酸化压裂技术课件

1、酸化压裂技术酸化压裂技术酸化压裂技术2一、碳酸盐岩储层酸化技术第1页，共60页。2一、碳酸盐岩储层酸化技术第2页，共60页。3概 述控制酸化效果的因素有效作用距离裂缝导流能力酸浓度酸类型岩石类型酸液流速酸液用量酸岩反应速度酸液滤失酸浓度酸类型岩石类型酸液流速降滤剂粘 度第3页，共60页。4酸化溶解物 (1) 基质矿物 (2) 堵塞物(伤害物)使用的主要酸液 (1) 盐酸 (2) 磷酸 (3) 硝酸或硝酸+盐酸反应特点 (1) 碳酸盐矿物反应 碳酸钙，碳酸镁，少量粘土。 (2) 多孔介质，微裂缝，人工裂缝 (3) 蚓孔，非均匀刻蚀导流能力第4页，共60页。5存在问题 (1) 反应速度快(作用半径

2、小) (2) 沉淀物易产生(二次伤害) (3) 液体置放研究方向 (1) 添加剂及酸液 (2) 设备提高 (3) 优化设计(工艺和参数)第5页，共60页。6(一)液体选择1 选择处理液的标准 (1) 岩石矿物学 (2) 地层伤害 (3) 岩石力学 (4) 油井条件(T，P)2 敏感性 (1) 岩石矿物敏感 (2) 裂缝系统应力敏感 (3) 润湿性的改变第6页，共60页。7反应性能： 化学组成 表面积 大比面 碳酸盐基质结构图基质伤害带井眼第7页，共60页。8特点： 缝窄、孔小 比面大 反应速度快碳酸盐裂缝基质系统微缝基质第8页，共60页。9特点： 缝大 比面小 反应速度小人工裂缝酸蚀井眼基质第

3、9页，共60页。10碳酸盐岩储层酸化时酸液应用指南温度条件 酸液 低温 常规盐酸 高温 盐酸+缓速剂 有机酸 地下自生酸第10页，共60页。11（二）碳酸盐岩储层酸化分类酸化酸 洗基质酸化酸 压第11页，共60页。12酸洗清洗：井筒 射孔眼方式：正洗 反洗压裂车第12页，共60页。13基质酸化酸化：地层方式：油管注液 套管注液 环空注液 封隔器 压裂车第13页，共60页。14压裂酸化压裂： 压开裂缝 张开裂缝 酸刻蚀裂缝 高导流能力裂缝酸化：地层方式：油管注液 套管注液 环空注液封隔器 压裂车第14页，共60页。15(三) 碳酸盐岩酸化技术1.酸化机理研究 石灰岩和白云岩与盐酸反应机理研究 酸

4、岩反应过程 系统反应动力学研究 表面反应动力学研究 影响酸岩反应速度因素研究 影响酸蚀形态及导流能力因素的研究 酸液滤失机理研究 酸化效果评价方法研究第15页，共60页。162. 酸化工艺技术研究 2.1 基质酸化工艺技术原理: 利用酸液溶解地层岩石孔隙及裂缝堵塞物,扩大油气渗流通道。技术关键: 蚓孔生长发育规律研究； 最佳注酸速度研究； 最佳注酸强度研究； 关井时间及返排速度研究； 孔隙型,裂缝型及复合型地层基质酸化工艺技术研究。可提供:基质酸化优化设计软件第16页，共60页。172.2 普通酸压工艺技术原理：用酸液压开并刻蚀裂缝,获得高导流能力的人工裂缝,改善油气渗流条件。关键技术: 酸液

5、滤失机理； 酸液有效作用距离研究； 酸蚀裂缝导流能力研究； 普通酸压优化设计方法。可提供：普通酸压设计软件(正向或逆向)。第17页，共60页。182.3 交替相前置液酸压工艺技术原理：用不同流体粘度和反应特性差异,在交替注入过程中获得非均匀刻蚀裂缝,降低酸液滤失,从而获得较长的酸液有效作用距离和较高的酸蚀缝导流能力。第18页，共60页。19关键技术： 酸液和压裂液的选择：配伍、粘度比、破胶返排； 蚓孔生长发育规律的研究：滤失控制机理； 指进现象的产生和模拟：界面过渡带处理； 各级注入量的优化组合。可提供：交替相前置液酸压设计软件。第19页，共60页。202.4 降滤是失酸压工艺技术原理：在酸压

6、过程中随酸液注入降滤剂或改变酸液滤失性,达到降低滤失, 提高酸液效率的作用。关键技术： 降滤剂的选择及加入方法和加入量的确定； 泡沫降滤时,起泡剂和泡沫稳定剂的选择； 乳化降滤时,乳化剂和破乳剂的选择。第20页，共60页。21可提供 相应的降滤工艺设计方法及优化设计软件 油井用降滤剂(油溶性)SWF-1 气井用降滤剂(挥发性)SWF-2第21页，共60页。222.5 延迟酸压工艺技术原理：针对高温(120度以上)深井储层或微裂缝酸化,酸岩反应速度特快,很难达到深度酸化目的, 使用延迟酸,让其在地层某一温度下才逐渐释放酸液,实现在地层深部产生溶解反应,从而达到深度酸化目的,增大酸液有效作用距离第

7、22页，共60页。23关键技术：据不同地层要求确定延迟剂类型及起始酸释放温度延迟酸液配方确定延迟酸化工艺技术参数优化设计延迟酸化工艺与其他工艺技术的配合运用可提供：延迟酸化优化设计软件第23页，共60页。242.6 闭合酸压工艺技术原理：酸压形成一定长度的酸蚀裂缝后,降低注入压力,使井底裂缝压力低于闭合压力下注酸,以提高近井带裂缝导流能力。关键技术： 酸压过程中闭合时间的确定 闭合酸蚀裂缝长度的确定 闭合酸化时泵压及排量关系确定 闭合段酸液类型及酸液配方确定可提供：闭合酸压设计软件第24页，共60页。252.7酸压综合技术原理：结合酸压,交替注入,闭合酸压及延迟酸的酸化工艺技术。 关键技术：

8、几种工艺的优化及协调可提供：相应的设计软件第25页，共60页。26二、砂岩储层基质酸化技术第26页，共60页。27引 言砂岩储层酸化原则不压破储层解除储层伤害第27页，共60页。28控制砂岩储层酸化效果的因素有效作用距离孔隙度、渗透率二次沉淀酸岩反应速度酸化工艺酸浓度酸类型矿物类型酸液流速注酸顺序 岩石结构及胶结情况 酸液置放 酸液用量储层伤害孔缝分布酸浓度酸类型矿物类型伤害产物添加剂关井时间酸液用量第28页，共60页。29酸化溶解物 1、基质矿物 2、堵塞物(伤害物) 主要使用的酸液 HF+HCl反应特点 1、多矿物反应(碳酸盐 粘土 长石 石英) 2、多孔介质中第29页，共60页。30存在

9、问题 1、反应速度快(作用半径小) 2、沉淀物易产生(二次伤害) 3、伤害带不易确定 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)第30页，共60页。31(一)液体选择1、选择处理液的标准 (1) 岩石矿物学 (2) 地层伤害 (3) 岩石力学 (4) 油井条件第31页，共60页。322、矿物敏感性 酸液接触岩石后形成下列现象： 基岩结构的破坏 微粒的释放和沉淀的形成 润湿性的改变3、敏感性取决于地层矿物与酸的反应性质 反应性质取决于岩石结构和矿物在岩石中的分布。第32页，共60页。33反应特性： 化学组成 表面积石英长石燧石云母二次胶结物(碳酸盐、

10、石英)粘土孔隙相嵌粘土孔隙充填孔隙充填物骨架 砂岩的典型结构图第33页，共60页。34砂岩矿物的表面积及溶解度石 英燧 石长 石云 母高 岭 石伊 利 石蒙 脱 石绿 泥 石方 解 石白 云 石铁白云石菱 铁 矿矿物名称表 面 积 溶解度 HCl HCl+HF低低至中等 低至中等低高高高高低至中等低至中等低至中等低至中等不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解低至中等高溶解高溶解高溶解高溶解很低低至中等低至中等低至中等高溶解高溶解高溶解高溶解高溶解有CaF2沉淀高溶解有CaF2沉淀高溶解有CaF2沉淀高溶解第34页，共60页。35 选液方法有效地清除伤害提高地层渗透率防止沉淀溶 解 度粘土含

11、量第35页，共60页。36砂岩酸化时酸液应用指南注:(1) 用15%HCl预冲洗；(2) 用螯合的15%HCl预冲洗；(3)用7.5%HCl或10%醋酸预冲洗；(4) 5%醋酸预冲洗。Fogler(1976)，Hekim(1977)，Walsh(1982)，McLeod(1984) et al 条 件 酸 液 HCl溶解度20% 仅用 HCl高渗透(100md以上)高石英(80%)，低粘土(20%) 13.5%HCl+1.5%HF (1)高粘土(20%) 6.5%HCl+1%HF (2)高铁绿泥石粘土 3%HCl+0.5%HF 低渗透(10md或更低)低粘土 6%HCl+1.5%HF (3)高

12、绿泥石 3%HCl+0.5%HF (4)第36页，共60页。37液体选择的其它标准储层物性渗透率孔隙度储层条件地层温度地层压力伤害清除机理溶解作用溶解悬浮溶解稳定地层流体油和气地层水第37页，共60页。38(二)砂岩储层酸化分类酸化酸 洗基质酸化第38页，共60页。39酸洗清洗：井筒 射孔眼方式：正洗 反洗压裂车第39页，共60页。40基质酸化对象：地层方式：油管注液 套管注液 环空注液 封隔器 压裂车第40页，共60页。41(三)砂岩储层酸化技术1.砂岩储层酸化机理研究 砂岩与HF反应动力学 砂岩与HF反应热力学 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

13、储层渗流条件变化规律第41页，共60页。422. 砂岩储层酸化工艺2.1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 施工质量保证可提供：相应的酸液配方,已编制出设计计算软件。第42页，共60页。432.2 暂堵酸化工艺原理：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。第43页，共60页。44 暂堵酸化技术 多层注入能力相差悬殊地层 大厚层 伤害程度不一 注入液遵循最小阻力原理吸酸程度不一酸

14、化剖面不均一高渗透层吸酸多低渗透层吸酸少第44页，共60页。45暂堵原理第45页，共60页。46常用暂堵剂性能第46页，共60页。47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分布； 暂堵剂注入工艺。 暂堵酸化工艺参数的优化。可提供 分别用于油井、水井、气井酸化的暂堵剂DZ1、 DZ2、DZ3； 用于酸化的暂堵剂 暂堵酸化优化设计软件。第47页，共60页。482.3 深部酸化技术原理：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。 这些技术包括： 氟硼酸酸化工艺技术； 地下自生土

15、酸技术； 缓冲调节土酸技术； “5H+ 酸”酸化技术等。第48页，共60页。49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。可提供： 深部酸化的DPHF和DPH技术； “5H+ 酸”酸化工艺技术； 氟硼酸酸化、地下自生土酸、缓冲调节土酸、“5H+ 酸”等酸化设计软件。第49页，共60页。502.4 新型解堵酸化技术原理：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HCL所不能溶解的堵塞物,从而可以有效

16、地进行酸化解堵，提高酸化效果。第50页，共60页。51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。已研制出： 新型解堵酸液体系及配套的实施工艺，但未进行现场实验。第51页，共60页。522.5 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，问题在于堵住水层，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。第52页，共6

17、0页。53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、暂堵酸化工艺参数的优化。可提供： 耐酸堵水剂NS1； 酸化用暂堵剂DZ1(油井)、DZ2(水井)、DZ3(气井)； 堵水暂堵酸化优化设计软件。第53页，共60页。54三、酸化室内评价技术第54页，共60页。55(一)酸化室内评价技术 1 酸液类型筛选及据储层条件确定酸液配方 2 酸液添加剂筛选评价 3 酸岩反应动力学参数测定试验 4 酸岩反应热力学参数测定试验 5 酸化效果评价试验 6 各种酸化设计方法及软件编制第55页，共60页。56(二)主要研究方向 1、理论研究： 酸岩反应机理研究 酸化数学模型研究