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1、砂岩酸化原理及酸化工艺技术( (Sandstone Sandstone AcidizingAcidizing FundmentalsFundmentals and Technology ) and Technology )刘平礼刘平礼西南石油学院采油研究所概述砂岩酸化增产原理砂岩酸化的酸岩反应特性砂岩酸化酸岩反应动力学砂岩酸化工艺及其适应性砂岩酸化设计方法酸化选井选层主要内容1 油藏增产措施-M.J. ECONOMIDES2 油井酸化原理 -B.B.WILLIAMS 3. 完井酸化压裂4.采油技术手册(第九分册) -J.M.TINSHELEY 4.ACIDIZING -SPE REPRINT
2、SERIES NO.325.SPE PAPERS参考文献404d8dd概述：一、砂岩储层酸化在油气田开采中地位认识油气藏发现油气藏恢复油气井产能提高油气井产能504d8dd酸化处理历史酸化处理历史1、1895，赫曼佛拉施(Herman Frasch)发明2、早期的除垢处理，吉普石油公司，盐酸作为除垢剂3、 1932，酸化新时代： 普尔石油公司与道化学公司的磋商,HCl正式用于油气井处理，酸化形成正常应用的技术酸化作业公司的形成5、1933，Wilson与印第安那标准石油公司申请HF处理砂岩工艺专利6、1940 Dowell 公司，土酸的首次工业性应用7、至今，全面工业化应用604d8dd酸化处
3、理历史酸化处理历史n四个阶段：20世纪50年代60年代l 开发解决乳化、酸渣、返排和覆盖率l 研究石灰岩地层酸化的物理现象和砂岩酸化的二次反应20世纪70年代 各种酸液体系的应用，重点解决深部穿透问题20世纪80年代l泡沫分流技术和连续油管分流技术的应用l计算机辅助工作(选井选层、设计、实施监测)和酸后评估20世纪90年代l计算机产能预测、经济评价、地球化学模型和现场评价技术l环保型添加剂的开发l砂岩酸化物理化学过程的更深层次认识704d8dd一口井无产能或产能低：(1)地层渗透率低； (2)地层受伤害；(3)地层压力低； (4)井筒或油管堵塞；(5)地层流体粘度高； (6)井底回压过高；(7
4、)机械采油方法不当； (8)其它原因。砂岩酸化 解堵砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理 砂岩酸化工艺过程三个过程砂岩酸化工艺过程三个过程砂岩酸化工艺过程三个过程砂岩酸化工艺过程三个过程n地面管流 酸由酸罐经过低压管线到达压裂车组，经压裂车组增压后的酸液进入高压管线到高压井口。在这个过程中酸液可能腐蚀地层管线及压裂车组和高压井口装置；在高压管线中酸液流到井口要产生摩阻损失，管线中的酸液流态由排量和酸液粘度决定，酸液浓度基本不变。904d8dd 砂岩酸化工艺过程三个过程砂岩酸化工艺过程三个过程砂岩酸化工艺过程三个过程砂岩酸化工艺过程三个过程n垂直管流 酸液由高压井口进入酸化管柱(或油管柱)到井底的流
5、动。该过程酸液可能腐蚀酸化管柱和套管柱，酸液的位能降低，沿管柱流动产生摩阻损失，流态由排量、粘度、管径决定，酸液浓度基本不变，从井口到井底酸液温度升高1004d8dd 砂岩酸化工艺过程三个过程砂岩酸化工艺过程三个过程砂岩酸化工艺过程三个过程砂岩酸化工艺过程三个过程n酸进入地层的流动反应 酸沿径向经孔隙及微裂缝作流动反应，溶解地层各矿物成分及胶结物。沿径向酸液浓度逐渐变小失去活性，温度发生变化，压力及流速也发生变化。近井带地层孔隙度和渗透率发生改变。1104d8dd注入井内液体的作用注入井内液体的作用注入井内液体的作用注入井内液体的作用n前置液 (1)顶替井筒中的原有积液到油套环空或排出地面；(
6、2)顶替走近井带的地层水，避免Na2SiF6、H2SiF6沉淀；(3)优先溶解碳酸盐类，减轻CaF2沉淀，并保持低pH值；同时，避免浪费较昂贵的HF等处理液；(4)降低井温及地层温度，避免添加剂高温失效及降低酸岩反应速度。1204d8dd注入井内液体的作用注入井内液体的作用注入井内液体的作用注入井内液体的作用n处理液 注入储层的主体酸液，溶解地层矿物及胶结物、堵塞物等，改善地层渗透性n后置液隔离处理液和顶替液；加入添加剂可帮助处理液的返排，恢复地层固相及沉淀性酸反应生成物的亲水性，提高原油的相对渗透率，防止乳化。n顶替液 将井筒中早先注入液顶入地层1304d8dd常规酸化工艺常用工序常规酸化工
7、艺常用工序常规酸化工艺常用工序常规酸化工艺常用工序n洗井洗井n注前置液注前置液n注处理液注处理液n注后置液注后置液n注顶替液注顶替液顶 替 液后 置 液处 理 液前 置 液地层井筒1404d8dd砂岩储层工艺分类砂岩储层工艺分类砂岩储层工艺分类砂岩储层工艺分类1504d8dd1604d8dd酸洗 酸洗是一种清除井筒中的酸溶解性结垢物或疏通射孔眼的工艺。 井筒侵泡将一定量的酸液注入预定井段，让其静置反应，在无外力搅拌的情况下溶蚀结垢物或射孔眼中堵塞物。 正反循环洗井将酸液通过正反循环，使酸沿井筒、射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。 酸洗的特点酸液局限于井筒和射孔眼附近、一
8、般不进入地层或进入很少，一般不用地面加压或加压很小。 酸洗不能改善地渗流条件。砂岩储层工艺分类砂岩储层工艺分类砂岩储层工艺分类砂岩储层工艺分类1704d8dd1804d8dd基质酸化 基质酸化又称岩体酸化，现场常叫做常规酸化。 基质酸化在低于岩石破裂压力下将酸液注入地层孔隙(晶间、孔穴或裂缝)的工艺。 目的使酸大体沿径向渗入地层，通过溶解孔隙空间内的胶结物、颗粒及其它堵塞物，扩大孔隙空间，消除由于地层污染引起的近井带地层渗透率降低，恢复或提高地层渗透率，从而获得增产效果。 基质酸化的特点不压破地层。砂岩储层工艺分类砂岩储层工艺分类砂岩储层工艺分类砂岩储层工艺分类1904d8dd 砂岩储层的酸化
9、通常不进行酸压的原因砂岩储层的酸化通常不进行酸压的原因砂岩储层的酸化通常不进行酸压的原因砂岩储层的酸化通常不进行酸压的原因n砂岩储层的胶结疏松，酸压可能由于大量溶蚀，致使岩石松散，引起油井过早出砂；n酸压可能压破地层边界以及水、气层边界，造成地层能量亏空和过早见水、见气；n由于酸沿缝壁均匀溶蚀岩石，不能形成沟槽，酸压后裂缝大部闭合，形成的裂缝导流能力低，且由于用土酸酸压可能产生大量沉淀物堵塞流道。2004d8dd砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理未污染井酸化后增产倍比未污染井酸化后增产倍比污染井酸化后增产倍比污染井酸化后增产倍比Hawkin公式公式采油指数计算采油
10、指数计算rerd,kdkoPdPerw封闭油藏污染井示意图2104d8dd砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理未污染井酸化的非机械表皮降低污染井酸化的潜在产能改善未污染井酸化的潜在产能改善2204d8dd砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理2304d8dd砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理n伤害井和未受伤害井酸化潜在产能改善程度2404d8dd砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理2504d8dd砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理n n酸液进入孔隙或裂隙
11、与岩石发生反应，溶蚀孔壁酸液进入孔隙或裂隙与岩石发生反应，溶蚀孔壁酸液进入孔隙或裂隙与岩石发生反应，溶蚀孔壁酸液进入孔隙或裂隙与岩石发生反应，溶蚀孔壁或缝壁或缝壁或缝壁或缝壁，增大孔隙体积，扩大裂缝宽度，改善流体渗流条件。n n酸液溶蚀孔道或裂缝中的堵塞物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。 2604d8dd砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理砂岩酸化增产原理研究课题储层伤害原因及伤害程度分析n计算结果表明：n 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
12、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。n 无污染地层：进行基质酸化处理，效果甚微。n 地层没有受到污染堵塞，一般不进行基质酸化处理。2704d8dd储层伤害考虑储层伤害考虑储层伤害考虑储层伤害考虑n颗粒对孔隙空间的堵塞n化学沉淀n流体的伤害n机械伤害n生物伤害2804d8dd油气井生产期间伤害来源油气井生产期间伤害来源油气井生产期间伤害来源油气井生产期间伤害来源n钻井伤害n完井伤害n生产伤害n注入伤害砂岩酸化的酸岩反应特性砂岩酸化的酸岩反应特性砂岩酸化的酸岩反应特性砂岩酸化的酸岩反应特性n酸化溶解物 基质矿物 堵塞物(伤害物) n主要使用的酸液 HF+HClNH4F & HCl n反应特点 多矿物反应(石英长石粘土=形成应用技术形成应用技术新工艺、新材料研制新工艺、新材料研制=改进酸化工艺改进酸化工艺酸液及添加剂评价及研制酸液及添加剂评价及研制=针对具体现场应用针对具体现场应用酸化工艺参数优化酸化工艺参数优化=形成软件，推广应用形成软件，推广应用酸化评价技术酸化评价技术=提高酸化效果，完善酸化工艺提高酸化效果，完善酸化工艺质量监测技术质量监测技术=现场跟踪及时调整实施工艺现场跟踪及时调整实施工艺
