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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。本章内容：本章内容：第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理酸二节酸二节 化学反应当量及反应产物化学反应当量及反应产物 第三节第三节 酸岩化学反应动力学酸岩化学反应动力学 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 第五节第五节 砂岩储层酸化设计计算砂岩储层酸化设计计算 第六节第六节 酸化工艺设计酸化工艺设计 第七节第七节 酸液及添加剂酸液及添加剂第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理一、酸化工艺分类 酸 洗:Acid Wash基质酸化:Matrix Acidizing 酸 压:Acid Fr
2、acturing清洗：井 筒射孔孔眼方式：正 洗反 洗压裂车第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理 一、酸化工艺分类 酸洗 施工压力：无外力或轻微搅动。 注入速度：不流动或沿井筒的正、反循环。 酸流动、溶蚀方式：溶蚀井壁及射孔孔眼。适用范围：砂岩、碳酸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。第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理 一、酸化工艺分类 酸洗酸 化：地 层方式： 油管注液套管注液环空注液封隔器压裂车压裂车第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理 一、酸化工艺分类 基质酸化 施工压力：Ps PF。 注入速度：大于储层极限吸液速度。 酸流动、溶蚀方式：形成人工裂缝，沿裂缝
3、流动反应，有效作用距离可达几十到上百米。 适用范围：在碳酸盐岩储层中形成人工裂缝，解除近井带污染，改变储层流型，沟通深部油气区，可大幅度提高油气井产量。第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理 一、酸化工艺分类 压裂酸化大型压裂酸化施工现场 S、K、Kd、rd 、rw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 度的影响要大得多。 第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理 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，常用于评估渗透率污染的相对程度和污染深度 第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理 二、酸化增产原理的理论分析rerdrwk0kd图封闭油藏污染井模型示意
4、图评估伤害井 产能下降程度评估伤害井 酸化增产幅度评估无伤害井 酸化增产幅度第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理 二、酸化增产原理的理论分析储层污染引起的产量下降 第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理 二、酸化增产原理的理论分析 酸液挤入孔隙或天然裂缝与其发生反应，溶蚀酸液挤入孔隙或天然裂缝与其发生反应，溶蚀孔壁或裂缝壁面，增大孔径或扩大裂缝，提高储层的孔壁或裂缝壁面，增大孔径或扩大裂缝，提高储层的渗流能力；渗流能力； 溶蚀孔道或天然裂缝中的堵塞物质，破坏泥浆溶蚀孔道或天然裂缝中的堵塞物质，破坏泥浆、水泥及岩石碎屑等堵塞物的结构，使之与残酸液一、水泥及岩石碎屑等堵塞物的结构，使之与残酸液一
5、起排出储层，疏通流动通道，解除堵塞物的影响，恢起排出储层，疏通流动通道，解除堵塞物的影响，恢复储层原有的渗流能力。复储层原有的渗流能力。第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理 二、酸化增产原理的理论分析1.基质酸化增产原理 储层严重污染时储层严重污染时，基质酸化处理可大幅度提，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，无污染储层，基质酸化处理效果甚微。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
6、主要任务。不宜过大，以解除污染带储层污染为主要任务。第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理 二、酸化增产原理的理论分析1.基质酸化增产原理 l l压裂酸化形成裂缝，增大渗流面积压裂酸化形成裂缝，增大渗流面积，改善油气流动方式，降低井附近的，改善油气流动方式，降低井附近的渗流阻力。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、储层深沟通井筒附近的高渗透带、储层深部裂缝系统及油气区。部裂缝系统及油气区。l l不用于砂岩储层。不用于砂岩储层。第一节第一节 酸化增产原理酸化增产原理 二、酸化增产原理的理论分析2.压裂
7、酸化增产原理 第二节 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 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量与反应物及生成物 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l酸岩反应及其产物既重要而又复杂。化学当量：化学当量：参加反应的各种反应物及生成物的比参加反应的各种反应物及生成物的比 例。例。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 酸时必须考虑的化学因素。酸时必须考虑的化学因素。酸与储层矿物作用的化学当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
8、分子个数比有关。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 一、酸岩反应化学当量酸岩化学反应当量酸岩化学反应产物酸与碳酸盐岩酸与砂岩第二节第二节 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 一、酸岩反应化学当量 碳酸盐岩是靠化学及生物化学的水相沉积或由碎碳酸盐岩是靠化学及生物化学的水相沉积或由碎 屑搬运形成。屑搬运形成。 碳酸盐岩的主要矿物成分是碳酸盐岩的主要矿物成分是方解石方解石(CaCO(CaCO3 3) )和和白云白云 石石CaMg(COCaMg(CO3 3) )2 2 。 若方解石含量大于若方解石含量大于50%50%，则为石灰岩；若白云岩含，则为石灰岩
9、；若白云岩含 量大于量大于50%50%，则为白云岩。，则为白云岩。 若杂质含量大于若杂质含量大于50%50%，则可视为非碳酸盐岩。，则可视为非碳酸盐岩。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 一、酸岩反应化学当量1. 酸与碳酸盐岩的化学反应及反应当量 碳酸盐岩储层酸化常用碳酸盐岩储层酸化常用盐酸盐酸 典型反应典型反应2HCl+CaCO2HCl+CaCO3 3CaClCaCl2 2+H+H2 2O+COO+CO2 2 4HCl+CaMg(CO 4HCl+CaMg(CO3 3) )2 2CaClCaCl2 2+ MgCl+ MgCl2 2+2CO+2CO2 2+2H+2
10、H2 2OO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 一、酸岩反应化学当量1. 酸与碳酸盐岩的化学反应及反应当量 从反应式中可看出反应的化学当量。从反应式中可看出反应的化学当量。 考虑反应式中各种组分的分子量考虑反应式中各种组分的分子量, ,便可算出溶便可算出溶解一定量碳酸盐所需的酸量、反应生成物的数量以解一定量碳酸盐所需的酸量、反应生成物的数量以及其它化学当量数据。及其它化学当量数据。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 一、酸岩反应化学当量1. 酸与碳酸盐岩的化学反应及反应当量 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
11、及反应产物 一、酸岩反应化学当量1. 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酸的质量溶解力酸的质量溶解力第二节第二节 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 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。方解石与方解石与100%HCl100%HCl反应的反应的 100100为：为：100.091 100.091 石灰岩溶解克数石灰岩溶解克数 100100= =1.372 ( =1.372 ( ) )36.5236.52 100% 100%盐酸反应克数盐酸反应克数方解石与方解石与15%HCl15%HCl反
12、应的反应的 15 15 为：为： 石灰岩溶解质量石灰岩溶解质量 1515=0.15=0.15 100100= 0.206 (= 0.206 ( ) )15% 15%盐酸反应质量盐酸反应质量第二节第二节 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 一、酸岩反应化学当量 定义为：反应酸单位体积所能溶解的岩石定义为：反应酸单位体积所能溶解的岩石 体积体积( (并用并用X X表示表示) )。 对于浓度为对于浓度为15%(15%(重量重量) )的盐酸计算结果为：的盐酸计算结果为：酸的体积溶解力酸的体积溶解力第二节第二节 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 一、酸岩反应化学当量
13、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 一、酸岩反应化学当量 砂岩主要是由砂粒和胶结物组成。砂岩主要是由砂粒和胶结物组成。 砂粒主要是由石英砂粒主要是由石英SiOSiO2 2、长石长石。 胶结物主要由粘土和碳酸盐类及硅质、铁胶结物主要由粘土和碳酸盐类及硅质、铁质胶结物组成。质胶结物组成。砂岩化学成分砂岩化学成分第二节第二节 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 一、酸岩反应化学当量2. 酸与砂岩的化学反应及反应当量 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 一、酸岩反应化学当量2. 酸与砂岩的化学反应及反应当量 砂岩储层酸化
14、常用砂岩储层酸化常用土酸（盐酸土酸（盐酸+ +氢氟酸）氢氟酸）。 典型反应：氢氟酸与硅质或碳酸盐岩反应简单；与典型反应：氢氟酸与硅质或碳酸盐岩反应简单；与 粘土或长石等硅酸盐反应复杂。粘土或长石等硅酸盐反应复杂。表表7-57-5 氢氟酸与硅酸钠的反应代表了砂岩基质硅酸盐的氢氟酸与硅酸钠的反应代表了砂岩基质硅酸盐的 反应。反应。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 一、酸岩反应化学当量2. 酸与砂岩的化学反应及反应当量 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 一、酸岩反应化学当量一、酸岩反应化学当量2. 酸与砂岩的化学反应及反应当量 第二
15、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 一、酸岩反应化学当量2. 酸与砂岩的化学反应及反应当量 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 二、酸岩反应生成物的状态 1.砂岩储层酸化反应产物状态 氢氟酸溶解砂岩矿物时形成产物比较复杂。氢氟酸溶解砂岩矿物时形成产物比较复杂。 反应副产物溶解度较小，其中某些浓度达到反应副产物溶解度较小，其中某些浓度达到 溶解度极限即可能沉淀。溶解度极限即可能沉淀。 酸液混合物消耗而导致的液相酸液混合物消耗而导致的液相pHpH的增加，构的增加，构 成了沉淀形成的动力。成了沉淀形成的动力。第二节第二节 酸岩化学反应当量及反应产物酸
