酸化处理技术精品PPT课件
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
①降低面容比； ②提高酸液流速； ③使用稠化盐酸、高浓度盐酸和多组分酸； ④降低井底温度等。
第二节 酸化压裂技术
酸化压裂：用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。 酸压一般用于碳酸盐岩地层，或含有碳酸盐岩充填天然裂 缝的砂岩地层。原因:砂岩地层很难被刻蚀到具有足够导 流能力的裂缝。
作用原理：
(1) 靠水力作用形成裂缝；
(2) 靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表 面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导 流能力，可达到提高地层渗透性的目的。
酸压与水力压裂对比
相同点：基本原理和目的相同。 目标是为了产生有足够长度和导流能力的裂缝，减少油气 水渗流阻力。
不同点：实现其导流性的方式不同。
对水力压裂，裂缝内的支撑剂阻止停泵后裂缝闭合，酸压 一般不使用支撑剂，而是依靠酸液对裂缝壁面的不均匀刻 蚀产生一定的导流能力。
酸液的滤失特性
酸 裂缝有效长度 酸岩反应速度 压
效
裂缝内的流速控制
果
酸液对地层岩石矿物的溶解量
导流能力
酸液对裂缝壁面的不均匀刻蚀程度
一、酸液的滤失
滤失主要受酸液的粘度控制，可以用压裂液的滤失系数CI 公式计算。
1.控制酸液的滤失常用的方法和措施
(1)固相防滤失剂
刺梧桐胶质：在酸中膨胀并形成鼓起的小颗粒，在裂缝 壁面形成桥塞，阻止酸蚀孔道的发展，降低滤失面积。
盐酸质量分数对反应 速度的影响
5.温度 温度升高，H+热运动加剧，传质速度加快，反应速度加快 6.压力 压力增加，反应速度减慢
温度对反应速度的影响
压力对反应速度的影响
7.其它因素 岩石的化学组分
泥质含量越高，反应越慢 物理化学性质
岩面粘有油膜可降低反应速度 酸液粘度等
酸液粘度增加，反应速度减慢
提高酸化效果的措施：
● 基质酸化 在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，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。
● 压裂酸化 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。
第一节 碳酸盐岩地层的盐酸处理
碳酸盐岩地层主要成分：方解石和白云石 目的： 解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，或扩大沟通油气岩层
硅粉：填满或桥塞酸蚀孔道和天然裂缝。
粒径大小不等的油溶树脂：大颗粒桥塞大的孔隙；亲油 的树脂形成更小的颗粒，变形后堵塞大颗粒的孔隙，从而 有效地降低酸液的滤失。
(2)前置液酸压
所用前置液一般为交联的植物粉(如胍胶)溶液，也就是常 用的压裂液。
优点： ① 采用前置液破裂地层形成裂缝，并在裂缝壁面形成滤饼， 可以降低活性酸的滤失；
原有的孔隙和裂缝，提高油气层的渗流性
一、盐酸与碳酸盐岩的化学反应
2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2↑ 4HCl+MgCa(CO3)2→CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑
生成物状态：氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳 气体大部分呈游离状态的微小气泡，分散在残酸溶液中， 有助于残酸溶液从油气层中排出。
酸压过程中，另一个制约活性酸沿裂缝穿透的主要因素是酸 液损耗。在酸液沿裂缝行进过程中，连续不断地与裂缝壁面 反应，浓度逐渐变小，当活性酸浓度下降至某一标准时(2～ 3％)，就不能充分溶蚀地层，对增产增注无效。
1.影响酸穿透距离的因素
①酸液的类型 ②酸液浓度 ③注入速度 ④地层温度 ⑤裂缝宽度 ⑥地层矿物成分等。
溶液内部：没有离子浓度差
边界层内部：存在离子浓度差
由于边界层内存在离子浓度差， 反应物和生成物在各自的离子浓 度梯度作用下向相反的方向传递。 由于离子浓度差而产生的离子移 动，称为离子的扩散作用。
dC H
常数
dy
dCCa2 常数 dy
石灰岩岩面 dCCa2 0
dy
dC H
0
dy
扩散边界
酸液中H+的传递方式：对流和扩散
注入速率增加， 穿透距离增加
二、影响酸岩反应速度的因素
(一)酸岩复相反应速度表达式
根据菲克定律，导出表示酸岩反应速度和扩散边界层内
离子浓度梯度的关系式：
C t
KC n
DH
S V
C y
酸液浓度梯度 面容比
H+的传质系数
酸岩瞬间的反应速度
面容比： 岩石反应表面积与酸液体积之比
（二）影响酸岩复相反应速度的因素分析
1.面容比 面容比越大，反应速度也越快
δ
y
扩散边界层的浓度分布
自然对流：密度差异引
对 起的离子移动。 流 强迫对流：酸液的湍流
流动引起的离子移动。
a—密度差引起的自然对流 b—湍流引起的强迫对流
酸向壁面传递的流动模型
H+的传质速度：
H+透过边界层达到岩面的速度。
影响反应速度因素：
H+传质速度（较慢）
起决定性作用
H+反应速度
生成物离开岩面速度
② 冷却井筒和地层，减缓酸液对油管的腐蚀，降低酸岩 反应速度，增大酸液有效作用距离。
(3)胶化酸 以某些表面活性剂作酸液的稠化剂，能够形成类似于链状 结构的胶束稠化酸。 优点：
(1）受剪切后胶束链能很快重新形成，稳定性好； (2）粘度大，在形成废酸前能有效地防止酸液的滤失。
(4)乳化酸和泡沫酸
二、酸液的损耗
第七章 酸处理技术
主要内容：
1.碳酸盐岩地层盐酸处理 2.酸化压裂技术 3.砂岩油气层的土酸处理 4.酸液及添加剂 5.酸处理工艺
酸化原理：
通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等的溶 解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。
● 酸 洗 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。
盐酸溶液（液相）
源自文库
酸岩反应速度：指单位时间内酸浓度降低值或单位时间内
岩石单位反应面积的溶蚀量。
岩面
酸岩反应过程
H
①酸液中的H+传递到碳酸盐岩表面；
②H+在岩面与碳酸盐进行反应；
③反应生成物Ca2+、Mg2+和CO2气泡 离开岩面。
Ca2
,
M
2 g
,
CO2
扩散边界层
表面反应
δ
y
酸—岩反应系统示意图
盐酸溶液（液相）
2.酸液的流速 酸液流动速度增加，反应速度加快
3.酸液的类型 强酸反应速度快，弱酸反应速度慢
4.盐酸的质量分数
①盐酸浓度增加，反应速度增加；
②但达到一定程度后，随盐酸浓度增 加，反应速度反而降低；
③相同浓度条件下，初始浓度越大， 余酸的反应速度越慢，因此浓酸的反 应时间长，有效作用范围越大
24％～25％
第二节 酸化压裂技术
酸化压裂：用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。 酸压一般用于碳酸盐岩地层，或含有碳酸盐岩充填天然裂 缝的砂岩地层。原因:砂岩地层很难被刻蚀到具有足够导 流能力的裂缝。
作用原理：
(1) 靠水力作用形成裂缝；
(2) 靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表 面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导 流能力，可达到提高地层渗透性的目的。
酸压与水力压裂对比
相同点：基本原理和目的相同。 目标是为了产生有足够长度和导流能力的裂缝，减少油气 水渗流阻力。
不同点：实现其导流性的方式不同。
对水力压裂，裂缝内的支撑剂阻止停泵后裂缝闭合，酸压 一般不使用支撑剂，而是依靠酸液对裂缝壁面的不均匀刻 蚀产生一定的导流能力。
酸液的滤失特性
酸 裂缝有效长度 酸岩反应速度 压
效
裂缝内的流速控制
果
酸液对地层岩石矿物的溶解量
导流能力
酸液对裂缝壁面的不均匀刻蚀程度
一、酸液的滤失
滤失主要受酸液的粘度控制，可以用压裂液的滤失系数CI 公式计算。
1.控制酸液的滤失常用的方法和措施
(1)固相防滤失剂
刺梧桐胶质：在酸中膨胀并形成鼓起的小颗粒，在裂缝 壁面形成桥塞，阻止酸蚀孔道的发展，降低滤失面积。
盐酸质量分数对反应 速度的影响
5.温度 温度升高，H+热运动加剧，传质速度加快，反应速度加快 6.压力 压力增加，反应速度减慢
温度对反应速度的影响
压力对反应速度的影响
7.其它因素 岩石的化学组分
泥质含量越高，反应越慢 物理化学性质
岩面粘有油膜可降低反应速度 酸液粘度等
酸液粘度增加，反应速度减慢
提高酸化效果的措施：
● 基质酸化 在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，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。
● 压裂酸化 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。
第一节 碳酸盐岩地层的盐酸处理
碳酸盐岩地层主要成分：方解石和白云石 目的： 解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，或扩大沟通油气岩层
硅粉：填满或桥塞酸蚀孔道和天然裂缝。
粒径大小不等的油溶树脂：大颗粒桥塞大的孔隙；亲油 的树脂形成更小的颗粒，变形后堵塞大颗粒的孔隙，从而 有效地降低酸液的滤失。
(2)前置液酸压
所用前置液一般为交联的植物粉(如胍胶)溶液，也就是常 用的压裂液。
优点： ① 采用前置液破裂地层形成裂缝，并在裂缝壁面形成滤饼， 可以降低活性酸的滤失；
原有的孔隙和裂缝，提高油气层的渗流性
一、盐酸与碳酸盐岩的化学反应
2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2↑ 4HCl+MgCa(CO3)2→CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑
生成物状态：氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳 气体大部分呈游离状态的微小气泡，分散在残酸溶液中， 有助于残酸溶液从油气层中排出。
酸压过程中，另一个制约活性酸沿裂缝穿透的主要因素是酸 液损耗。在酸液沿裂缝行进过程中，连续不断地与裂缝壁面 反应，浓度逐渐变小，当活性酸浓度下降至某一标准时(2～ 3％)，就不能充分溶蚀地层，对增产增注无效。
1.影响酸穿透距离的因素
①酸液的类型 ②酸液浓度 ③注入速度 ④地层温度 ⑤裂缝宽度 ⑥地层矿物成分等。
溶液内部：没有离子浓度差
边界层内部：存在离子浓度差
由于边界层内存在离子浓度差， 反应物和生成物在各自的离子浓 度梯度作用下向相反的方向传递。 由于离子浓度差而产生的离子移 动，称为离子的扩散作用。
dC H
常数
dy
dCCa2 常数 dy
石灰岩岩面 dCCa2 0
dy
dC H
0
dy
扩散边界
酸液中H+的传递方式：对流和扩散
注入速率增加， 穿透距离增加
二、影响酸岩反应速度的因素
(一)酸岩复相反应速度表达式
根据菲克定律，导出表示酸岩反应速度和扩散边界层内
离子浓度梯度的关系式：
C t
KC n
DH
S V
C y
酸液浓度梯度 面容比
H+的传质系数
酸岩瞬间的反应速度
面容比： 岩石反应表面积与酸液体积之比
（二）影响酸岩复相反应速度的因素分析
1.面容比 面容比越大，反应速度也越快
δ
y
扩散边界层的浓度分布
自然对流：密度差异引
对 起的离子移动。 流 强迫对流：酸液的湍流
流动引起的离子移动。
a—密度差引起的自然对流 b—湍流引起的强迫对流
酸向壁面传递的流动模型
H+的传质速度：
H+透过边界层达到岩面的速度。
影响反应速度因素：
H+传质速度（较慢）
起决定性作用
H+反应速度
生成物离开岩面速度
② 冷却井筒和地层，减缓酸液对油管的腐蚀，降低酸岩 反应速度，增大酸液有效作用距离。
(3)胶化酸 以某些表面活性剂作酸液的稠化剂，能够形成类似于链状 结构的胶束稠化酸。 优点：
(1）受剪切后胶束链能很快重新形成，稳定性好； (2）粘度大，在形成废酸前能有效地防止酸液的滤失。
(4)乳化酸和泡沫酸
二、酸液的损耗
第七章 酸处理技术
主要内容：
1.碳酸盐岩地层盐酸处理 2.酸化压裂技术 3.砂岩油气层的土酸处理 4.酸液及添加剂 5.酸处理工艺
酸化原理：
通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等的溶 解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。
● 酸 洗 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。
盐酸溶液（液相）
源自文库
酸岩反应速度：指单位时间内酸浓度降低值或单位时间内
岩石单位反应面积的溶蚀量。
岩面
酸岩反应过程
H
①酸液中的H+传递到碳酸盐岩表面；
②H+在岩面与碳酸盐进行反应；
③反应生成物Ca2+、Mg2+和CO2气泡 离开岩面。
Ca2
,
M
2 g
,
CO2
扩散边界层
表面反应
δ
y
酸—岩反应系统示意图
盐酸溶液（液相）
2.酸液的流速 酸液流动速度增加，反应速度加快
3.酸液的类型 强酸反应速度快，弱酸反应速度慢
4.盐酸的质量分数
①盐酸浓度增加，反应速度增加；
②但达到一定程度后，随盐酸浓度增 加，反应速度反而降低；
③相同浓度条件下，初始浓度越大， 余酸的反应速度越慢，因此浓酸的反 应时间长，有效作用范围越大
24％～25％