前置酸体系研究-工作进度汇报课件

《前置酸压裂酸液体系优化》鄂尔多斯盆地大型岩性地层油气藏勘探开发示范工程承担单位：中国石油长庆油田公司联合单位：西南石油大学阶段工作进展及下步工作安排2010年03月汇报提纲1、主要技术路线2、研究思路3、研究目标与技术指标4、完成的实物工作量5、取得的阶段成果6、下一步工作安排中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院1、主要技术路线中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院2、研究思路通过对储层的分析，为确定前置酸酸液类型、配方提供依据；通过以往增产措施的调研，分析目前苏里格气田砂岩储层增产改造措施存在的问题；通过储层敏感性和伤害因素分析，为增产措施工艺选择、配方研究等提供基础；通过实验研究、理论分析及效果评价，研究适用于苏里格气田砂岩储层前置酸压裂的工作液配方体系（前置酸、压裂液、隔离液）；通过模拟计算，确定前置酸压裂工艺关键技术参数；最终研制出一套既适合于苏里格气田储层特点，又满足前置酸压裂工艺的前置酸液体系及前置酸压裂配套工艺技术。中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院3、总体目标与技术指标研究前置酸压裂改造的可行性；研制出几套适合储层特点和前置酸压裂工艺的酸液体系；形成一套前置酸压裂配套工艺技术；通过现场实施，验证酸液体系及工艺技术的适应性。总体目标中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院3、总体目标与技术指标研制出的前置酸体系高效、针对性强，满足储层特点及工艺技术要求；提出的前置酸压裂技术参数合理、易于实施；成果规模化应用后单井工艺成功率>90%，措施有效率>75%，单井平均增产幅度>30%；研究成果在国内核心期刊发表论文2-3篇，SCI或EI检索论文1-2篇。

技术指标中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院4、完成的实物工作量序号完成的主要工作工作量项目描述1压裂液对支撑裂缝伤害评价试验石英砂支撑裂缝3套2人造陶粒支撑裂缝2套3新型多氢酸体系研究多氢酸酸度特性研究2套4静态腐蚀对比试验6套5矿物溶蚀性研究2套6抑制二次沉淀试验研究7套7新型TiF62-缓速酸研究单矿物溶蚀对比试验3种8抑制沉淀试验4套9岩芯流动试验2套10前置酸改善水力压裂机理研究前置酸减少粘土伤害的机理试验6套11酸液对压裂液滤饼溶解试验6套12酸液促进压裂液破胶6套13酸液对支撑裂缝的清洗实验5套14前置酸液对支撑剂性能影响试验前置酸液对石英砂性能影响试验5套15前置酸液对陶粒性能影响试验5套16酸岩反应前后微观分析X衍射定量分析4套17酸化前后SEM分析16套18反应产物能谱分析2套19前置酸预处理降低破裂压力实验分析相同注酸量、不同酸液浓度的影响4套20相同酸浓度、不同注液量的影响4套中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果前置酸酸液类型的优选储层及工艺对前置酸体系的要求1、酸岩反应速度慢，酸液有效作用时间长；2、长时间作用下二次伤害小；3、能有效解除各种堵塞；4、加强对基质的溶蚀；5、与压裂液具有较好的配伍性；6、对支撑剂的溶蚀率低。中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院砂岩酸化常用酸液：土酸（MudAcid）缓速酸(RetardedAcid)

氟硼酸氟铝酸(如Halliburton公司的RHF等)

有机土酸

磷酸土酸

SHFBRMASGMA存在的几个问题：高温下反应速度太快二次沉淀问题结晶石英溶解量少工艺复杂新型高效酸液体系5、取得的阶段成果前置酸酸液类型的优选中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院多氢酸具有很好的缓速性，特别是在反应初期，其反应速度约是其他酸液的30%左右；多氢酸具有极强的吸附能力，尽管反应速度比土酸慢，但随时间的增加，石英的溶解度将增加，对石英的溶解度比土酸的要高出50%左右；多氢酸具有较好的防垢性能，能较好的延缓/抑制近井地带沉淀物的生成，其对硅酸盐沉淀的控制能力明显优于常规土酸、缓速土酸等；多氢酸能保持或恢复地层的水湿性，与土酸相比，该酸液体系对石英润湿性更强。5、取得的阶段成果新型多氢酸体系研究中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院多氢酸酸度特性研究SA601与盐酸相比具有很好的缓冲性，浓度越大缓冲效果越好；多氢酸初始PH较低，可有效降低酸液对设备及管道的腐蚀，同时有助于减少二次沉淀的产生。5、取得的阶段成果新型多氢酸体系研究中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院静态腐蚀对比试验SA601的腐蚀速率比盐酸低50％试验编号酸液体系试验温度℃酸蚀速率g/(m2·h)1土酸60506.0722多氢酸111.8863土酸902097.7514多氢酸537.232初始状态60℃90℃多氢酸土酸多氢酸土酸多氢酸体系腐蚀速率远低于土酸实验编号酸液（300ml）钢片面积（mm2）反应时间（h）钢片初始重量（g）反应后重量（g）失重（g）腐蚀速率（g/(m2·h)）15％HCl1360410.498.831.66305.1522％HCl+4％SA6011360411.069.431.63200.375、取得的阶段成果新型多氢酸体系研究中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院多氢酸体系与石英的溶蚀试验多氢酸体系与粘土溶蚀反应多氢酸对石英的溶蚀率高于土酸和氟硼酸，对粘土的溶蚀率远低于土酸矿物溶蚀性研究5、取得的阶段成果新型多氢酸体系研究中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院抑制二次沉淀对氟化物沉淀的抑制作用初始状态第一次加碳酸钠第二次加碳酸钠PH值沉淀PH值沉淀PH值沉淀12%HCL+3%HF1.1无1.4浑浊2.1有9%HCL+3%HF+3%SA6021.9无2.2无3.5有3%HF+3%SA602+9%SA6012.6无4.4无7.6无硅酸盐沉淀的抑制作用加入不同体积的硅酸钠溶液后沉淀情况1ml2ml3ml12%HCL+3%HF无无有12%HCL+3%HF+1.2%SA602无无微浑浊RHF酸少量有有RSM酸(BJ)有有有5、取得的阶段成果新型多氢酸体系研究对金属离子的络合作用较好的抑制氟化物和硅酸盐沉淀的形成中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院新型TiF62-缓速酸研究土酸对矿物的溶蚀实验结果

6%FTC酸对矿物的溶蚀实验结果与土酸相比，FTC酸对粘土的溶解速率更慢单矿物溶蚀试验5、取得的阶段成果中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院新型TiF62-缓速酸研究

FTC较常规HF溶液而言，具有较好的减少和抑制氟化钙、氟化铝沉淀的能力。抑制沉淀试验5、取得的阶段成果中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果新型TiF62-缓速酸研究岩心流动试验X64-36-15岩心

D64-66-3岩心采用FTC酸化后最终渗透率均恢复到了较高水平。中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果压裂液伤害评价压裂液破胶以后，残渣残留在储层中堵塞孔喉和裂缝。着重研究压裂液对支撑裂缝的伤害。模拟支撑裂缝：石英砂和陶粒制成人造岩心(石英砂28MPa下压实和陶粒35MPa下压实)。序号样品注压裂液前基液(k/ko)压裂液破胶后基液(k/ko)伤害率(%)1石英砂1#10.54462石英砂2#10.55453石英砂3#10.60404陶粒1#10.53475陶粒2#10.4060压裂液对填砂裂缝的伤害都在40%以上，最大达到60%。中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果前置酸对改善水力压裂效果机理研究1)前置酸减少粘土伤害的机理试验酸液类型配

方

酸

液24小时膨胀率(%)终膨胀率降低值(%)淡水/97.85盐酸9%HCl+添加剂59.2339.5有机酸3%HCl+6%HAC+添加剂60.3738.3氟硼酸9%HCl+8%HBF4+添加剂55.3443.4土酸9%HCI+1%HF+添加剂59.3039.4多氢酸3%SA601+2%SA701+4%HCl+添加剂59.2139.5淡水处理后的钠粘土膨胀率最大达97.85%，酸液处理后的远低于该值；终膨胀率降低值均在40%左右；前置酸对粘土的稳定、溶解的综合作用可从根本上减少粘土伤害。

中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果前置酸对改善水力压裂效果机理研究2)酸液对压裂液滤饼溶解试验酸液对滤饼的溶解率较高，可见酸液可以有效解除压裂液滤饼伤害。酸液溶解时间(h)溶解程度(%)HBF4280盐酸490土酸283多氢酸275有机酸443FTC271中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果压裂液冻胶加入酸液以后，破胶时间都有大幅度的缩短；温度越高，压裂液破胶的时间越短。3）酸液促进压裂液破胶

前置酸对改善水力压裂效果机理研究中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果前置酸对改善水力压裂效果机理研究4）酸液对支撑裂缝的清洗实验酸液样品k/ko渗透率提高率(%)注压裂液前基液注压裂液破胶后基液注酸液注基液有机酸鲜酸石英砂1#10.540.630.7233陶粒1#10.530.670.7338陶粒2#10.400.630.6870有机酸残酸石英砂3#10.60.730.7525盐酸鲜酸石英砂3#10.550.860.8860酸液清洗后支撑裂缝渗透率有较大提高，渗透率提高率25%~70%中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果前置酸液对支撑剂性能影响试验研究酸液酸前陶粒重(g)滤纸重(g)岩粉陶粒纸(g)陶粒失重(g)溶蚀率(%)有机酸19.99731.005620.94160.06130.31盐酸19.99941.017620.90120.11580.58土酸19.99641.014220.51470.49592.48氟硼酸20.00461.007820.55490.45752.29多氢酸19.99491.008520.53090.47252.36酸液酸前石英砂重(g)滤纸重(g)石英砂加滤纸(g)石英砂失重(g)溶蚀率(%)有机酸20.00831.021420.90550.12420.62盐酸20.00361.126820.90550.22491.12土酸19.99961.016220.61580.40002.00氟硼酸20.00461.012420.7640.25301.26多氢酸20.00871.012820.71980.30171.51各种酸液对陶粒和石英砂的溶蚀率均不超过2.5%，酸液处理不会影响支撑剂的支撑能力。陶粒石英中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果前置酸预处理降低破裂压力实验分析酸处理措施微观上改变岩石的物理性质岩石比面渗透率孔隙度宏观上改变岩石的力学参数杨氏弹性模量泊松比单向抗拉强度中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果前置酸预处理降低破裂压力实验分析酸液配方杨氏模量（Mpa）降低率%泊松比降低率%未注酸1.45——0.29——10%HCl+1%HF1.2613.00.26010.310%HCl+2%HF0.88238.90.20130.310%HCl+3%HF0.63556.60.15646.5相同注酸量（50PV）不同酸液浓度的影响随着酸液浓度的增加，岩石的杨氏模量和泊松比的下降幅度增加中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果前置酸预处理降低破裂压力实验分析注液量，pv杨氏模量（Mpa）降低率%泊松比降低率%未注酸1.45——0.29——201.2415.80.2726.3400.89238.20.20531.1600.67153.60.16643.5相同酸浓度在不同注液量时的影响随着注酸量的增加，岩石的杨氏模量和泊松比的下降幅度增加中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果有必要开展长时间作用下酸与不同岩石矿物的反应动力学机理研究前置酸预处理降低破裂压力实验分析酸处理后岩石力学性质的改变与岩石成分密切相关，这取决于不同的岩石成分与酸的反应动力学存在差异。酸与岩石中的高岭石、蒙脱石、钠长石、钾长石、钙长石的反应动力学具有本质区别；酸液类型决定了酸岩反应快慢和反应量，决定了岩石力学性质改变的程度。中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院矿物的标定与实验程序使用JSM-5900Lv能谱电子显微镜、菲利普公司X-射线衍射仪，原子吸收光谱等分析手段对实验所用的单矿物进行了筛选与标定对砂岩中的常见矿物分析表明，储层中常见的单矿物有以下七种骨架颗粒：石英，斜长石，钾长石填隙物：绿泥石，高岭石，蒙脱石，伊利石为避开复杂的地层流体和矿物自身结构差异的影响，在研究中选择成分单一的单矿物进行系统研究矿物与酸作用的规律特点5、取得的阶段成果酸与不同岩石矿物反应动力学实验分析中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果酸与不同岩石矿物反应动力学实验分析钾长石石英斜长石HF、土酸与钾长石、斜长石反应快，显强酸性；30min硅、铝元素离子浓度达到极值中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果酸与不同岩石矿物反应动力学实验分析伊利石

蒙脱石高岭石绿泥石酸反应前后能谱分析图中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院铝元素比硅元素更容易从硅酸盐矿物中淋漓出来，且元素浓度大于硅，因此铝酸盐垢不可忽视；蒙脱石与氟硼酸、土酸反应后晶体结构遭受严重破坏；会增加可移动微粒；酸化是将粘土等地层微粒粒径变小，降低或解除桥堵颗粒，一般不会将颗粒全部溶蚀或转化为其它矿物。

通过固相参数分析表明5、取得的阶段成果酸与不同岩石矿物反应动力学实验分析中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果酸岩反应前后微观分析井号层位状态非粘土矿物(＞4μ)绝对含量相对含量石英钾长石斜长石方解石地64-36长4+5反应前90.6127.6217.4349.145.81地64-36长4+5反应后95.3330.4718.0651.470.00井号层位状态粘土矿物(<4μ)绝对含量相对含量高岭石绿泥石伊利石伊/蒙间层地64-663(43/56)反应前9.3970.6115.536.077.79地64-663(43/56)反应后4.6783.209.152.155.51有机酸反应前后岩芯XRD分析结果

多氢酸反应前后岩芯XRD分析结果

X衍射定量分析反应后粘土矿物绝对含量大幅降低，以高岭石为主。中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果酸岩反应前后微观分析酸化前后SEM分析

注酸前注酸后酸液溶解岩石内部可溶矿物，改变岩石本身的各矿物成分含量，增加岩石孔隙。同时，一定程度上也改变了岩石孔隙本身的连通性。中国石油长庆油田公司西南石油大学石油工程学院5、取得的阶段成果酸岩反应前后微观分析酸类反应时间元素百分含量％NaFOCaKClPAlNSiFeB氟硼酸0.5h0.9138.5620.184.21---12.46--2.1021.572h1.4638.3420.379.36---9.34--3.0318.104h-20.4535.414.94---5.41-5.372.19