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1、三、酸化研究的主要内容三、酸化研究的主要内容灰岩与酸反应碳酸盐岩酸反应机理白云岩与酸反应 反应动力学参数研 究 反应动力学方程的 确定反应控制条件研究酸刻蚀形态研究反应速度及影响因 素研究反应矿物的影响研 究1. 1. 酸化机理研究酸化机理研究12.2.酸液及添加剂试验研究酸液及添加剂试验研究酸型研究、酸浓度选择、各种添加剂试验筛选、酸液配方评价、酸化效果试验基质酸化模型、二维、三维酸压扩展模型、施工参数优化、考虑酸蚀蚓孔、酸液指进的影响、增产倍比 预测、实时检测技术等3. 3. 酸化设计模型及优化设计方法研究酸化设计模型及优化设计方法研究三、酸化研究的主要内容三、酸化研究的主要内容24. 4
2、. 酸化工艺技术研究酸化工艺技术研究 碳酸盐岩储层酸化工艺技术砂岩储层深部酸化工艺技术多层非均质储层酸化工艺技术三、酸化研究的主要内容三、酸化研究的主要内容3酸化增产原理4一、基质酸化增产原理1、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。2、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。5评估伤害井 产能下降程度评估伤害井 酸化增产幅度评估无伤害井 酸化增产幅度Xd=Kd/K0，Xi=Ki/K0用采油指数评价酸化前后产能变化：一、基质酸化增产原理6 储层严重污染
3、时，基质酸化处理可大幅度提储层严重污染时，基质酸化处理可大幅度提高油气井产量；对污染储层，基质酸化一般可获得高油气井产量；对污染储层，基质酸化一般可获得较好增产效果。较好增产效果。 无污染储层，基质酸化处理效果甚微。无污染储层，基质酸化处理效果甚微。 基质酸化解除污染带储层污染后，均匀改善区基质酸化解除污染带储层污染后，均匀改善区不宜过大，以解除污染带储层污染为主要任务。不宜过大，以解除污染带储层污染为主要任务。一、基质酸化增产原理7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
4、：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。研究课题储层伤害原因及伤害程度分析一、基质酸化增产原理8二、压裂酸化增产原理 l l压裂酸化形成裂缝，增大渗流面积，改善油气压裂酸化形成裂缝，增大渗流面积，改善油气流动方式，降低井附近的渗流阻力。流动方式，降低井附近的渗流阻力。l l消除井壁附近的储层污染。消除井壁附近的储层污染。l l沟通井筒附近的高渗透带、储层深部裂缝系统沟通井筒附近的高渗透带、储层深部裂缝系统及油气区。及油气区。l l不用于砂岩储层。不用于砂岩储层。9增产是酸压的主要目的解堵是酸压的必然结果注 意：酸压一般只适合于碳酸盐岩储层二、压裂酸化增产原理
5、 10酸化工艺的特点及适用情况对照表11碳酸盐岩储层 酸化技术12控制酸化效果的因素有效作用距离裂缝导流能力酸岩反应速度酸液滤失降滤剂粘 度酸浓度酸类型岩石类型酸液流速温 度面容比同离子效应酸液用量酸液流速岩石类型酸类型酸浓度闭合应力13概 述 酸化溶解物 1、基质矿物 2、堵塞物(伤害物) 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、人工裂缝中3、蚓孔、非均匀刻蚀导流能力14u存在问题 1、反应速度快(作用半径小) 2、沉淀物易产生(二次伤害) 3、液体置放u研究方向 1、酸液及添加剂 2、设备提高3、优化设计(工艺和参数)概 述15一、碳酸盐酸化用酸类型及选
6、择酸液的合理使用对酸化效果起着主要的作用。酸液选择的关键在于了解各类酸的作用、适用范围、以及所针对的储层类型、结构、矿物成分、酸化目的。16 对酸液的要求 1.溶蚀能力强，与储层及其流体配伍，在地层中液体及反应产物不产生沉淀，不产生伤害2.加入添加剂后物化性能稳定，能施工满足要求3.运输、施工方便，安全4.价格便宜，货源广一、碳酸盐酸化用酸类型及选择17 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) 敏感性 岩石矿物敏感 裂缝系统-应力敏感 润湿性的改变一、碳酸盐酸化用酸类型及选择18酸液类型盐酸有机酸(甲酸和乙酸)多组分酸缓速酸延迟酸粉状酸(固体酸)
7、一、碳酸盐酸化用酸类型及选择19盐酸的优点：成本低对地层的溶蚀能力强，反应生成物(氯化钙、氯化镁及二氧化碳) 可溶，不产生沉淀。酸压时对裂缝壁面的不均匀刻蚀程度高。盐酸的缺点：与石灰岩反应速度快。特别是对于高温深井。由于地层温度高， 盐酸与地层岩石反应速度太快，因而处理范围有限。对井中管柱具有很强的腐蚀性，温度高时腐蚀性更强，防腐蚀费 用大，而且容易损坏泵内镀铝或镀铬的金属部件。一、碳酸盐酸化用酸类型及选择20高浓度盐酸处理效果较好的原因：酸液有效作用时间较长，有效作用范围大；单位体积盐酸可产生的二氧化碳气体较多，利于残酸的返排；单位体积盐酸可产生较多的氯化钙、氯化镁，提高残酸的粘度，控制了酸
8、岩反应速度，并有利 于悬浮。携带固体颗粒从地层排出。一、碳酸盐酸化用酸类型及选择21一、碳酸盐酸化用酸类型及选择甲酸和乙酸甲酸又名蚁酸(HCOOH)，是无色透明的液体，熔点8.4，有刺激性气味。易溶于水，水溶液呈弱酸性。我国的工业甲酸浓度为90%以上。乙酸又名醋酸(CH3OOH)，我国工业乙酸的浓度为93%以上，因为乙酸在低温时会凝成象冰一样的固态，故俗称为冰醋酸。22优点:反应速度慢、腐蚀性较弱，在高温下易于缓速和缓 蚀。缺点：溶蚀能力小且价格贵，欲达到盐酸的溶蚀能力， 用酸量大，成本高，低渗透层排液困难。酸压时，甲酸 均匀溶蚀缝面，裂缝导流能力小。只有在高温(120以上)深井中，盐酸的缓速
9、和缓蚀 问题无法解决时，才使用它们酸化碳酸盐岩储层。甲酸和乙酸一、碳酸盐酸化用酸类型及选择23一、碳酸盐酸化用酸类型及选择盐酸与甲酸、乙酸的溶蚀能力、反应速度对比表酸液种类及浓 度1m3酸耗完溶蚀碳酸钙 重量(kg)相对反应 时间7.5%HCl106.50.715%HCl220.41.028%HCl440.06.010%HCOOH109.05.010%CH3OOH85.012.015%CH3OOH127.018.014%HCl+7.5%HCOOH290.06.014%HCl+10%HCOOH24甲酸和乙酸注意：甲酸或乙酸与碳酸盐作用生成的盐类，在水中的溶解度较小。所以，酸处理时采用的浓度不能太
10、高，以防生成甲酸或乙酸钙盐沉淀堵塞渗流通道。一般甲酸浓度不超过10%，乙酸浓度不超过15%。一、碳酸盐酸化用酸类型及选择25一、碳酸盐酸化用酸类型及选择 多组分酸多组分酸是一种或多种有机酸与无机酸是一种或多种有机酸与无机酸( (如盐酸如盐酸) )的混合物。的混合物。作用原理：酸岩反应速度依氢离子浓度而定。因此当盐酸中混掺有作用原理：酸岩反应速度依氢离子浓度而定。因此当盐酸中混掺有离解常数小的有机酸离解常数小的有机酸( (甲酸、乙酸、氯乙酸等甲酸、乙酸、氯乙酸等) )时，溶液中的氢离子数时，溶液中的氢离子数主要由盐酸的离子数决定，根据同离子效应，极大的降低了有机酸的主要由盐酸的离子数决定，根据同
11、离子效应，极大的降低了有机酸的电离程度，因此当盐酸活性耗完前，甲酸或乙酸几乎不离解，盐酸活电离程度，因此当盐酸活性耗完前，甲酸或乙酸几乎不离解，盐酸活性耗完后，甲酸或乙酸才进而离解起溶蚀作用。所以，盐酸在井壁附性耗完后，甲酸或乙酸才进而离解起溶蚀作用。所以，盐酸在井壁附近起溶蚀作用，甲酸或乙酸在地层较远处起溶蚀作用，混合酸液消耗近起溶蚀作用，甲酸或乙酸在地层较远处起溶蚀作用，混合酸液消耗时间近似等于盐酸和有机酸反应时间之和，因此可以得到较长的有效时间近似等于盐酸和有机酸反应时间之和，因此可以得到较长的有效作用距离。作用距离。26缓速酸类为了减缓酸岩反应速度，增加酸液有效作用距离而发展 起来的酸
12、型。它是通过对酸的稠化、乳化、加缓速剂以及 改变酸液与岩石的亲油性等得到的。稠化酸胶化酸乳化酸化学缓速酸泡沫酸一、碳酸盐酸化用酸类型及选择27一、碳酸盐酸化用酸类型及选择粉末酸粉末酸(固体酸)固体酸是近年发展起来的一种用于高温深井酸化的粉末状酸液体 系。目前主要有硝酸粉末液或固体硝酸。固体酸是一种新型酸化材料目前主要有硝酸粉末液或固体硝酸。固体酸是一种新型酸化材料 ，正常状态下呈非活性，激活后可分解出具有强氧化性的，正常状态下呈非活性，激活后可分解出具有强氧化性的HNOHNO3 3。它即。它即 可用于碳酸盐岩也可用于砂岩储层。可用于碳酸盐岩也可用于砂岩储层。作用原理：颗粒状固体酸(固体酸在地面
13、及井筒内不具备腐蚀性或 微弱的腐蚀性)是采用非反应携带液将固体酸携带到裂缝中，通过设计 一定加酸顺序和浓度，不与酸液产生反应的携带液将固体酸带入深部 地层预处理层位，在一定条件下合成、缓慢释放酸液与岩石进行反应 ，达到酸化地层的目的。其特点是延缓了酸岩反应速度，提高酸液的 刻蚀能力和酸液的有效作用距离。28固体酸的特点：能有效延缓与碳酸盐岩的反应。 对地层的溶蚀能力强，与盐酸有相同的溶能力。不 产生沉淀，能有效解除有机堵塞物。酸压时对裂缝壁面的不均匀刻蚀程度高。对井中管柱具有很强的腐蚀性，但在不激活状态下 其腐蚀能力小。因此在泵注过程中必须保持惰性。一、碳酸盐酸化用酸类型及选择29碳酸盐岩储层
14、酸化时酸液应用原则温度条件酸液低温常规盐酸 盐酸+缓速剂 高温有机酸 缓速酸 非活性固体酸一、碳酸盐酸化用酸类型及选择30二、碳酸盐岩储层酸化工艺分类二、碳酸盐岩储层酸化工艺分类酸化工艺酸 洗基质酸化酸 压1.按注入压力与施工规模分：31酸洗：清除井筒中的酸溶性结垢物，或疏通射孔孔眼的 工艺。 两种方式： 将酸液注入预定井段，让其静置反应，在无外力 搅拌的情况下溶蚀结垢物或射孔孔眼中的堵塞物 酸液通过正反循环，使酸液沿井筒、射孔孔眼或地 层壁面流动反应，借助冲刷作用溶蚀结垢物或堵塞 物。 特点： 酸液局限于井筒和孔眼附近，一般不进入地层或 很少进入，地面不用加压或加压很小。不能改善地 层渗流条件。二、碳酸盐岩储层酸化工艺分类二、碳酸盐岩储层酸化工艺分类32基质酸化基质酸化( (岩体酸化，常规酸化岩体酸化，常规酸化) )原理：不压破地层的情况下将酸液注入地层 孔隙(晶间，孔穴或裂缝)的工艺。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。目的：解堵。特点：不压破地层。二、碳酸盐岩储层酸化工艺分类二、碳酸盐岩储层酸化工艺分类33酸化压裂(酸压)原理：酸或酸的前置液以高于储层所能承受的排量从套管或
