砂岩油气层的土酸处理
《砂岩油田酸化技术研究》
《砂岩油田酸化技术研究》篇一一、引言砂岩油田作为全球最重要的油气田之一，其开采效率和储量的延续，直接关系到国家的能源安全与经济的可持续发展。
在油田开采过程中，储层岩石常常会由于物理或化学的因素产生阻碍，从而降低石油的流动效率。
此时，砂岩油田酸化技术成为解决此类问题的关键手段之一。
该技术通过使用酸液来溶解储层中的矿物，以改善储层的渗透性，从而提高石油的开采效率。
本文将针对砂岩油田酸化技术的研究现状、存在的问题以及发展趋势进行详细阐述。
二、砂岩油田酸化技术的概述砂岩油田酸化技术主要分为两类：酸洗和酸化处理。
酸洗主要是在不使用其他助剂的情况下，利用酸性溶液清洗储层，达到清洁孔道的目的。
而酸化处理则是在酸洗的基础上，加入各种助剂（如缓蚀剂、破乳剂等）以提高酸液的效率和安全性。
通过这两项技术可以改善储层的孔隙度和渗透率，进而提高原油的开采效率。
三、砂岩油田酸化技术研究现状目前，国内外学者对砂岩油田酸化技术进行了广泛的研究。
一方面，在酸性液体的选择上，已经从单一的盐酸酸化转向了复合酸（如盐酸与甲酸的混合物）的应用。
复合酸具有更强的溶解能力，能够更有效地溶解储层中的矿物质。
另一方面，随着科技的进步，砂岩油田酸化技术的操作和管理方式也在不断优化和升级。
例如，引入了计算机辅助设计（CAD）和模拟软件等工具来预测和评估酸化效果，使得操作更加精准和高效。
然而，目前砂岩油田酸化技术还存在一些问题。
首先，酸液的溶解力不够强或使用过量可能会导致地下设备的腐蚀。
其次，随着环境法规的日益严格，如何减少酸化过程中的环境污染也成为了一个亟待解决的问题。
四、砂岩油田酸化技术的挑战与改进措施面对砂岩油田酸化技术所面临的挑战，我们提出以下改进措施。
首先，在酸液的选择上，应研发出更高效、更环保的复合酸液，以提高其溶解能力和降低对环境的污染。
其次，引入先进的监测技术，如声波测井和核磁共振等，实时监测酸化过程中的效果和地下设备的状态，从而精准控制酸液的使用量。
《砂岩油田酸化技术研究》范文
《砂岩油田酸化技术研究》篇一一、引言砂岩油田作为全球石油开采的主要目标之一，其高效开发和增产技术的不断研究具有重要意义。
酸化技术作为砂岩油田中常用的增产措施之一，通过利用酸液对储层进行酸化处理，以改善储层的渗透性，增加油气流的流通能力，进而提高采收率。
本文将重点研究砂岩油田酸化技术的研究现状、应用、效果评估以及未来的发展趋势。
二、砂岩油田酸化技术研究现状砂岩油田酸化技术经过多年的发展，已经形成了多种不同的酸化方法和技术。
其中，最为常见的包括：基质酸化、溶解剂酸化、预处理酸化等。
这些技术手段各有其特点，但最终目的都是为了通过酸化处理改善储层的物理性质，从而提高油田的采收率。
三、砂岩油田酸化技术应用1. 基质酸化技术：基质酸化是最常见的砂岩油田酸化技术之一。
该技术通过向储层注入含有缓蚀剂、催化剂等添加剂的酸液，使酸液与储层岩石发生化学反应，从而溶解岩石中的矿物成分，扩大孔隙和裂缝，提高储层的渗透性。
2. 溶解剂酸化技术：溶解剂酸化技术是利用某些特定化学物质作为溶解剂，通过与储层岩石中的矿物成分发生反应，达到溶解岩石的目的。
这种方法主要用于处理含有特定矿物成分的储层。
3. 预处理酸化技术：预处理酸化技术是一种预先对储层进行处理的酸化技术。
该方法主要针对含有杂质较多的储层，通过预处理去除储层中的杂质和堵塞物，为后续的酸化处理提供良好的条件。
四、砂岩油田酸化效果评估砂岩油田酸化技术的效果评估主要从以下几个方面进行：1. 增产效果：通过对比酸化前后油田的产量变化，评估酸化技术的增产效果。
2. 成本效益：综合考虑酸化技术的投资成本、操作成本以及增产效益等因素，评估该技术的成本效益。
3. 环境影响：评估酸化技术对环境的影响，包括对地下水、地表水等的影响。
五、砂岩油田酸化技术未来发展趋势随着科技的不断进步和石油开采难度的不断增加，砂岩油田酸化技术将朝着以下几个方向发展：1. 智能化发展：随着人工智能、大数据等技术的发展，砂岩油田酸化技术将更加智能化，能够根据储层的实际情况进行精确的酸化处理。
《砂岩油田酸化技术研究》
《砂岩油田酸化技术研究》篇一一、引言随着经济的飞速发展和社会的进步，我国对于石油的需求越来越大，对石油开采技术的研究也不断深入。
砂岩油田作为重要的油气储集层之一，其开采过程中的酸化技术，对提高油田的采收率和开发效益有着极为重要的作用。
本文将对砂岩油田酸化技术进行深入探讨和研究。
二、砂岩油田酸化技术概述砂岩油田酸化技术是一种通过向地下油层注入酸液，以改善油层渗透性，提高采油效率的技术手段。
酸化技术可以有效地解决因油层堵塞、渗透性差等问题导致的采油困难，从而提高油田的采收率。
三、砂岩油田酸化技术的原理及分类砂岩油田酸化技术的原理主要是利用酸液与地层中的矿物反应，溶解地层中的堵塞物，扩大油层的孔隙和通道，从而提高油层的渗透性。
根据不同的酸液类型和作用方式，砂岩油田酸化技术可以分为以下几类：1. 土酸酸化：使用土酸作为酸液，主要针对碳酸盐岩地层。
2. 盐酸酸化：使用盐酸作为酸液，适用于砂岩、泥岩等各类地层。
3. 复合酸酸化：使用多种酸液混合而成的复合酸作为酸液，具有更强的溶解能力和更广泛的适用范围。
四、砂岩油田酸化技术的关键技术问题在砂岩油田酸化技术的研究和应用过程中，存在一些关键的技术问题需要解决：1. 酸液配方优化：针对不同的地层和油层特性，需要研发出适合的酸液配方，以提高酸化的效果和效率。
2. 酸化深度控制：如何准确控制酸液的渗透深度，避免过度酸化造成的地层损害，是砂岩油田酸化技术的另一个关键问题。
3. 反应机理研究：深入研究酸液与地层的反应机理，有助于更好地掌握酸化技术的效果和影响，为后续的技术研发提供理论支持。
五、砂岩油田酸化技术的实践应用与挑战砂岩油田酸化技术在国内外多个油田得到了广泛的应用，并取得了显著的成效。
然而，随着油田开发的深入和复杂性的增加，砂岩油田酸化技术也面临着一些挑战：1. 油田环境的复杂性：不同地区的砂岩油田具有不同的地质条件和油层特性，需要针对具体情况进行技术调整和优化。
砂岩酸化原理与工艺技术
(Sandstone Acidizing Fundmentals and Technology )
概述：
一、砂岩储层酸化在油气田开采中地位 恢复油气井产能 提高油气井产能
04d8dd
2
酸化处理历史
1、早期的除垢处理，盐酸作为除垢剂 2、1933，HF处理砂岩获得工艺专利 3、1940 ，土酸的首次工业性应用 4、至今，全面工业化应用
地面管流 酸由酸罐经过低压管线到达压裂车组，经压裂车 组增压后的酸液进入高压管线到高压井口。在这个过 程中酸液可能腐蚀地层管线及压裂车组和高压井口装 置；在高压管线中酸液流到井口要产生摩阻损失，管 线中的酸液流态由排量和酸液粘度决定，酸液浓度基 本不变。
砂岩酸化工艺过程－三个过程 砂岩酸化工艺过程－
若酸的浓度为15%（重量），则：
β 15 = β 100
石灰岩溶解克数 × 0 .15 = 0 .206 15％ HCL 反应克数
04d8dd
31
溶解力
用相应的密度比作为质量比与式3.5相乘便可得出反 应酸单位体积所能溶解的岩石体积(并用X表示)，即溶 解力。
X 15 =
ρ 15 % HCL β 15 % HCL ρ caco
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35
氢氟酸与碳酸盐岩反应的化学当量
酸化中的主要化学反应
方解石 HCl 白云石 菱铁矿 石英 钠长石 HF 正长石(钾长石) 高岭石 蒙脱石 2HCl+CaCO3→CaCl2 +CO2 +H2 O 4HCl+CaMg(CO3)2→CaCl2 + MgCl2 +CO2 +H2 O 2HCl+FeCO3→FeCl2+CO2+H2 O 4HF+SiO2→SiF4(四氟酸硅)+2H2 O →H 4HF+ SiF4→ 2SiF6 NaAlSi 3 O8+14HF+2H+→Na++AlF2++3SiF4 +8H2 O KAlSi3 O8+14HF+2H+→K++AlF2++3SiF4 +8H2 O AlSi 4 O10(OH)8 +24HF+4H+→4AlF2++4SiF4+18H2 O AlSi 8 O20(OH)4 +40HF+4H+→4AlF2++8SiF4+24H2 O
第07章酸化处理
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。
按工艺不同可分为： ●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。
●
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。
酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。
(一)酸岩反应的室内试验方法简介 静态试验 恒温、恒压、恒面容比；静止反应；定 时测量酸浓度和岩石溶蚀量 流动模拟试验 模拟酸液在地下流动反应的情况 动态试验
动力模拟试验 岩心转动而酸液静止，利用相
似模拟处理方法
(二)裂缝中酸浓度的分布规律 数学模拟 研究方法 求出裂缝中酸浓度分布的数学规律
硅粉：添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 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； (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。
C S C KC n DH t V 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
酸化解堵技术
主讲内容
第一讲 酸化解堵技术概述 第二讲 砂岩酸化技术 第三讲 碳酸岩酸化技术
第一讲 酸化解堵技术概述
酸化是油气井投产、增产和注水井增注的主要措施之 一。酸化是通过酸液在地层孔隙的晶间、孔穴及微裂缝中 的流动和反应，来溶解井眼附近地层在钻井、完井、修井 及注水、增注等过程中的各种固相微粒和杂质，解除其对 地层渗透率的伤害，疏通流体的渗透通道，从而恢复和提 高油井的产能。
无机缓蚀剂主要为锌、镍、铜、砷和锑以及其它金 属的盐类，最广泛使用的为含砷的化合物。有机缓蚀剂 由能吸附在金属表面的极性有机物组成。常用的缓释增 效剂为碘化钾、碘化亚铜等，增效剂可大幅度提高缓释 剂的效率。
（2）铁离子稳定剂
酸化作业过程中，当PH值大于2.2时，Fe3+开始生 成Fe（OH）3沉淀。当PH值4.3时Fe（OH）3沉淀完全。 Fe2+在PH值=5.5~6.5时会生成Fe（OH）2沉淀。由于残 酸PH值一般小于5，加入铁离子稳定剂的主要目的是避 免Fe3+沉淀。
③雾化型。泡沫特征值大于90%的泡沫酸称为“雾化 酸”。此时气相或气中夹液作为连续相,而酸液则作为分 散相。雾化酸像气体一样具有很低的密度、黏度和表面张 力,具有较高的流动能力,因而易于进入岩石的孔隙间,使注 入压力比常规注酸压力低得多。
通常所用泡沫酸的泡沫特征值为60%~80%。与常规 酸化相比,泡沫酸酸化具有选择性、缓蚀效果好、容易返 排、对产层伤害小等优点。
（2）氟硼酸酸化
氟硼酸用于疏松砂岩的酸化，不仅可以起到深度解 堵作，而且还可以起到稳定地层微粒作用。氟硼酸是一 种强酸，其强度可与盐酸比拟，电离方程式为: HBF4+H20=H30++BF4氟硼酸酸化是靠其缓慢水解生成HF，HF再与储层矿物 和堵塞物反应，从而解除储层污染，恢复或提高储层原 始渗透率。
最新油井增产措施
二．产生剪切错动，从而不会闭合
三．高温、高压、高频冲击，使缝面产 生碎屑脱落，自行支撑裂缝
四．高温可溶解孔隙中的蜡质、胶质和 沥青质，高温还能使原油降粘
三、高能气体压裂工艺
1.钢丝绳起下，水
泥塞封堵，地面
引燃施工工艺
H
①起管柱，通井，冲砂
②替出施工段以上液体
③在施工段以下打悬空 水泥塞
④下入气体发生器
填砂裂缝的导流能力：
在油层条件下，填砂 裂缝渗透率与裂缝宽
度的乘积，常用 FRCD表示，导流能 力也称为导流率。
一、支撑剂的性能要求
一．
粒径均匀，密度小
二．
强度大，破碎率小
三．
圆度和球度高
四．
杂质含量少
五．
来源广，价廉
二、支撑剂的类型
韧性支撑剂
如核桃壳、铝球等 特点是变形大，承压面积大，在高闭合 压力下不易破碎 目前矿场上常用的支撑剂有两种：一是 天然砂；二是人造支撑剂（陶粒）。
《2024年砂岩油田酸化技术研究》范文
《砂岩油田酸化技术研究》篇一一、引言砂岩油田作为全球主要的石油资源之一，其开发利用对于保障国家能源安全具有重要意义。
然而，砂岩油田的开发过程中，经常遇到油层堵塞、渗透率低等问题，影响了油田的产能和经济效益。
酸化技术作为一种有效的油层处理技术，在砂岩油田的开发中具有重要作用。
本文将针对砂岩油田酸化技术进行深入研究，以期为该领域的科研工作者和生产实践提供参考。
二、砂岩油田酸化技术概述砂岩油田酸化技术是指通过向油层注入酸液，溶解油层中的堵塞物，扩大油层的孔隙和通道，从而提高油层的渗透率和采收率。
酸化技术具有操作简便、成本低、效果好等优点，被广泛应用于砂岩油田的开发中。
三、砂岩油田酸化技术研究现状目前，国内外学者针对砂岩油田酸化技术进行了大量研究。
研究重点主要集中在酸液配方、酸化工艺、酸化设备等方面。
在酸液配方方面，研究者们通过添加缓蚀剂、氧化剂、增稠剂等物质，优化酸液性能，提高酸化效果。
在酸化工艺方面，研究者们探索了多种酸化方法，如基质酸化、人工裂缝酸化等，以满足不同油田的需求。
在酸化设备方面，随着科技的发展，越来越多的先进设备被应用于酸化过程中，提高了酸化效率和安全性。
四、砂岩油田酸化技术存在的问题及挑战尽管砂岩油田酸化技术已经取得了显著成果，但仍存在一些问题及挑战。
首先，酸液配方需要根据不同油田的地质条件和油层特性进行优化，以提高酸化效果和降低成本。
其次，酸化过程中可能产生的复杂化学反应和地质条件变化，对酸化工艺和设备提出了更高的要求。
此外，环保问题也是砂岩油田酸化技术面临的重要挑战，如何在保证油层处理效果的同时，减少对环境的污染，是亟待解决的问题。
五、砂岩油田酸化技术的未来发展趋势未来，砂岩油田酸化技术将朝着更加环保、高效、智能的方向发展。
一方面，研究人员将继续优化酸液配方和酸化工艺，提高酸化效果和降低成本。
另一方面，随着科技的发展，越来越多的新技术、新设备将被应用于酸化过程中，如智能传感器、大数据分析等。
多氢酸-砂岩储层低伤害、深部穿透酸化工艺技术简介
多氢酸酸化技术介绍1.概述砂岩储层酸化作为常规的油气井解堵、恢复其产能的重要措施受到高度的重视，目前在各大油田得到广泛应用尽管如此，但各油田有效率和增产率却差异较大，某些油田或某些区块其成功率何增长率却十分有限。
主要是选用的液体体系不合理，也没有优化的设计思想和设计方法，以及良好的质量控制技术所致。
酸化是通过溶解部分胶结物、骨架和解除地层堵塞物，提高近井地带渗透率，改善地层渗流能力和流体流动效率，从而达到恢复和提高油气井产量的目的。
酸化效果及酸化有效期主要取决于酸化半径r ef 和酸化带内渗透率提高幅度(K i /K 0)，所有酸化新技术和材料的应用都是以提高这两个参数为目的的。
目前，为提高酸化效果的所有工作都是围绕这两个方面来展开。
储层状况、施工工艺、设计水平及酸液体系等都会影响到酸化效果。
其中尤为重要的是作为酸化中“硬件”的酸液体系。
目前限制砂岩酸化效果的主要因素为应用的酸液体系与矿物反应速度过快而导致有效作用半径小，以及酸岩反应二次产物的沉淀影响酸化带内渗透率的有效提高。
目前砂岩酸化常用的酸液为土酸(HF+HCL),另外有缓速酸等，为了达到深穿透的目的而采取的深部酸化工艺有 SHF 、SGMA 、BRMA 、氟硼酸、氟铝酸等用于提高渗透率改善程度，尽管情况有所好转，但仍然不能很好解决酸化半径有限和伤害带内二次沉淀物问题。
例如，当储层温度高于80℃的情况下，常用的氢氟酸体系与岩石反应非常剧烈。
正是由于这个原因，在HF 耗尽之前，酸液的穿透距离只有几英寸。
同时，由于HF 与粘土的反应将生成各种硅铝酸盐沉淀，这些沉淀将堵塞孔隙空间，降低储层的孔隙度和地层渗透率，从而降低流体的流动能力。
粘土是地层岩石的胶结物，对粘土的过度溶解也可能让近井地带的地层变得疏松和胶结不稳固，这也会导致对地层造成伤害。
地层胶结松散和生成沉淀物堵塞孔道，这两种地层伤害会降低酸化效果，严重的还可能导致增产措施效果为零。
氟硼酸体系虽然可较好解决反应速度快的问题，对于易发生微粒运移的储层可取得较好效果，但在温度较高时其缓速性和控制二次沉淀物方面其效果也受到一定限制。
采油工程-第7章酸处理技术
边 界 条 件
图7-9 酸沿平板流动反应俯视示意图
图7-10
有滤失情况下酸液有效作用距离计算图
图版应用方法： 方法一：（已知断面位置x）
1）根据物理参数计算皮克利特数NP 2）根据给定裂缝中任意断面的位置x，计算相应的无 因次距离LD 3）利用计算图，两坐标位置的垂线相交，得到x位置 的无因次酸浓度值，即任意断面位置x的酸浓度C值。 方法二：（已知C/C0） 根据皮克利特数NP ，给定的C/C0值，利用图版查出相 应的无因次距离LD 。从而算出酸浓度降至预定的C/C0 时，活性酸的有效作用处理
碳酸盐岩储集层是重要的储集层之一，据统计， 到目前为止，碳酸盐岩中的油气储量已超过世界 油气总储量的一半，而产量已达到总产量的60%以 上。
碳酸盐岩地层主要成分：方解石（CaCO3） 和白云石（CaMg(CO3)2）。其中方解石的含量 高于50%的称为石灰岩，白云石含量高于50% 的称为白云岩。 孔隙性碳酸盐岩油气 孔隙 层 碳酸盐岩的 裂缝性碳酸盐岩油气 储集空间 层 裂缝 孔隙-裂缝性碳酸盐岩油气层
提高酸化效果的措施：
降低面容比，提高酸液流速，使用稠化盐 酸、高浓度盐酸和多组分酸，以及降低井 底温度等。
第二节
酸化压裂：
酸化压裂技术
用酸液作为压裂液实施不加支撑剂的压裂
酸压过程中一方面靠水力作用形成裂缝，另一方面靠酸液
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。
酸压与水力压裂相比： 相同点：基本原理和目的相同。（都是为了产生有足
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。前者适用碳酸盐
酸化工艺
二、影响酸压裂缝长度(或酸岩反应速度)的因素
酸液的类型； 酸液浓度；
注入速度； 地层温度； 裂缝宽度； 地层矿物成分等。
第二节 酸化压裂技术
第二节 酸化压裂技术
第二节 酸化压裂技术
降低酸岩反应速度的方法
阻滞剂(缓速剂)： 使岩石表面亲油。烷基磺酸、烷基磷酸或烷基胺。 乳化酸： 用煤油或柴油作外相，盐酸作内相，使碳酸盐岩表面变成 强亲油。
1. 氢氟酸的反应
与碳酸盐类以及硅酸盐类反应： 2HF ＋ CaC03 ＝ CaF2＋ C02＋ H20 16HF十 CaAl2Si208 ＝ CaF2十2AlF3十2SiF4十8H20
第三节 砂岩油气层的土酸处理
CaF2：当酸液浓度高时，处于溶解状态；酸液浓度降低后，会 沉淀。依靠HCl将酸液维持在较低的 pH值，以提高其溶解度。 氢氟酸与石英的反应： 6HF十Si02 ＝ H2SiF6十2H20 氟硅酸(H2SiF6)：在水中可解离为H＋和SiF6－，而后者又能和 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，而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，处理时一般用盐酸作为预冲洗液来实 现这一目的。
第一节 碳酸盐岩地层的盐酸处理
碳酸盐岩中的油气储量已超过世界油气总储量的一半，而产量 已达到总产量的60％以上。 主要矿物 方解石CaC03，含量高于50％的称为石灰岩；
白云石CaMg(C03)2，含量高于50％的称为白云岩。 孔隙性碳酸盐岩油气层 解除堵塞，扩 大油气通道， 提高渗透性。
碳酸 盐岩油 藏分类
第二节 酸化压裂技术
油气层改造技术—酸化
第一节
酸化增产原理
2.压裂酸化增产原理
与水力压裂技术类似，压裂酸化的增产原理主要表现为： 1）压裂酸化裂缝增大油气向井内渗流的渗流面积，改善油气的流 动方式，增大井附近油气层的渗流能力； 2）消除井壁附近的储层污染； 3）沟通远离井筒的高渗透带、储层深部裂缝系统及油气区。 注意：酸压工艺不能用于砂岩储层。 原因是砂岩储层的胶结一般比较疏松，酸压可能由于大量溶蚀，致 使岩石松散，引起油井过早出砂；酸压可能压破储层边界以及水、气层 边界，造成储层能量亏空或过早见水、见气；由于酸液沿缝壁均匀溶蚀 岩石，不能形成沟槽，酸压后裂缝大部分闭合，形成的裂缝导流能力低， 且由于用土酸酸压可能产生大量沉淀物堵塞流道。
第二节
碳酸盐岩地层的盐酸处理
碳酸盐地层——生油、储油：50% 储层 砂岩地层——储油：50% 碳酸盐地层矿物成分是方解石(CaCO3)和白云石 [CaMg(CO3)2]。 若： （1）方解石含量超过50%，称为石灰岩。
（2）白云石含量超过50%，称为白云岩。
第二节
二、化学反应方程式
碳酸盐岩地层的盐酸处理
c S c DH t V
由此可知，反应速度与酸溶液内部H+浓度正比。因此，采用强酸时反应速度快，
采用弱酸时反应速度慢。
第二节
4、 酸浓度
碳酸盐岩地层的盐酸处理
实线：各种浓度的鲜酸的初始反应 速度； 虚线：各种不同初始浓度的鲜酸在 反应过程中，其反应速度的变化规律 。 由实线可知： 1）当盐酸浓度 < 24%～25%时， 浓度增加则初始反应速度增加； 2）盐酸浓度 > 24%～25%后，浓 度增加则初始反应速度反而下降。
第二节
（2）对流作用 ①自然对流作用：
砂岩油气层的土酸处理
砂岩油气层的土酸处理作者：砂岩地层通常采用水力压裂增产措施，但对于胶结物较多或堵塞严重的砂岩油气层，也常采用以解堵为目的常规酸化处理。
这就是说，碳酸盐地层和砂岩地层都可以进行酸化，但在酸处理的内容上都有不少区别。
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，胶结物主要为硅酸盐类（如粘土）和碳酸盐类。
砂岩地层油气储集空间和渗流通道就是砂粒之间未被胶结物完全充填的孔隙。
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，或者溶解空隙中的泥质堵塞物，或其他结垢物以恢复、提高井底附近地层的渗透率。
1、砂岩地层土酸处理原理在岩层中含泥质较多，含碳酸盐较少，油井泥浆堵塞较为严重而泥饼中碳酸盐含量较低的情况下，用普通盐酸处理常常得不到预期的效果。
对于这类油井或注水井多采用10％－15％浓度的盐酸和3％－8％浓度的氢氟酸与添加剂所组成的混合酸进行处理。
这种混合酸液通常称为土酸。
土酸中的氢氟酸（HF）是一种强酸，我国工业氢氟酸其氟化氢的浓度一般为40％，相对密度为1.11-1.13。
氢氟酸对岩石的一切成分（石英、粘土、碳酸盐）都有溶蚀能力，但不能单独用氢氟酸，而要和盐酸混合配置成土酸，其主要原因有以下二个方面：（1）氟酸与硅酸盐类以及与碳酸盐类反应时，其生成物中有气态物质，也有可溶性物质，也会生成不溶于残酸液的沉淀，其反应如下。
氢氟酸与碳酸钙的反应：2HF+CaCO3=CaF2+CO2 +H2O氢氟酸与硅酸钙铝（钙长石）的反应：16HF+CaAL2Si2O8＝CaF2+2ALF3+2SiF4+8H2O在上列反应中生成的CaF2，当酸液浓度高时，处于溶解状态，当酸液浓度低后，即会沉淀。
酸液中包含有HCL时，依靠HCL维持酸液在较低的PH值，以提高CaF2的溶解度。
氢氟酸与石英的反应：6HCL+SiO2＝H2SiF6+2H2O反应生成的氟硅酸（H2SiF6）在水中可解离为H+和SiF2-6，而后者又能和地层水中的Ca2+、Na+、K+、NH4+等离子相结合。
《砂岩油田酸化技术研究》范文
《砂岩油田酸化技术研究》篇一一、引言砂岩油田作为全球重要的石油资源之一，其开采效率与生产效益直接关系到国家能源安全和经济发展。
然而，砂岩油田的储层往往存在不同的物性，其采油过程中面临的困难也不尽相同。
在砂岩油田中，由于多种因素的影响，如地壳沉积物成岩、有机物腐蚀和外部应力作用等，经常出现孔隙发育不全或被阻塞的问题。
为改善这些问题，对砂岩油田的储层进行酸化处理变得至关重要。
本文主要对砂岩油田酸化技术进行研究与探讨。
二、砂岩油田酸化技术的现状与意义近年来，随着油气田的开发程度日益提高，储层中的物理性质逐渐变差，油井的产量和开采效率也面临挑战。
因此，通过酸化技术来改善储层的物理性质，提高采油效率已成为一种重要的手段。
酸化技术是通过向储层注入酸液，使酸液与储层中的矿物发生化学反应，从而溶解储层中的堵塞物，扩大孔隙空间，提高储层的渗透性。
在砂岩油田中，酸化技术对于改善储层物性、提高采油效率具有重大意义。
三、砂岩油田酸化技术的类型及原理根据不同的地质条件和需求，砂岩油田的酸化技术主要分为以下几类：1. 土酸酸化：通过向储层中注入高浓度的盐酸等土酸类酸液进行酸化处理。
这种方法的原理是利用强酸的化学活性溶解储层中的堵塞物。
2. 凝胶酸化：在向储层中注入酸性液体的同时，配合使用一些表面活性剂和稠化剂，形成凝胶状的酸性物质，通过降低酸的流速和增强酸的吸附力来提高酸化的效果。
3. 弱酸深部处理：采用如甲酸等弱酸作为处理剂，在特定的工艺条件下使弱酸深入到储层的深处进行反应。
这种方法可以有效地减少对储层周围岩石的损害。
四、砂岩油田酸化技术的挑战与对策尽管砂岩油田的酸化技术已经取得了显著的成果，但仍面临许多挑战和问题。
首先，酸液在注入和反应过程中对储层的影响复杂，包括岩石物理性质的改变和矿物的溶解程度等；其次，不同的地壳条件和岩石性质决定了对不同的酸化技术的适用性；最后，随着环境保护法规的日益严格，如何降低酸化处理过程中的环境影响也成为了重要的问题。
酸处理技术
影响酸岩反应速度的因素
3、酸液的类型 酸液的离解程度越大，反应速度越快。 4、盐酸的质量分数 在24-25%之前，随质量分数的增加，反应速度变快。 5、温度 温度越高，反应速度越快。 6、压力 低压条件下（小于3MPa），压力增大，反应速度下降。 压力大于6MPa时，压力对反应速度的影响可以忽略不计。
压裂酸化增产原理
1、酸溶蚀压开的人工裂缝，大大高于地层原始渗
透率的酸蚀裂缝，具有很高的油气渗流能力。 2、酸蚀裂缝沟通高渗透裂缝带，扩大泄流面积 3、酸液进入裂缝壁面孔隙或裂隙与岩石发生反应， 溶蚀孔壁或微缝壁，改善流体向裂缝渗流条件。 4、酸液溶蚀孔道或裂缝中的堵塞物，或破坏堵塞 物的结构使之解体，疏通流道，恢复地层原始渗透 能力。
砂岩地层土酸处理原理
一般地，砂岩油气层的骨架是最初沉积的砂 粒，由硅酸盐颗粒、石英、长石、燧石及云母 构成，在原生孔隙空间沉淀的是颗粒胶结物及 自生粘土。 一般用盐酸和氢氟酸混合的土酸作为处理液， 盐酸的作用除了溶解碳酸盐类矿物，使氢氟酸 液进入地层深处外，还可以使酸液保持一定的 PH值，不至于产生沉淀物。
碳酸盐酸化
可达到深穿透的目的，此种情况下，在酸的 有效作用范围内孔隙尺寸均匀增加，无酸蚀 孔洞的产生。 微乳液
碳酸盐酸化
有机酸的使用
1、甲酸和乙酸可一起使用，但常仅选用一种酸； 2、可将有机酸和盐酸混合使用； 3、有机酸与岩石的反应比盐酸更均匀，但需要的 液量较大。
4、溶解单位体积的岩石所需的有机酸的费用大大 高于所用盐酸的费用，设计时必须考虑作业的 经济效益；
表面反应
H+ 在岩面上与碳酸盐岩的反应。速度 快，H+ 接触岩面，立刻完成 H+ 在岩面上反应后，在接近岩面的液
油层酸化技术
①与石灰岩反应速度快，特别是高温深井，由于地
②盐酸会使金属坑蚀成许多麻点斑痕，腐蚀严重。
③对H2S含量较高的井，盐酸处理易引起钢材的氢
脆断裂。
2)甲酸和乙酸
甲酸和乙酸都是有机弱酸，反应速度比同浓度
的盐酸要慢几倍到十几倍。
甲酸或乙酸与碳酸盐作用生成的盐类，在水中
的溶解度较小。一般甲酸液的浓度不超过10％；
到岩面的。
H+的传质速度：H+透过边界层达到岩面的速度。
H+的传质速度比H+在岩面上的表面反应速度慢得多。 盐酸与碳酸盐岩反应时，H+的传质速度、H+在岩面上的反 应速度和生成物离开岩面的速度，均对整个过程的反应 速度有影响，但是起决定作用的是其中较慢的H+的传质速 度。
2.2 影响酸岩反应速度的因素
盐酸混合配制成土酸使用。
1.2 酸液添加剂
添加剂：酸化时要在酸液中加入某些物质，以 改善酸液性能和防止酸液在油气层中产生有害 影响。
常用的添加剂种类有：缓蚀剂、表面活性剂、 稳定剂、缓速剂，有时还加入增粘剂、减阻剂、 暂时堵塞剂及破乳剂等。
(1)缓蚀剂
缓蚀剂的主要作用在于减缓局部的电池的腐蚀 作用。其机理有三方面：①抑制阴极腐蚀；② 抑制阳极腐蚀；③于金属表面形成一层保护膜。
岩面附近这一堆积生成物的微薄液层，称为扩
散边界层。
扩散边界层与溶液内部的性质不同。溶液内部， 在垂直于岩面的方向上，没有离子浓度差，而 边界内部，在垂直于岩面的方向上，则存在离
子浓度差
图3 酸—岩反应系统示意图
图4 扩散边界层的浓度分布
扩散作用：由于在边界层内存在着上述的离子浓度差，反
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第三节砂岩油气层的土酸处理
一、教学目的
了解砂岩土酸增产原理，掌握土酸处理设计，并掌握砂岩地层土酸处理的原理，能够解释为什么砂岩地层要用土酸处理。
二、教学重点、难点
教学重点
1、砂岩土酸增产原理
2、土酸处理设计
教学难点
砂岩地层土酸处理原理
三、教法说明
课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的数据和图表
四、教学内容
本节主要介绍两个方面的问题：
一、砂岩地层土酸处理原理
二、土酸处理设计
砂岩土酸处理的增产原理：
①通过酸液溶解部分砂粒和胶结物，扩大孔隙通道。
②酸液溶解孔隙中的各种堵塞物，恢复提高井底附近的渗透率k。
（一）砂岩地层土酸处理原理
1、砂岩组成：
（2）2HF+SiO2=H2SiF6+2H2O
H2SiF6=2H++SiF62-
地层水中含有Na+、K+、Ca2+、NH4+等。
2Na++SiF62-=Na2SiF6
2K++SiF62-=K2SiF6
堵塞地层。
因此在砂岩地层酸处理过程中，为避免地层水与SiF62-接触，产生沉淀堵塞地层，应先将地层水顶替走。
（3）氢氟酸与砂岩中各种成分的反应速度各不相同。
HF与碳酸盐反应最快，其次是硅酸盐（粘土），最慢是石英。
当HF进入砂岩地层后，价格较贵的HF大部分首先消耗在与碳酸盐的反应上，而影响HF对泥质成分的反应。
但HCl与碳酸盐的反应速度比HF与碳酸盐的反应速度还要快，因此土酸中的HCl成分可先把碳酸盐类溶解掉，从而充分发挥HF溶蚀粘土和石英成分的作用。
（二）土酸处理设计
1、酸组成
地层泥质含量高时：HCl 10%+HF 8%
地层碳酸盐含量高时：HCl 15%+HF 3%
根据处理对象不同而定：
水井：堵塞物（硫化亚铁、氯化铁等），HCl可溶，所以HCl占比例大。
油井：泥浆堵塞，HF占比例大。
此外，还可分以下几种情况：
常规土酸：12%HCl+3%HF
土酸：12%HCl+6%HF
逆土酸：3%HCl+6%HF [HF]>[HCl]
超级土酸：12%HCl+10%HF [HF]≥10%
20%HCl+15%HF
25%HCl+20%HF
美国一些公司（如Holliluiton、Dowell、Schlum lerger）均用超级土酸处理过致密砂岩，我国一般用常规土酸或土酸处理砂岩地层，酸浓度的选择应根据室内岩心流动试验，以不破坏岩石骨架为原则。
2、土酸的用量
土酸的用量无统一标准，各油田不同。
华北油田：0.6～1.75m3/m
前苏联：0.3～0.4m3/m
美国：0.55～2.2m3/m （50～200gal/ft）
3、土酸处理前的预处理
为什么要进行预处理？
土酸处理前，必须用盐酸进行预处理，其原因有二个方面：
①盐酸先把大部分的碳酸盐溶蚀掉，从而防止CaF2沉淀，并充分
发挥土酸对泥质成分的溶蚀作用。
②盐酸把地层水顶走，避免HF与地层水接触，防止生成K2SiF6↓、
Na2SiF6↓、K3AlF6、Na3AlF6↓。
Al2Si2O10(OH)2（粘土）+36HF→4H2SiF6+12H2O+2H3AlF6
4、土酸酸化设计步骤
（1）采用试井分析确定表皮系数→污染（伤害）半径，结合钻井和生产过程确定储层损害的类型、原因、位置及范围。
（2）选择适宜的处理液配方，包括能清除损害、不形成二次沉淀酸
液及添加剂等，这需要根据室内岩心实验确定。
（3）确定注入压力或注入排量，以便在低于破裂压力条件下施工。
（4）确定处理液量
由于HF 与长石、粘土、硅酸盐等的反应很复杂的，很难用准确的化学反应动力学来模拟，所以土酸处理用液量的确定一般都用经验方法。
砂岩地层的土酸处理液一般都由三部分组成：前置液（预冲洗液）、酸化液、顶替液（后冲洗液）。
①前置液：使用5～15%的HCl 或5～10%的醋酸，前置液量可根
据损害半径来确定。
()
φπ⋅⋅-=h r r V w s p 22
②土酸液量：见前面介绍，反应时间一般不超过8～12h ③顶替液量：()[]φπ⋅⋅=h r V w 15~12 油井：NH 4HCl 、柴油或5～7.5%的HCl 气井：NH 4HCl 、N 2或5～7.5%的HCl 5、提高土酸处理效果的方法 影响土酸处理效果的因素：
①在高温油气层内由于HF 的急剧消耗，导致处理的范围很少； ②土酸的高溶解能力可能局部破坏岩石的结构造成出砂； ③反应后脱落下来的石英和粘土等颗粒随液流运移，堵塞地层。
提高酸处理效果的方法：
①同时将氟化铵水溶液与有机脂(乙酸甲脂)注入地层，一定时间
后有机脂水解生成有机酸(甲酸)，有机酸与氟化铵作用生成氢
氟酸。
②利用粘土矿物的离子交换性质，在粘土颗粒上就地产生氢氟酸
(自生土酸)。
③使用替换酸，如氟硼酸。
④国外采用互溶剂—土酸处理等技术提高酸化效果。
6、土酸处理工艺
5～15%HCl或5～10%的醋酸预处理→土酸→后置液→顶替液：
①5～15%HCl进行预处理
②注土酸
③注后置液
④注顶替液
后置液的作用：
将土酸顶出近井地带，并使岩石亲水，以便残酸液排出和增加近井处含油饱和度，提高油井生产时的油相渗透率。
对于油井：后置液为煤油或柴油原油或15%的HCl
对于气井、水井：后置液为HCl或HCl+EGMBE
顶替液：原则上当顶替液到达射孔段顶部时停止顶替，所以顶替液用量可为井筒体积。
7、土酸处理有害沉淀物及预防
土酸与砂岩矿物反应产生的生成物，在一定条件下发生沉淀：
①CaF2沉淀：
可用HCl预处理进行预防。
②K2SiF6和Na2及H2SiF6胶状堵塞：
预防：HCl预处理，顶走地层水。
③Si(OH)4（水化硅）↓、Al(OH)3↓等。
研究表明：水化硅的生成是由于HF与砂岩反应后的残酸再与粘土矿物发生二次反应的结果。
残酸在地层中停留时间越长，Si(OH)4↓量越多，酸化时，随着HF的不断消耗，当[F-]减至10-5mol/l时，原来溶解于酸中的Si4+将以Si(OH)4胶状沉淀下来。
Al2Si2O5(OH)4+18HF→2H2SiF6+2AlF3+9H2O
H2SiF6+4H2O→Si(OH)4↓+6HF
预防：及时排液
④FeS↓、Fe(OH)3
对含H2S气体的井酸化时，会产生FeS↓、Fe(OH)3↓
预防：添加性能优良的铁离子稳定剂。
⑤残渣（胶团）
酸化作业时，沥青质原油对Fe2+、Fe3+非常敏感，形成的铁化物即为酸渣形式的胶团↓，即可堵塞地层，又是一种乳化稳定剂，促使沥青胶质堵塞储层。
预防：预先用室内试验分析，选好酸液及添加剂，用前置液过量顶替。
五、教学后记
通过本节课的学习，同学们基本了解了砂岩土酸增产原理，掌握了土酸处理设计，并掌握了砂岩地层土酸处理的原理，能够解释为什么砂岩地层要用土酸处理。
六、教学参考书
1、王鸿勋. 水力压裂原理. 石油工业出版社
2、王鸿勋，张琪. 采油工艺原理. 石油工业出版社
3、M.J.Economides. 油藏增产措施. 石油工业出版社
4、黄春等. BH-211缓速酸增注技术及应用. 石油钻采工艺
七、复习思考题
1、为什么砂岩地层要用土酸（HCl+HF）混合液处理，而不能单独
用HCl或HF处理？
2、砂岩地层处理前为什么要用HCl进行预处理？
3、试述一种就地产生HF的原理和工艺过程。