多氢酸酸化技术.ppt

2020 2 16 1 多氢酸酸化技术 多氢酸酸化技术 前言 多氢酸酸化技术是高升工程技术处通过与石油院校合作 并结合辽河油田的地质情况开发出的适合辽河油田砂岩油藏油 水井解堵的一项新技术 从2007年室内试验到目前 该技术先后在高采 欢采 沈采 曙采二十余口油 水井成功实施 取得了良好的增油 增注效果 也为辽河油田油水井的增产增注提供了一个新的技术选择 2020 2 16 3 汇报提纲 一 常规砂岩酸化存在的问题二 多氢酸酸液体系介绍三 酸化方案四 多氢酸的应用实例五 多氢酸酸化现场及检验报告六 结论七 选井 一 常规砂岩酸化存在的问题 常规砂岩酸化主要是以盐酸 氢氟酸体系 即土酸体系基质酸化作为常用的酸液体系 主要是利用酸液清除生产井 注入井近井地带的污染 恢复地层渗透率或者溶蚀地层岩石胶结物以提高地层渗透率 多氢酸酸化技术也是针对砂岩油藏的酸化解堵技术 其应用效果 优于常规酸化技术 2020 2 16 4 一 常规砂岩酸化存在的问题 通常砂岩的骨架由石英 硅 长石 燧石和云母组成 这些矿物与从原生水沉淀出来的次生矿物胶结在一起 占据了原来的孔隙空间 例如 膨胀的石英矿物和碳酸盐岩以及孔壁的粘土会胶结而堵塞孔道 由于钻井 完井 修井等工作液的侵入 地层岩石的孔隙度和渗透率将减小 这些工作液会使粘土膨胀和分散 甚至会沉淀生成水垢 从而破坏岩石基质 同样 在高渗透率地层中 一些微粒在高压下将侵入地层 堵塞孔隙 2020 2 16 5 一 常规砂岩酸化存在的问题 但常规酸化存在以下两个大的问题 1 反应速度过快砂岩酸化是表面反应控制而不是扩散传质控制 这意味着酸化反应一旦发生其速度就会相当快 土酸与矿物反应速度快 酸液都消耗于井眼附近 穿透的距离就小 酸化效果差 且易使井壁岩石遭到破坏粘土的表面积比石英的表面积大 若要提高它们的溶解度 即使注入更多的酸液也不能让石英矿物与酸液接触和溶解 而且 注入的酸液越多 越多的粘土和胶结物就会被溶解 特别是在大孔隙中 地层会变得越来越脆弱 直到地层最后又被重压实 形成低孔隙度和低渗透率的压实地层 2020 2 16 6 一 常规砂岩酸化存在的问题 2 二次沉淀对地层有新的伤害现存的缓速酸 HF酸体系已经在尝试解决二次沉淀问题 但是这些体系不能克服酸与粘土和石英界面的反应速率的巨大反差 砂岩与HF酸反应生成物有非晶化合物 复杂的氟硅酸盐 氟铝酸盐和氟盐 这些化合物具有很低的溶解度 它们在很低浓度条件下达到饱和 并且在不同浓度下生成沉淀 对地层造成新的伤害 二 多氢酸酸液体系介绍 多氢酸酸液体系能有效地解决上述常规酸化中的问题 这种新的酸液使用一种膦酸酯复合物和氟盐反应生成HF 由于这种膦酸酯复合物含有多个氢离子 因此被称为多氢酸 用于砂岩地层酸化的膦酸酯复合物的通式如下 R1 R R4R2 C P O R3 O R5R1 R2 R3是氢 烷基 芳基 膦酸脂 磷酸脂 酰基 胺 羟基 羟基基团等 R4 R5是由氢 钠 钾 铵或有机基团组成 2020 2 16 8 二 多氢酸酸液体系介绍 1 基本原理多氢酸酸化的基本原理是 膦酸酯复合物和氟盐反应生成HF HF再与储层岩石反应 实质上与砂岩储层反应的物质仍然是HF 但膦酸酯复合物可以逐步电离出氢离子与氟盐反应 缓慢生成HF和膦酸盐 在低pH值环境下膦酸酯复合物电离出的氢离子的浓度将保持较低的水平 HF的浓度也就保持较低的水平 并且膦酸酯复合物和氟盐形成了一个缓冲调节体系 2020 2 16 9 二 多氢酸酸液体系介绍 当HF与岩石矿物反应消耗掉一部分时 平衡被打破 反应向HF生成的方向进行 溶液中的氢离子浓度降低 但同时膦酸酯复合物电离平衡也被打破 膦酸酯复合物将释放出部分氢离子 一直到溶液重新建立新的平衡 因此只要溶液的浓度足够大 酸液中HF的浓度基本保持恒定 酸液与岩石矿物的反应速度是常数 多氢酸还由于物理吸附和化学吸附作用在粘土表面形成一层 薄层 这一 薄层 可以减缓酸液与粘土矿物的反应速度 也可达到缓速的目的 2020 2 16 10 二 多氢酸酸液体系介绍 多氢酸还对溶液中多价金属离子具有络合能力 并且可以在很低的浓度下将金属离子 鳌合 于溶液中 从而使一些容易生成沉淀的金属离子保持溶液状态 同时 多氢酸对Ca2 Na 等离子有很强的吸附能力 使之很难有机会与F SiF形成氟盐沉淀和氟硅酸盐沉淀 从而抑制二次沉淀生成 也就避免了二次污染发生 2020 2 16 11 二 多氢酸酸液体系介绍 2 多氢酸的特性研究2 1多氢酸的氢离子浓度 2020 2 16 12 二 多氢酸酸液体系介绍 2 2多氢酸体系与石英的溶蚀试验实验温度70 常压 2020 2 16 13 从左面的溶蚀曲线可以看出 多氢酸对石英的溶蚀率反应初始时相当 反应60分钟 土酸的最终溶蚀率为18 多氢酸体系为30 二 多氢酸酸液体系介绍 2 3多氢酸与粘土的溶蚀实验实验温度70 常压 2020 2 16 14 从上面的溶蚀曲线可以看出 多氢酸对粘土的溶蚀率从反应开始就一直低于土酸 反应进行到120分钟的时候 土酸体系的最终溶蚀率为98 多氢酸体系为34 二 多氢酸酸液体系介绍 2 4多氢酸润湿性实验一般酸液将加入阳离子表面活性剂作为缓速剂来抑制反应速度 这个方法容易导致地层伤害这种伤害是由于表面活性剂的润湿性质很难逆转从而对储层渗流造成不利的影响 试验采用多氢酸和HCL HF的混合酸液 分别考察混合酸液在甲苯和甲醇中的互溶情况 从试验结果发现 混合酸液体系在甲苯中凝聚 在甲醇中分散 试验结果表明多氢酸和HCL HF的混合酸液体系是水湿性质 2020 2 16 15 二 多氢酸酸液体系介绍 2 5多氢酸酸化流动效果评价试验2 5 1盐酸 氟硼酸体系 2020 2 16 16 处理液1是8 HCl 1 5 HF 处理液2是8 HCl 8 HBF4 实验温度 80 C 二 多氢酸酸液体系介绍 2 5 2氟硼酸体系处理液是8 HCl 8 HBF4 实验温度 80 C 2020 2 16 17 二 多氢酸酸液体系介绍 2 5 3多氢酸酸液体系处理液是3 多氢酸酸液体系 实验温度 80 C 2020 2 16 18 二 多氢酸酸液体系介绍 3 多氢酸的优越性3 1缓速 在多氢酸与地层开始反应时 由于化学吸附作用 在粘土表面形成硅酸 磷酸铝膜的隔层 这个隔层的厚度不超过1微米 在弱酸 HF酸 碳酸 和水中溶解度小 在有机酸中溶解其次 但在HCL酸中溶解很快 这个薄层将阻止粘土与酸的反应 减小粘土溶解度 并且防止了地层基质被肢解 由于粘土的表层是可溶于酸的 因此 可以用少量的盐酸和甲酸调整粘土的溶解度 达到优化设计 2020 2 16 19 二 多氢酸酸液体系介绍 3 2水湿和加强石英的反应 多氢酸液体系具有极强的吸附能力和水湿的性质 能催化HF酸与石英的反应 而且随时间的推移 石英的溶解度将增加 多氢酸对石英的溶解度比土酸要高出50 左右 而吸附力主要是与溶液的PH值有关 在有HCL酸和醋酸时 溶解度下降到20 左右 2020 2 16 20 二 多氢酸酸液体系介绍 3 2水湿和加强石英的反应多氢酸液体系是一种很好的分散剂 并且具有亚化学计量螯合特性 同时是很好的防垢剂 能很好的延缓 抑制近井地带沉淀物的生成 其与硅酸钠溶液的滴定实验 PH 3 8 表明没有地层沉淀 当多氢酸停止注入时 地层孔隙中仍然有活性酸存在 延迟酸液回流使酸能继续反应 而粘土被薄层保护着 因此反应只与石英发生 这样地层的渗透率就得到进一步的提高 2020 2 16 21 三 酸化方案 1酸化方案酸液配置为 预处理液 前置酸 主体酸 后置酸 顶替液酸化规模根据储层条件计算后确定各段酸液的用途预处理液 清洗油管内壁和目的层近井地带的死油 胶质沥青质 前置酸 溶解地层中的碳酸盐成分和隔离地层水 避免氟硅酸钠 氟硅酸钾和氟化钙等二次沉淀的生成 主体酸 与岩层发生反应 解除深部堵塞 增大孔道半径 提高渗透率 同时充分发挥多氢酸缓释 螯合 阻垢作用 后置酸 将主体酸顶替入地层深部 保持pH值 防止二次沉淀的生成 顶替液 将酸化管柱内的后置酸顶入地层 防止腐蚀管柱 同时把主体酸顶入地层更深部 2020 2 16 22 三 酸化方案 2酸化方案酸液配方预处理液 有机溶剂 添加剂前置酸 HCL 添加剂主体酸 HCL A B 添加剂后置酸 HCl HBF4 添加剂 根据地层不同岩性 通过岩心实验对配方中的各种药剂量的使用做出优选 以达到最佳效果 酸化方案主要考虑 1 解堵 增产 增注 2 了解低产 高注入压力原因 3 针对性要强 2020 2 16 23 三 酸化方案 3多氢酸与常规酸酸化方案对比酸化试验评价 溶蚀能力增强 2020 2 16 24 三 酸化方案 4多氢酸与常规酸酸化方案对比常规酸化技术对注入酸压力排量没有要求酸化处理半径2m以内关井反应时间0 5 1小时多氢酸酸化技术在保证安全的前提下 注入酸高压力大排量酸化处理半径可以超过2m关井反应时间相当 可控制在4 8小时 2020 2 16 25 四 多氢酸的应用实例 目前多氢酸酸化技术我们已掌握从从室内筛选试验到现场组织施工的全过程 技术已经成熟 我处配备酸化专用车组 700型水泥车3台 酸罐车4台 配备1套酸化施工过程监控仪 对相关人员进行了岗前培训取证 同时我们制定了 高升工程技术处多氢酸酸化工艺应急处置方案 多氢酸酸化施工技术操作规程 多氢酸酸化施工安全环保注意事项 等相关施工标准 2020 2 16 26 四 多氢酸的应用实例 我们技术人员根据每口井的实际情况和地质特点 经过室内对比试验 优选出最佳药剂配比 有针对性地设计酸化方案 精心组织施工 可以实施油水井直井笼统酸化 分段酸化 也可对水平井实施分段酸化 该技术已先后在高采 沈采 欢采 曙采成功实施二十五口井 包括采油生产井 注汽采油井和高压注水井 如 雷64 30 30井 高3 6 155C井 欢2 1 015井 前42 57等 取得良好效果 目前正在做兴采 金马等相关油水井解堵的室内试验 准备现场实施 四 多氢酸的应用实例 高3 6 0135井 2020 2 16 28 2008年7月对高360135井采用多氢酸酸体系进行酸化解堵 酸化后注汽 酸化前后的参数对比1 注汽参数 本井为第二轮注汽 注汽压力由上轮注汽19 8MPa 降到14 7MPa 最后干度由30 提高75 到11月再次注汽 压力更是降到11 2MPa 干度保持75 2 采油参数产油由酸化前的不足0 5t d 提高到5 6t d左右 最高日产达到12 3t d 开井81天累计增油407 55t 四 多氢酸的应用实例 2020 2 16 29 张1井2009年6月10日在牛心坨油田张1井 注水井 成功实施 实施后 该井注水压力由措施前18 5MPa降到措施后的2 9MPa 净降15 6MPa 注水量由措施前的18m3 d上升到满足配注量20m3 d 避免了安装增注泵 四 多氢酸的应用实例 张1井多氢酸酸化前后注水压力与注水量对比 2020 2 16 30 四 多氢酸的应用实例 雷64 30 30井2009年6月20日实施 该井09年4月油井转注水井 初期注水压力就达18 5MPa 注入量14m3 d左右 不能满足配注 酸化转注后 注水压力由18MPa降到10MPa 后有所升高 压力基本稳定在13 5MPa左右 注水量上升到50m3 d 满足了配注要求 截止10年5月26日 已累注12700方 注水压力16MPa 配注调整为70m3 d 2020 2 16 31 四 多氢酸的应用实例 2020 2 16 32 雷64 30 30井注水曲线 2009 06 01到2010 05 27 四 多氢酸的应用实例 2020 2 16 33 该井为09年新侧钻井 实施注汽投产 第一轮注汽4天干度降为0 被迫停注 实施多氢酸酸化措施后 平均注汽干度65 转抽后截止10年6月初 累计产油1200余吨 高3 6 155C井 四 多氢酸的应用实例 齐2 6 311C井 2020 2 16 34 该井为欢采增压注水井 09年9月5日实施多氢酸酸化 措施后注水压力由措施前的16 6MPa降为0 后逐步略有增高 达到预期解堵效果 实现干压注水 取消了增注泵 目前注水压力11MPa 措施后累计注水9000方 四 多氢酸的应用实例 2020 2 16 35 该井为沈采调频增压注水井 09年9月14日实施多氢酸酸化 措施后注水压力由措施前的18 20MPa降为0 后逐步略有增高 注水量由23m3 提高到满足配注的50m3 达到预期解堵效果 实现干压注水 取消了增注泵 目前该井压力7 5MPa 已累计注水12000余方 前42 57井 四 多氢酸的应用实例 欢2 1 015井该井为欢采生产井 09年10月21日实施多氢酸酸化 措施后液量由0 5t d提高到6 5t d 产油量由0 4t d提高到平均3 8t d目前已累计增油700余t 五 多氢酸酸化现场及检验报告 2020 2 16 37 五 多氢酸酸化现场及检验报告 2020