第四章-酸化及酸液添加剂.ppt

酸化及酸液添加剂酸化及酸液添加剂酸化及酸液添加剂酸化及酸液添加剂辽宁石油化工大学应化系油田化学专业辽宁石油化工大学应化系油田化学专业第四章.酸化及酸液添加剂酸化及酸液添加剂Acid Treatments&Acidizing Chemicals 酸化增产原理酸化增产原理酸液及油井酸化酸液及油井酸化酸化试验酸化试验酸液添加剂酸液添加剂1234缓速酸酸化技术缓速酸酸化技术暂堵暂堵(分层分层)酸化技术酸化技术564.1酸化增产原理酸化增产原理u酸化是靠酸液的化学溶蚀作用及向地层挤酸的水力作用酸化是靠酸液的化学溶蚀作用及向地层挤酸的水力作用来提高地层的渗透性能的施工错施来提高地层的渗透性能的施工错施u酸化是通过井眼向地层注入一种或几种酸液或酸性混合酸化是通过井眼向地层注入一种或几种酸液或酸性混合液，利用酸与地层中部分矿物的化学反应，溶蚀储层中液，利用酸与地层中部分矿物的化学反应，溶蚀储层中的连通孔隙或天然的连通孔隙或天然(水力水力)裂缝壁面岩石，增加孔隙、裂裂缝壁面岩石，增加孔隙、裂缝的流动能力，从而使缝的流动能力，从而使油气井增产或注水井增注油气井增产或注水井增注的一种的一种工艺措施工艺措施化学基础：化学基础：CaCO3 +HCl CaCl2+CO2SiO2+HF SiF4+H2Ou发展史发展史n首次尝试用酸来提高碳酸盐岩油藏的原油产量是在首次尝试用酸来提高碳酸盐岩油藏的原油产量是在1895年，当时曾发布了用于此目的的盐酸和硫酸两种年，当时曾发布了用于此目的的盐酸和硫酸两种专利。虽然进行了若干次油井处理作业，但是此方法并专利。虽然进行了若干次油井处理作业，但是此方法并没有引起人们的普遍兴趣，原因是酸会严重腐蚀油井套没有引起人们的普遍兴趣，原因是酸会严重腐蚀油井套管和其它金属设备。管和其它金属设备。n直到直到1932年砷缓蚀剂的发现才使油井酸化再次引起人年砷缓蚀剂的发现才使油井酸化再次引起人们的关注。砷缓蚀剂可使酸同地层反应时不会严重腐蚀们的关注。砷缓蚀剂可使酸同地层反应时不会严重腐蚀油井的金属设备。当时的油井的金属设备。当时的Pure石油公司和石油公司和Dow化学公化学公司应用这种缓蚀剂同盐酸一起处理了一口石灰岩地层的司应用这种缓蚀剂同盐酸一起处理了一口石灰岩地层的油井，取得了显著的效果，酸化作业由此诞生油井，取得了显著的效果，酸化作业由此诞生n在酸化工艺和技术发展的过程中，新型酸液及添加剂的在酸化工艺和技术发展的过程中，新型酸液及添加剂的应用着重是应用着重是降低酸对管线和设备的腐蚀、控制酸岩反应降低酸对管线和设备的腐蚀、控制酸岩反应速度、提高酸化效果、防止地层污染和降低施工成本速度、提高酸化效果、防止地层污染和降低施工成本 4.1.1酸处理工艺分类酸处理工艺分类u酸化分类酸化分类n按油气层类型：按油气层类型：n碳酸盐岩酸化碳酸盐岩酸化n砂岩酸化砂岩酸化n按酸液的组成和性质：按酸液的组成和性质：n常规酸酸化：常规酸酸化：HCl、土酸、土酸(HCl+HF)等等n缓速酸酸化：潜在酸、稠化酸、乳化酸、泡沫酸、缓速酸酸化：潜在酸、稠化酸、乳化酸、泡沫酸、化学缓速酸等化学缓速酸等n按酸化处理工艺按酸化处理工艺(酸化施工的方式和目的酸化施工的方式和目的)：n酸洗酸洗(Acid washing)n基质酸化基质酸化(Matrix acidizing)n压裂酸化压裂酸化(Fracture acidizing)u1、酸洗、酸洗n定义：酸洗就是用少量的酸，在无外力搅拌作用下，定义：酸洗就是用少量的酸，在无外力搅拌作用下，对施工或采油过程中可能造成的射孔孔眼的堵塞和井对施工或采油过程中可能造成的射孔孔眼的堵塞和井筒中的酸溶性结垢进行溶解并及时返排酸液，以防止筒中的酸溶性结垢进行溶解并及时返排酸液，以防止酸不溶物酸不溶物(如管线涂料、石蜡、沥青、重晶石粉垢等如管线涂料、石蜡、沥青、重晶石粉垢等)重新堵塞孔眼和井壁的一种油气井增产措施。重新堵塞孔眼和井壁的一种油气井增产措施。n目的：清除井筒中酸溶性结垢或疏通孔眼目的：清除井筒中酸溶性结垢或疏通孔眼n特点：特点：n酸用量少酸用量少n溶解法溶解法n及时返排酸液防止造成二次伤害及时返排酸液防止造成二次伤害u2、基质酸化、基质酸化n定义：基质酸化是在低于地层岩石破裂压力定义：基质酸化是在低于地层岩石破裂压力（Parting Pressure)条件下，将酸液注入地层孔条件下，将酸液注入地层孔隙空间，利用酸液溶蚀近井地带的堵塞物以恢复地层隙空间，利用酸液溶蚀近井地带的堵塞物以恢复地层渗透率或用酸液溶解孔隙中的细小颗粒、胶结物等以渗透率或用酸液溶解孔隙中的细小颗粒、胶结物等以扩大孔隙空间、提高地层渗透率的一种增产措施扩大孔隙空间、提高地层渗透率的一种增产措施n特点：特点：n低于地层岩石破裂压力条件下施工低于地层岩石破裂压力条件下施工(不形成裂缝不形成裂缝)n解除近井地带因污染而造成的渗透率下降解除近井地带因污染而造成的渗透率下降n仅靠化学溶蚀作用仅靠化学溶蚀作用u成功的基质酸化作业能在不增加出水量或出气量成功的基质酸化作业能在不增加出水量或出气量(即保持即保持天然的液流边界天然的液流边界)的情况下提高产油量。因此，确定地层的情况下提高产油量。因此，确定地层破裂压力的大小对酸化施工是很必要的破裂压力的大小对酸化施工是很必要的n“破碎破碎”试验：试验步骤是先用低速向地层注入试验：试验步骤是先用低速向地层注入水或水或清洁油清洁油并逐步增大注入速度，记录压力，直至注入速并逐步增大注入速度，记录压力，直至注入速度曲线发生转折，如图度曲线发生转折，如图4-1中中B点点(破裂点破裂点)u凡由于下述一个或一个以上的原因，可以选用基质酸化凡由于下述一个或一个以上的原因，可以选用基质酸化 n(1)清除原生的或诱发的地层堵塞清除原生的或诱发的地层堵塞 n(2)压裂前降低地层的破裂压力压裂前降低地层的破裂压力n(3)均匀疏通所有的射孔孔眼均匀疏通所有的射孔孔眼n(4)不破坏隔层不破坏隔层n(5)降低施工成本降低施工成本u3、压裂酸化、压裂酸化n定义：压裂酸化也叫酸压，是在足以压开地层形成裂定义：压裂酸化也叫酸压，是在足以压开地层形成裂缝或张开地层原有裂缝的压力条件下的一种挤酸工艺缝或张开地层原有裂缝的压力条件下的一种挤酸工艺n特点：特点：n 酸压施工的泵注压力应大于地层破裂压力酸压施工的泵注压力应大于地层破裂压力n压裂压裂+化学溶蚀化学溶蚀形成高导流油气通道形成高导流油气通道n分类：酸压工艺可分为：分类：酸压工艺可分为：n普通酸压：直接用酸液压开地层产生裂缝并溶蚀裂普通酸压：直接用酸液压开地层产生裂缝并溶蚀裂缝壁面缝壁面 n前置液酸压：采用粘度较高的前置液压开裂缝，然前置液酸压：采用粘度较高的前置液压开裂缝，然后注酸。酸液在高粘前置液中指进并溶蚀裂缝壁面后注酸。酸液在高粘前置液中指进并溶蚀裂缝壁面n交替进行前置液和酸液或加砂酸压：可获得更长的交替进行前置液和酸液或加砂酸压：可获得更长的酸液有效作用距离酸液有效作用距离n酸压适用性：主要适用于低渗透性碳酸盐岩储层而不酸压适用性：主要适用于低渗透性碳酸盐岩储层而不适用于砂岩地层适用于砂岩地层n 原因：原因：n酸液溶蚀了砂岩中胶结物，砂粒均匀脱落并被酸液带走，酸液溶蚀了砂岩中胶结物，砂粒均匀脱落并被酸液带走，不会形成溶蚀沟槽，卸压后裂缝会完全闭合。不会形成溶蚀沟槽，卸压后裂缝会完全闭合。n容易破坏天然垂直渗透性较差的遮挡层，使之与邻近不容易破坏天然垂直渗透性较差的遮挡层，使之与邻近不需要压开的地层连接需要压开的地层连接 u酸化压裂泵注压力计算按下式：酸化压裂泵注压力计算按下式：n P泵注泵注PFPH+Pr PF地层破裂压力；地层破裂压力；PH液柱压力；液柱压力；Pr垂直管柱、地面管线和孔眼摩阻之和垂直管柱、地面管线和孔眼摩阻之和 4.1.2酸化增产原理酸化增产原理u一口油井要能产出工业性油气流应具备三个基本条件一口油井要能产出工业性油气流应具备三个基本条件:n油气层的油气饱和度大油气层的油气饱和度大n压力高压力高n渗透性能好渗透性能好 u酸化就是靠酸液的化学溶蚀作用及挤酸时的水力作用来酸化就是靠酸液的化学溶蚀作用及挤酸时的水力作用来提高地层渗透性能提高地层渗透性能u对于基质酸化，其增产作用表现在下述两方面：对于基质酸化，其增产作用表现在下述两方面：n酸液进入孔隙或天然裂缝与其中岩石或砂粒之间的胶结物反应酸液进入孔隙或天然裂缝与其中岩石或砂粒之间的胶结物反应溶蚀孔壁或裂缝壁面，增大孔径溶蚀孔壁或裂缝壁面，增大孔径，提高地层渗透率，提高地层渗透率n溶蚀孔道或天然裂缝中的堵塞物溶蚀孔道或天然裂缝中的堵塞物，破坏泥浆、水泥、岩石碎屑，破坏泥浆、水泥、岩石碎屑等堵塞物的结构，使之与残酸一道排出地层，从而等堵塞物的结构，使之与残酸一道排出地层，从而解除堵塞物解除堵塞物的的影响，恢复地层原有渗透率影响，恢复地层原有渗透率 一、井底压力分布一、井底压力分布(压力漏斗压力漏斗)u油气流在井底的流动特点油气流在井底的流动特点 n为了进一步理解酸化的增产原理，首先分析油气流在井底的流动为了进一步理解酸化的增产原理，首先分析油气流在井底的流动特点。油气流从地层径向流入井内，越靠近井底，流通面积越小，特点。油气流从地层径向流入井内，越靠近井底，流通面积越小，流速越高，流体所受阻力愈大，因而克服摩阻所需要消耗的压力流速越高，流体所受阻力愈大，因而克服摩阻所需要消耗的压力愈大，即油气愈大，即油气 流在井筒附近流动处于一个压力变化较大的环境，流在井筒附近流动处于一个压力变化较大的环境，呈一漏斗形状呈一漏斗形状(一般称为压力漏斗一般称为压力漏斗)Rr(即即R边边)为供油半径为供油半径(边界边界)，一般为井距的一般为井距的1/2P地地为地层压力为地层压力PR为近井地带某点为近井地带某点C的压力的压力P地地PR 为为B点到点到C点的压力降点的压力降，表示油气从，表示油气从R边边流到流到R处克服处克服摩阻所损失的压能摩阻所损失的压能 u对于气井，由于气体随压力降低而膨胀，所以越靠近井底其流速增对于气井，由于气体随压力降低而膨胀，所以越靠近井底其流速增加比油井更为显著，摩阻更大，加比油井更为显著，摩阻更大，曲线更陡曲线更陡，压力损耗也更大。，压力损耗也更大。u一般距井轴一般距井轴10m以内，油井的压力消耗要占全部压力降的以内，油井的压力消耗要占全部压力降的80%90%，而气井则为，而气井则为90%。u因此，提高井底附近地层的渗透能力，降低压力损耗，在生产压差因此，提高井底附近地层的渗透能力，降低压力损耗，在生产压差不变时，油气产量能显著增加。如果井筒附近地层受到污染和堵塞不变时，油气产量能显著增加。如果井筒附近地层受到污染和堵塞使渗透率下降，将导致油气产量降低使渗透率下降，将导致油气产量降低 井周围地层压力分布曲线示意图井周围地层压力分布曲线示意图污染井污染前后产液量污染井污染前后产液量u污染井污染前后产液量之比关系污染井污染前后产液量之比关系(美，美，M.Muckat)Js污染后油气井产量，污染后油气井产量，t/dJo无污染时油气井产量，无污染时油气井产量，t/dKs/Ko污染程度污染程度Ks污染带内平均渗透率，污染带内平均渗透率，m2Ko该地层平均有效渗透率，该地层平均有效渗透率，m2Re泄流半径，泄流半径，mRw井眼半径，井眼半径，mRs污染带半径，污染带半径，m该式可用于理想条件下对裸眼井钻井、完井造成地层污染引起产量该式可用于理想条件下对裸眼井钻井、完井造成地层污染引起产量下降和提高污染带渗透率时增产倍数的计算下降和提高污染带渗透率时增产倍数的计算受损害井基质酸化后产能计算受损害井基质酸化后产能计算u例如：假设井眼径向例如：假设井眼径向Rw=0.1m范围内的产层受损害，范围内的产层受损害，损害半径为损害半径为 Rs=0.4m，受损害地层平均渗透率，受损害地层平均渗透率s=0.85m2，地层渗透率，地层渗透率K0 为为 10 m2，e 为为200m，试计算通过基质酸化清除伤害所能获得的产能，试计算通过基质酸化清除伤害所能获得的产能增加倍数增加倍数u同前例，假设井初始时未受损害（同前例，假设井初始时未受损害（Rw 0.1m；K0=10 m2；e 为为200m），为使井眼周围），为使井眼周围Rs=0.4m半径范围内的层段渗透率增半径范围内的层段渗透率增 加到加到10倍，求所能倍，求所能形成的井产能增加倍数为多少？形成的井产能增加倍数为多少？故未受伤害井通过增加渗透率的增产效果不太大故未受伤害井通过增加渗透率的增产效果不太大u如果如果Re为为201.2m，Rs为为0.152m，Ks/Ko=0.05则则Js/Jo=0.3。这样的污染。这样的污染井如果酸化后酸有效作用半径为井如果酸化后酸有效作用半径为Rs(即即0.152m)，而井附近污染带渗，而井附近污染带渗透率恢复到透率恢复到Ko，那么，处理后产液量将增加到，那么，处理后产液量将增加到3.3倍。倍。u同样，通过基质酸化将无污染的裸眼井在半径同样，通过基质酸化将无污染的裸眼井在半径R1内将原渗透率内将原渗透率Ko均均匀地提高到匀地提高到K1，设井径，设井径Rw=0.18m，Re=200m，当，当K1/Ko=10，R1=3m，则，则J1/Jo=1.68，即增产倍数为，即增产倍数为0.68。如果增加酸化半径，设。如果增加酸化半径，设R1=12m，则增产倍数为，则增产倍数为1.31 u可以看出，对于无污染地层，均匀地提高井底地层的渗透率可使油可以看出，对于无污染地层，均匀地提高井底地层的渗透率可使油井增产百分之几十到百分之一百以上，最多不超过百分之二百。从井增产百分之几十到百分之一百以上，最多不超过百分之二百。从经济角度来讲，均匀改善区的面积不宜过大。例如处理半径从经济角度来讲，均匀改善区的面积不宜过大。例如处理半径从3m增加到增加到12m，面积增大了，面积增大了15倍，但油井产量仅增倍，但油井产量仅增63%，显然不合，显然不合算算 u结论：基质酸化对于有严重污染的碳酸盐岩和砂岩油气层特别有益，结论：基质酸化对于有严重污染的碳酸盐岩和砂岩油气层特别有益，但对无污染的井增产效果不显著但对无污染的井增产效果不显著HF酸穿透深度对增产的影响酸穿透深度对增产的影响 酸化成功与否首先与地层是否被伤害，以及伤害的范围、酸化成功与否首先与地层是否被伤害，以及伤害的范围、伤伤害的程度和类型有重要关系害的程度和类型有重要关系 土酸进行受伤害地层的基质酸化，其产量增长最为明显；土酸进行受伤害地层的基质酸化，其产量增长最为明显；而而对于未受伤害地层，在多数情况下酸化效果并不显著对于未受伤害地层，在多数情况下酸化效果并不显著压裂酸化增产原理压裂酸化增产原理u酸化压裂施工能在井筒附近油气层中形成裂缝，从而大大改善油气酸化压裂施工能在井筒附近油气层中形成裂缝，从而大大改善油气向井内的流动状况并显著降低油气流动摩阻，其增产效果优于基质向井内的流动状况并显著降低油气流动摩阻，其增产效果优于基质酸化。酸化。u经酸压施工后，产液量的增产倍数可以根据施工参数进行理论计算。经酸压施工后，产液量的增产倍数可以根据施工参数进行理论计算。对于无污染的均质地层酸压的增产倍数一般为对于无污染的均质地层酸压的增产倍数一般为13倍。但在实际施倍。但在实际施工中也常出现增产十多倍甚至几十倍的情况。这是由于压开的裂缝工中也常出现增产十多倍甚至几十倍的情况。这是由于压开的裂缝突破了近井地带的严重堵塞。酸压裂缝的主要作用是在堵塞中开辟突破了近井地带的严重堵塞。酸压裂缝的主要作用是在堵塞中开辟了一条输油通道。此外，由于碳酸盐岩孔隙分布极不均匀，裂缝可了一条输油通道。此外，由于碳酸盐岩孔隙分布极不均匀，裂缝可能把井底和新的裂缝体系统沟通或使近井地带的低渗透率区与高渗能把井底和新的裂缝体系统沟通或使近井地带的低渗透率区与高渗透区相连通。透区相连通。酸压裂缝示意图酸压裂缝示意图 u酸压的增产作用有三个方面：酸压的增产作用有三个方面：n撑开并扩大天然裂缝或压开新裂缝，改造和提高油气层内部的撑开并扩大天然裂缝或压开新裂缝，改造和提高油气层内部的渗透能力渗透能力n解除堵塞解除堵塞n使井底与高渗透带或新的裂缝系统沟通使井底与高渗透带或新的裂缝系统沟通n上述三个方面常常是综合作用，所以酸压增产效果往往很好。为上述三个方面常常是综合作用，所以酸压增产效果往往很好。为了充分发挥上述作用，需要尽量造成延伸远、宽度大的裂缝，相了充分发挥上述作用，需要尽量造成延伸远、宽度大的裂缝，相应地在工艺上采取加大排量、降低漏失、减缓酸的反应速度等措应地在工艺上采取加大排量、降低漏失、减缓酸的反应速度等措施施 复习复习u酸化：油气井重要的增产措施，是利用酸液的化学溶蚀酸化：油气井重要的增产措施，是利用酸液的化学溶蚀作用及向地层挤酸的水力作用，解除油层堵塞，扩大和作用及向地层挤酸的水力作用，解除油层堵塞，扩大和连通油层孔缝，恢复和提高油层近井地带的渗透率，从连通油层孔缝，恢复和提高油层近井地带的渗透率，从而增加油气井产量的工艺措施而增加油气井产量的工艺措施n酸洗酸洗n清除井筒中酸溶性结垢和疏通孔眼清除井筒中酸溶性结垢和疏通孔眼(射孔孔眼射孔孔眼)n基质酸化基质酸化n解除近井地带因污染而造成的渗透率下降解除近井地带因污染而造成的渗透率下降n对于有严重污染的碳酸盐岩和砂岩油气层特别有益，但对无对于有严重污染的碳酸盐岩和砂岩油气层特别有益，但对无污染的井增产效果不显著污染的井增产效果不显著n压裂酸化压裂酸化n分为普通酸压和前置液酸压分为普通酸压和前置液酸压n主要适用于低渗透性碳酸盐岩储层而不适用于砂岩地层主要适用于低渗透性碳酸盐岩储层而不适用于砂岩地层4.1.3地层的伤害地层的伤害u酸化成功与否首先与地层是否被伤害以及伤害的范围、酸化成功与否首先与地层是否被伤害以及伤害的范围、伤害的程度和类型有重要关系伤害的程度和类型有重要关系。室内和现场研究表明：。室内和现场研究表明：几乎所有的油田作业几乎所有的油田作业钻井、固井、射孔、砾石充填、钻井、固井、射孔、砾石充填、采油、修井甚至油井增产措施如酸化、压裂、堵水、注采油、修井甚至油井增产措施如酸化、压裂、堵水、注水等都可能引起油井伤害水等都可能引起油井伤害u引起伤害的原因大致可分为四类：引起伤害的原因大致可分为四类：n工作液中固相微粒堵塞孔眼或地层孔隙工作液中固相微粒堵塞孔眼或地层孔隙n工作液中离子与地层或地层流体中离子生成沉淀工作液中离子与地层或地层流体中离子生成沉淀n地层岩石中微粒分散、运移、堵塞喉道。粘土矿物的水化膨胀地层岩石中微粒分散、运移、堵塞喉道。粘土矿物的水化膨胀降低地层渗透率，对于砂岩，严重时还可能导致基质崩解和坍塌降低地层渗透率，对于砂岩，严重时还可能导致基质崩解和坍塌n岩石表面润湿反转或生成乳状液形成乳堵岩石表面润湿反转或生成乳状液形成乳堵 u1、钻井液、钻井液n钻井液粘土会不同程度地侵入地层孔隙和天然裂缝之钻井液粘土会不同程度地侵入地层孔隙和天然裂缝之中，尤其对于高产的碳酸盐岩油层。其侵入程度与钻中，尤其对于高产的碳酸盐岩油层。其侵入程度与钻井时间、地层渗透率、泥浆种类、钻井作业中起下钻井时间、地层渗透率、泥浆种类、钻井作业中起下钻次数有关次数有关n钻井液滤液还会引起粘土膨胀和运移。钻井液滤液还会引起粘土膨胀和运移。n地层水中地层水中HCO3-离子还可能同高钙泥浆的离子还可能同高钙泥浆的Ca2+离子离子生成沉淀堵塞在井筒附近生成沉淀堵塞在井筒附近n近些年来，钻井正向着低伤害的趋势发展，尤其是无近些年来，钻井正向着低伤害的趋势发展，尤其是无固相钻井液、低固相钻井液、油基钻井液以及气体钻固相钻井液、低固相钻井液、油基钻井液以及气体钻井技术的运用，使得钻井过程对地层的伤害大为降低井技术的运用，使得钻井过程对地层的伤害大为降低 u2、固井水泥浆、固井水泥浆n水泥浆中含有大量水泥浆中含有大量Ca2+离子、离子、OH-离子和离子和H2SiO42-离子。它们进入地层后可能生成沉淀，也可能促使粘离子。它们进入地层后可能生成沉淀，也可能促使粘土分散或者造成乳堵土分散或者造成乳堵 u3、射孔、射孔n射孔时射孔弹的碎屑可能堵塞孔道。射孔过程造成压射孔时射孔弹的碎屑可能堵塞孔道。射孔过程造成压实和岩石碎屑填充孔隙。如果使用泥浆或其他有杂质实和岩石碎屑填充孔隙。如果使用泥浆或其他有杂质的射孔液的射孔液(如不清洁的原油等如不清洁的原油等)都可能造成射孔伤害。都可能造成射孔伤害。一般认为：由于射孔使这些液体或杂质具有高渗透速一般认为：由于射孔使这些液体或杂质具有高渗透速率，因而地层伤害更为严重率，因而地层伤害更为严重 u4、砾石充填、砾石充填n粘稠携砂液可能将管内涂层、氧化层或其他污染物带粘稠携砂液可能将管内涂层、氧化层或其他污染物带进炮眼，应尽可能避免把这类杂质挤入炮眼。充填砾进炮眼，应尽可能避免把这类杂质挤入炮眼。充填砾石前冲洗炮眼，也会造成粘土膨胀石前冲洗炮眼，也会造成粘土膨胀 u5、采油采气过程、采油采气过程n原油开采过程中，油层砂粒运移，粘土膨胀，无机物沉淀原油开采过程中，油层砂粒运移，粘土膨胀，无机物沉淀(CaCO3、CaSO4、BaSO4等等)以及石蜡、沥青在井底附近沉以及石蜡、沥青在井底附近沉淀，都可能造成堵塞。室内和现场实验表明，在完井或修井作业淀，都可能造成堵塞。室内和现场实验表明，在完井或修井作业后采取高流量排液采油都可能造成微粒运移形成孔隙堵塞。任何后采取高流量排液采油都可能造成微粒运移形成孔隙堵塞。任何外来流体的流速较原来流速快时，矿物微粒易分散运移导致渗透外来流体的流速较原来流速快时，矿物微粒易分散运移导致渗透率降低，即所谓率降低，即所谓“速敏速敏”现象现象n此外，修井液、注表面活性剂溶液都可能造成井底附近的伤害。此外，修井液、注表面活性剂溶液都可能造成井底附近的伤害。酸化施工也能引起的油层伤害酸化施工也能引起的油层伤害n上述原因造成井筒附近地层的伤害降低了该地层的渗透能力，流上述原因造成井筒附近地层的伤害降低了该地层的渗透能力，流体流动阻力增大，井筒附近的压力损耗也相应增大，因而使油井体流动阻力增大，井筒附近的压力损耗也相应增大，因而使油井产量下降。研究和计算表明，对于未受伤害的油井进行酸化施工，产量下降。研究和计算表明，对于未受伤害的油井进行酸化施工，一般收效甚微。只有弄清了地层伤害的类型和程度，堵塞物、岩一般收效甚微。只有弄清了地层伤害的类型和程度，堵塞物、岩石及胶结物的组成，才能选出优良的酸液配方石及胶结物的组成，才能选出优良的酸液配方 u6、伤害评估、伤害评估n地层的伤害评估是酸化设计中最重要的因素之一，酸化设计过程地层的伤害评估是酸化设计中最重要的因素之一，酸化设计过程通常都是从选井和地层伤害开始的。通常都是从选井和地层伤害开始的。n在径向油气藏的稳定流动状态下，达西定律定义的产量公式：在径向油气藏的稳定流动状态下，达西定律定义的产量公式：Q油气产量，油气产量，m3/dK地层渗透率，地层渗透率，10-3m2h油气层厚度，油气层厚度，mpe油气层压力，油气层压力，kPaPwf井筒压力，井筒压力，kPaB地层体积系数，油气藏条件下的地层体积系数，油气藏条件下的 体积体积/产出后的体积产出后的体积地层流体粘度，地层流体粘度，mPasre油气藏半径，油气藏半径，mrw井筒半径，井筒半径，ms表皮系数表皮系数提高渗透率，降低表皮系数数可提高油气产量提高渗透率，降低表皮系数数可提高油气产量n表皮系数是地层伤害程度的数学表征，可采用表皮系数是地层伤害程度的数学表征，可采用Hawkins公式来定量表示公式来定量表示K地层渗透率，地层渗透率，10-3m2 Ks伤害带渗透率，伤害带渗透率，10-3m2 rs伤害带半径，伤害带半径，mrw井筒半径，井筒半径，m如果油气井被伤害如果油气井被伤害(Ks0Ks和和K之间差异越大，同时伤害带越深之间差异越大，同时伤害带越深(rs越大越大)，S就越大就越大如果油气井被增产如果油气井被增产(KsK)，S0通常通常S6%)n(c)注后置液注后置液n目的是驱替目的是驱替HF远离井筒地带，防止常常在近井附近发生远离井筒地带，防止常常在近井附近发生n后置液一般是浓度为后置液一般是浓度为28%的氯化铵溶液；也可使用浓的氯化铵溶液；也可使用浓度为度为35%的醋酸或弱的的醋酸或弱的HCl以及柴油甚至轻质原油等；以及柴油甚至轻质原油等；如果单独使用醋酸，应当加入如果单独使用醋酸，应当加入5%的氯化铵以提高粘土的氯化铵以提高粘土稳定性；对于有的气井或极端水敏性地层，一般使用液稳定性；对于有的气井或极端水敏性地层，一般使用液氮作后置液；如果使用了含有油溶性颗粒的暂堵剂，应氮作后置液；如果使用了含有油溶性颗粒的暂堵剂，应考虑采用芳香族溶剂作后置液考虑采用芳香族溶剂作后置液n(d)注顶替液注顶替液n注顶替液的作用是将后置液从管注替入孔眼内。常用淡注顶替液的作用是将后置液从管注替入孔眼内。常用淡水作顶替液。氮气也可作为顶替液，特别是气井更加适水作顶替液。氮气也可作为顶替液，特别是气井更加适合合n(2)砂岩深部酸化工艺砂岩深部酸化工艺n砂岩深部酸化的基本原理是注入本身不含砂岩深部酸化的基本原理是注入本身不含HF的化的化学剂进入储层后发生化学反应，缓慢生成学剂进入储层后发生化学反应，缓慢生成HF，从，从而增加活性酸的穿透深度，解除粘土对储层深部的而增加活性酸的穿透深度，解除粘土对储层深部的堵塞，达到深部解堵目的。堵塞，达到深部解堵目的。n主要包括主要包括SHF工艺、工艺、SGMA工艺、工艺、BRMA工艺、工艺、HBF4工艺、磷酸酸化、砂岩酸酸化、固体酸酸化工艺、磷酸酸化、砂岩酸酸化、固体酸酸化工艺等工艺等(P198潜在酸地层深部酸化潜在酸地层深部酸化)4.2.5前置液与后置液前置液与后置液u前置液的作用：前置液的作用：n注入非活性流体的前置液，可保证后续的泵注在可接受的排量和注入非活性流体的前置液，可保证后续的泵注在可接受的排量和压力下进行压力下进行n前置液可以去除近井区域的油，并使矿物和伤害物表现为水润湿前置液可以去除近井区域的油，并使矿物和伤害物表现为水润湿性，这可增加酸的溶解速度性，这可增加酸的溶解速度n在有的油井酸化中使用在有的油井酸化中使用CO2作前置液来去除油并增加酸的有效性；作前置液来去除油并增加酸的有效性；在用土酸酸化时，注入前置酸在用土酸酸化时，注入前置酸(盐酸或有机酸盐酸或有机酸)去除近井区域的碳去除近井区域的碳酸钙和碳酸铁或氧化物，这可减少氟化钙酸钙和碳酸铁或氧化物，这可减少氟化钙-铁引起的伤害问题。铁引起的伤害问题。一旦注入状况可接受且地层处于正确的条件，即可注入主体酸液，一旦注入状况可接受且地层处于正确的条件，即可注入主体酸液，主体酸由后置液驱入地层。主体酸由后置液驱入地层。n后置液的作用后置液的作用n从管柱中去除活性和腐蚀性流体并使处理液与近井筒区域的从管柱中去除活性和腐蚀性流体并使处理液与近井筒区域的接触程度达到最大。接触程度达到最大。n是否注入后置液决定于增产措施类型。是否注入后置液决定于增产措施类型。n如果被溶解或分散的伤害物被径向替入地层后可能会对地层造如果被溶解或分散的伤害物被径向替入地层后可能会对地层造成伤害，则应避免注入油藏。成伤害，则应避免注入油藏。n如伤害物中含有蜡质溶剂、泥浆、粉砂分散液则不采用后置液。如伤害物中含有蜡质溶剂、泥浆、粉砂分散液则不采用后置液。n如果是砂岩如果是砂岩HF酸化，此时必须注入后置液。目的是减少二次酸化，此时必须注入后置液。目的是减少二次沉淀或使二次沉淀发生在油层的深部，深处产生沉淀对产能的沉淀或使二次沉淀发生在油层的深部，深处产生沉淀对产能的影响较小。影响较小。4.2.6酸液返排酸液返排u原因：原因：n酸化施工结束后，停留在地层中的残酸水由于其活性已基本消失，酸化施工结束后，停留在地层中的残酸水由于其活性已基本消失，不能继续溶蚀岩石，而且随着不能继续溶蚀岩石，而且随着PH值的上升，原来不会沉淀的金值的上升，原来不会沉淀的金属离子会相继产生金属氢氧化物沉淀。为了防止残酸浓度过分降属离子会相继产生金属氢氧化物沉淀。为了防止残酸浓度过分降低，造成二次沉淀堵塞地层孔隙，损害和污染油气层，影响酸处低，造成二次沉淀堵塞地层孔隙，损害和污染油气层，影响酸处理效果，一般说来应缩短反应时间，限定残酸水的剩余浓度在某理效果，一般说来应缩短反应时间，限定残酸水的剩余浓度在某值以上，就将残酸尽可能排出。为此，应在酸化前就作好排液和值以上，就将残酸尽可能排出。为此，应在酸化前就作好排液和投产的准备工作，施工结束后立即进行排液投产的准备工作，施工结束后立即进行排液u酸液返排方式：酸液返排方式：n残酸流到井底后，如果剩余压力残酸流到井底后，如果剩余压力(井底压力井底压力)大于井筒液柱回压，大于井筒液柱回压，靠天然能量即可自喷。对于这类井，可依靠地层能量进行靠天然能量即可自喷。对于这类井，可依靠地层能量进行憋压放憋压放喷排液。喷排液。如果剩余压力低于井中液柱回压，就要用人工方法将残如果剩余压力低于井中液柱回压，就要用人工方法将残酸从井筒排至地面。目前常用的人工排液方法有：酸从井筒排至地面。目前常用的人工排液方法有：抽汲排液法、抽汲排液法、气举排液法以及各种助排方法气举排液法以及各种助排方法 u1、憋压放喷排液法、憋压放喷排液法 n油气井如果位于裂缝发育地带，有广阔的供油、气区，且地层能量充足，油气井如果位于裂缝发育地带，有广阔的供油、气区，且地层能量充足，往往经解堵或沟通裂缝后，一开井就可连续自喷。对于这类井应本着既往往经解堵或沟通裂缝后，一开井就可连续自喷。对于这类井应本着既要尽快排尽残酸，又要少消耗能量的原则，选择合适的油嘴，适当控制要尽快排尽残酸，又要少消耗能量的原则，选择合适的油嘴，适当控制回压进行放喷。油嘴的选择，一般是根据油气和酸水的多少以及压力的回压进行放喷。油嘴的选择，一般是根据油气和酸水的多少以及压力的变化情况，由大到小进行倒换变化情况，由大到小进行倒换u2、抽汲排液法、抽汲排液法n抽汲就是不断排除井内液体，从而降低井内液柱高度，即降低井抽汲就是不断排除井内液体，从而降低井内液柱高度，即降低井筒中液柱的回压，促使残酸流入井底。伴随残酸流入井底的地层筒中液柱的回压，促使残酸流入井底。伴随残酸流入井底的地层流体流体(原油及天然气原油及天然气)的量增多后，井筒内液柱混气程度将逐渐增的量增多后，井筒内液柱混气程度将逐渐增高，比重亦相应下降。在这种情况下，通过多次抽汲、激动和诱高，比重亦相应下降。在这种情况下，通过多次抽汲、激动和诱导，有时可将油气井诱喷。若诱喷成功，则可自喷排液，否则应导，有时可将油气井诱喷。若诱喷成功，则可自喷排液，否则应继续进行抽汲。继续进行抽汲。n抽汲的主要问题是：效率低、速度慢，不能及时快速排出残酸，抽汲的主要问题是：效率低、速度慢，不能及时快速排出残酸，除非能很快转化为自喷，否则对酸化效果有影响除非能很快转化为自喷，否则对酸化效果有影响 u3、气举排液法、气举排液法n气举排液就是用高压压风机将高压压缩气体或邻近的高压天然气，气举排液就是用高压压风机将高压压缩气体或邻近的高压天然气，从环形空间注入井内，压迫套管液面下降，当液面下降到油管管从环形空间注入井内，压迫套管液面下降，当液面下降到油管管鞋时，气体进入油管，使液柱混气并喷至地面。如果井较深，液鞋时，气体进入油管，使液柱混气并喷至地面。如果井较深，液柱回压超过压风机的最大工作压力柱回压超过压风机的最大工作压力(额定工作压力额定工作压力)时，压缩气体时，压缩气体则不能通过油管管鞋进入油管。此时，可采用则不能通过油管管鞋进入油管。此时，可采用“气举阀气举阀”以完成以完成深井酸化气举排液作业。深井酸化气举排液作业。n气举的主要问题是：需要有高压压风机或天然高压气源，另外这气举的主要问题是：需要有高压压风机或天然高压气源，另外这种方法要控制得当，否则由于产生较大的压力波动，对疏松地层种方法要控制得当，否则由于产生较大的压力波动，对疏松地层容易引起出砂。容易引起出砂。u4、助排方法、助排方法 n以上几种排液方式，都是靠降低回压来使地层中的酸化处理液返以上几种排液方式，都是靠降低回压来使地层中的酸化处理液返排出。对于地层能量较低，渗透性差的井，靠这几种方式排液，排出。对于地层能量较低，渗透性差的井，靠这几种方式排液，很难克服处理液的表面张力和毛管阻力，不利于清除地层的堵塞，很难克服处理液的表面张力和毛管阻力，不利于清除地层的堵塞，不能迅速完全地将处理液返排出。而且，返排时间将较长，有的不能迅速完全地将处理液返排出。而且，返排时间将较长，有的井需要花费近半个月长的时间进行排液，不利于提高试油时效、井需要花费近半个月长的时间进行排液，不利于提高试油时效、缩短试油周期、降低酸化作业成本。针对上诉原因，在酸化施工缩短试油周期、降低酸化作业成本。针对上诉原因，在酸化施工中大多还需使用助排措施来促进残酸返排。常用的助排方法有：中大多还需使用助排措施来促进残酸返排。常用的助排方法有：气体助排气体助排(增注液态二氧化碳及氮气排液增注液态二氧化碳及氮气排液)、热力助排、多级气举、热力助排、多级气举排液技术和酸液中添加助排剂排液技术和酸液中添加助排剂(聚氧乙烯醚和含氟活性剂聚氧乙烯醚和含氟活性剂)助排等助排等 4.2.7酸化效果评价酸化效果评价u酸化效果的评价酸化效果的评价n主要是通过油井的酸化施工曲线、酸化前后关井压力恢复曲线、酸化前主要是通过油井的酸化施工曲线、酸化前后关井压力恢复曲线、酸化前后日产油量或采油指数的对比、生产有效期长短、经济效益等来进行效后日产油量或采油指数的对比、生产有效期长短、经济效益等来进行效果评价果评价n1、利用施工曲线分析酸化效果、利用施工曲线分析酸化效果n酸化施工曲线记录了在进行酸化全过程中，地面泵排量、油压、酸化施工曲线记录了在进行酸化全过程中，地面泵排量、油压、累计注入量、吸水指数等随时间变化的关系，基本上能反映整累计注入量、吸水指数等随时间变化的关系，基本上能反映整个施工情况。通过它可以检测施工是否连续，各参数是否达到个施工情况。通过它可以检测施工是否连续，各参数是否达到设计要求，同时也可以根据曲线特征，分析酸化是否起到解堵，设计要求，同时也可以根据曲线特征，分析酸化是否起到解堵，沟通地层等作用沟通地层等作用n酸化施工曲线一般的特点是：施工初始，在一定排量下注酸，酸化施工曲线一般的特点是：施工初始，在一定排量下注酸，挤酸压力会上升到一定值，然后突然下降，之后在较低压力下，挤酸压力会上升到一定值，然后突然下降，之后在较低压力下，大排量注酸。压力突然下降说明酸化起到了解堵、沟通地层的大排量注酸。压力突然下降说明酸化起到了解堵、沟通地层的作用，是地下流动阻力的降低，因而在低压下可大排量注酸。作用，是地下流动阻力的降低，因而在低压下可大排量注酸。如果地层原始渗透率较好，在注入一定量酸液后，压力下降可如果地层原始渗透率较好，在注入一定量酸液后，压力下降可能不明显，而排量、吸水指数将同时明显上升，表明酸化起到能不明显，而排量、吸水指数将同时明显上升，表明酸化起到了解堵或沟通裂缝的作用了解堵或沟通裂缝的作用 n2、用酸化前后关井压力恢复曲线对比酸化效果、用酸化前后关井压力恢复曲线对比酸化效果将酸化前后实测压力恢复曲线叠合起来将酸化前后实测压力恢复曲线叠合起来对比，看关井初期压力恢复情况，如果对比，看关井初期压力恢复情况，如果酸化后关井初始阶段压力上升速度比酸酸化后关井初始阶段压力上升速度比酸化前上升快，说明酸化后地层渗透性变化前上升快，说明酸化后地层渗透性变好，酸化效果较好。如果前后压力恢复好，酸化效果较好。如果前后压力恢复初期速度相等初期速度相等(近似近似)，则酸化效果不好，则酸化效果不好 利用压力恢复曲线求得地层参数利用压力恢复曲线求得地层参数K加以对比，加以对比，用酸化前后测得的压力恢复曲线的直线段用酸化前后测得的压力恢复曲线的直线段分别求得斜率分别求得斜率I1、I2，并用，并用I1和和I2分别计算其分别计算其井的完善系数、地层渗透率及采油指数。井的完善系数、地层渗透率及采油指数。图图4-9为某井酸化前后测得的压力