2CT5-40.218.671.9四川天然气所0.517.167.8SD2-90.22945四川井下4、助排剂 借助气体膨胀加速残酸返排，常用N2、醇类和表面活性剂。品名一般加量，%使用条件KCL0.2HF体系不能用NH4CL0.2可用于HF体系CT12-1-可用于HF体系Clasta0.2-5、粘土稳定剂 常用酸液粘土稳定剂 品名一般加量，%降阻率，%（线速度，m/s）FR-2031055（6-7）-63（7.5）SD1-8564（4-7）1085 （4-7）HJZ-6565 （4-7）6、降阻剂 降低工作液在

24、井筒流动的沿程摩阻，降低施工压力。常用酸液降阻剂7、暂堵剂 基质酸化是用以桥堵地层孔隙，酸压时用以桥塞射孔孔 眼或裂缝入口。如膨胀性聚合物（聚乙烯、聚甲醛、聚丙烯酰胺、胍胶）、膨胀性树脂、安息香酸（哈里伯顿公司TLC-80、道威尔公司J-227、西方公司Westblock-X、杰克逊公司（BJ）Divert）、石蜡小球、岩盐等。8、稠化剂 稠化酸体系的主要添加剂。国内主要有CT1-6，VY101，SD1-9；此外有哈里伯顿公司的SGA-HT；菲利普公司的DSGA。 第三节 酸液的选择 基质酸化在于消除影响油井产量的伤害，酸压还要增加渗流面积，沟通裂缝系统。必须了解伤害的范围、类型、成因等，以选

25、择适当的酸液体系。1、矿物标准(1)敏感性 地层对某一酸液的敏感性包括酸液与岩石接触可能产生的所有有伤害反应，如基质胶结破坏和坍塌、微粒释放甚至形成沉淀。岩石成分与结构是决定潜在敏感性的重要因素，从矿物学角度来看，化学成分和表面积可影响矿物的反应。 表面积与砂岩矿物的溶解度矿物成分表面积溶解度盐酸（HCL）土酸（HCL+HF）石英小不溶很低燧石小中等不溶低中等长石小中等不溶低中等云母小中等不溶低中等高岭石很大不溶高伊利石很大不溶高蒙脱石很大不溶高绿泥石很大低中等高方解石小中等高高，但有CaF2沉淀白云石小中等高铁白云石小中等高蓝石英小中等高高(2)岩石结构 砂岩储集层中矿物实际溶解度主要取决于

26、矿物在岩石结构内的位置。盐酸溶解性岩石之所以能在盐酸中溶解，通常认为存在碳酸盐岩。但诸如氧化物、硫化物、绿泥石、粘土等其他矿物在盐酸中也能部分溶解。砂岩在盐酸中溶解度超过20%就可采用盐酸进行处理，氢氟酸与碳酸钙反应有氟化钙沉淀，盐酸前置液有助于防止氢氟酸与碳酸岩接触。粘土含量了解储集层中各类粘土含量固然重要，但了解粘土在油层中的位置和分布更重要，它们决定了岩石对酸处理的响应。 2、酸液选择方法 酸液选择的原则很简单，即酸液必须有效消除伤害（包括二次伤害）且能增加渗透率。沉淀物伤害主要取决于：(1)化学因素：沉淀物在后置液及油层天然流体中的溶解 度。(2)结晶因素：沉淀物为非晶质还是晶质。(3

27、)形态因素：关系到可以移动晶粒（从溶液中检出沉淀在孔 隙空间）的形式。(4)浓度因素：是否高得足以引起孔隙系统堵塞。(5)油层因素：伤害与渗透率、孔隙大小和空隙形态等岩石特 征有关。常用酸液主要特点和适用条件酸液优点缺点适用条件盐酸溶蚀力强，价廉，货源广反应速度快腐蚀严重广泛用于碳酸岩盐地层酸化和碳酸盐含量高于20%的砂岩地层的一般酸化甲酸，乙酸反应慢，腐蚀性小溶蚀能力弱成本高碳酸岩盐高温油井酸化土酸溶蚀力强反应快，腐蚀严重，残酸易产生污染砂岩地层常规酸化氟硼酸反应慢，处理范围大，增产期长水解反应速度受温度影响较大低渗砂岩地层深部处理酸液优点缺点适用条件地下生成酸腐蚀性很小，反应慢，处理范围大

28、地下生成的酸量有限高温地层酸化泡沫酸缓速效果好，滤失小，对地层污染小成本高低压、低渗、水敏性强的碳酸岩盐油气层酸化稠化酸缓速效果好，滤失小残酸不易排出碳酸岩盐地层酸化胶化酸缓速效果好，滤失小热稳定性差，处理后未破凝胶污染大碳酸岩盐地层乳化酸缓速效果好，滤失小摩阻大，排量有限碳酸岩盐地层多组分酸酸穿距离长成本高砂岩酸化使用的酸液准则渗透性砂岩成分及在盐酸中溶解度酸液备注盐酸溶解度大于20%只用盐酸渗透率大于0. 1m2石英含量高于80%，粘土含量低于5%12%HCL+3%HF用15%HCL预冲洗长石含量高于20%13.5%HCL+1.5%HF用15%HCL预冲洗粘土含量高于10%6.5%HCL+

29、1%HF用5%HCL预冲洗铁绿泥石粘土含量高3%HCL+0.5%HF渗透率小于0. 01m2粘土含量低于5%6%HCL+1.5%HF用7.5%HCL或10%CH3COOH预冲洗铁绿泥石含量高3%HCL+0.5%HF用5%CH3COOH预冲洗 孔隙度,%孔隙体积,m3半径,m10152022242628300.250.020.0290.03910.0430.0470.0510.0550.0590.50.0790.1180.1570.1730.1880.2040.2200.2360.750.1770.2650.3530.3890.4240.4590.4950.5301.00.3140.4710.6

30、280.6910.7540.8170.8800.9421.50.7071.0601.4141.5551.6961.8381.9802.1212.01.2571.8852.5132.7653.0163.2673.5193.7702.51.9632.9453.9274.3204.7125.1055.4985.8913.02.8274.2415.6556.2206.7867.3517.9178.4823.53.8485.7737.6978.4679.23610.0010.7811.554.05.0277.54010.5311.0612.0613.0714.0715.08单位油层厚度酸液用量的优选孔隙

31、度,%孔隙体积,m3半径,m10152022242628305.07.85411.7815.7117.2818.8520.4221.9923.566.011.3116.9722.6224.8827.1429.4131.6733.937.015.3923.0930.7933.8736.9540.0243.1046.188.020.1130.1640.2144.2348.2552.2856.3060.329.025.4538.1750.8955.9861.0766.1671.2576.3410.031.4247.1262.8369.1275.4081.6887.9794.2515.070.6910

32、6.0141.4155.5169.7183.8197.921.2120.0125.7188.5251.3276.5301.7326.7351.9377.030.0282.7424.1565.5622.0678.6735.1791.7848.240.0502.7754.0105.311105.81206.31306.91407.41507.950.0785.41178.11570.81727.91885.02042.22199.12356.2 第四节 现场施工常用酸液体系一、碳酸盐岩酸化常用酸液体系二、砂岩酸化常用酸液体系一、碳酸盐岩酸化常用酸液体系 碳酸盐岩中多使用盐酸体系作为工作液，根据储集

33、层条件、矿物成分以及流体性质不同，对酸液配方及其物理化学性质有不同的要求，出现了不同的盐酸体系。 1、常规盐酸体系 2、稠化酸体系 3、冻胶酸体系 4、乳化酸体系 5、泡沫酸体系1、常规盐酸体系 常规盐酸与碳酸盐岩反应速度快，作用时间和作用距离很短。仅能解除近井地带伤害。 适用条件：碳酸盐岩类油气层的表皮解堵酸化和新井投产前的解堵。 典型配方：1528HCI+23缓蚀剂+13表面活性剂+13铁离子稳定剂。2、稠化酸体系 在常规酸液中加入一定数量的增稠剂，可使酸液粘度提高到1040mPas, 称为稠化酸。 适用条件：碳酸盐岩地层酸压裂施工或天然裂缝发育地层的深穿透处理。 主要特点：反应速度慢，作

34、用距离远 具有良好的降滤失性能 具有一定的粘度，可造缝和携砂 摩阻系数小，极大降低施工泵压 典型配方：2028HCI+2酸液增稠剂+23缓蚀剂+23表面活性剂+23铁离子稳定剂。稠化剂/%盐酸/%缓蚀剂/%剪切时间/min 170 s-1下的粘度/mPas 粘度保持率/% 剪切前 剪切后 1.0151.012010.89.287.421.0201.512012.910.984.231.2252.014019.813.769.231.2282.513020.212.059.33稠化酸抗剪切性能评价实验结果(120 )稠化酸耐温性能评价实验结果剪切速率:170 s-1盐酸浓度:20%剪切速率:17

35、0 s-1盐酸浓度:28%(温度90,面容比1:4,反应物:大理石) 稠化酸缓速性能评价实验结果序号 稠化酸组成 腐蚀速率（g/m2h）(部颁标准15 g/m2h)HCL浓度稠化剂浓度缓蚀剂浓度1201.01.04.421.54.232.03.04200.81.54.651.23.3稠化酸缓蚀性能评价实验结果实验介质 岩心浸泡不同时间/min的线性膨胀量/mm 51020306090120去离子水0.110.270.380.410.450.470.48氯化钾0.090.110.130.130.150.150.16BCS-8510.240.280.310.320.320.330.33氯化铵0.1

36、50.180.200.210.210.210.21稠化酸0.010.020.090.120.120.150.15乏 酸0.000.020.050.060.060.080.08稠化酸防膨性能评价实验结果酸液配方 温度/ 170 s-1粘度/mPa.s K/Pa.sn n 2%盐酸+1% 稠化酸3039.810.24870.64886027.970.29250.54549023.540.20840.543112012.970.20420.500328%盐酸+1.5%稠化酸 3076.300.32780.70606059.640.26050.71099037.790.20710.687412028.

37、600.11510.7210稠化酸流变性能评价实验结果3、冻胶酸体系 在常规酸液中均匀混入一种可交联的成胶剂后，再用配伍的交联剂将其交联成冻胶体系，常温下粘度可达100mPas以上，在储集层条件下的粘度受冻胶体的流变性控制。利用酸冻胶体系的高粘特性可使用带砂压裂，对地层进行深部处理，以达到降低缝壁应力，改善裂缝导流能力及基质渗透率目的。 适用条件：具有较强返排能力的低渗碳酸盐岩的酸压裂，或天然裂缝发育但被伤害地层的深穿透酸化处理。 典型配方：2025HCl+0.51.0成胶剂+0.010.05交联剂+13缓蚀剂+23表面活性剂+23铁离子稳定剂+12助排剂。4、乳化酸体系 在常规酸液中加入一定

38、比例乳化剂（多为一种特殊的表面活性剂）后，按规定的相比例(大多为W:O=7:3)混入原油或成品油，充分搅拌即可形成分散均匀的稳定乳化酸。当乳化酸达到地层一定深度后，油膜破裂，释放出盐酸与地层岩石反应，刻蚀并沟通较深部的孔、缝、洞，提高深部地层渗透率。 适用条件：碳酸盐岩油层酸压裂。 主要特点：酸岩反应速率低，作用深度大； 具有亲油性，清洗、溶解地层中重质原油、石 蜡、胶 质、沥青质等 ； 残液具有一定粘度，有利于携带和返排出地层中的胶质、 沥青质以及酸不溶固体颗粒。 典型配方：2025HCI+13缓蚀剂+23铁离子稳定剂 +13乳化剂+30原油或成品油。 静置温度/ 室 温 6080静置时间/

39、h 8100.250.501.00.250.51.0析出酸量/ml 010002904355破乳率/% 015004506685乳化酸稳定性评价实验结果 酸岩反应速率评价实验结果在室温（30）下，测得乳化酸残酸表面张力为32.4Mn/m，界面张力为1.7Mn/m，低于清水表面张力50%左右，有助于残酸返排。 残酸表/界面张力评价实验结果 测试温度/ 粘度/mPas 剪切速度/S-1 1022511340170乳化酸 4083103117144乳化酸残 酸 4014121212607.57.07.59.0乳化酸及其残液粘度 试液组成 100ml乳化酸残液+10%原油 静置温度/ 60 静置时间/

40、h 0.51.01.52.02.5析酸量/ml 2.930.037.846.052.2破乳率/% 35.450.864.078.588.5乳化酸残液与原油的乳化倾向评价实验结果试 验 条 件 腐蚀速率/g/m2h 温度/ 压力/MPa 时间/h 80常 压 42.14 9315 45.46 乳化酸对N-80钢片的腐蚀速率评价实验结果 乳化酸酸化施工： 通过并联的压裂车组从井口泵入地层，记录压力、排量;关井反应，时间一般为3-5h，观察记录油、套压力的变化；关井反应后，开井放喷，残液返排后，原油进站生产。乳化酸不宜于在低压、低渗、排液难的深层油气井中进行酸化。酸罐油罐配乳车压裂车入井乳化酸现场施

41、工示意图常规酸液顶替液乳化酸液油膜乳化酸酸化过程示意图 5、泡沫酸体系 使用一种或几种特殊的表面活性剂作起泡剂，使酸液与气体（一般多为氮气或二氧化碳气）在强烈搅拌的情况下混合，并形成以酸为连续相、气泡为分散相的泡沫体系。 典型配方：1530HCI+N2或CO2+起泡剂+稳定剂+缓蚀 剂+铁离子稳定剂+其他添加剂。 泡沫酸按其质量可分成三类： 增能型：泡沫质量不大于52； 泡沫型：泡沫质量5290； 雾化型：泡沫质量大于90。 现场使用的为泡沫型，泡沫质量一般控制为70左右。主要特点：粘度高。泡沫酸的粘度一般10100mPas,但受泡沫质量的影响很大。当泡沫质量超过55%以后，泡沫酸的粘度随温度

42、升高而降低。滤失速度低。在低渗储集层中，与一般胶凝酸相近，因而无须使用其他降滤剂。反应速度低。泡沫酸的高粘特性降低了H+的扩散速度，而且H+向岩石表面的扩散受分散于酸中的泡沫阻碍，因而反应速度慢，有效作用距离较远。腐蚀速度低。虽然泡沫体系的腐蚀速度比其组成的酸液略高，但仍不失为一种好的缓蚀酸。密度低，摩阻小，返排容易，对储集层伤害小。泡沫酸的流变性较好。泡沫酸造壁滤失系数试验压差 MPa 泡沫质量% 滤失系数C3m/min 1/26.86506410-4 6.86531.15.3410-5 2.006602.9310-5 1.324702.3510-5 0.773801.7910-5 配方 腐

43、蚀速度（70），g/(cm2.h) 酸液 泡沫酸 12.177.8121.805.41泡沫酸与酸液腐蚀速度比较 泡沫酸流变参数（试验温度2660，试验压力7MPa ）序号 系统温度 泡沫质量% 视粘度mPa.s (170s-1)流态指数n稠度系数KmPa.sn 1260261.0123.9232601580.8828036060810.93115460701480.832235260281.0124.962640840.93115730501180.92168830601710.87364930702920.779601060701500.79446二、砂岩酸化常用酸液体系 砂岩油层结构复杂，

44、矿物成分多，应选择与其储集层特征和岩石物性匹配的酸液体系。常用的酸液体系有下列几种。 1、常规土酸体系 2、氟硼酸缓速体系 3、自生土酸缓速体系 4、泥酸体系 5、磷酸缓速酸化体系 6、胶束酸体系 7、复合酸体系1、常规土酸体系 适用条件：砂岩储集层的解堵酸化施工，恢复和提高近井地带渗流能力。 典型配方：812HCI+35%HF+23缓蚀剂+23表面活性剂+13铁离子稳定剂+13%粘土稳定剂。2、氟硼酸缓速体系 氟硼酸水解速度较慢，水解生成的氟化氢后与矿物发生反应，故为缓速酸。主要特点： 酸岩反应速度慢，活性穿透距离大，酸处理半径大。 能将粘土及其他微粒融合为惰性粒子，就地胶结，从而 稳定粘土

45、，防止微粒运移造成的伤害。 能抑制粘土矿物质的水敏性膨胀。 有利于储集层保护，有效增产期长。适用条件： 砂岩油气层的深穿透酸化施工或高温井的酸化施工。3、自生土酸缓速体系 将酯与氟化胺在井口混合后以较低的排量泵入地层，酯 分解生成有机酸，有机酸再与氟化胺反应生成氢氟酸。理论上，该工艺可将酸注入地层很深的部位进行酸化。使用不同的脂类化合物可以满足不同储集层温度（40107）的要求。4、泥酸体系 顺序注入盐酸和氟化胺，利用粘土的天然离子交换性，在粘土颗粒表面生成氢氟酸，就地溶解粘土。方法的实质是先注入一种只与粘土进行离子交换的液体，然后注入第二种液体并在粘土表面与第一种液体反应生成氢氟酸，根据需要

46、可多级重复进行。该体系中的氟化氢是由离子交换作用生成的，因此，总的反应速度与地层温度之间的关系不象其他酸液体系那样敏感。其有效作用距离可超过2m。适用条件：适于泥质胶结的砂岩油层，解除来自油层内部粘土颗粒运移、膨胀所造成的堵塞或常规土酸不能完全解除的钻井液堵塞。 5、磷酸缓速酸化体系(PPAS) 磷酸（H3PO4）电离度低，加入专用的添加剂后有明显的缓速效果，高浓度的PPAS与HCI或HF联合使用，特别适用于处理钙质含量高的砂岩或石灰岩储集层。主要特点： 能延缓酸的反应速度，使活性酸穿透距离大； 在有钙质的情况下，能自身延缓反应速度，并保证有最大的铁螯合能力，对硅质具有独特的选择性； 具有良好

47、的粘土稳定性，低腐蚀速度和湿水性能。典型配方：磷酸+0.11%铁离子稳定剂+0.22%磷酸盐结晶改良剂+0.050.1%羧基醋酸+酸稳定防沫剂+表面活性剂。6、胶束酸体系主要组成：胶束剂、盐酸、缓蚀剂、助排剂等作用机理：胶束剂使酸液形成胶束，降低表/界面张力主要特点：具有较强的缓速性，酸在较低压力下实现深穿透； 酸液的高表面活性有助于降低毛细管压力，使残 液易离开地层，避免水锁，促进排液； 胶束吸附酸不溶物微粒并悬浮于酸液中，减轻了 微粒运移、沉积而造成的地层伤害。 基酸类型 胶束剂浓度/% 1.03.05.010.010%HCL 互溶，透明 20%HCL 互溶，透明 28%HCL 互溶，透明

48、 12%HCL+3%HF 互溶，透明 胶束剂的酸溶解性能评价实验结果酸液胶束剂由于具有较高的表面活性(较强的降低酸液表、界面张力能力)，因而具有较好的防乳破乳能力。以原油与胶束酸和大理石反应后的残酸进行破乳实验，实验温度60，评价结果为：当胶束剂使用浓度在0.5%时，油酸乳化物(酸油比分别为75：25、50：50、25：75)60min内可完全破乳。 胶束剂的防乳破乳性能评价实验结果胶束剂的表/界面张力性能评价实验结果表面张力界面张力胶束酸残酸悬浮固体微粒性能评价实验结果润湿角()(75 为水润湿)空白酸 胶束酸浓度(%) 1.03.05.0油处理石英岩片/新酸 113695755油处理石英岩

49、片/新酸 114715856油处理灰岩岩片/残酸 114675855洗净石英岩片/新酸 73酸液在岩片表面瞬间铺展接触角均低于60 洗净石英岩片/新酸 78洗净灰岩岩片/残酸 75胶束酸及残酸对岩片的润湿性能评价实验结果样品名 初始情况 最终情况 洗油率/% 备注 20%HCL 1min开始脱落 60min基本干净 70-80不锈钢丝网 20%HCL+3.0%胶束剂 0.5min开始脱落 10min基本干净 80-90不锈钢丝网20%HCL 2min开始脱落 60min基本干净 80大理石片 20%HCL+3.0%胶束剂 1min开始脱落 3min基本干净 85-90大理石片 胶束酸洗油能力评

50、价实验结果7、复合酸体系主要组成：甲醛、氟化铵、有机羧酸盐作用机理：甲醛+氟化铵 HF酸 有机羧酸盐+HF酸 二元羧酸(缓速/络合)主要特点：在常温下酸度较低，在高温并与地层反应的条件 下，缓慢离解出酸组分，溶蚀地层堵塞物，并络 合部分Fe3+和Fe2+，与地层反应均匀，不易产生 二次沉淀物。反应时间/h玻璃片溶蚀率/90,%石英-粘土混合物溶蚀率/%)岩心溶蚀率90,%)50 70 90 土酸 复合酸 土酸 复合酸 土酸 复合酸 土酸 复合酸 土酸 复合酸 116.077.808.278.749.87224.1811.839.314.009.834.2510.175.6110.925.854

51、14.205.376.108.677.78616.73818.906.378.1311.359.851223.107.729.6713.2912.30168.319.9514.5112.58复合酸溶蚀性能评价实验结果复合酸浓度:25%土酸浓度:12%HCL+3%HF酸液类型缓蚀剂浓度/%腐蚀速度/g/m2h 复合酸028.220.251.27土酸042.782.05.34复合酸缓蚀性能评价实验结果复合酸浓度:25%土酸浓度:12%HCL+3%HF实验介质:N80钢片岩心编号 Kw1/10-3m2Ko110-3m2Kw210-3m2Ko210-3m2Kw2/ Kw110-3m2Ko2/ Ko11

52、0-3m211935631453.314.142901071452151.612.01复合酸对渗透率影响评价实验结果Kw1-正通3%NH4CL水溶液岩心渗透率Kw2-反通25%复合酸，正通3%NH4CL水溶液岩心渗透率Ko1-正通煤油岩心渗透率Ko2-反通25%复合酸，正通煤油岩心渗透率第五节 酸化工艺技术一、 分层酸化工艺二、 暂堵酸化工艺三、稠化酸酸化工艺四、泡沫酸酸化工艺五、 闭合酸化工艺六、 前置液酸压工艺七、 多级注入酸压闭合酸化工艺八、水井增注酸化工艺九、冻胶酸带砂压裂工艺 一、 分层酸化工艺 分层酸化工艺是针对纵向多产层，提高纵向改造强度的一种工艺，按分层手段分为封隔器分层和堵塞

53、球分层。前者的可靠性较高，后者施工方便，且适用性强，费用低。1、封隔器分层 是用封隔器将射孔层段分离开来，按设计液量分别注入处理层段，这种工艺能准确的控制注入各层段的液量，适用于射孔层段间有一定距离的分层作业。2、堵塞球分层 堵塞球分层工艺技术是根据改造中各射孔段吸酸压力的差异，利用堵塞球将吸酸能力强的层段封堵起来，然后压开吸酸少或尚未吸酸的射孔层段。其特点是分层数较多，特别适用于层间距离短的井，施工方便，但酸量分配不可靠。 二、 暂堵酸化工艺 暂堵酸化是用携带液将暂堵剂带入井内封堵高渗层，然后挤酸；或者酸化中低渗透层将暂堵剂加入酸液中一起挤入地层，暂堵剂首先进入高渗透层迫使后来酸进入中低渗透

54、层，从而达到暂堵酸化的目的。低渗透层段高渗透层段配 液高渗透层段低渗透层段酸 液低渗透层段高渗透层段暂堵剂被溶解变小，随产出液排出酸 化泵入固态暂堵剂暂堵剂部分溶解的暂堵剂固态暂堵酸化 液态暂堵酸化 用暂堵剂进行酸化，可以避免用封隔器酸化卡不准，套管变形封隔器下不去等缺点。配 液油溶性暂堵剂随产出液排出泵入液态暂堵剂液态暂堵剂与酸反应生成油溶性沉淀，主要堵塞高渗层段第一阶段酸推进线暂堵剂推进线油溶性沉淀物第二阶段酸推进线 三、稠化酸酸化工艺 该工艺主要用于中、低渗储集层的改造，既可采用单一的稠化酸注入法，也可采用注前置液加稠化酸的施工方法：致密均质的碳酸盐岩储集层用稠化酸酸化时，首先使用高粘前

55、置液在地层压开一条水力裂缝，再利用稠化酸沿裂缝剖面刻蚀出一条高导流深穿透酸蚀裂缝；裂缝性碳酸盐岩储集层用稠化酸酸化时，不需要前置液，直接利用稠化酸。碳酸盐岩碳酸盐岩碳酸盐岩前置液压开水力裂缝泵入稠化酸后酸蚀的大裂缝返排时将酸不溶物及微粒排出稠化酸酸化示意图 在其它条件均相同的情况下(即排量、压力、反应时间相同)，比较稠化酸与普通酸的酸蚀裂缝导流能力，由于稠化酸具有很好的缓速性能，而普通酸反应较快，稠化酸对裂缝的不均匀刻蚀更强，在低闭合压力下稠化酸的导流能力低于普通酸，而在高闭合压力下导流能力明显高于普通酸。 普通酸化与稠化酸酸化对比四、泡沫酸酸化工艺 泡沫酸化工艺不仅适用于一般碳酸盐岩油气井处

56、理，更适用于重复酸化的老井和液体滤失性大的低压储集层处理。对于油层温度低，井底附近有石蜡胶质沉积的井，采用泡沫酸处理前，可先用二甲苯浸泡，清洗油层表面。 泡沫酸酸化的选井原则：泡沫酸有深穿透能力，可用于大段碳酸盐岩储集层的酸化施工，适用于滤失难以控制的储集层、低压、低渗或水敏性储集层。低渗透层段清洗剂第一步泵入清洗剂，清洗砂粒表面的石蜡及胶质高渗透层段石蜡 胶质砂粒石蜡 胶质低渗透层段高渗透层段泡沫酸第一阶段推进线第二阶段推进线清洗剂第一阶段高渗透层进泡沫酸多，渗透率下降。第二阶段低渗透层段逐渐进酸多泡沫酸酸化示意图 五、 闭合酸化工艺 此工艺主要是针对某些较软碳酸盐岩储集层的酸化增产工艺。在

57、此类地层中进行常规酸压裂可能出现的情况有：1.难以形成不均匀刻蚀；2.被刻蚀后的裂缝表面被酸软化，凸起部分不能支撑裂缝；3. 地层岩石本身的强度不够，均不能使酸蚀裂缝具有较高的导流能力，因此得不到理想的增产效果。若采用闭合酸化工艺，可在此类地层中获得理想的裂缝导流能力，从而达到增产的目的。碳酸盐岩碳酸盐岩碳酸盐岩压裂开缝低于破裂压力,略高于闭合压力,裂缝变小但还处于张开状态下泵入酸液酸蚀后扩大的裂缝 闭合酸化前，随闭合压力的增加，酸蚀裂缝导流能力逐渐降低；在40MPa时再进行闭合酸化，导流能力增加3倍多。再提高闭合压力至50MPa对导流能力影响不大。证明闭合酸化能明显提高近井地带的裂缝导流能力

58、。 六、 前置液酸压工艺 前置液酸压是碳酸盐岩储集层有效的增产工艺。增产原理是依靠压裂泵的水力作用，压开地层形成新裂缝或撑开地层中原有裂缝。同时，依靠盐酸液的化学溶蚀作用，沿压开、撑开的裂缝溶蚀碳酸盐岩，使这些裂缝成为具有良好导流能力的酸蚀裂缝，从而减少了油气流向井筒的阻力，使油气井获得增产效果。 前置液酸压工艺的主要特点：先注入高粘前置液压开储集层或延伸储集层中原有裂缝，后注入酸液，从而改善储集层的导流能力。 前置液在该工艺中的主要作用是：压裂造缝、降低裂缝表面温度和降低裂缝壁面滤失。 对前置液性能的要求是耐高温、抗剪切、低残渣、能与多种金属离子交联且破胶后低粘、对储集层伤害小，表面张力低、

59、易返排。 此工艺可采用多种酸液的搭配，现场应用中可根据储集层和井的具体情况进行选择。前置液酸压过程示意图碳酸盐岩碳酸盐岩碳酸盐岩前置液压开裂缝, 降低裂缝温度和滤失量减缓酸岩反应速度, 短时间内酸窜距离可达100m酸不溶物随产出液排出粘稠前置液+降滤剂酸液七、 多级注入酸压闭合酸化工艺 常规酸三级注入酸压后，随着闭合压力的增加，导流能力下降很快，而稠化酸三级注入酸压后的导流能力下降幅度小。闭合酸化后尽管导流能力均有提高，但仍然是稠化酸闭合酸化导流能力高。稠化酸多级注入较常规酸具更高的酸蚀裂缝导流能力。稠化酸多级注入，级数多、排量大更有利于提高酸蚀裂缝导流能力。常规酸、稠化酸多级注入闭合酸化 八

60、、 水井增注酸化工艺 常采用酸化防膨增注工艺。是酸化解堵后用防膨剂稳定粘土的增注技术。 由于砂岩地层中存在的粘土矿物遇水发生水化膨胀，分散运移，堵塞孔喉，降低渗透率，影响注水量，甚至出现注不进水。因此，采用酸化来解除地层中粘土、铁质、钙质、机械杂质以及钻井液造成的堵塞，然后用长效性防膨剂来抑制粘土矿物的膨胀和运移，恢复和提高地层渗透率，增加注水井注入量。 解堵酸液的选用标准：对近井堵塞的注水井，或初次处理的注水井，采用常规土酸进行解堵；对深部堵塞的井，用解除深部堵塞的酸液。防膨剂常用阳离子有机聚合物、长效防膨剂等。九、 冻胶酸带砂压裂工艺 此工艺是一项复合性酸化压裂技术，适用于破裂压力较高的碳