《酸化工艺技术》PPT课件.ppt

1,碳酸盐岩地层酸化技术 砂岩地层酸化技术 评价选层与酸化室内评价技术 酸化工艺技术新进展 主要研究方向,主要内容,2,碳酸盐岩储层酸化技术,第一部分,3,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,4,引 言,酸化溶解物 1、基质矿物 2、堵塞物(伤害物) 主要使用的酸液 1、盐酸 2、磷酸 3硝酸或硝酸+盐酸 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、吲孔,非均匀刻蚀-导流能力,5,引 言,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 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),6,一 、 液体选择,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,7,一 、 液体选择,反应性,化 学 组 成,表 面 积,碳酸盐基质结构图,大比面,8,一 、 液体选择,碳酸盐裂缝基质系统,基质,微缝,9,一 、 液体选择,人工大裂缝,缝大 比面小 反应速 度小,酸蚀裂缝,基质,井眼,10,碳酸盐岩储层酸化时酸液应用指南,一 、 液体选择,11,三 碳酸盐岩酸化工艺技术,1.酸化机理研究 1.1石灰岩与盐酸反应机理研究 1.2白云岩与盐酸反应机理研究 酸岩反应过程 系统反应动力学研究 表面反应动力学研究 影响酸岩反应速度因素研究 影响酸蚀形态及导流能力因素的研究 酸液滤失机理研究 酸化效果评价方法研究,12,2. 酸化工艺技术研究 2.1 基质酸化工艺技术(常规酸化) 原理: 利用酸液溶解地层岩石孔隙及裂缝中 堵塞物,扩大油气渗流通道. 技术关键: 蚓孔生长发育规律研究 最佳注酸速度研究 最佳注酸强度研究 关井时间及返排速度研究 孔隙型,裂缝型及复合型地层基质酸化工 艺技术研究. 工作液：1520盐酸酸液添加剂 工 艺：简单，连续注入酸液,13,蚓孔(酸蚀孔)(Wormhole)的分形形态,14,2.2 普通酸压工艺技术 原理:用酸液压开并刻蚀裂缝,获得高导流能 力的人工裂缝,改善油气渗流条件. 关键技术: 酸液滤失机理 酸液有效作用距离研究 酸蚀裂缝导流能力研究 普通酸压优化设计方法,15,2.3 前置液酸压工艺 原理: 先用高粘前置液压开储层或延伸储层原有裂缝，后注入酸液，改善储层的导流能力，使油气井增产。 前置液作用 压裂造缝降温降滤 降低反应速度，提高酸液效率，延长酸液有效作用距离 技术关键: 酸液滤失机理 酸液有效作用距离研究 酸蚀裂缝导流能力研究 前置液酸压优化设计方法 酸液和压裂液的选择:配伍,粘度比,破胶返排 指进现象的产生和模拟-界面过渡带处理,16,前置液酸压中的滤失情况,17,工作液： 酸液1528盐酸酸液添加剂，用量可油地层情况优化得到，一般为刻蚀裂缝体积的23倍。 前置液羟丙基瓜胶，改性田箐，魔芋胶等。用量为整个注入量的1/3-1/2. 工 艺： 前置液酸液(普通盐酸，降阻酸，胶凝酸，泡沫酸),18,2.4交替相前置液酸压工艺技术 原理: 用不同流体粘度和反应特性差异,在交替注入过程中获得非均匀刻蚀裂缝,降低酸液滤失,从而获得较长的酸液有效作用距离和较高的酸蚀缝导流能力 关键技术: 酸液和压裂液的选择:配伍,粘度比,破胶返排 蚓孔生长发育规律的研究-滤失控制机理 指进现象的产生和模拟-界面过渡带处理 各级注入量的优化组合,19,酸液在压裂液中的指进、反指进现象,20,交替注入前置液酸压中的滤失情况,21,2.5 降滤酸压工艺技术 原理:在酸压过程中随酸液注入降滤剂或改变酸液滤失性,达到降低滤失, 提高酸液效率的作用. 关键技术: 降滤剂的选择及加入方法和加入量的确定 泡沫降滤时,起泡剂和泡沫稳定剂的选择 乳化降滤时,乳化剂和破乳剂的选择,22,2.5 延迟酸压工艺技术 原理:针对高温(120度以上)深井储层或微裂缝酸化酸岩反应速度特快,很难达到深度酸化目的, 使用延迟酸,让其在地层某一温度下才逐渐释放酸液,实现在地层深部产生溶解反应,从而达到深度酸化目的,增大酸液有效作用距离.,适用条件：深部酸化，可配合常规酸和胶凝酸联合使用，用延迟酸解决深部酸化问题，用常规酸和胶凝酸解决浅部酸化，提高近井地带裂缝导流能力。,23,关键技术: 据不同地层要求确定延迟剂类型及起始酸释 放温度 延迟酸液配方确定 延迟酸化工艺技术参数优化设计 延迟酸化工艺与其他工艺技术的配合运用,24,延迟酸RA体系（液体类） R-2 延迟主剂,由烯烃类化合物、氯气与催化剂反应制得 R-3 延迟剂副剂，由芳烃类化合物氧化后制得 R-4 助溶剂，由无机类物质及表面活性剂复配 三种物质加水配制成延迟酸，在地层温度下，可缓慢释放出酸液（无需加入HCl），从而达到延迟酸岩反应速度的目的.,25,延迟酸产生HCl浓度与温度关系曲线,26,2.6 闭合酸压工艺技术 原理:酸压形成一定长度的酸蚀裂缝后,降低 注入压力,使井底裂缝压力低于闭合压 力下注酸,以提高近井带裂缝导流能力. 关键技术 酸压过程中闭合时间的确定 闭合酸蚀裂缝长度的确定 闭合酸化时泵压及排量关系确定 闭合段酸液类型及酸液配方确定,27,适用范围：软地层(如白垩Chalk地层) 难以形成非均匀刻蚀 被刻蚀的裂缝表面被酸软化，凸起部分不能支撑裂缝 地层岩石本身强度不够 后果：酸蚀裂缝导流能力低,28,2.7 平衡酸压工艺技术 原理:先对处理层压裂达到所需的几何尺寸，然后注酸保持与裂缝壁面的漏失平衡，现场施工要将压力控制在裂缝延伸压力下，闭合压力。目的在于最佳近井带溶蚀量，提高导流能力；防止裂缝“顶天立地” 关键技术 酸压过程中滤失量的确定 平衡酸压时泵压及排量关系确定 平衡时酸液类型及酸液配方确定 适用范围 致密储层；有气顶、底水地层及低温白云岩,29,2.8 酸压综合技术 原理:结合酸压,交替注入,闭合酸压及延迟酸的酸化工艺技术. 关键技术: 几种工艺的优化及协调 可提供:相应的设计软件,30,砂岩储层基质酸化技术,刘 平 礼,石油工程系采油研究所,第二部分,31,引 言,酸化溶解物 1、基质矿物 2、堵塞物(伤害物) 主要使用的酸液 1、HF+HCl 2、NH4F & HCl 反应特点 1、多矿物反应(石英长石粘土碳酸盐) 2、多孔介质中,32,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 研究方向 1、酸液及添加剂 2、沉淀物的预防 3、优化设计(工艺和参数),引 言,33,一 、 液体选择,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,34,酸液接触岩石后形成下列现象: 基岩结构的破坏 微粒的释放和沉淀的形成 润湿性的改变,敏感性取决于地层矿物与酸的反应性,反应性取决于岩石结构和矿物在岩石 中的分布.,矿物敏感性,35,一 、 液体选择,反应性,化 学 组 成,表 面 积,石英 长石 燧石 云母,二次胶结物 (碳酸盐,石英),粘土孔隙相嵌,粘土孔隙充填,孔隙充填物,骨架,砂岩的典型结构图,36,一 、 液体选择,石 英 燧 石 长 石 云 母 高 岭 石 伊 利 石 蒙 脱 石 绿 泥 石 方 解 石 白 云 石 铁白云石 菱 铁 矿,砂岩矿物的表面积及溶解度,矿物名称,表 面 积,溶解度 HCl HCl+HF,低 低至中等 低至中等 低 高 高 高 高 低至中等 低至中等 低至中等 低至中等,不溶解 不溶解 不溶解 不溶解 不溶解 不溶解 不溶解 低至中等 高溶解 高溶解 高溶解 高溶解,很低 低至中等 低至中等 低至中等 高溶解 高溶解 高溶解 高溶解 高溶解有CaF2沉淀 高溶解有CaF2沉淀 高溶解有CaF2沉淀 高溶解,37,一 、 液体选择,选液方法,有效地清除伤害,提高地层渗透率,防止沉淀,溶 解 度,粘土含量,38,砂岩酸化时酸液应用指南,条 件 酸 液,HCl溶解度20% 仅用 HCl 高渗透(100md以上) 高石英(80%),低粘土(20%) 13.5%HCl+1.5%HF (1) 高粘土(20%) 6.5%HCl+1%HF (2) 高铁绿泥石粘土 3%HCl+0.5%HF 低渗透(10md或更低) 低粘土 6%HCl+1.5%HF (3) 高绿泥石 3%HCl+0.5%HF (4),注: (1) 用15%HCL预冲洗 (2) 用螯合的15%HCL 预冲洗 (3)用7.5%HCL或 10%醋酸预冲洗 (4) 5%醋酸预冲洗,一 、 液体选择,39,一 、 液体选择,液体选择的其它标准,储层条件,伤害清除机理,地层流体,油 和 气,地 层 水,地 层 温 度,地 层 压 力,溶 解 作 用,溶 解 悬 浮,溶 解 稳 定,40,二.砂岩酸化技术 1.砂岩储层酸化机理研究 砂岩与HF反应动力学研究 砂岩与HF反应热力学研究 影响砂岩与酸的反应速度因素 酸液在多孔介质中的反应规律 酸岩反应中的反应前沿及储层渗流条件 变化规律,41,2. 砂岩储层酸化工艺 2.1常规酸化工艺 -原理: 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 -关键技术: 针对储层物性及矿物特性选择酸液体系 酸化工艺参数优选 施工质量保证 -可提供:相应的酸液配方,已编制出设计计算软件,42,常规酸化工艺常用工序：,1.洗井，用12m3HCl正替入油管后用清水正洗井一周 目的：清除管壁脏物及铁锈 2.注前置液：815盐酸作预处理 目的：溶解碳酸盐岩类矿物，防止CaF2 顶走地层水，防止Na2SiF6、K2SiF6 清洗近井带油垢 保持较低的pH值 3.土酸液：(8-15%)HCl+(3-6%)HF 作用：HCL溶解碳酸盐类胶结物，并保持pH值，HF溶解石英长石及粘土矿物 目的：沟通并扩大孔道，提高地层渗透性 4.注后置液：油井柴油等或15HCl,气井用酸或气(N2,天然气) 目的：恢复地层固相及沉淀性酸反应物的亲水性，防止乳化生成 5.注顶替液:活性水或NH4Cl溶液,43,2.2暂堵酸化工艺 原理: 在酸液中加入暂堵剂,注酸时暂时堵塞高渗层,酸化低渗层,实现在多层油藏或大厚层油藏中沿纵向的均匀布酸,均匀解堵改善纵向出油剖面或吸水剖面.,44,-关键技术 据井层条件选择酸液体系 据井层条件选择暂堵剂类型 据储层物性及孔喉大小选择暂堵剂粒径分布 暂堵剂注入工艺。 暂堵酸化工艺参数的优化。 -可提供 用于油井酸化的暂堵剂DZ1 用于水井酸化的暂堵剂DZ2 用于气井酸化的暂堵剂DZ3。 暂堵酸化优化设计软件。,45,2.3 深部酸化技术 原理:由于酸在砂岩多孔介质中的反应速度太快, 酸化解堵半径小, 采用在地下生成盐酸和HF技术，实现深部酸化目的。 这些技术包括： 氟硼酸酸化工艺技术； 地下自生土酸技术; 缓冲调节土酸技术; “5H+酸”酸化技术等。,46,-技术关键 酸液体系及针对具体储层的酸液配方选择。 地下生成酸的效率（条件） 据解堵要求的深部酸化工艺参数优化设计。 -可提供 深部酸化的DPHF和DPH技术 “5H+酸”酸化工艺技术 氟硼酸酸化、地下自生土酸、缓冲调节土酸 DPHF、“5H+酸”等酸化设计软件。,47,2.4 新型解堵酸化技术 -原理: 钻井、完井、修井作业过程中可能引入许多堵塞物（无机和有机物）,有些堵塞物是用HF和HCL所不能溶解的，因而酸化不能有效解堵.研制的新型解堵酸液可以溶解目前大多数HF和HCL所不能溶解的堵塞物,从而可以有效地进行酸化解堵，提高酸化效果。,48,-关键技术 新型酸液溶解各种堵塞物的效率 新型酸液的酸化实施工艺 酸化工艺参数的优化 -已研制出新型解堵酸液体系及配套的实施工艺,例：SAR酸化解堵剂,49,2.5 堵水酸化联作技术技术,-原理: 油井生产中后期，有些产层含水高达98100，已不具备开采价值但相当一部分产层还有很大生产潜力，问题在于把水层堵住，释放油层。本项技术采用耐