第五章：酸化工艺技术

第五章酸化,概述,一酸化概念,酸化：利用酸液的溶蚀作用及向地层挤酸时的水利作用，解除油气层堵塞，扩大和连通油层孔隙，恢复和提高油气层近井地带的渗透率，从而提高采收率。,二酸处理的目的和作用,1目的：油水井增产增注。,2作用：解除生产井和注水井井底附近的污染，清除孔隙或裂缝中的堵塞物质，或者沟通(扩大)地层原有孔隙或裂缝，提高地层渗透率，从而实现增产增注。,三酸化工艺类型,（一）酸洗,概念：将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。主要用来清除井筒表面或炮眼上沉积的酸溶性污垢。,（二）常规酸化（基质酸化）,概念：是在低于地层破裂压力条件下泵注酸液，依靠酸液的溶蚀作用解除近井地带的污染和堵塞，提高渗透率。,（三）酸压（酸化压裂）,概念：是在高于底层破裂压力下将酸液注入地层，在地层中形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀，形成高导流能力的裂缝。,51酸化增产增注原理,一油层岩石的类型,碳酸盐岩,砂岩,（1）主要矿物成分：方解石（CaCO3）、白云石CaMg(CO3)2（2）储集空间：溶洞、裂缝、孔隙。（3）酸化目的：解除堵塞、扩大和沟通原有裂缝和孔隙，提高采收率。,其中：CaCO3含量超过50%叫石灰岩，CaMg(CO3)2含量超过50%叫白云岩。,（3）酸化目的：通过酸液溶解砂粒间的胶结物和部分砂粒，或孔隙中的泥质堵塞物及其它结垢物，以恢复提高井底附近地层的渗透率。,主要由长石（如NaAISi3O8钠长石）和石英（SiO2）组成。,（1）主要矿物成分,砂粒,胶结物,杂质,主要由粘土（高岭石Al4(Si4O10)(HO)8、伊利石、蒙脱石等）和碳酸盐矿物组成。,主要由Fe3+Fe2+的氧化物及盐类组成。,（2）储集空间：孔隙（毛细管）,二酸化机理,（一）碳酸盐岩酸化机理,2碳酸盐岩地层的盐酸处理机理：,通过控制（或延缓）酸化速度，来解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝，提高油气层渗透性。,1）盐酸与碳酸盐岩的化学反应,2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO24HCl+CaMg(CO3)2CaCl2+MgCI2+2H2O+2CO2,反应物：氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中，二氧化碳气体小部分溶解到地层液体中，大部分分散在残酸溶液中一起排出。,盐酸的浓度越高，其溶蚀能力越强，但腐蚀也越厉害。解决了腐蚀问题，使用高浓度盐酸酸化效果较好。酸化是盐酸被消耗的过程，其进行的快慢可用酸岩反应速度表示。,1酸液类型：盐酸HCL其浓度由地层性质而定。,酸岩反应是复相反应（复相：是指固液反应系统。）其特点是反应只在酸岩界面上进行，反应的实质是酸液中的氢离子与岩石矿物反应生成金属离子。如图51所示，其反应过程可看成由以下三个步骤组成：,反应生成物CO2气泡离开岩面。,（1）酸岩反应速度概念,（2）酸岩反应过程,2）酸岩反应速度,酸液中的传递到碳酸盐岩表面；,在岩面与碳酸盐岩进行反应；,单位时间内酸浓度的降低值，单位mol/LS。或单位时间内岩石单位反应面积的溶蚀量，单位mg/cmS。,图51酸岩反应系统示意图图52扩散边界层的浓度分布,H+在岩面上与碳酸盐岩的反应。特点：速度快，H+接触岩面，立刻完成。,H+在岩面上反应后，就在接近岩面的液层里堆积起生成物Ca2+、Mg2+和CO2气泡。岩面附近这一堆积生成物的微薄液层，称为扩散边界层。边界层与溶液内部的性质不同。溶液内部垂直于岩面的方向上，没有离子浓度差，边界层内部垂直于岩面的方向上存在离子浓度差。如图52所示。,扩散边界层:,表面反应:,H+的传质速度：在酸岩反应中，H+透过边界层达到岩面的速度。H+的传质速度与流动条件有密切关系。在流动条件下酸岩反应时(H+扩散传质和对流传质)，H+传质速度增快，酸岩反应也加快。,（3）传质速度,结论：酸液中的H+是通过对流和扩散两种方式，透过边界层传递到岩面的。,自然对流作用：在离子交换过程中因密度差异而产生的自然对流作用。,离子扩散作用：由于离子浓度差而产生的离子移动。由于在边界层内存在着上述的离子浓度差，反应物和生成物就会在各自的离子浓度梯度作用下，向相反的方向传递。,3影响酸处理效果的因素（酸岩反应速度）,（1）面容比,（2）酸液的流速,指单位体积酸液与所接触的岩石表面积之比。,当其它条件不变时，面容比越大，单位体积酸液中的H+传递到岩石表面的数量就越多，反应速度也就越快。,酸岩的反应速度随酸液流动速度的增加而加快。原因：酸液流动可能会由层流变为紊流，导致H+的传质速度显著增加，反应速度也相应增加。,随着酸液流速的增加，酸岩反应速度的增加小于流速的增加。原因：酸液来不及反应完已经流人地层深处。因此，提高注酸排量可以增加活性酸的有效作用范围。,酸岩的反应速度随酸液流动速度的增加而加快。,（3）酸液的类型,酸岩反应速度与酸溶液内部的H+浓度成正比，强酸反应速度快，弱酸反应速度慢。不同类型酸液，离解程度相差很大，离解的H+数量也相差很大。,盐酸质量分数对反应速度的影响,（4）盐酸的质量分数,如图53所示。图中实线表示各种质量分数的新鲜酸液的初始反应速度，如15的新鲜酸初始反应速度为69mg(cm2s)，28的新鲜酸初始反应速度为72mg(cm2s)。,由酸反应曲线可看到：盐酸质量分数在2425之前，随盐酸质量分数的增加，反应速度也增加；之后，随盐酸质量分数的增加，反应速度反而降低。原因（流动过程）：由于HCL电离度下降幅度超过HCL分子数目增加的幅度所造成的，因此在酸化处理时常使用高质量分数的盐酸。,相对而言，浓盐酸的初始反应速度虽然较快，但其活性耗完时间与低质量分数盐酸相比相对较长(如在相同条件下，28的盐酸活性耗完时间将比15的盐酸高一倍以上)，浓盐酸活性耗完前穿入地层的深度相对远些，酸化增产效果比较好。,（5）温度温度升高，H+热运动加剧，H+传质速度加快，酸岩反应速度加快。,（6）压力压力对反应速度的影响不大。,（二）砂岩酸化机理,1酸液类型：土酸：为HCL+HF的混合酸液,2砂岩岩层土酸处理机理：,1）土酸与碳酸盐矿物反应,（1）HCL：,盐酸和碳酸盐矿物反应,CaMg(CO3)2(白云石)+4HCLCaCL2+MgCL2+CO2+H2O,盐酸和铁质矿物反应：,Fe2O3(三氧化二铁)+6HCL2FeCL3+3H2O,砂岩油层酸化处理时，为何不能单独用氢氟酸,?,CaCO3（方解石或石灰石）+2HCLCaCL2+CO2+H2O,FeS（硫化亚铁）+2HCLFeCL2+H2S,（2）HF（氢氟酸）氢氟酸与碳酸盐类矿物反应：,上述反应中生成的CaF2、MgF2，当酸液浓度高时，处于溶解状态；当酸液浓度降低后，即会沉淀。因此，酸液中依靠HCI将酸液维持在较低(酸性）的pH值，以提高CaF2的溶解度。,HL有两个作用：,CaMg(CO3)2+4HFCaF2+MgF2+2CO2+H2O,CaCO3+2HFCaF2+CO2+H2O,一是首先同碳酸盐矿物和铁质反应，溶解碳酸盐和铁质。二是平衡酸化过程中酸液的浓度，防止硅酸盐二次沉淀。,2）土酸与石英、硅酸盐类矿物反应：,（1）氢氟酸与砂粒反应,SiO2（石英）+4HFSiF4+2H2OSiF4+2HFH2SiF6H+SiF6NaALSi3O8(钠长石)+22HFNaF+ALF3+3H2SiF6+8H2O,（2）氢氟酸与胶结物（粘土）反应,AL4(Si4O10)(HO)8（高岭石）+36HF4H2SiF6+4ALF3+18H2O,反应生成的氟硅酸(H2SiF6)在水中可解离为和SiF6，SiF6和地层水中的等离子相结合，生成的CaSiF6、(NH4)2SiF6易溶于水，而生成的Na2SiF6及K2SiF6均为不溶物质，会堵塞地层。因此在酸处理过程中，应先将地层水顶替走，避免与氢氟酸接触，一般用盐酸作为预冲洗液来实现这一目的。,综上所述，如果单独用氢氟酸处理沙岩油层，一是氢氟酸与地层中的碳酸盐类矿物反映的生成物，在酸浓度较低时容易沉淀；二是如果单独用氢氟酸酸化，酸浓度消耗在碳酸盐和铁质成分上，而达不到酸化砂岩的目的。依靠土酸液中的盐酸成分溶蚀碳酸盐类物质，并维持酸液在较低的pH值，依靠氢氟酸成分溶蚀泥质成分和部分石英颗粒，从而达到清除井壁的泥饼及地层中的粘土堵塞，恢复和增加近井地带渗透率的目的。,52酸化工艺设计,一、酸化施工设计内容,1酸化施工设计目的,是在综合考虑储层及流体、工作液的性质和相互间物理化学作用的基础上，计算酸化的有效距离，优化方案，达到最好效果和最大投入产出比。,2酸化施工设计书的内容,（1）油水井基本数椐：酸化井基本数椐、酸化层位数椐、生产数椐。（2）施工目的及依据（3）施工参数的计算及方案优化结果：污染指数、酸化半经、施工压力、预测效果。（4）工作液的配方及主要性能：主要成分及用量、溶蚀能力、腐蚀情况。（5）施工步骤（6）施工准备及分工（7）安全注意事项（8）设备材料及施工费用预算（9）附图井下管柱图、设备摆放流程图,二、基质酸化设计,根据酸化井层段的岩石物性和储层特征、堵塞情况，室内实验数据，选用合适的酸液、添加剂及其浓度；然后制定切实可行的施工工艺，一般分为前置液处理液顶替液，依次由油管注入。其设计步骤如下：,（一）碳酸盐岩基质酸化设计,1.确定地层破裂梯度,（1）按邻近井层资料确定。,（2）按压裂施工瞬时关井压力估算：,压裂施工瞬时关井压力，kPaPh井筒内液柱压力，kPa；地层破裂梯度，kPam；H储集层深度，m。,式中,（3）估算公式：,式中,地层破裂梯度，kPam；,经验系数，1012kPam；,0上覆岩层压力梯度，2428kPam；Ps储集层压力，kPa；H储集层深度，m。,2确定挤酸排量,式中Qmax不压开地层的最大排量，mmin；K地层平均渗透率，1/10；h油层有效厚度，m；re油井的供油（泄油）边缘半径，m；rw井筒半径，m；酸液粘度，mPas。,为安全起见，挤酸排量不高于0.9Qmax。,3确定最大施工压力(泵压),以不压裂储集层为基本原则，注液初期可适当提高泵压。一旦注酸成功，应降低排量以控制泵压。通常，最大注入压力按破裂压力与酸液静液柱压力之差估计。,4确定酸液类型,酸液类型应按储层岩性室内实验结果确定。,5确定酸液用量,一般为每米处理层用酸0.42.5m3。使用经验方法时，合理的用酸量应按有效作用距离推算，一般为酸液穿透距离内地层孔隙体积的24倍。,6计算预计的增产量,7计算回报率,先计算完成施工应投入的资金总量净现值(含设备、材料和施工费用)，并用净现值方法折算增产油(气)实物量的收益净现值，从而计算出投资回报率。一般情况下，以完成施工油井投产12年的增产量作为经济评价收益量。,8优选施工方案,改变施工参数(如酸液类型、浓度、排量和用酸量等)，重复57步的计算，得出不同施工参数的投资回报率，并可根据回报率优选出最佳施工方案。,9按选出的最佳施工方案编写施工设计任务书,（二）砂岩基质酸化设计,13同“碳酸盐岩基质酸化设计步骤”,4确定酸液类型,按储集层岩心的室内实验结果选择配伍好的土酸、泥酸等酸液体系。,5确定酸液浓度及用量,1）酸液浓度确定,实际处理时，所用酸量、土酸液的成分主要是依岩石成分和性质而定。实践表明，由1015的HCI及38的HF混合成的土酸足以溶解不同成分的砂岩地层以及堵塞物。当碳酸岩含量少，泥质含量较高且胶结致密的砂岩时，用10左右的盐酸和8左右的氢氟酸混合成的土酸；当碳酸盐含量较高、泥质含量较低且胶结疏松的砂岩时，用15左右的盐酸和3左右的氢氟酸混合成的土酸处理。酸液浓度是由酸液配方确定的，酸液配方是经过室内试验，包括溶蚀试验、配伍试验、缓蚀试验、岩心伤害试验等得到的。土酸配比：施工时土酸中盐酸浓度和氢氟酸浓度之比叫土酸配比。例如配比为10:8的土酸，表示土酸中的盐酸浓度10，氢氟酸浓度8。逆土酸：氢氟酸浓度超过盐酸浓度(如6%HF+3%HCI)，现场称其为逆土酸。,2）酸液用量的确定,（1）前置液用量：515HCl，用量主要取决于储集层碳酸盐含量，最小用量由共生水排替量和经油管泵入前置液的酸液混合得出,式中VHCl盐酸用量，mm；溶于盐酸的地层矿物质量百分率；re油井的供油（泄油）边缘半径，m；rw井筒半径，m；单位体积酸液的溶解能力，mm。,式中V酸液总用量，m3；R酸化半径，m；r钻头半径，m；h油层厚度，m；油层有效孔隙度，。,（2）土酸液（处理液）用量：(常规一般用量为1.02.0mm。),土酸液的用量，基本上是地区性的经验数据。如我国华北某油田，通常用量为每米油层厚度0.61.7m。对于低渗透、浅堵塞取下限，对于高渗透、堵塞范围大的取上限。,（1）酸液总用量V,r，h，从井史资料中均可查得，需要确定的是酸处理半径R，而R应大于伤害污染半径，多数油田是根据实践经验确定的。,（2）各种商品酸及清水用量的确定,盐酸用量的确定,式中各参数意义：mHCl土酸中商品盐酸的用量，t；V酸液用量，m3；,配置土酸液的密度，g/cm3。（表中查出）CHCl土酸中盐酸质量分数（浓度），。CHCL商品盐酸的浓度，质量分数。（厂家确定）。,氢氟酸用量的确定,式中各参数的意义：mHF土酸中商品氢氟酸用量，t；V酸液总量，m3,配置土酸液的密度，g/cm3。（表中查出）。CHF土酸中氢氟酸质量分数（浓度），；（实验得出）。CHF商品氢氟酸的质量分数（浓度），；（厂家确定）。,清水用量的确定,(,1g/cm3）,式中,VH2O清水用量，m3；HCl商品盐酸的密度，tm3；HF商品氢氟酸的密度，tm3。V，mHCl和mHF从计算得出，HCl和HF可从表51和表52查出。,结论：土酸的用量和氢氟酸的浓度都应有所控制，若用量过多，氢氟酸浓度过大(超过8)时，一则氢氟酸价格昂贵，二则由于大量溶解胶结物，有可能使砂粒脱落，破坏砂岩的结构，引起地层出砂。,（3）顶替液用量：310HCl，NH4C1或轻质烃，一般为0.30.6mm。,6确定土酸液有效作用半径和增产比,79同“碳酸盐岩基质酸化设计步骤”。,常用土酸配方(3HF+12HCl)对不同储集层温度、不同注酸排量下的有效作用距离用经验法计算。（略）,表5-1盐酸浓度与密度对照表(15)表5-2氢氟酸浓度与密度对照表在P122。,53酸液及添加剂,一、常用酸液种类及性能,目前主要是用盐酸、氢氟酸，有时也用甲酸、乙酸，多组分酸(盐酸与甲酸或醋酸等的混合酸液)，为了延缓酸的反应速度，有时也采用乳化酸、稠化酸、泡沫酸等。,(一)盐酸,盐酸为强酸。工业盐酸浓度为31%34%，其规格列于表55中。,表55工业盐酸标准,优点：对碳酸盐岩的溶蚀力强，反应生成不会产生沉淀；酸压时溶蚀程度高，裂缝导流能力大；加之成本较低。缺点：盐酸与石灰岩反应速度快，特别是高温深井，处理不到地层深部；腐蚀严重。,（二）氢氟酸,氢氟酸为氟化氢的水溶液，分子式HF；工业用氢氟酸质量浓度为40，密度为1.111.13tm3。氢氟酸为中强酸。,特点：氢氟酸能和硅酸盐反应，生成气态的四氟化硅。所以不能装于玻璃瓶或陶瓷容器中，保存在塑料容器或铅桶中，并注意通风、避光。工业氢氟酸的标准见表56。,表56工业氢氟酸标准,适应性：氢氟酸通常都是与盐酸混合使用，主要用于解除泥质、粘土和钻井液等造成的堵塞及进行砂岩油层的酸处理。,(三)甲酸和乙酸,甲酸又名蚁酸，分子式HCOOH。酸性弱于盐酸但强于醋酸。工业甲酸的质量分数在90以上，用作酸液时，质量分数通常为810，浓度过高，会产生甲酸钙沉淀。,乙酸又名醋酸（冰醋酸），分子式CH3COOH（简写为HAC）。工业乙酸的质量分数为98以上，用醋酸作酸液时，醋酸质量分数都小于15；玻璃瓶或铝桶密封保存，1732下置阴凉通风处。因为乙酸在低温时会凝成像冰一样的固态，故俗称为冰醋酸。,甲酸和乙酸都是有机弱酸，反应速度比同质量分数的盐酸要慢几倍到十几倍。所以，在高温深井中，当盐酸液的缓速和缓蚀问题无法解决时，就使用它们酸化碳酸盐岩层。甲酸比乙酸的溶蚀能力强，售价便宜，如果使用，最好用甲酸。盐酸与有机酸的溶蚀能力、反应速度见表57。,表57盐酸与有机酸溶蚀能力及反应速度对比表,注：相对反应时间以15%HCI降到1.5%所需时间为1个单位。,(四)多组分酸,使用目的是为了缓速，增加酸化深度。,现场使用，是用盐酸加入质量分数为75%80%的脂肪酸，这种酸液对金属腐蚀性更小，适用于碳酸岩盐层深井高温酸化。,(五)乳化酸,油相比例范围为1050，可以是原油、柴油、煤油等，盐酸浓度范围为1531，添加剂有缓蚀剂、乳化剂、乳液稳定剂等。,要求；在地面条件下不易破乳，在地层条件下能破乳。,原因：由于油包酸，在进入地层后，油膜阻碍酸液不直接与岩石接触，随着地层温度变化和受机械力影响，或乳化剂在岩石壁面上的吸附，油膜被破坏，酸液与岩石反应。,特点：粘度高、滤失小、作用距离远。酸压时能形成宽且长的裂缝。,一种或几种有机酸与盐酸的混合物。,是油和酸的乳化分散体系，油为连续相，酸为分散相，即油包酸乳液。,特点：在酸压中由于滤失量低而相对增加了酸液的溶蚀能力；排液能力大，减少了对油气层的损害；粘度高，在排液中可携带出有害微粒。,(六)稠化酸,(七)泡沫酸,由于胶凝剂的网状分子结构，束缚了氢离子的活动，从而降低了氢离子向岩石壁面的传质速度，起到了缓速的作用。特点：滤失量小、摩阻低、悬浮固体微粒及性能好、能压成宽裂缝。,是在盐酸中加入增稠剂(或称胶凝剂)，使酸液粘度增加。,是用少量泡沫剂将气体(一般用氮气)分散于酸液中所制成。,气体的体积含量(泡沫干度)约占65%85%，酸液量为15%35%。在天然裂缝发育的地层里，常以稠化水为其前置液以减少酸液的滤失。,适用于水敏性油气层、低渗透率碳酸盐岩油气层。,二、酸液添加剂,在酸液中加入某些化学物质，以改善酸液性能和防止酸液在油气层中产生有害影响，这些物质统称为添加剂。,原因：酸液对金属都有腐蚀作用，温度越高，酸液浓度越大，腐蚀速度越快；优质钢比碳素钢腐蚀严重；有硫化氢时，盐酸的腐蚀会加剧钢材的氢脆断裂。常用的有机类缓蚀剂有：,1醛类：,主要是甲醛，分子式HCHO，工业甲醛又叫福尔马林，是含甲醛为40的水溶液。,(一)缓蚀剂,一、井温超过80后缓蚀效果差；二、井中含硫化氢气体时，甲醛与硫化氢反应生成沉淀物而损害储层；三、与含有酰胺基团的酸液降阻剂、增粘剂联合使用时会出现交联现象致使施工失败。,常用的有：缓蚀剂、表面活性剂、稳定剂、缓速剂，增粘剂、减阻剂、暂时堵塞剂、破乳剂及防膨剂等。,为减缓酸液对金属的腐蚀所加的化学物质。,目前很少用甲醛作缓蚀剂。原因有三：,2吡啶类：,国内常用的牌号7701，7623，7812等均属此类，一般适用温度低于200，多数在90120之间，不能满足高温深井施工。在美国，用吡啶(或喹啉)等杂环化合物与卤代烷反应制得的缓蚀剂，在200以上高温井中使用效果较好。,3炔醇类：,炔醇类缓蚀剂性能稳定，尤其适用于高温条件。以乙炔醇、丙炔醇较为常用。,(二)表面活性剂,在酸中加入表面活性剂，可防止和减少在地层中形成油水乳化液，便于残酸液的排出。常用阴离子型的烷基碘酸钠(AS)、烷基苯磺酸钠(ABS)和非离子型聚氧乙烯辛基苯酚醚(OP)等，常用量为0.11。,表面活性剂：是指那些少量存在就能大大降低表面张力的物质。,(三)铁离子稳定剂,1、酸处理油气井过程中，酸液与金属设备及井下管柱接触，能够溶解铁垢和腐蚀铁金属，使酸液含铁量增多。,2HCI+Fe+2Cl+H26HCl+Fe2032+6C1+3H20,2、油层本身或多或少含有二价铁和三价铁的氧化物，酸液进入地层以后，盐酸和这些氧化铁反应，也会生成铁离子。,2HCl+FeO+2C1+H2O,3、二价或三价铁离子在酸液中能否沉淀取决于pH值和FeCl2及FeCl3的质量分数。,当含FeCI3的质量分数大于0.6及pH大于1.86时，Fe3+会水解生成凝胶状沉淀。当含FeCI2质量分数大于0.6及pH大于6.84时，Fe2+也会水解生成凝胶状沉淀。,+3H20Fe(OH)3+3+2H20Fe(OH)2+2,为防止氢氧化铁沉淀，避免发生地层堵塞现象而加入的某些化学物质。,铁离子及沉淀机理,常用的稳定剂有醋酸、柠檬酸，有时用乙二胺四醋酸(EDTA)等，见表59。稳定剂本身对地层也有潜在的污染，所以，只有当明显表明酸化过程中有Fe203沉淀时，才使用这些物质。,表59铁离子稳定剂类型,铁离子稳定剂：,（四）缓速剂,在酸液中添加缓速剂，可以改变岩石表面的润湿性，降低酸岩的反应速度，增加酸液的作用距离。即缓速剂在岩石表面形成一层油膜，使岩石变为油润湿，从而降低了酸与岩石的反应速度；另外，缓速剂中的有效物质可捕获酸液中的质子氢，降低氢离子的传质速率，而达到延缓酸岩反应速度的目的。常用的如十二胺、十四胺、脂肪酸酰胺等。,(五)胶凝剂与降阻剂,1胶凝剂：稠化酸液体系的主要添加剂。可增加酸液粘度，延缓酸岩反应速度，增大活性酸的有效作用范围。国内主要有CT16，VY101，SD19等。,2降阻剂：降低工作液在管路流动的沿程摩阻，降低施工压力。在酸压施工中，要求以最大排量掺入酸液，而地面泵压不允许超过某一规定值挤入前置液或酸液，就需要降低工作液的沿程摩阻，而降低施工压力。方法之一就是在其中加入降阻剂。,（七）破乳剂,在酸液中加入防乳破乳剂，降低残酸的表面张力及与原油等地层流体的界面张力，达到防乳破乳的目的。防乳破乳剂多为表面活性物质，有阳离子型，如有机胺和季铵盐；阴离子型，如烷基苯磺酸盐、磷酸酯；非离子型，如EOPO嵌段共聚物、脂肪醇、聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚。,（八）粘土稳定剂,在酸化作业时，未了防止粘土矿物发生膨胀、运移而堵塞地层，影响酸化效果，在酸液中添加粘土稳定剂，固定粘土颗粒。常用的有有机和无机两大类。无机类有NH4CI，CaCl2，KCI等，有机类为阳离子聚合物，如TDCl5等。,(六)暂堵剂,在进行分层酸化或选择性酸化时，将暂堵剂加入酸液中，暂时堵住处理层段，继续泵注酸液进入未处理的低渗透层段起溶蚀作用。暂堵剂的种类很多，如：遇酸膨胀的聚合物和油溶性树脂粉粒，堵效果都很好。常用的膨胀性聚合物有：聚乙烯、聚甲醛、聚丙烯酰胺、爪胶加硅胶粉及其聚合物等。,54酸化工艺技术,一、酸化工艺技术,1碳酸盐岩基质酸化；2.砂岩基质酸化；3.分层酸化；4.闭合酸化；5前置液酸压；6.水井增注酸化；7.冻胶酸带砂压裂。,（一）碳酸盐岩基质酸化,酸化目的：解除近井地带堵塞，恢复渗透率。,酸液类型：15%HCL，或乳化酸、稠化酸。高温深井常用有机酸。酸浓度由堵塞情况及岩石性质而定。,1常规盐酸酸化,碳酸岩盐以1528的盐酸加入添加剂组成的酸液体系进行处理。酸液通过岩石的基质孔缝，直接溶解钙质堵塞物和碳酸盐岩钙质胶结类岩石，解除近井地带的污染和堵塞，疏通油气流通道，从而达到恢复或提高地层的渗透能力,提高油气井产量或提高注水井注入量的目的。,2乳化酸酸化（适用于深部酸化）,方法：乳化酸通过并联的压裂车组从井口泵入地层，同时记录压力、排量；关井反应，时间一般为35h，观察记录油、套压力的变化；开井放喷，待残酸浓度小于0.1%时，原油进站。如图所示。,3胶凝酸酸化（适用于深部酸化）,现场配酸程序：先将缓蚀剂与酸加到配液罐中，再加入除增粘剂以外的其它添加剂，混合均匀后再加入增粘剂。特点：性能稳定、反应速度慢、虑失小、泵送摩阻小等。,油罐,酸罐,（二）砂岩基质酸化,1土酸酸化,工艺：三个连续的注液过程：注前置液、注处理液和注后置液。,（1）注前置液,一般是5%15%盐酸内加缓蚀剂及其它添加剂。若井筒和储集层无碳酸盐岩矿物，可采用柴油、原油或氯化铵作前置液。,（2）注处理液土酸液,作用：利用HCl溶解残存的碳酸盐类并保持酸液低PH值。利用HF溶解粘土矿物及其它堵塞物。按设计配方和用量程序注入。,（3）注后置液,作用：将土酸液替入储集层，改善井壁附近地层因处理液产生的有害物质。,因酸化反应速度快，为避免产生二次沉淀，注入后置液1h内应尽快返派。,砂岩结构复杂，矿物成分多。酸化时选用匹配的酸液和添加剂。工艺如下：,作用：处理井筒和炮眼碳酸盐矿物。,一般用5%15%的盐酸、原油、柴油或煤油，有时也用活性水。都加约0.1%的防乳化表面活性剂及其它化学剂，帮助处理液返排。,2氢氟酸顺序处理（SHF）（自生酸酸化工艺）,（1）原理：利用粘土的离子交换性，先注入的盐酸与粘土接触，是其变为氢基粘土，然后注入氟化铵，使之于氢基粘土接触，氟离子与吸附在粘土上的氢离子结合，在粘土表面产生HF就地溶解一部分粘土。可根据需要重复进行。,（2）SHF的典型施工步骤：,用5%HCl作前置液，每米储层用量约0.31m；注土酸(3%HF+12%HCl)，每米储层用量约0.62m；注3%NH4F，每米储层用量约0.31m；注入5%HCl，每米储层用量约0.31m；用HCl，NH4F、柴油或煤油顶替，每米储层用量约0.62m。步骤、为SHF的一个处理级，每级最低推荐用量为0.31m，一次酸处理由34级组成。,（3）特点：,优点：成本低，穿透深度大。缺点：工艺复杂，溶解能力低。,3氟硼酸（HBF4）酸化,典型的施工步骤：（1）注入1.6m3柴油；（2）注入PPAS，每米储集层注入2.1m3；（3）注入PPAS+HF，每米储集层注入3.0m3；（4）注入PPAS，每米储集层注入1.5m3；（5）注入柴油顶替液。,（1）原理：由氟硼酸和相应添加剂组成的酸化液进行的酸化工艺，因氟硼酸（HBF4）缓慢水解生成氟化氢(HF)，因而可起到深部酸化的作用。,（2）注酸工艺：,用7%12%HCl作预处理液，每米射孔井段用量0.51.0m；用8%12%HBF4作深部酸化液，每米射孔井段用量1.01.5m；用3%HF+12%HCl，每米射孔井段用量0.50.7m。,（3）特点：不宜高温使用，HBF4价格贵，酸化成本高。,4磷酸缓速酸化处理（PPAS）,（三）分层酸化,图59分层酸化管柱1套管；2油管；3封隔器（带滑套）；4节流器（带滑套）；5封隔器；6滑套短节；7丝堵；8人工井底,原理：利用化学暂堵剂(油溶性或水溶性)暂时封堵相对高渗透层，使酸液作用于低渗透层，酸后通过产油或注水，暂堵剂(油溶性或水溶性)溶解、返排，自动释放对高渗透层的封堵。化学暂堵剂颗粒粒径较小，不适于裂缝型或特高渗透率地层,通过井下工具组合，对纵向多产层井或有特殊要求的井，用封隔器可以实施封上酸下、封下酸上、封上下酸中间的各种施工工艺。特点是分层可靠性高，但当处理层段间距太小时，不能采用封隔器分层。,1暂堵酸化,2、封隔器分层酸化,（四）闭合酸化,方法：采用常规酸液压开地层后停泵，等待裂缝闭合，在以低于地层破裂压力略高于闭合压力的处理压力，将酸液注入闭合或部分闭合的裂缝。由于碳酸盐岩在岩石表面分布不均匀性，酸岩反应速度有差异，碳酸盐岩集中的裂缝被酸液刻蚀成不规则较深的沟槽，未被刻蚀的裂缝面能够支撑裂缝。,通过地面高压管汇上连接的投球器投送堵塞球，酸液携带堵塞球入井，根据井中各射孔段吸液压力的差异，堵塞球对吸液能力强的层段封堵，酸化吸液弱或不吸液的射孔井段。根据要求可选择数次投球分层，适合层间距离小的井。（堵炮眼）,适应范围：针对某些较软碳酸盐岩储集层酸化,3堵球分层酸化,（五）前置液酸压,原理：依靠压裂车泵入高粘前置液造缝，依靠盐酸液的溶蚀作用，沿压开的裂缝溶蚀碳酸盐岩，形成高导流能力的溶蚀裂缝，达到增产效果。,前置液酸压用高粘液体(如油包水乳状液，冻胶液)作为前置压裂液。由于其粘度高，滤失量小，可形成较宽，较长的裂缝。,酸压是碳酸盐岩油藏一种有效的油层改造措施，普通酸压通常是以足够大的压力将酸液挤入地层，将地层压开或扩大已有的天然裂缝。由于地层的非均质性以及裂缝壁面的不平整性，当酸液沿裂缝流动时，对裂缝壁面形成不均匀的溶蚀，产生许多酸蚀沟槽，当裂缝闭合后这些酸蚀沟槽仍保留下来，成为油气流通道，从而达到增产目的。酸压过程如图所示。,冻胶酸带砂压裂工艺是一项复合型酸化压裂技术。方法：利用冻胶酸或稠化酸作为前置液压开并延伸裂缝，然后泵入携砂液，在地层形成高导流能力的砂支撑的酸蚀缝。冻胶酸粘度高，降滤失性好，穿透距离长，适应于破裂压力高的