酸化工艺在油田中的应用

酸化工艺在油田中的应用【摘 要】地层具有不均一性，往往有渗透率极低的地层。为了改善生产层位的地层物性，提高渗透性，油田中经常往地层中注入酸液与地层岩石反应。随着酸化技术的不断发展，这种技术措施也越来越多的被应用与地层解堵中。【关键词】酸化；措施；原理；酸化液；添加剂酸处理通常称作酸化，就是用一定的设备将能与地层中某种成分反应的酸液注入到地层中，使地层的渗透率得以恢复或增加，达到增加产油量或注水量的目的。本文主要是从酸的原理、酸的分类、设计施工、配制、各类添加剂等几方面作简单介绍。一、酸化原理1、碳酸盐岩地层酸化碳酸盐地层主要矿物成分是方解石（caco3）和白云石（camg(co3)2），hcl与其反应如下：caco3+2hcl=cacl2+h2o+co2camg(co3)2+2hcl= cacl2+mgcl2+h2o+co2碳酸盐地层的储集空间主要分为孔隙和裂缝两种类型，对其进行酸处理，就是要解除孔隙和裂缝中的堵塞物或扩大、沟通地层原有的孔隙和裂缝，提高地层的渗透性能。2、砂岩地层的酸化砂岩是由砂粒和粒间胶结物所组成，砂粒主要是石英和长石，胶结物主要为粘土和碳酸盐类，砂岩的油气储集空间和渗透通道就是砂粒与砂粒之间未被胶结物完全充填的孔隙。砂岩酸化一般用土酸，由hcl和hf混合而成，反应式如下：2hf+caco3=caf2+co2+h2o16hf+caal2si2o8=caf2+2alf3+2sif4+8h2o6hf+sio2=h2sif6+2h2o砂岩地层的酸处理，就是通过酸液溶解砂粒之间的胶结物和部分砂粒，或者溶解孔隙中的泥质堵塞物，或其它结垢物的恢复，提高井底附近地层的渗透率。二、酸化分类1、经典分类(1)酸浸：亦称酸洗，是一种清除井筒中的酸溶性结垢或疏通射孔孔眼的工艺。(2)基质酸化：就是在低于岩石破裂压力下，将酸注入地层孔隙（晶间，孔隙或裂逢），主要是扩大孔隙空间，溶解空间内的颗粒堵塞物。(3)压裂酸化：就是在足以压开地层形成裂逢或张开地层原有裂缝的压力下，对地层挤酸的一种工艺。2、酸液分类(1)普通酸液酸化：主要是指用hcl、hcl/hf直接作为工作液进行施工。(2)深部酸化液酸化：主要是指用物理缓速酸或化学缓速酸作为工作液进行施工。3、施工方式分类(1)常规酸化：酸液量小，并且用普通酸液。(2)大型酸化：用酸液量在50方以上的酸处理。(3)压裂酸化：用压裂液和高粘度酸液前置压裂的酸化施工。(4)深部酸化：用缓速酸作为工作液，作用半径在1米以上的酸化施工。三、酸化施工设计1、选井选井是酸化工作的第一步，选井合理，就会给酸化处理成功创造良好的条件。资料收集：资料收集有如下几项：开钻日期、完钻日期、完井日期、完钻井深、水泥返高、固井质量、井底温度、井底压力、泥浆性能、套管程序、人工井底、井斜情况、岩性、油层物性、采取过的措施、目前生产状况等。配方选择：配方包括四种处理液：前置液、处理液、后冲洗液和顶替液。前置液也主要是将地层水与处理液隔开，防止处理液与地层水混合影响性能。处理液是配方的主体，它主要溶解地层组份，改变地层渗透率。后冲洗液，是配方的一种补充体，它主要是将处理液溶解的物质有利于分散和排出，巩固处理液作用效果。顶替液，是用来将酸液顶入地层的一种工作液，使用得当，有利于排液，并能有效地保护地层、油套管。(1)碳酸盐岩地层a.90以下地层：1528%hcl+12%缓蚀剂+0.30.5%活性剂+35%络合剂，顶替液：水或活性水。b.90120地层：2028%hcl+23%缓蚀剂+0.30.5%活性剂+0.3%柠檬酸。c.120以上：28%hcl+4%缓蚀剂+0.30.5%活性剂+0.3%柠檬酸，顶替液：水或活性水。(2)砂岩地层砂岩地层成分、孔隙度、渗透率变化较大，所以配方种类较多。一般地说主要是使用土酸，但是由于有的地层堵塞严重，粘土含量高，用土酸效果不佳，要使用深部酸化；有的地层温度较高，如使用土酸，在地层中反应很快，达不到预期的目的，也要使用深部酸化液。砂岩酸化设计一般是以前置液、处理液、后冲洗液、顶替液为工作液。2、施工方式选择通常施工方式选择包括以下几项内容：(1)管柱：单层和多层合层酸化，下光油管或带凡尔，分层酸化施工带封隔器，以及根据排液要求所下的特殊工具。(2)地面设备：挤酸车用400、700、千型车（根据压力、排量定），运酸、储酸设备。(3)施工步骤：洗井试压前置液处理液后冲洗液顶替液关井排液投产。(4)施工压力、排量：主要是根据是要进行基质酸化还是压裂酸化来定，基质酸化的压力一般低于地层破裂压力，排量也较低，在0.50.8m3/min左右；压裂酸化的压力高于地层破裂压力，低于套管耐压，排量相对大些，一般在1.53.0m3/min；(5)施工指挥：主要是由一个人来指挥连接管线、执行设计挤液顺序、控制压力和排量、收集压力和排量数据、从压力、排量变化上来分析酸化的初步效果，从而保证施工顺利进行。(6)安全措施：主要是说明要采取的措施，如井口，施工应带的安全用具、药品等。3、注意事项(1)酸化设计的资料，一定要收集齐全。(2)选择配方和酸液用量，要严谨和切合实际，考虑到货源、运输、施工条件、经济性等诸种因素。(3)施工方式选择要根据井况、施工队伍素质、设备情况来定。(4)设计一旦确定就要按设计执行，不可轻易改动，如有变动应在充分论证之后执行。四、酸液添加剂下面简单地介绍一下各类酸液添加剂。1、缓蚀剂缓蚀剂是用来加入酸液中，起到保护地面设备和井筒管柱的一种添加剂。缓蚀剂按缓蚀方式分为两大类：第一类（阳级型）的作用是使缓蚀剂与金属表面阳级区共用电子对，这样建立起来的化学键能中止流区的反应；第二类（阴级型）主要通过静电引力作用，使阴性缓蚀剂吸附在阴极区上，形成一层保护膜。2、表面活性剂表面活性剂用于酸处理的目的是：油酸脱乳、降低界面张力、改变地层润湿性、加速返排、防止淤渣形成。3、络合剂常用的络合剂有冰醋酸，使用浓度3%；90150地层用柠檬酸，使用浓度0.3%。五、酸液配制酸液配制主要按设计要求进行，应该做到配制池干净、用料准确、充分搅拌、各种处理液分开配制等，特别酸液配制一定要有技术人员在场，以保证质量；另外要注意安全。六、酸化施工施工包括施工前准备、连接车辆、挤工作液、排液等几项内容。分述如下：1、施工前准备工作起出井内原管柱、下入酸化管柱、洗井、备池子、酸罐、装井口、备安全装置、排液池子、确定试挤等。2、正式施工摆好车辆，就位后连接管线。连接完毕，关闭井口闸门，试压要求的压力，不刺不漏为合格。试压结束后，替酸、挤酸过程中，要注意泵压、套压、排量的变化，以及时调整施工参数；替酸、挤酸顺序严格按设计进行，同时要注意酸罐液面变化，防止泵入空气发生事故。3、排液施工结束后，关井反应一段时间，一般0.53小时。然后排液，首先是放喷，如不喷时采用抽汲气举、氮气混排等几种方法排液；如是确实排不出液时，则下泵抽汲，一定要将地层中的残酸排出；因为残酸滞留时间过长、过量，容易产生二次沉淀，堵塞地层，或是酸处理后产生的一些颗粒又沉淀，影响酸化效果。排液工作一定要及时认真执行，如果排液不好，有可能酸处理无效。七、酸化效果统计与分析从以下几个方面进行：(1)处理前后产油量、注水量对比；(2