第四章 酸化及酸液添加剂
酸液及添加剂
酸盐的反应最快，其次是硅酸盐类，最慢的是石英。常用盐酸和氢氟酸的混合物来解除上述物质的堵塞或进行砂岩油、气层的酸化处理。
氢氟酸与盐酸联合使用其原因在于：
(1) 当氢氟酸与硅酸盐类以及碳酸盐反应时，会生成不少难溶性物质重新堵塞储层，如CaF2等。由于CaF2在低pH值时为溶解状态，pH值高时会沉淀堵塞孔道，而当酸液中存在盐酸时，则可抑制或减少CaF2的沉淀。
(2) 与其它成份的反应相比，氢氟酸与碳酸盐的反应速度最快。如果单独使用氢氟酸，氢氟酸大部分先消耗在与碳酸盐的反应上，既不能充分发挥氢氟酸溶蚀泥质成份的作用，又可能产生不溶性物质堵塞储层。混合液中的盐酸先溶蚀掉碳酸盐后，氢氟酸可充分发挥其溶蚀泥质等成分的作用，以节约成本较高的氢氟酸，同时也减少难溶性物质CaF2的数量，降低重新堵塞油气层的可能性。
确定土酸的用量和配方后，在配置土酸时，所需浓度的氢氟酸和盐酸的数量，可参照公式(7-50)进行计算得到。
3. 甲酸和乙酸
甲酸（formic acid）和乙酸（acetic acid）均为有机酸，主要优点是反应速度慢、腐蚀性较弱，在高温下易于缓速和缓蚀。它主要用于特殊储层（如高温井）的酸处理以及酸液与油管接触时间较长的带酸射孔等作业，或用于须与镀铝或镀铬部件直接接触的场合。可供使用的有机酸品种很多，但在酸处理中乙酸和甲酸用得较广。
甲酸又名蚁酸，是无色透明的液体，熔点8.4℃，有刺激性气味，易溶于水，水溶液呈弱酸性。我国的工业甲酸浓度在90％以上。
乙酸又名醋酸，我国工业乙酸的浓度在98％以上，因为乙酸在低温时会凝成象冰一样的固态，故俗称为冰醋酸。在有机酸中，乙酸是酸处理中用量最大的一种。酸浓度一般不超过15%(质量)，在此浓度下与碳酸盐作用的生成物(醋酸钙、醋酸镁)在残酸中一般呈溶解状态。除了用此作射孔液，用于与易腐蚀金属接触等场合外，醋酸还常与盐酸配成混合酸用于特殊储层酸处理。
820油田化学
2019年全国硕士研究生入学考试
油田化学科目考试大纲
一、考查目标
《油田化学》是一门石油工程专业的专业基础课，综合性和应用性强。要求考生比较系统、全面地控制油气田钻探、开辟和油气储运中所用的化学剂的种类、性能、使用原理、使用主意以及现场应用工艺技术，能够运用所学的基本原理和基本主意分析、判断和解决油田化学剂在石油工业应用过程中的理论问题和实际问题。
二、考试形式和试卷结构
1、试卷满分及考试时光
本试卷满分150分，考试时光为180分钟。
2、答题方式
答题方式为闭卷、笔试
3、试卷内容结构
表面活性剂 35分
油田用高分子 35分
油田化学剂的应用原理 80分
（说明：按如实际情况，分数有可能作适当调节）。
4、试卷题型结构
如：挑选题 15分
填空题 15分
判断题 10分
名词解释 20分
简答及论述题 50分
计算题 40分
（说明：按如实际情况，题型可能作适当调节）。
三、考查范围
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第一章表面活性剂
基本概念：表面活性剂、表面张力、临界胶束浓度、吸附、浊点、HLB值。
基本知识：表面活性剂的分类及性质；表面活性剂的分子结构；表面活性剂的命名；浊点产生的机理；胶束的形成过程；表面活性剂的常见性质和用途；乳状液类型及检验主意；油田常用表面活性剂的结构式；HLB值的计算；表面活性剂分子结构对性质及用途的影响；。
第二章油田用高分子
基本概念：高分子的特点、分子量及其分布、加聚、缩聚、自由基聚合、粘度、特性黏度、溶解与溶胀、剪切稀释与剪切降解、减阻作用、交联与络合、热塑性树脂与热固性树脂。
基本知识：平均分子量的计算；高分子合成反应的机理；高分子的结构和形态；加聚与缩聚的区别；高分子的分类及命名；高分子溶液的特点；影响高分子溶液粘度的因素；一点法公式推导及粘均分子量的计算；减阻机理及减阻剂的分子结构；主要流体类型及对应的流变曲线；常见油田高分子的分子结构、合成及性能。
酸处理技术
第五章酸处理技术
酸处理是油气井增产、水井增注的主要手段之一。利用酸液可以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。
酸化按照工艺不同可分为酸洗、基质酸化和压裂酸化(也称酸压)。酸洗是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；基质酸化是在低于岩石破裂压力下将酸注人地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性；酸压(酸化压裂) 是在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，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。
本章主要介绍碳酸盐岩地层的盐酸处理、砂岩油气层的土酸处理、酸化工艺设计、酸液及添加剂、酸化处理工艺。
第一节碳酸盐岩地层的盐酸处理
碳酸盐岩分布较广，它既可生油，又可储油，目前世界上近一半的油、气田属碳酸盐岩型。碳酸盐岩地层的主要矿物成分是方解石CaCO
3
和白云石
CaMg(CO
3)
2
，其中方解石含量高于50％的称为石灰岩，白云石含量高于50％的
称为白云岩。碳酸盐岩的储集空间分为孔隙和裂缝两种类型。根据孔隙和裂缝在地层中的主次关系又可把碳酸盐岩油气层分为三类：孔隙性碳酸盐岩油气层，孔隙—裂缝性碳酸盐岩油气层，裂缝性碳酸盐岩油气层。碳酸盐地层的盐酸处理，就是要解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，或扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝，提高油气层的渗透性。
一、盐酸与碳酸盐岩的化学反应
碳酸盐岩油气层的酸化常用盐酸，其化学反应如下：
2HCl + CaCO
酸化工艺在油田中的应用
酸化工艺在油田中的应用
[摘要]地层具有不均一性，往往有渗透率极低的地层。为了改善生产层位的地层物性，提高渗透性，油田中经常往地层中注入酸液与地层岩石反应。随着酸化技术的不断发展，这种技术措施也越来越多的被应用与地层解堵中。
【关键词】酸化；措施；原理；酸化液；添加剂
酸处理通常称作酸化，就是用一定的设备将能与地层中某种成分反应的酸液注入到地层中，使地层的渗透率得以恢复或增加，达到增加产油量或注水量的目的。本文主要是从酸的原理、酸的分类、设计施工、配制、各类添加剂等几方面作简单介绍。
一、酸化原理
1、碳酸盐岩地层酸化
碳酸盐地层主要矿物成分是方解石（Caco3）和白云石（CaMg(co3)2），HCL 与其反应如下：
Caco3+2Hcl=Cacl2+H2O+Co2↑
CaMg(co3)2+2Hcl= Cacl2+Mgcl2+H2O+Co2↑
碳酸盐地层的储集空间主要分为孔隙和裂缝两种类型，对其进行酸处理，就是要解除孔隙和裂缝中的堵塞物或扩大、沟通地层原有的孔隙和裂缝，提高地层的渗透性能。
2、砂岩地层的酸化
砂岩是由砂粒和粒间胶结物所组成，砂粒主要是石英和长石，胶结物主要为粘土和碳酸盐类，砂岩的油气储集空间和渗透通道就是砂粒与砂粒之间未被胶结物完全充填的孔隙。
砂岩酸化一般用土酸，由HCL和HF混合而成，反应式如下：
2HF+CaCO3=CaF2↓+CO2+H2O
16HF+CaAl2Si2O8=CaF2↓+2AlF3+2SiF4↑+8H2O
6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O
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，或其它结垢物的恢复，提高井底附近地层的渗透率。
第五章 酸化及酸液添加剂
二、地层的伤害
基质酸化成功与否首先取决于地层是否被 伤害以及伤害的范围、伤害的程度和类型。 引起伤害的原因大致可分为以下四类：
1.工作液中固相微粒堵塞孔眼或地层孔隙。 2.工作液中离子与地层或地层流体中离子生 成沉淀。 3.地层岩石中微粒分散、运移、堵塞喉道； 粘土矿物的水化膨胀降低地层渗透度；对 于砂岩，严重者还导致基质崩塌。 4.岩石表面润湿反转或生成乳状液形成乳堵。
HF对砂岩中的一切成分都有溶蚀能力，但实际上不能单独使用， 而要和盐酸混合配制成土酸，其主要原因如下：
1.氢氟酸与硅酸盐类、碳酸盐类反应：
2HF+CaCO3=CaF2↓+CO2↑+H2O 16HF+CaAl2Si２O8= CaF2↓+2AlF3+2SiF4↑+8H2O 6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O CaF2在酸液浓度高时处于溶解状态，当酸液浓度降低后，会沉 淀出来。酸液中含有HCl时，依靠HCl维持酸液在较低的pH值， 以提高CaF2的溶解度。而反应生成的氟硅酸在水中可离解为H+ 和SiF62-，SiF62-又能和地层水中的Ca2+、Na+、K+、NH4+等离子 相结合，生成的CaSiF6 、(NH4)2SiF6 易溶于水，不会产生沉淀， 而生成的Na2SiF6 及K2SiF6均为不溶物质，会堵塞油气层。因此 在酸化处理过程中，应先将地层水顶走，避免与氢氟酸接触。
油气田应用化学读书笔记
油气田应用化学读书笔记
油气田应用化学是化学、化工、及石油工程等多门学科的结合，并在石油工业上游不断发展的新兴学科。该学科主要研究石油工程所用化学剂和材料的结构、合成原理、合成方法等，包括石油钻井和完井工作液、油气井增产增注措施、防砂堵水等油气井施工工作液配方、作用机理、堵水调剖、强化采油、油气集输、腐蚀及预防等诸多工程技术。
一、钻井液完井液化学
钻井液是油气井钻井过程中，以多种功能满足钻井需要的各种循环流体的总称。钻井液俗称钻井泥浆，或简称泥浆。钻井液通常分为两类，水基钻井液和油基钻井液。钻井液的主要功能有：（1）携带和悬浮岩屑；（2）稳定井壁和平衡地层压力；（3）冷却和润滑钻头、钻具；（4）传递水动力，提高钻井速度和破岩效率。
1．钻井液的性能
钻井液的性能包括密度、流变性（马氏漏斗粘度、塑性粘度、动切力、静切力等）、滤失性（API滤失量、HTHP滤失量、泥饼质量）、PH值和碱度和润滑性。
钻井液主要用来调节钻井液的静液柱压力，以平衡地层压力，确保钻井安全。同时亦用来平衡地层构造应力，以避免井塌的发生。
钻井液流动和变形的特征称为钻井液的流变性。其中流动性是主要的，流变性的主要功能是：携带岩屑，保证井底和井眼的清洁，悬浮岩屑和重晶石，提高机械钻速，防止井漏、井塌，防止气侵。
钻井液的滤失性主要是指起滤液滤失量的大小以及在井壁所形成泥饼的质量。一般来讲，滤失过量会引起如下不良后果：损害油气层，降低产能；井壁垮塌，井径不规则，引起下钻遇阻；在高渗透地层形成较厚滤饼，造成压差卡钻；因滤液侵入半径过大，致使测井解释不准，不易发现油气藏。
饲料添加剂第四章第四节酸化剂中草药调制剂保存剂2
（4）羧甲基纤维素钠：黏度对温度升高而降低，超过45摄
氏度黏度消失。主要用于鱼的湿性颗粒，一般饵料中添加
量不超过2% （5）膨润土和膨润土钠：多用于畜禽颗粒饲料，加强颗粒
的耐久性，延长压膜寿命。膨润土具有较强的吸水性，吸 收后膨胀改进了饲料的粘结性和润滑作用。用量不超过配 合饲料的2%
（二）抗结块剂
• 抗结块剂的功能是使饲料和添加剂保持良好的流散性，防 止结块。有的抗结块剂具有润滑作用，可阻止物料在制粒 机上集结，并可改善预混料的均匀度。抗结块剂要求吸水 性差，流动性好，对各种动物无毒、无害，安全可靠
• 二氧化硅:2%
二、饲料调质剂
• 饲料调质剂是指能改善饲料的色和味、提高饲料或畜产品 感官质量的添加剂。饲料调质剂主要包括着色剂和诱食剂
第六节 饲料调制剂与调质剂
一、饲料调制剂
• 饲料调制剂指饲料加工过程中为改善饲料性状(饲料的形 状、饲料的混合程度、饲料的软化状态等)而添加的物质
• 包括颗粒饲料加工过程中所用的黏结剂、矿物质添加剂中 防止结块而保证混合均匀度的防结块剂、青贮饲料调制剂 和粗饲料调制剂等
黏结剂
• 黏结剂主要用于畜禽及水产的颗粒饲料生产中 天然黏结剂：有淀粉、植物胶、动物胶、糖蜜、膨润土、
本低、畜禽摄人后容易很快排出体外、不会蓄积和使用方 便而安全等特点
分类
天然抗氧化剂 • 主要有生育酚、维生素C，由天然物中提取，是最早的食
酸化与酸液配比
配置酸液所需的清水量则 为 V清水＝Vm－VHF－VHCl－Vadi
配置1m3不同浓度的盐酸溶液所需要的工业盐酸和清水量
工业盐酸
配置盐酸
酸浓度，% 密度，kg/m3 密度 1004.8 1009.7 1014.7 1019.7 1024.8 1029.9 1035.0 1040.2 1044.7 1050.0 1055.0 1060.0 1064.6 1070.2 1074.9 1080.1 1084.9 1090.2 1095.2 1100.2 1105.7 1110.8 1115.9 1121.4 1126.1 1131.0 1136.8 1142.2 重量 38.6 77.7 117.1 156.9 197.1 237.7 278.7 320.1 361.6 403.8 446.3 489.2 532.3 576.3 620.1 664.7 709.4 754.8 800.3 846.3 893.1 939.9 987.1 1035.1 1082.8 1131.0 1180.5 1230.1
27 1136.8 体积 32.7 65.8 99.2 132.9 166.9 201.3 236.0 271.1 306.3 342.1 378.1 414.4 450.9 488.1 525.3 563.0 600.9 639.3 678.0 716.9 756.5 796.2 836.2 876.8 917.2 958.0 1000.0 1042.0 清水 967.3 934.2 900.8 867.1 833.1 798.7 764.0 728.9 693.7 657.9 621.9 585.6 549.1 511.9 474.7 437.0 399.1 360.7 322.0 283.1 243.5 203.8 163.8 123.2 82.8 42.0 0.0 重量 35.9 72.1 108.7 145.7 183.0 220.7 258.8 297.2 335.8 375.0 414.5 454.3 494.3 535.1 575.8 617.2 658.7 700.8 743.2 785.9 829.3 872.8 916.6 961.2 1005.4 1050.2 1096.2 1142.2
油田化学_第四章A_酸化及酸液添加剂
石油工程学院
磷酸 作用一：磷酸可解除腐蚀产物的堵塞
作用二：可溶解灰岩、白云岩
石油工程学院
硫酸
作用一：溶解渗滤面和近井地带的堵塞物，恢复地层
的渗透性
作用二：溶解渗滤面和近井地带的碳酸盐，提高地层
的渗透性
作用三：在远井起调剖作用
石油工程学院
氨基磺酸
（1）酸的形式 一种固体酸。 （2）酸的作用
作用一：溶解渗滤面和近井地带的腐蚀产物，恢复地 层的渗透性
+ Cl+ Cl+ + Cl + Cl
-
+
H3N H3N H3N H3N H3N H3N H3N
CnH2n+1 CnH2n+1 CnH2n+1 CnH2n+1 CnH2n+1
+ + H3N Cl
+
+ + +
ClCl-
CnH2n+1
CnH2n+1
ClCl
-
+ Cl+ Cl+ + Cl Cl+ Cl+ Cl+ Cl
石油工程学院
缓速剂
（3）常用缓速剂 表面活性剂、聚合物
聚合物缓速机理 聚合物在酸中溶解，使 酸稠化，减小氢离子向 地层表面的扩散速率 控制H+传递
第四章 酸化及酸液添加剂
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二、砂岩地层的酸化
1、砂岩的组成
砂岩是由砂粒和胶结物组成。砂粒包括：石英、长石及各种岩屑。 石英和长石同属架状结构的硅酸盐矿物。 石英有：α-SiO2、β-SiO2、γ-SiO2三种晶型。 长石有正长石(如钾长石KAlSi3O8)、斜长石(如钙长石 CaAl2Si2O8、钠长石NaAlSi3O8)，它们是A13+取代了石英硅氧四 面体结构[Si4O8]中的Si4+，而不足的电价由K+，Na+，Ca2+补偿而 形成的。 胶结物有碳酸盐(CaCO3 ，CaMg(CO 3 ) 2等)、粘土矿物高岭石、伊 利石、蒙脱石、绿泥石以及微晶二氧化硅等。 常见粘土矿物理想化表达式：高岭石Al4 [Si 4O10](OH)8，蒙脱石 Al2[Si4O10](OH)2，伊利石的原型矿物是白云母和金云母，因此它 的结构大体是K(Al,Fe,Mg)2~2.5[AlSiO10](OH)2，三八面体绿泥石 (Mg,Fe,A1)6[AlSi3O10](OH)8。 www.swpu.edu.cn
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２、碳酸盐岩基质酸化原理
（１）酸—岩化学反应 碳酸盐岩酸化 ：常用盐酸、多组分酸，特殊情况用醋酸和甲酸。 反应如下：
酸化与酸液配比
酸化常用酸型
酸类 名称 盐酸 盐酸-氢氟酸 (土酸) 氟硼酸 磷酸 甲酸(蚁酸) 乙酸 氨基磺酸 粉状酸 氯醋酸 多组 分酸 乙酸-盐酸 混合酸 甲酸-盐酸混 合酸 稠化酸 乳化酸 缓速酸 胶化酸 化学缓速酸 泡沫酸 适用条件 广泛用于碳酸盐岩储层酸化 和 溶解力强，价廉货源广；反应速度快，腐蚀严重。 碳酸盐含量高的砂岩储层酸化 溶解力强，反应速度快，反应严重，易产生二次 砂岩储层基质酸化 污染 反应慢，水解速度受温度影响较大。处理范围大。 砂岩储层深部解堵酸化 碳酸盐含量，泥质含量高， 含 反应速度慢，用以解除硫化物，腐蚀产物及碳酸 有水敏及酸敏性粘土矿物， 污 盐类堵塞物，HF 溶解粘土矿物。 染较重，又不易用土酸处理 的 砂岩储层，可用磷酸/HF 处理。 反应慢，腐蚀性弱 高温碳酸盐岩储层酸化 特点
缓速效果好粘度高常用盐酸体系化学缓速酸将亲油性表面活性剂加入酸中配制而成借以产生一种物理屏障阻碍酸至岩石表面的传递整个施工过程需连续注酸高流速和地层高温情况下吸附作用将受到限制大部分表面活性剂就会失去作用常用盐酸体系泡沫酸由酸液一般为盐酸气体一般用氮气或二氧化碳起泡剂和稳定剂混合制成酸液为连续相气体为非连续相它是一种类似于宾汉流体的酸包气流体气体的体积泡沫干度约占6585酸液量为1535
盐酸工业标准
盐酸比重及配制
盐酸比重及配制
降低盐酸液浓度需加清水量计算
第四节 酸液及添加剂
(三)多组分酸 多组分酸是一种或几种有机酸与盐酸的混合物，主要起 缓速作用，可以得到较大的有效酸化处理范围。 (四)乳化酸 乳化酸即为油包酸型乳状液，其外相为原油。
要求： 在地面条件下稳定(不易破乳)和在地层条件下不稳 定(能破乳)。 主要作用（或优点） ①粘度较高，能形成较宽的裂缝，减少裂缝的面容比，有 利于延缓酸岩的反应速度。 ②酸滴不会立即与岩石接触，油酸乳状液可把活性酸携带 到油气层深部，扩大了酸处理的范围。 ③酸液并不与井下金属设备直接接触，可很好地解决防腐 问题。
主要缺点 摩阻较大，施工注入排量受到限制
(五)稠化酸 指在盐酸中加入增稠剂(或称胶凝剂)，使酸液粘度增加。 主要作用 ①降低氢离子向岩石壁面的传递速度；
②由于胶凝剂的网状分子结构，束缚了氢离子的活动， 从而起到缓速的作用。
主要优点
能压成宽裂缝、滤失量小、摩阻低、悬浮固体微粒的性 能好等特性。
(六)泡沫酸 用少量泡沫剂将气体(一般用氮气)分散于酸液中所制成。
一、常用酸液种类及性能
高浓度盐酸处理的优点 ①酸岩反应速度相对变慢，有效作用范围增大； ②单位体积盐酸可产生较多的CO2，利于废酸的排出； ③单位体积盐酸可产生较多氯化钙、氯化镁，提高了 废酸的粘度，控制了酸岩反应速度，并有利于悬浮、 携带固体颗粒从地层中排出； ④受到地层水稀释的影响较小。
主要缺点： ①与石灰岩反应速度快，特别是高温深井，由于地层温 度高，盐酸与地层作用太快，因而处理不到地层深部； ②盐酸会使金属坑蚀成许多麻点斑痕，腐蚀严重； ③H2S含量较高的井，盐酸处理易引起钢材的氢脆断裂。 (二)甲酸和乙酸 优点 有机弱酸，反应速度比同浓度的盐酸要慢几倍到十几倍， 适用于高温深井。
石油工程技术 井下作业 涉酸(碱)作业安全管理规定
涉酸（碱）作业安全管理规定
第一章总则
第一条为了规范涉酸（碱）作业过程，保证涉酸（碱）施工作业的安全，特制定本规定。第二条本规定适用于油、气、水井进行酸压、酸化、酸（碱）洗井，油水管线及炉类、换热设备等设施进行酸（碱）洗、酸（碱）浸、除垢等作业。
第二章施工前的准备
第三条施工前施工单位必须按照顾客方工程设计进行风险分析，对施工现场一定范围内（含硫油气田探井井口周围3km、生产井井口周围2km）的环境进行认真考察、分析，对施工现场及周围环境进行危险范围的划定。在农村住户周围的施工现场，应特别注意天气、气温、风速、风向、与就近住户人群的距离等因素，编制详细的施工设计和QHSE作业计划书，三高井施工根据实际情况编制单井应急预案。
第四条配备必须的安保器具，主要包括：
（一）可燃气体检测仪不少于1台；
（二）有毒有害气体检测仪不少于1台；
（三）正压式空气呼吸器不少于4套；
（四）防酸（碱）手套7双；
（五）毛巾、口罩各7条；
（六）防护眼镜7套；
（六）苏打水（涉酸作业）/清洁中性水（涉碱作业）不少于50L
（七）PH试纸一套。
（八）雨衣不少于四套
第五条施工时严格执行QHSE作业计划书和施工设计要求，如有特殊情况需改变，应经原批准的技术负责人签字同意。
第六条公司的酸碱物质由压裂酸化分公司归口管理，并进行相关的发放工作等，其它任何单位和个人不得以任何名义储存酸（碱）物质。
第三章酸（碱）溶液的配制
第七条涉酸（碱）作业中使用的酸（碱）溶液由压裂酸化分公司配液站承担，其他任何单位、个人不得从事酸液、碱液的配置作业及管理等。
酸化及酸液添加剂
02 酸液添加剂种类
缓蚀剂
缓蚀剂是一种能够减缓酸性物质对金属腐蚀的添加剂，常用于石油、化工、电力等 领域。
缓蚀剂的作用机理是通过在金属表面形成保护膜，阻止酸性物质与金属直接接触， 从而减缓腐蚀速率。
缓蚀剂的种类繁多，根据不同的酸液体系和金属种类，选择合适的缓蚀剂是关键。
稳定剂
稳定剂的作用是保持酸液的化学稳定 性，防止酸液在储存和使用过程中发 生变质和沉淀。
酸化及酸液添加剂
目录
• 酸化技术概述 • 酸液添加剂种类 • 酸化技术实施步骤 • 酸液添加剂的作用机理 • 酸化技术的优缺点分析
01 酸化技术概述
酸化技术的定义
酸化技术是指通过向地层中注入酸液，利用酸液与地层岩石和矿物发生化学反应 ，从而解除地层堵塞、扩大地层孔隙、提高地层渗透性的一种技术措施。
酸化技术的发展历程
20世纪初
酸化技术开始应用于油气勘探 开发领域。
20世纪50年代
随着化学工业的发展，酸液添 加剂开始应用于酸化技术中， 提高了酸化效果和安全性。
20世纪80年代
随着油田开发进入中后期，酸 化技术的应用范围逐渐扩大， 成为油田开发中不可或缺的技 术措施之一。
21世纪初
随着环保意识的提高和技术的 不断进步，酸化技术逐渐向绿 色环保、高效低成本的方向发
络合作用
防垢剂能够与硬垢离子形成稳定的络合物，阻止其结晶析出。
油田化学_第四章B_酸化及酸液添加剂
压裂液添加剂及作用原理
二、各种压裂液添加剂及作用机理
3、冻胶粘度稳定剂
冻 胶 粘 度 稳 定 因 素 离子强度 液体pH值 稳定添加剂 离子强度是一定的，
要提高热稳定性，通过
缓冲和调节pH值，添加 热稳定剂来实现。
石油工程学院
压裂液添加剂及作用原理
二、各种压裂液添加剂及作用机理
3、冻胶粘度稳定剂
R=CH2CH2石油工程学院 OH重复单元结构
压裂液添加剂及作用原理
二、各种压裂液添加剂及作用机理
1、稠化剂 3)合成聚合物压裂液
目前压裂液稠化剂仍以天然植物胶为主。
破胶后往往产生残渣较多，对低渗透油层将造成伤害; 高温稳定性不够理想，不能适应高温深部地层的压裂;
研制开发出了一系列合成聚合物压裂液。
石油工程学院
压裂液
二、压裂液种类
适用于水 敏性地层
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水基压裂液
1、稠化水压裂液
稠化水压裂液是将稠化剂溶于水中配成。
常用的稠化剂主要是水溶性聚合物。
配稠化水压裂液时，可利用协同效应。
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水基压裂液
2、水基冻胶压裂液
水 基 冻 胶 压 裂 液
水
成胶剂即水溶性聚合物。 成胶剂： 交联剂则决定于聚合物中可交联的基团和交 交联剂：
压裂液添加剂及作用原理
二、各种压裂液添加剂及作用机理
油水井酸化基础
第四节酸化液材料
酸化是油气井增产、水井增注的主要手段之一，可以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，实现增产增注。
酸化液主要与地层岩石发生化学反应，地层矿物常见的有二氧化硅（石英）、硅酸盐（长石和粘土等）和其它碎屑，除了石英外，其它矿物的化学成分都十分复杂，下表12-21是常见地层矿物成分及化学分子式。
表12-21 常见地层矿物成分及化学分子式
一、酸液
可用于酸化的酸液主要分为两大类：无机酸，包括盐酸、氢氟酸、氟硼酸、磷酸、硝酸粉末、硫酸等；有机酸，包括甲酸、乙酸、有机膦酸等。
1、盐酸
盐酸作为一种经济实用的无机酸，是酸岩反应过程中酸化液的主要组成成分。
⑴、工业标准
盐酸的工业标准见下表12-22。
表12-22 盐酸的工业标准
⑵、相对密度
盐酸的相对分子质量36.46，相对密度常采用以下的经验公式来计算：
盐酸的相对密度＝1+盐酸的质量百分浓度/2
不同浓度的盐酸与相对密度的关系见下表12-23。
表12-23 盐酸浓度与相对密度的关系（20℃）
⑶、工业盐酸配制酸液的计算公式
酸化液的浓度及设计用量确定后，可以通过以下公式计算出所需的工业盐酸用量：
式中 M 盐 ——配制所需工业盐酸用量，t ； Ｖ ——设计酸液用量，m 3；
γ
液
——设计酸液的相对密度，g/cm 3；
Ｃ液 ——设计酸液的质量百分浓度，%； Ｃ盐
——工业盐酸的质量百分浓度，%。
⑷、盐酸的溶解能力
酸液的溶解能力系数是指单位质量的纯酸完全反应所能溶解的矿物质量。
盐
液
液C C V M ⋅⋅=
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分类：酸压工艺可分为：
普通酸压：直接用酸液压开地层产生裂缝并溶蚀裂 缝壁面
前置液酸压：采用粘度较高的前置液压开裂缝，然 后注酸。酸液在高粘前置液中指进并溶蚀裂缝壁面
交替进行前置液和酸液或加砂酸压：可获得更长的 酸液有效作用距离
一般距井轴10m以内，油井的压力消耗要占全部压力降的80%~ 90%，而气井则为90%。
因此，提高井底附近地层的渗透能力，降低压力损耗，在生产压差 不变时，油气产量能显著增加。如果井筒附近地层受到污染和堵塞 使渗透率下降，将导致油气产量降低
在酸化工艺和技术发展的过程中，新型酸液及添加剂的 应用着重是降低酸对管线和设备的腐蚀、控制酸岩反应 速度、提高酸化效果、防止地层污染和降低施工成本
4.1.1酸处理工艺分类
酸化分类
按油气层类型： 碳酸盐岩酸化 砂岩酸化
按酸液的组成和性质： 常规酸酸化：HCl、土酸(HCl + HF)等 缓速酸酸化：潜在酸、稠化酸、乳化酸、泡沫酸、 化学缓速酸等
按酸化处理工艺(酸化施工的方式和目的)： 酸洗(Acid washing) 基质酸化(Matrix acidizing) 压裂酸化(Fracture acidizing)
1、酸洗
定义：酸洗就是用少量的酸，在无外力搅拌作用下， 对施工或采油过程中可能造成的射孔孔眼的堵塞和井 筒中的酸溶性结垢进行溶解并及时返排酸液，以防止 酸不溶物(如管线涂料、石蜡、沥青、重晶石粉垢等) 重新堵塞孔眼和井壁的一种油气井增产措施。
第四章
酸化及酸液添加剂
辽宁石油化工大学应化系油田化学专业
.
酸化及酸液添加剂
Acid Treatments & Acidizing Chemicals
1 酸化增产原理 2 酸液及油井酸化 3 酸化试验 4 酸液添加剂 5 缓速酸酸化技术 6 暂堵(分层)酸化技术
4.1酸化增产原理
酸化是靠酸液的化学溶蚀作用及向地层挤酸的水力作用 来提高地层的渗透性能的施工错施
B 地层破裂压力
注入速度 图4-1测定破裂压力试验
来自百度文库压力
凡由于下述一个或一个以上的原因，可以选用基质酸化
(1)清除原生的或诱发的地层堵塞 (2)压裂前降低地层的破裂压力 (3)均匀疏通所有的射孔孔眼 (4)不破坏隔层 (5)降低施工成本
3、压裂酸化
定义：压裂酸化也叫酸压，是在足以压开地层形成裂 缝或张开地层原有裂缝的压力条件下的一种挤酸工艺
Rr (即R边)为供油半径(边界)， 一般为井距的1/2 P地为地层压力 PR为近井地带某点C的压力 P地−PR 为B点到C点的压力降 ，表示油气从R边流到R处克服 摩阻所损失的压能
对于气井，由于气体随压力降低而膨胀，所以越靠近井底其流速增 加比油井更为显著，摩阻更大，曲线更陡，压力损耗也更大。
②溶蚀孔道或天然裂缝中的堵塞物，破坏泥浆、水泥、岩石碎 屑等堵塞物的结构，使之与残酸一道排出地层，从而解除堵塞 物的影响，恢复地层原有渗透率
一、井底压力分布(压力漏斗)
油气流在井底的流动特点
为了进一步理解酸化的增产原理，首先分析油气流在井底的流 动特点。油气流从地层径向流入井内，越靠近井底，流通面积 越小，流速越高，流体所受阻力愈大，因而克服摩阻所需要消 耗的压力愈大，即油气 流在井筒附近流动处于一个压力变化较 大的环境，呈一漏斗形状(一般称为压力漏斗)
特点：
低于地层岩石破裂压力条件下施工(不形成裂缝) 解除近井地带因污染而造成的渗透率下降
仅靠化学溶蚀作用
成功的基质酸化作业能在不增加出水量或出气量(即保持 天然的液流边界)的情况下提高产油量。因此，确定地层 破裂压力的大小对酸化施工是很必要的 “破碎”试验：试验步骤是先用低速向地层注入水或 清洁油并逐步增大注入速度，记录压力，直至注入速 度曲线发生转折，如图4-1中B点(破裂点)
酸压适用性：主要适用于低渗透性碳酸盐岩储层而不 适用于砂岩地层
原因：
酸液溶蚀了砂岩中胶结物，砂粒均匀脱落并被酸液带走， 不会形成溶蚀沟槽，卸压后裂缝会完全闭合。
容易破坏天然垂直渗透性较差的遮挡层，使之与邻近不 需要压开的地层连接
酸化压裂泵注压力计算按下式：
P泵注≥PF−PH+Pr
PF——地层破裂压力； PH——液柱压力； Pr——垂直管柱、地面管线和孔眼摩阻之和
酸化是通过井眼向地层注入一种或几种酸液或酸性混合 液，利用酸与地层中部分矿物的化学反应，溶蚀储层中 的连通孔隙或天然(水力)裂缝壁面岩石，增加孔隙、裂 缝的流动能力，从而使油气井增产或注水井增注的一种 工艺措施
化学基础： CaCO3 + HCl → CaCl2 + CO2 SiO2 + HF → SiF4 + H2O
发展史
首次尝试用酸来提高碳酸盐岩油藏的原油产量是在 1895年，当时曾发布了用于此目的的盐酸和硫酸两种 专利。虽然进行了若干次油井处理作业，但是此方法并 没有引起人们的普遍兴趣，原因是酸会严重腐蚀油井套 管和其它金属设备。
直到1932年砷缓蚀剂的发现才使油井酸化再次引起人 们的关注。砷缓蚀剂可使酸同地层反应时不会严重腐蚀 油井的金属设备。当时的Pure石油公司和Dow化学公 司应用这种缓蚀剂同盐酸一起处理了一口石灰岩地层的 油井，取得了显著的效果，酸化作业由此诞生
目的：清除井筒中酸溶性结垢或疏通孔眼
特点：
酸用量少
溶解法
及时返排酸液防止造成二次伤害
2、基质酸化
定义：基质酸化是在低于地层岩石破裂压力 （Parting Pressure)条件下，将酸液注入地层孔 隙空间，利用酸液溶蚀近井地带的堵塞物以恢复地层 渗透率或用酸液溶解孔隙中的细小颗粒、胶结物等以 扩大孔隙空间、提高地层渗透率的一种增产措施
4.1.2酸化增产原理
一口油井要能产出工业性油气流应具备三个基本条件:
油气层的油气饱和度大 压力高 渗透性能好
酸化就是靠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
对于基质酸化，其增产作用表现在下述两方面：
①酸液进入孔隙或天然裂缝与其中岩石或砂粒之间的胶结物反 应溶蚀孔壁或裂缝壁面，增大孔径，提高地层渗透率