油水井酸化作业监督基础.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,成 分,矿 物,化学分子式,石 英,SiO,2,碳酸盐,方解石,CaCO,3,长 石,正长石,Si,3,AlO,8,K,白云石,CaMg(CO,3,),2,钠长石,Si,3,AlO,8,Na,铁白云石,Ca(Fe,Mg)(CO,3,),2,斜长石,Si,2-3,Al,1-2,O,8,(Na,Ca),菱铁矿,FeCO,3,粘 土,高岭石,Al,4,(Si,4,O,10,)(OH),8,云 母,黑云母,(AlSi,3,O,10,)K(Mg,Fe),3,(OH),2,伊利石,Si,4-x,Al,x,O,10,(OH),2,K,x,Al,2,白云母,(AlSi,3,O,10,)KAl,2,(OH),2,蒙脱石,(,1,/,2,Ca,Na),0.7,(Al,Mg,Fe),4,(Si,Al),3,O,20,(OH),4n,H,2,O,绿泥石,(AlSi,3,O,10,)Mg,5,(Al,Fe)(OH),8,硫酸盐,石 膏,CaSO,4,2H,2,O,其 它,盐,NaCl,硬石膏,CaSO,4,氧化铁,FeO,Fe,2,O,3,Fe,3,O,4,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。,二、碳酸盐岩酸化作用机理,杂质,100%,1,2,3,4,5,6,7,8,9,50%,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：,CaCO,3,+2HCl CaCl,2,+CO,2,+H,2,O,CaMg(CO,3,),2,+4HCl CaCl,2,+MgCl,2,+CO,2,+2H,2,O,甲酸(蚁酸)与方解石、白云岩反应：,CaCO,3,+2HCOOH Ca(COOH),2,+CO,2,+H,2,O,CaMg(CO,3,),2,+4COOH,Ca(COOH),2,+Mg(COOH)+2CO,2,+2H,2,O,乙酸(醋酸)与方解石、白云岩反应：,CaCO,3,+2H(CH,2,COOH)Ca(CH,2,COOH),2,+CO,2,+H,2,O,CaMg(CO,3,),2,+4H(CH,2,COOH),Ca(CH,2,COOH),2,+Mg(CH,2,COOH),2,+2CO,2,+2H,2,O,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(%),5,10,15,30,方解石,盐酸,0.026,0.053,0.082,0.175,甲酸,0.020,0.041,0.062,0.129,乙酸,0.016,0.031,0.047,0.096,白云石,盐酸,0.023,0.046,0.071,0.152,甲酸,0.018,0.036,0.054,0.112,乙酸,0.014,0.027,0.041,0.083,常用酸对碳酸盐的溶解能力(m,3,/m,3,),土酸对砂岩矿物的溶解能力(m,3,/m,3,),酸液质量百分浓度，%,溶解能力，(m,3,/m,3,),HF,HCl,Na,2,SiO,4,SiO,2,2.1,12.9,0.017,0.007,3.0,12.0,0.024,0.010,4.2,10.8,0.033,0.014,6.0,9.0,0.047,0.020,五、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)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。,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，%,31,0.01,0.07,0.00002,盐酸的工业标准,用工业盐酸配制酸液的计算公式：,式中 Q,S,工业盐酸用量，kg;,V 酸液用量，m,3,；,酸液相对密度；,C,S,酸液中盐酸浓度，%（质量分数）；,C,i,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),%,40,0.01,0.02,2,氢氟酸的工业标准,氢氟酸浓度与相对密度关系,HF%,相对密度,HF%,相对密度,HF%,相对密度,HF%,相对密度,2,1.005,16,1.057,30,1.102,44,1.139,4,1.012,18,1.064,32,1.107,46,1.144,6,1.021,20,1.070,34,1.114,48,1.150,8,1.028,22,1.077,36,1.118,50,1.155,10,1.036,24,1.084,38,1.123,12,1.043,26,1.090,40,1.128,14,1.050,28,1.096,42,1.134,3、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CaF,2,等生成沉淀物，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，%,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,相对密度,3,1.023,1.028,1.033,1.038,1.042,1.047,1.052,1.057,1.062,1.066,4,1.027,1.031,1.036,1.041,1.046,1.051,1.055,1.060,1.065,1.070,5,1.030,1.035,1.040,1.045,1.050,1.054,1.059,1.064,1.069,1.074,6,1.034,1.039,1.043,1.048,1.053,1.058,1.063,1.068,1.072,1.077,7,1.037,1.042,1.047,1.052,1.056,1.061,1.067,1.072,1.077,1.082,8,1.041,1.046,1.051,1.055,1.060,1.065,1.070,1.075,1.080,1.084,9,1.044,1.049,1.054,1.059,1.064,1.069,1.074,1.079,1.084,1.089,10,1.048,1.053,1.058,1.063,1.068,1.073,1.077,1.082,1.087,1.092,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,（CH,3,COOH）,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、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。,HBF,4,+H,2,O HBF,3,OH+HF,HBF,3,OH+H,2,O HBF,2,(OH),2,+HF,HBF,2,(OH),2,+H,2,O-HBF(OH),3,+HF,HBF(OH),3,+H,2,O H,2,BOB(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HBF,4,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/(m,2,h),120,40,121-150,80,150,100,酸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/(m,2,h),7461-102,80-180,1.2,46.6,411,90,1.5,53.3,7701,90-190,1.0,7.5,7812,90-110,1.5,9.36,7801,90-150,3.5,80,CT1-2,90-150,3.5,80,CT1-3,200,4.0,100,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/(m,2,.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/,60,70,80,90,100,挂片长度/mm,76.00,75.88,76.18,76.10,76.08,挂片宽度/mm,13.14,13.04,13.10,13.14,13.00,挂片高度/mm,3.02,3.00,3.02,3.02,3.00,挂片内径/mm,8.02,8.04,8.02,8.04,8.04,实验前质量/g,21.7505,21.6949,21.8070,21.6001,21.7644,实验后质量/g,21.7487,21.6906,21.8028,21.5887,21.7536,酸蚀量/g,0.0018,0.0043,0.0042,0.0114,0.0108,酸蚀速度/g/m,2,h,0.35846,0.8645,0.83658,2.26,2.17,缓蚀率/%,99.83,99.76,99.87,99.72,99.75,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,1,2,3,挂片长度 (mm),76.02,76.04,76.24,挂片宽度 (mm),13.04,13.02,13.04,挂片高度 (mm),3.02,2.88,3.00,挂片内径 (mm),7.96,7.96,7.98,实验前质量 (g),22.13,21.17,22.03,实验后质量 (g),22.11,21.16,22.02,酸蚀量 (g),0.012,0.011,0.015,酸蚀速度 (g/m,2,h),2.403,2.211,3.081,平均腐蚀速度(g/m,2,h),2.565,行标一级,腐蚀速度10-20 g/m,2,h,表面情况,光 滑,高温条件下性能评价实验结果,4,5,6,76.02,76.02,76.14,13.00,12.94,12.98,2.96,2.92,2.96,8.04,7.94,7.98,21.65,21.61,21.96,21.52,21.56,21.77,0.134,0.052,0.184,27.132,10.505,37.202,24.95,腐蚀速度30-40 g/m,2,h,比 较 光 滑,120,140,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,AS,2.0,35,-,ABS,2.0,30-35,-,SD1-7,2.0,30,-,PEN-5,0.15-0.2,26.9,美国哈利伯顿公司产品,品名,一般加量,，%,破乳率,，%,备注,SD-1,2.0,90,-,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。,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,2.0,60,不会生成乙酸钙,柠檬酸,2.0,93,过量使用时有柠檬酸钙沉淀,SDTA,3.7,93,价格贵,DT1-7,0.5-1.5,204,四川天然气研究所,NTA,93,几乎无沉淀,L58,204,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-4A,0.2,24.2,70.8,万庄,0.5,21.4,60.6,CF-5B,0.2,19.8,61.6,万庄,0.5,17.9,57.4,长庆-A1,0.2,21.1,71.7,庆阳,0.5,18.8,65.8,长庆-B1,0.2,22.5,44.8,庆阳,0.5,21.5,40.4,FZ-43,0.2,26.4,50.8,昆山,0.5,25.8,47.2,CT5-4,0.2,18.6,71.9,四川天然气所,0.5,17.1,67.8,SD2-9,0.2,29,45,四川井下,4、助排剂,借助气体膨胀加速残酸返排，常用N,2,、醇类和表面活性剂。,品名,一般加量,，%,使用条件,KCL,0.2,HF,体系不能用,NH,4,CL,0.2,可用于,HF,体系,CT12-1,-,可用于,HF,体系,Clasta,0.2,-,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-203,10,55（6-7）,-,63（7.5）,SD1-8,5,64（4-7）,10,85（4-7）,HJZ-6,5,65（4-7）,6、降阻剂,降低工作液在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CaF,2,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)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,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0.1m,2,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+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0.01m,2,粘土含量低于5%,6%HCL+1.5%HF,用7.5%HCL或10%CH,3,COOH预冲洗,铁绿泥石含量高,3%HCL+0.5%HF,用5%CH,3,COOH预冲洗,孔隙度,%,孔隙体积,m,3,半径,m,10,15,20,22,24,26,28,30,0.25,0.02,0.029,0.039,10.043,0.047,0.051,0.055,0.059,0.5,0.079,0.118,0.157,0.173,0.188,0.204,0.220,0.236,0.75,0.177,0.265,0.353,0.389,0.424,0.459,0.495,0.530,1.0,0.314,0.471,0.628,0.691,0.754,0.817,0.880,0.942,1.5,0.707,1.060,1.414,1.555,1.696,1.838,1.980,2.121,2.0,1.257,1.885,2.513,2.765,3.016,3.267,3.519,3.770,2.5,1.963,2.945,3.927,4.320,4.712,5.105,5.498,5.891,3.0,2.827,4.241,5.655,6.220,6.786,7.351,7.917,8.482,3.5,3.848,5.773,7.697,8.467,9.236,10.00,10.78,11.55,4.0,5.027,7.540,10.53,11.06,12.06,13.07,14.07,15.08,单位油层厚度酸液用量的优选,孔隙度,%,孔隙体积,m,3,半径,m,10,15,20,22,24,26,28,30,5.0,7.854,11.78,15.71,17.28,18.85,20.42,21.99,23.56,6.0,11.31,16.97,22.62,24.88,27.14,29.41,31.67,33.93,7.0,15.39,23.09,30.79,33.87,36.95,40.02,43.10,46.18,8.0,20.11,30.16,40.21,44.23,48.25,52.28,56.30,60.32,9.0,25.45,38.17,50.89,55.98,61.07,66.16,71.25,76.34,10.0,31.42,47.12,62.83,69.12,75.40,81.68,87.97,94.25,15.0,70.69,106.0,141.4,155.5,169.7,183.8,197.9,21.21,20.0,125.7,188.5,251.3,276.5,301.7,326.7,351.9,377.0,30.0,282.7,424.1,565.5,622.0,678.6,735.1,791.7,848.2,40.0,502.7,754.0,105.31,1105.8,1206.3,1306.9,1407.4,1507.9,50.0,785.4,1178.1,1570.8,1727.9,1885.0,2042.2,2199.1,2356.2,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,/mPa,s,粘度保持率,/%,剪切前,剪切后,1.0,15,1.0,120,10.8,9.2,87.42,1.0,20,1.5,120,12.9,10.9,84.23,1.2,25,2.0,140,19.8,13.7,69.23,1.2,28,2.5,130,20.2,12.0,59.33,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:170 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/m,2,h）,(部颁标准15 g/m,2,h),HCL浓度,稠化剂浓度,缓蚀剂浓度,1,20,1.0,1.0,4.4,2,1.5,4.2,3,2.0,3.0,4,20,0.8,1.5,4.6,5,1.2,3.3,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,5,10,20,30,60,90,120,去离子水,0.11,0.27,0.38,0.41,0.45,0.47,0.48,氯化钾,0.09,0.11,0.13,0.13,0.15,0.15,0.16,BCS-851,0.24,0.28,0.31,0.32,0.32,0.33,0.33,氯化铵,0.15,0.18,0.20,0.21,0.21,0.21,0.21,稠化酸,0.01,0.02,0.09,0.12,0.12,0.15,0.15,乏 酸,0.00,0.02,0.05,0.06,0.06,0.08,0.08,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.s,n,n,2%盐酸+1%稠化酸,30,39.81,0.2487,0.6488,60,27.97,0.2925,0.5454,90,23.54,0.2084,0.5431,120,12.97,0.2042,0.5003,28%盐酸+1.5%稠化酸,30,76.30,0.3278,0.7060,60,59.64,0.2605,0.7109,90,37.79,0.2071,0.6874,120,28.60,0.1151,0.7210,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,60,80,静置时间,/h,8,10,0.25,0.50,1.0,0.25,0.5,1.0,析出酸量,/ml,0,10,0,0,29,0,43,55,破乳率,/%,0,15,0,0,45,0,66,85,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,-1,1022,511,340,170,乳化酸,40,83,103,117,144,乳化酸,残 酸,40,14,12,12,12,60,7.5,7.0,7.5,9.0,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/h,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,析酸量/ml,2.9,30.0,37.8,46.0,52.2,破乳率/%,35.4,50.8,64.0,78.5,88.5,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/m,2,h,温度/,压力/MPa,时间/h,80,常 压,4,2.14,93,15,4,5.46,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+N,2,或CO,2,+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C,3,m/min,1/2,6.865,0,6410,-4,6.865,31.1,5.3410,-5,2.006,60,2.9310,-5,1.324,70,2.3510,-5,0.773,80,1.7910,-5,配方,腐蚀速度（70），g/(cm,2.,h),酸液,泡沫酸,1,2.17,7.81,2,1.80,5.41,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K,mPa.s,n,1,26,0,26,1.01,23.9,2,32,60,158,0.88,280,3,60,60,81,0.93,115,4,60,70,148,0.83,223,5,26,0,28,1.01,24.9,6,26,40,84,0.93,115,7,30,50,118,0.92,168,8,30,60,171,0.87,364,9,30,70,292,0.77,960,10,60,70,150,0.79,446,二、砂岩酸化常用酸液体系,砂岩油层结构复杂，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，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