油水井酸化(1)

1、油水井酸化作业油水井酸化v油水井酸化基本概念v地层损害机理v常用酸液体系v酸液选择的依据v酸化常用添加剂v酸化工艺技术vWHPD D31井实例分析油水井酸化的基本概念酸化酸化：是指地面配制的酸液经过井筒挤入油（气）层中，酸液溶解井底及其附近油 （气）层中的堵塞物，恢复油（气）层原有的渗透率；酸液还能溶解碳酸盐岩、钙质胶结物，增加油（气）流通道，降低油（气）渗流阻力，从而达到增产增注的目的 根据作用原理分为解堵酸化和深穿透酸化； 根据施工压力分为基质酸化和压裂酸化 。解堵酸化：靠酸液的溶解作用解除井筒附近地层内在钻井和完井过程中造成的损害，提高油气 井的完善程度。深穿透酸化：应用物理或（和）化学

2、方法提高酸液在地层中的有效穿透距离，在较大范围内改善地层渗透性能。基质酸化: 也称常规酸化，在低于储集层岩石破裂压力下将酸液挤入储集层孔隙间，使酸液沿径向渗入地层而溶解低层孔隙空间内的颗粒以及其他堵塞物，扩大孔隙空间而恢复或提高地层渗透率。 压裂酸化: 其增产原理与水力压裂基本相同，即沟通井筒附近高渗带或其它裂缝系统、清除井 壁附近污染、增大有其向井流通面积、改善油气向井流动方式和增大井附近渗流能 力。v酸浸：是将浓度在6%以下的酸液泵入井内，关井2-6小时，使粘附在孔 眼的盐类和油气层表面的堵塞物被溶解掉，再用大排量将井内赃 物冲洗干净，以提高酸化效果。v酸洗:指在酸化前用稀盐酸溶液在井筒中

3、进行循环冲洗，以清除井壁、井 筒中的泥饼、残留泥浆及注酸管内的铁锈等赃物，以保持酸液浓 度不变，从而提高酸化效果。酸洗也称为表皮解堵酸化，主要用 于砂岩、碳酸盐油气层的表皮解堵和疏通射孔孔眼。v酸液有效作用距离：酸液在渗流孔道后裂缝中流动，与壁面岩石发生化 学反应，当酸液浓度降低到某一数值（通常为鲜酸浓度的10） 时，称为残酸液。鲜酸液变为残酸之前所流过的距离称为酸液有 效作用距离。酸岩反应速度的快慢决定了酸液有效作用距离的大 小，反应速度越快，有效作用距离越短。v解堵和酸化的区别？微粒运移： 微粒在流体流动作用下从孔隙或裂缝壁面脱落、运移，在流动 通道变窄或流速减低时，单个或多个微粒在孔喉处

4、发生堵塞， 造成油气层渗透率下降。固相颗粒堵塞：井液在井筒液柱压力与储层压力压力差的作用下，固相颗粒 会随流体进入油气层，在井眼周围或井间的某些部位沉积下 来，造成堵塞。相圈闭：某一相流体饱和度暂时或永久性地增加而造成产出或注入流体相对渗 透率的下降。地层损害机理 外来流体和储层矿物 1.水敏性损害 2. 碱敏性损害 3. 酸敏性损害 外来流体和地层流体1. 无机垢沉积2. 有机垢沉积3. 乳状液堵塞当外来流体的化学组分与地层流体的化学组分不相匹配时，将会在油气层中引起沉积、乳化、或促进细菌繁殖等，最终影响储层渗透性。 1：无机垢沉积 由于外来流体与油气层流体不配伍，可形成CaCO3、CaSO

5、4、BaSO4、SrCO3、SrSO4等无机垢沉淀。 2：有机垢沉积 外来流体与油气层原油不配伍,可生成有机沉淀。有机沉淀主要指石蜡、沥青质及胶质在井眼附近的油气层中沉积，这样不仅可以堵塞油气层的孔道，而且还可能使油气层的润湿性发生反转，从而导致油气层渗透率下降。 3：乳状液堵塞 外来流体常含有许多化学添加剂，这些添加剂进入油气层后，可改变油水界面性能，使外来油与地层水或外来水与油气层中的油相混合，形成油或水作外相的乳状液。这样的乳状液造成的油气层损害有两方面：一方面是比孔喉尺寸大的乳状液滴堵塞孔喉，另一方面是提高流体的粘度，增加流动阻力。 外来流体和地层流体对地层的影响此外常见的油气层损害和

6、堵塞有 储层内的流体、岩石的反应 地层岩石的 润湿性反转 生物作用 热力开采造成的矿物溶解和矿物转化酸岩反应： 酸岩反应是在液固两相（酸液与岩石）间的界面上进行的复相反应。 质量传递过程：酸液中的质量传递过程：酸液中的H传递到碳酸盐岩表面；传递到碳酸盐岩表面； 表面反应过程：表面反应过程：H在岩面上与碳酸盐岩进行反应；在岩面上与碳酸盐岩进行反应； 质量传递过程：反应生产物离质量传递过程：反应生产物离Ca2、Mg2和和CO2离开岩面。离开岩面。酸化作业的影响因素：温度、压力、地层岩石类型、面容比、酸液浓度、流速、同离子效应等对酸岩反应速度有影响。面容比影响：面容比影响： 面容比越大，酸岩反应速度

7、越快，因此常规酸化酸液有效作用距离只有几十厘米，而酸压时活性酸深入地层的距离可以达到几十米。同离子效应影响：同离子效应影响： 溶液中生成物浓度增加将抑制酸液正反应、减缓生成扩散、增大氢离子传质阻力。因而，同离子效应减小酸岩反应速度。（一）土酸 土酸：一般组成为36氢氟酸10 15盐酸的混合液。 氢氟酸作用：与砂岩反应溶解泥质和二氧化硅。 盐酸作用：（1）与碳酸盐岩反应，先把大部分碳酸盐溶解掉，防止CaF2等 生成物沉淀。 （2）碳酸把地层水顶走，避免氢氟酸与低层水接触，防止低层 水中的Na+、K+与H2SiF6作用生成沉淀物，从而充分利用土 酸对粘土、石英和长石等的溶蚀作用。 缺点：与粘土矿物

8、反应速度快、作用距离短、易产生二次沉淀。酸化常用酸液体系（二）顺序土酸 该酸液体系是利用粘土的离子交换性能。 通过交替向地层注入HCL和含F+的溶液，HCL和含F+的溶液交替与粘土表面接触，不断生成氢氟酸，从而溶解粘土矿物。 粘土是砂岩油藏中主要的具有离子交换特性的矿物，对应的砂粒只具有很小的离子交换性能，所以SHF酸液体系主要是与砂岩油藏中的粘土矿物发生反应。 优点： 对于因粘土堵塞而造成的地层污染，SHF酸液体系具有很好的效果。 （三）氟硼酸 氟硼酸注入地层后发生水解反应，生成氢氟酸，从而达到酸化目的。氟硼酸在水中水解是分步进行的，第一步水解最慢，决定了水解整个过程。 氟硼酸主要用于砂岩地

9、层深部酸化，具有如下特点： 1：水解反应速度主要受氟硼酸浓度、溶液酸度和温度控制。 2：可以防止粘土及其他颗粒运移，降低阳离子交换容量，减小粘土水敏性。 3：氟硼酸对地层岩石伤害小得多。 4：氟硼酸可作为前置液或后置液于土酸联合使用。 5：氟硼酸与富含钾的硅铝酸盐反应生成氟硼酸钾，形成对地层无伤害的反应产物。HFOHBOBHOHOHHBFHFOHHBFOHOHHBFHFOHHBFOHOHHBFHFOHHBFOHHBF322332222223324)()()()()( 其他的常规酸液体系含醇土酸 含醇土酸为土酸与异丙醇或甲醇（达50）的混合物，主要用于低渗透干气层。用乙醇稀释可降低酸与矿物的反应

10、速度，起缓速作用；且混合物蒸汽压增加时易于返排；同时因酸表面张力被己醇减小，使气体渗透率因水饱和度下降而得以增加。有机土酸 常规土酸反应速递快，受温度的影响很大。甲酸和乙酸为弱离子型、慢反应的有机弱酸。用甲酸或乙酸替代 盐酸，能延缓氢氟酸的消耗，适用于高温油井（高于120）缓冲调解土酸酸液体系 该酸液体系是由有机弱酸，弱酸盐和氟盐按一定配比组成。酸化原理是通过弱酸和弱酸盐之间的缓冲作用来控制溶液中HF和被电离的有机弱酸的浓度，从而控制HF和地层较低的反应速度。所用的弱酸一般有甲酸、乙酸和柠檬酸。但该体系的深部酸化只能是在较低的温度下进行，温度太高则只能在近井地带进行。多氢酸酸液体系 多氢酸酸液

11、体系是一种复合膦酸与氟盐反应生成HF酸的酸液体系。这种复合膦酸含有多个氢离子，所以也称“多氢酸”。多氢酸可以逐渐电离出H+与氟盐反应缓慢生成HF和膦酸盐。泡沫酸 泡沫酸由酸液（一般盐酸）、气体（一般氮气或二氧化碳）、起泡剂和稳定剂混合而成。其中酸液为连续相，气体是非连续相，泡沫酸流变性类似于宾汉型塑性流体。它主要用于碳酸盐岩油气藏，尤其是低渗透低压液敏性地层以及非常易于溶解且有大量微粒脱落的地层。稠化酸 也称为胶凝酸，油酸液和稠化剂配制而成。高粘酸液中的高分子结构束缚H的传质而减小酸岩反应速度；高粘酸液增大动态缝宽、降低岩石面容比、增大流速而获得缓速效果。主要用于低温碳酸盐岩的压裂酸化处理。胶

12、化酸 由稠化酸和交联剂配制而成，其缓速原理与稠化酸相同。酸化后未破裂的凝胶及不溶物对地层伤害大，它在高温井使用受限。乳化酸 乳化酸为油包酸或酸包油型乳化液。由酸、油、乳化剂和其它添加剂配制，主要用于压裂酸化。一般用1030的油作外相，酸作内相；当酸作外相时，油酸比通常2：1。它用于气井时可能形成三相流动而影响排液效率，故使用受限。磷酸 磷酸电离度低，缓速效果明显，使用与钙质含量高的砂岩或石灰岩储集层。多组分酸 如盐酸有机酸 利用盐酸溶蚀能力强的特点获得较高的酸蚀裂缝导流能力，又利用有机酸的低腐蚀性，主要用于高温地层酸处理。由于酸岩反应速度主要取决于H浓度，只有盐酸耗尽之后有机酸才电离溶蚀岩石。

13、混合酸的反应时间近似为两种酸的反应时间之和。 根本原则：酸液必须有效消除伤害（包括两次伤害），且能增加 渗透率。 选择依据：1、储层 矿物的化学成分及表面积。 2、地层的温度及压力。 表5.1 矿物成分、表面积与砂岩矿物的溶解度 酸液选择的依据矿物成分表面积溶解度盐酸土酸石英小不溶很低燧石小 中等不溶低高长石小 中等不溶低高云母小 中等不溶低高高岭石很大不溶高伊利石很大不溶高蒙脱石很大不溶高绿泥石很大低中等高方解石小 中等高高，但氟化钙沉淀白云石小 中等高铁白云石小 中等高蓝石英小 中等高高 表5.2常用酸液的主要特点和适用条件 酸液优点缺点使用条件盐酸溶蚀力强，价廉，货源广反应速度快，腐蚀严

14、重广泛用于碳酸盐地层酸化和碳酸盐含量高于20的砂岩地层的一般酸化甲酸、乙酸反应慢，腐蚀性小溶蚀能力强，成本高碳酸盐高温深井酸化土酸溶蚀力强反应快，腐蚀严重，残酸易产生污染砂岩地层常规酸化氟硼酸反应慢，处理范围大，增产期长水解反应速度受温度影响较大低渗砂岩地层深部处理地下生成酸腐蚀性很小，反应慢，处理范围大地下生成的酸量有限，成本高，反应慢，处理范围大高温地层酸化泡沫酸缓速效果好，滤失小，对地层污染小成本高低压，低渗，水敏性强的碳酸盐岩油气层酸化稠化酸缓速效果好，滤失小残酸不易排出碳酸盐地层酸化胶化酸缓速效果好，滤失小碳酸盐地热稳定性差，处理后未破凝胶污染大层碳酸盐地层乳化酸缓速效果好，腐蚀小摩

15、阻大碳酸盐地层多组分酸酸穿距离长成本高 表5.3 砂岩酸化使用的酸液标准渗透性砂岩成分及在盐酸中溶解度酸液备注盐酸溶解度大于20只用盐酸渗透率大于0.1m2石英含量高于20，粘土含量低于512盐酸3氢氟酸用15盐酸预冲洗长石含量高于2013.5%盐酸1.5氢氟酸用15盐酸预冲洗粘土含量高于106.5%盐酸1氢氟酸用螯合的5盐酸预冲洗铁绿泥石粘土含量高3%盐酸0.5氢氟酸渗透率小于0.01m2粘土含量低于56%盐酸1.5氢氟酸用7.5盐酸或10醋酸预冲洗绿泥石含量高3%盐酸0.5氢氟酸用5醋酸预冲洗酸化常用添加剂1：缓蚀剂 主要用于减少酸液对金属管件的腐蚀，降低对地层的污染。2表面活性剂 降低表

16、面界面张力，防止生成乳状液，使底层水湿和加速返排等。 3铁离子稳定剂 铁离子及其他金属盐形成络合离子而沉淀 4助排剂 借助气体膨胀加速残酸返排，常用N2、醇类和表面活性剂 5粘土稳定剂 NH4CL ，KCL6降阻剂 降低工作也在井筒流动的沿程摩阻，降低施工压力 7.暂堵剂 基质酸化时用以桥堵地层孔隙，酸压时用以桥塞射孔孔眼或裂缝入口。8凝胶剂 稠化酸体系的主要添加剂。酸化工艺技术常规酸化工艺工序： 1：洗井 2：注前置液 前置液一般是盐酸、柴油、原油或氯化铵。 3：注主处理液 溶解残存的碳酸盐类，并保持低PH值，利用HF溶解粘土矿物及其它堵塞物，扩大油气渗透通道。 4：注后置液 进一步改善井壁

17、附近储集层性质，尽量减少或消除处理液可能产生的有伤害沉淀物，帮助处理液返排，恢复储集层固相及沉淀性酸反应生成物的亲水性，防止乳化形成及储集层粘土矿物水敏性。 5：注顶替液 D31井基础数据表 井号射孔厚度（m）生产管柱泵排量（m3/d）泵扬程（m）泵挂深度（m）D31 22.6Y合采 12015001591.94 D31井与2010年9月14日投产调整井，分四个防砂段，砾石充填防砂，Y分生产管柱，射孔厚度22.6m，生产Nm12、3、42、81小层。投产初期日产液51.5m3/d，日产油45.9m3/d，含水10.8%。目前日产液32m3/d左右，日产油22m3/d左右，含水25%左右。 WHPD 油井D31酸化作业D31酸化依据 D31的采油强度仅为2.0m3/(dm)，低于周边井采油强度（35 m3/(dm)）。 该井完钻一年半后才投产，浸泡时间过长，对储层造成进一步伤害。根据2010年12月测的压力恢复资料进行的试井解释成果也表明，该井表皮系数9.18，偏大，储层存在一定的污染。 工艺设计v1.注入方式注入方式：油管正挤。油管正挤。v2.施工排量：施工排量：1.03.0bpm，可根据施工压力现场调整确定，