毕业设计（论文）-砂岩油层酸化应注意的问题.doc

延延安安职职业业技技术术学学院院 毕毕 业业 论论 文文 题题 目目： 砂砂岩岩油油层层酸酸化化应应注注意意的的问问题题 所所属属系系部部 ： 石石油油工工程程系系 专专 业业： 油油气气开开采采技技术术 年年级级班班级级 0 06 6 采采油油（ 1 1）班班 作作 者者： 学学 号号： 0 06 61 13 39 95 50 01 11 10 00 02 21 12 28 8 指指导导老老师师： 评评 阅阅 人人： 目目 录录 一、地质部分（砂岩的结构及构成）一、地质部分（砂岩的结构及构成）.4 二、酸化部分（酸化的原因及过程）二、酸化部分（酸化的原因及过程）.4 三、酸化工作液的优化三、酸化工作液的优化.5 四、造成砂岩油层损害的原因四、造成砂岩油层损害的原因.5 五、工艺参数的优化五、工艺参数的优化.7 六、实例分析六、实例分析.7 （一）（一） 储层的主要损害储层的主要损害.7 七、谢七、谢 辞：辞：.9 八、参考文献：八、参考文献：.10 贺晓亮 砂岩酸化应注意的问题 2 砂岩酸化应注意的问题砂岩酸化应注意的问题 摘要：摘要： 根据近年延长油矿部分采油厂油水井酸化的认识，提出砂岩油层酸化的关键在于 研究储层的损害类型和分析储层矿物的含量，是酸化工作液体系配方与工艺参数优化 设计的基础，分析总结了砂岩储层常见的损害类型、酸岩反应和二次损害，以实例论 述了砂岩油层酸化应注意问题的重要性。 关键字：砂岩酸化、配伍性、二次损害、酸岩反应、损害类型、酸渣 酸化工艺作为低渗油藏改造的增产措施之一，得到越来越广泛的应用，分析储层的污 染物、研究不同酸液与矿物间的反应及相应的反应沉淀物，从而提高酸化有效率，延 长有效期，成为近十年砂岩酸化研究的发展方向。 贺晓亮 砂岩酸化应注意的问题 3 According to the extension of oil fields in recent years, some oil wells in Oil Production Plant of acidification, the sandstone reservoir lies in the study of acid damage to the type of reservoir and reservoir mineral content analysis is the system working fluid acidification formula designed to optimize process parameters and the basis for analysis of summary sandstone reservoirs of the common types of damage, acid-rock reaction and secondary damage, to examples of acidification on the sandstone reservoir should pay attention to the importance of the issue. Keywords: sandstone acidizing, compatibility, secondary damage, acid-rock reaction, damage type, acid residue Acidification of the transformation process as a low permeability reservoir, one of the output measures, growing a wide range of applications, analysis of the reservoir of pollutants, acid and minerals of different inter-reaction and the reaction of the corresponding sediments, thereby enhancing the efficient acidification to extend the validity period of sandstone over the past decade the development direction of acidification research. 贺晓亮 砂岩酸化应注意的问题 4 一、地质部分（砂岩的结构及构成）一、地质部分（砂岩的结构及构成） 砂岩是指主要由砂(10.8 粒级的陆源碎屑颗粒）组成的碎屑岩。在砂岩中砂的含 量大于 50，砂岩的碎屑成分较为复杂。砂级碎屑组分以石英为主，其次是长石和各 种岩屑，有时含云母和绿泥石等碎屑矿物。砂岩分类有各种不同方案，意见不一致。 但是主要砂岩类型有三类，即石英砂岩、长石砂岩和岩屑砂岩。 砂岩在形成过程中，主要由基质、胶结物和不同大小的粒级（粗中细三级） ，通过 搬运、沉积、压实作用形成的具有孔隙性和渗透性的岩石。 由于砂岩颗粒的粒度不同，形态各异，其分选性也有很大的变化。所以砂岩层段 的岩性、物性、分选性、孔隙结构等性质结合起来，体现为砂岩储层的均质性和非均 质性。这里主要指砂岩储层的层内非均质性。因为一个单砂层内部碎屑颗粒粒度大小 在垂向上的分布是不同的。按粗粒、中粒、细粒，在砂岩层内自上而下的不同分布， 基本分为五种基本类型，即正韵律、反韵律、复合韵律、均匀韵律和薄互层韵律。其 中各自的渗透率、孔隙度均不同，因此油、气、水在层内具有连通性和流动性。由于 在储层内总是有一定的孔隙、裂隙或溶洞，所以储层内的流体在渗流过程中，总是遵 守能量守恒定律的，在储层中主要是通过渗滤的方式，由机械能高的地方向机械能低 的地方流动或以扩散的形式使同一储层内各个方向上的浓度趋于平衡。通过这两种方 式使储层内流体被运移并集中在了一起。 二、酸化部分（酸化的原因及过程）二、酸化部分（酸化的原因及过程） 然而在油井开采前或开采过程中，由于施工不当或入井液与储层流体不配伍，如： 钻井过程中，钻井液固相颗粒的滤失；压裂液残留物的滞留及酸化时的二次沉淀等原 因，难免使储层出现次生堵塞。针对这一问题就必须对储层进行酸化处理，即向地层 泵入一种或几种酸液及添加剂的混合物，利用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。其作用是 ：（1）沟通原生孔喉，增加油层的连通性。 （2） 解除次生堵塞。原理是：（1）利用酸与地层中某些矿物进行反应，溶蚀储层中的连通 孔隙，天然裂缝及人造裂缝壁面岩石，增加流体在孔隙、裂缝中的流动空间。 （2）与 井底附近空隙中的堵塞物质起反应解除污染物堵塞，并尽可能地将其反应物返排至地 贺晓亮 砂岩酸化应注意的问题 5 面。以最大限度的恢复，提高近井地带的渗透率。 前述已及，砂岩的油气储积空间和渗流通道都是砂粒与砂粒之间未被胶结物完全 充填的孔隙。故砂岩地层的酸处理，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他结垢物。砂岩地层的酸处理中常用的酸液体系有： （1）常规土酸。即 1015浓度的盐酸和 38浓度的氢氟酸与添加剂所组 成的混合酸液，主要用于处理近井地层。 （2）氟硼酸，其注入地层能生成氢氟酸，目的在于达到低渗透砂岩油层的深部酸 化，克服酸化初期增产而后产量迅速下降的普遍性问题。还可起到防膨固砂的作用。 （3）自生酸体系 用有机脂水解成为相应羧酸 与铵盐反应生成氢氟酸土酸，能降低酸盐反应速度并增加酸的有效作用距离。 上述酸液体系中最常用的是常规土。其现场施工较为简单，一般施工顺序为： 注前置液注土酸注后置液注顶替液 三、酸化工作液的优化三、酸化工作液的优化 在上述工作的基础上，就可以初步确定酸化工作液体系。根据矿物成分中石英和 长石的含量，基本可以确定盐酸和氢氟酸的浓度；根据矿物中粘土矿物的主要类型和 含量可以确定必须添加的防止损害的化学添加剂；依据储层原油和地层水性质可以确 定是否需要加入表面活性剂和抗酸渣剂、粘土稳定剂等；依据孔渗和损害成因、类型、 温度等可确定是否需要加缓速剂，实现深度酸化。酸化时必须针对施工井层的具体情 况选用适当的酸液，选用的酸液必须符合以下几个要求： （1）能与油层岩石反应并生成易容的产物; （2）加入化学添加剂后，配置成酸液的化学性质和物理性质能满足施工要求（特 别是能够控制与地层的反应速度和有效的防止酸与施工设备的腐蚀） （3）施工方便，安全，易于返排。 （4）价格便宜，来源广 在综合考虑的情况下得出合理优化的方案。 四四、造成砂岩油层损害的原因、造成砂岩油层损害的原因 贺晓亮 砂岩酸化应注意的问题 6 由于在酸化施工作业中的许多原因使油层受到损害。可归纳为两个主要方面。一 方面是酸与油层岩石和流体不配伍造成的损害；另一方面是由于不合理施工造成的损 害。 一）酸液与油层岩石和流体不配伍造成的损害一）酸液与油层岩石和流体不配伍造成的损害 （1）酸液与油层岩石不配伍造成的损害 A：酸液的冲刷及溶解作用造成的微粒运移。如：高岭石类粘土和伊利石类土、 绿泥石类粘土，在酸化过程中会不同程度的使油层岩石的颗粒或微粒松散，脱落并运 移，从而破坏岩石的结构，引起地层出砂或骨架破坏，堵塞地层，严重时则造成地层 坍塌。 B：酸液与岩石矿物反应产生二次沉淀，如铁质沉淀、氢氟酸反应产物沉淀。 C：酸液不能穿透岩石和垢面上的有机覆盖层，而导致处理失败。 （2）酸液与油层流体不配伍造成的损害。 A：酸液与油层中原油不配伍。 当酸液与油层中 沥青原油相接触，就会产生酸渣，即由沥青，树脂，石蜡和其他 高分子碳氢化合物组成，是一种胶状不溶性产物，也是堵塞孔道的主要产物。 B：酸液与油层中的水不配伍。 由于油层中的水本身含钾离子 K+、钠离子 Na+、镁离子 Mg2+、铁离子 Fe2+、Fe3+铝 离子 AL3+等离子，或酸化过程中不断生成上述离子时就会产生有害沉淀，尤为氢氟酸 与他们相遇时会生成氟化物沉淀： 2K+SiF62-=K2SiF6 2Na+SiF62-=NaSiF6 二）不合理的施工造成的损害二）不合理的施工造成的损害 （1）由于施工管线设备锈蚀物带入油层生成铁盐沉淀。不论配液过程中或是施工 设备、管线、管柱等，外来溶于酸液中的铁大多为三价铁离子，在地层中当残酸 PH 值 降到一定程度时，就会产生沉淀。如：氢氧化铁(Fe(OH)3)絮状沉淀物，硅酸盐沉淀物 （2）施工参数设计不合理 选择施工方式(正注、反注) 施工压力，压裂车台数若施工压力过大，则造成地层压穿或设计酸液量不够， 致使酸化效果不明显或酸化失败。 酸液浓度和有效距离的控制，由现场经验公式： 贺晓亮 砂岩酸化应注意的问题 7 Q=R H 2 Q酸液用量 R酸化半径 H油层厚度 油层段有效孔隙度 并根据具体井况资料而定酸液用量，由式中可以看出酸液用量与酸化半径的平方、 油层厚度、油层段有效孔隙度成正比关系。像长石含量高的砂岩，当酸液浓度和处理 规模过大时，会削弱岩石结构的完整性，且从在着酸化后二次沉淀问题，可能导致酸 化失败。 （1）排液不及时造成的损害 当残酸浓度降到很低时，就会产生氢氧化铁（Fe(OH)3） 、氢氧化硅(Si(OH)4)等沉 淀，故关井的时间也是十分重要的。根据现场经验通常土酸酸化井施工四十分钟左右 后,就要及时开井抽汲排酸或强排酸液，而有机酸化压井，在施工结束四小时后开始返 排。 五五、工艺参数的优化、工艺参数的优化 为减少酸化过程中形成二次损害物质的量，需要对各种酸的用量、施工过程中的压 力进行优化，对这些参数优化的前提是对储层损害和岩石矿物特性及油藏特征的认识 与理解。通过降低酸岩反应温度可减少反应过程中形成的二次沉淀物的量；控制合适 的酸量，可有效解除损害，保持近井地带的堵塞和扩大孔隙流动空间；通过恰当提高 排量，可减小近井地带的过度反应，增大酸作用距离和减少酸岩反应二次沉淀物的形 成。 六、实例分析六、实例分析 （一一） 储层的主要损害储层的主要损害 蟠龙油层储层物性属特低渗透级，储层具有低渗、小孔喉、多层、非均质性严重 的地质特点，经过近十年开发，目前大多数油井、注水井应人为污染造成工作压力逐 渐增加，生产注入量逐渐减小。通过分析认为，储层在开发过程中受外来液体与储层 不配伍，造成近井地带储层孔喉堵塞。其中以粘土膨胀运移堵塞为主要的伤害因素。 贺晓亮 砂岩酸化应注意的问题 8 （二）储层的矿物特点储层的矿物特点 蟠龙油田的岩心中石英含量、长石含量很高，而且含有大量岩屑，成分很复杂， 反映了储层的低渗特点。 在酸化中，应尽量避免 HF 在近井地带与长石过多反应，形成大量的氟硅酸钠和氟 硅酸钾沉淀，同时保持低 PH 值，减少硅胶的沉淀量，增大活性 HF 的作用距离。 依据蟠龙油田粘土矿物的含量，在配液中重点考虑了防止微粒运移和膨胀的粘土 稳定剂，阻止氢氧化铁形成的铁离子稳定剂。 （三）酸化特例酸化特例 1、延长油矿蟠龙采油厂，蟠 20247 井位于蟠龙镇榆树峁，地属鄂尔多斯盆地陕 北斜坡构造。储层为长2油组，井深 809.8 米，油层厚 1.5 米，孔隙度 11.89，含油饱 和度 41.25 泥质含量 20，渗透率 3.18md。日产液 0.8 吨，日产油 0.4 吨，含水 50左右。分析认为该井产状不佳是由于前面施工作业中对油层污染所致，该井为典 型的细小微粒运移造成孔喉堵塞所引起的产量下降。经酸化作业后该井产量由酸化前 的 0.2m3/日，到酸化后 15 天测产，其产量能达 1.44m3/日，到施工后 3 个月后测其为 1m3/日（测产时间为甲方连同施工单位，在施工后十天至三个月内分期进行测量）属 于同批酸化增产作业中最成功的一例。 2、延长油矿蟠龙采油厂，蟠 20167 井位于蟠龙镇上坪村。产层为长2油组，井 深 820 米，油层厚 1.5 米，孔隙度 15.19，含油饱和度 47.02，渗透率 4.02md。日 产液 1.1，日产油 0.5，含水 55左右分析认为该井产状不佳可能是由于前面施工作业 中对储层造成伤害所致，像入井液与储层不配伍造成储层结垢，严重堵塞孔喉孔隙因 而使产量大为降低所致。所以该井为典型的结垢堵塞，经过增产作业后，产量由原来 施工前的 0.216m3，到施工后半月的 1.8m3，同样为同批酸化增产作业中最成功的一例。 综上所述，酸化作业