碳酸盐岩储层酸压和基质酸化工艺技术
高温深层碳酸盐岩储层酸化压裂改造技术探析
通过油气勘探技术表明，碳酸盐岩层已经占到了所有油气存储量的六层以上，逐渐成为了油气勘探的热点内容。
碳酸盐岩存储层在我国有着广泛的分布，开发潜力巨大，但是因为其自身具有较强的非均匀质、复杂等诸多特点，因此现阶段所掌握的勘探开发技术无法满足对其的开发要求，由此可见，加强对碳酸盐岩层开发的研究具有现实意义。
1 现阶段常用的酸化压裂技术(1)普通酸化压裂 普通压裂酸化就是在酸化压裂过程中所使用的酸为凝胶酸、常规酸等作为施工的原材料，直接开展酸化压裂。
需要注意的是，在酸化压裂过程中，不会应用前置液，同时也不会对特殊的反排技术加以应用。
在对该酸化压裂技术进行应用的过程中，因为施工的原因，将会伤害岩层，并且这种伤害十分严重，因此该方法在具体应用过程中会受到许多因素的限制，主要在高渗储层中应用。
(2)深度酸化压裂 深度酸化压裂技术包括的内容相对来说比较广泛，下面主要针对固体酸化压裂和多级交替注入酸化两种技术进行分析。
①固体酸化技术指的是将固体酸作为酸化压裂的原材料，固体酸便于携带，并且自身所具有的腐蚀性相对程度较低。
在应用固体酸化过程中需要注意，需要依据酸的腐蚀性和浓度依次加入，这样操作的主要目的是为了确保固体酸的颗粒的分布能够保持均匀，从而确保酸化的效果能够达到人们的期望值。
固体酸能够在井筒中表现出不错惰性和弱酸性，从而腐蚀岩层，产生较强的裂缝。
②多级交替注入酸化压裂主要包括酸液和前置液酸化两部分。
利用该技术在具体操作过程中，需要交替灌注两种不同的液体，从而使裂缝的长度和倒流强度都能够得到进一步提升，该方法在具体应用过程中可以使酸化压裂效果得到进一步提高。
2 碳酸盐岩储层改造技术在改造碳酸盐岩储层过程中采用的主要方法是酸化、酸压、砂压裂技术，具体内容如下。
(1)DCA 均匀酸化 酸化技术的原理是利用酸液对裂缝、地层孔隙、岩石胶结物等进行溶蚀和溶解，使裂缝和孔隙的渗透性能够得到恢复以及提升。
通过分析可知，方解石和白云石是组成碳酸盐岩储层的两种主要成分，因此，在具体操作过程中，对这两种成分进行酸化，能够起到改造储层的作用。
水井酸化增产原理及效果
1碳酸盐岩基质酸化增产原理一、碳酸盐岩储层低产原因(1)在钻井,完井作业中,钻井液、完井液污染降低了近井地带储层渗透率,污染严重时将堵塞储层的缝洞。
(2)近井地带的缝洞被次生方解石充填,渗透性降低。
(3)地层裂缝发育分布不均,并位恰好位于缝洞不发育的低渗透带。
二、增产原理在钻井、完并过程中,泥浆中的黏土颗粒、岩屑等沉积在并壁周围形成泥饼,或沿缝洞浸人地层而造成堵塞,虽然堵塞范围通常只限于近并地带,但却严重降低了储层的天然渗透能力。
碳酸盐岩储层酸化通常采用盐酸液。
盐酸可直接溶蚀碳酸盐岩和堵塞物或者将堵塞物从岩石表面剥蚀下来。
在低于地层破裂压力的泵注压力条件下,酸液首先进人近井地带高渗透区(大孔隙或缝洞)，依靠酸液的化学溶蚀作用在井筒附近形成溶蚀孔道,从而解除近井地带的堵塞,增大井筒附近地层的渗透能力。
三、酸液有效作用距离在酸液泵注的整个过程中，并筒附近的岩石总是先接触浓度高的新鲜酸液,因而注人地层中酸液的酸岩溶蚀反应大部分消耗在井简附近地层。
由于地层中天然缝洞的大小、结构和岩石矿物成分不均一,酸液总是沿着阻力小的方向推进,就使一些原来比较大的缝洞被溶蚀得更大,容易形成类似蚯蚓状的溶蚀孔道。
由于基质酸化酸液是沿地层孔隙或缝洞均匀注入,酸岩反应的面容比大,反应速度很快,在形成溶蚀孔道的过程中,通过溶蚀孔道壁形成若干小支流漏失酸液,从而限制了溶蚀孔道的延伸。
国外研究结果证明，酸液中不加降滤失剂时,溶蚀孔道的最大长度不超过3mo因此,碳酸盐岩基质酸化只能改善并筒附近的渗透性,即对近井地带有污染堵塞的井基质酸化是有效的;而对未受污染的井,酸液沿原生裂缝溶蚀充填在裂缝中的次生方解石或碳酸盐岩本身,沟通近井地带的裂缝发育带,基质酸化也可获得显著增产效果。
2碳酸盐岩储层酸压增产原理酸压是水力压裂与酸化处理的工艺技术组合,增产原理是依靠压裂泵的水力作用压开地层形成新裂缝或撑开地层中原有裂缝,利用酸液的化学溶蚀作用，沿压开、撑开的裂缝溶蚀碳酸盐岩,形成具有高导流能力的酸蚀裂缝。
常用酸化工艺
常⽤酸化⼯艺常⽤酸化⼯艺酸化⼯艺作为增产措施⾃应⽤于现场以来，为了满⾜不同改造对象和措施作业的要求，酸化⼯艺得到了不断完善和发展，形成了不同的类型酸化⼯艺。
酸化⼯艺按照岩性主要可分为碳酸盐岩和砂岩储层酸化技术。
考虑到⽔平井酸化的特殊性，本部分对⽔平井酸化⼯艺也做了简单介绍。
1. 碳酸盐岩储层酸化⼯艺在碳酸盐岩储层酸化改造中，主要形成和发展了基质酸化技术和压裂酸化技术，习惯上⽤酸化表⽰基质酸化，⽤酸压表⽰压裂酸化。
1) 基质酸化⼯艺基质酸化也称为常规酸化或解堵酸化，如前所述，其基本特征是在施⼯压⼒⼩于储层岩⽯破裂压⼒的条件下，将酸液注⼊储层。
碳酸盐岩基质酸化的重要特征是酸蚀蚓孔的形成和微裂缝的扩⼤，其增产机理与蚓孔密切相关。
2) 酸压⼯艺控制酸压效果的主要参数是酸蚀裂缝导流能⼒和酸蚀缝长。
影响酸蚀缝长的最⼤障碍有：⼀是酸蚀缝长因酸液快速反应⽽受到限制，其次是酸压流体的滤失影响酸压效果。
另外，为产⽣适⾜的导流能⼒，酸必须与裂缝⾯反应并溶解⾜够的储层矿物量。
因此，为了获得好的酸压效果，提⾼裂缝导流能⼒和酸蚀缝长从降低酸压过程中酸液滤失、降低酸－岩反应速度、提⾼酸蚀裂缝导流能⼒等⼏个⽅⾯⼊⼿。
酸压过程中酸液的滤失问题通常考虑从滤失添加剂和⼯艺两⽅⾯着⼿；降低酸－岩反应速率也可以缓速剂的使⽤及⼯艺上来进⾏；加⼊缓速剂，使⽤胶凝酸、乳化酸、泡沫酸和有机酸并结合有效的酸化⼯艺可起到较好的缓速效果；提⾼裂缝导流能⼒可从选择酸液类型和酸化⼯艺着⼿，其原则是有效溶蚀和⾮均匀刻蚀。
压裂酸化⼯艺以能否实现滤失控制，延缓酸－岩反应速度形成长的酸蚀裂缝和⾮均匀刻蚀划分为普通酸压和深度酸压及特殊酸压⼯艺。
（1）普通酸压⼯艺普通酸压⼯艺指以常规酸液直接压开储层的酸化⼯艺。
酸液既是压开储层裂缝的流体，⼜是与储层反应的流体，由于酸液滤失控制差，反应速度较快，有效作⽤距离短，只能对近井地带裂缝系统的改造。
⼀般选⽤于储层污染⽐较严重、堵塞范围较⼤，⽽基质酸化⼯艺不能实现解堵⽬标时选⽤该⼯艺。
碳酸盐酸化原理及酸化工艺技术
(Carbonate Acidizing Fundmentals and Technology )
主要内容
概述 碳酸盐岩储层酸化工艺及增产原理 碳酸盐岩酸化用酸类型及其化学反应 酸岩化学反应动力学 酸化压裂机理分析 常用酸化工艺及其适应性
主要参考文献
延迟酸
背景： 延迟酸是为了对付高温深井碳酸盐岩 储层酸化的难点，延缓酸岩反应速度，增 加酸液有效作用距离，是一种新型的酸液 体系。
延迟酸
配制：
延迟酸RA体系(液体类)，系由R-2、R-3和R4三种物质组成。其中，R-2为延迟主剂，由烯烃 类化合物、氯气与催化剂在一定条件下反应后制 得，R-3为延迟剂副剂，由芳烃类化合物在一定 条件下氧化后制得；R-4为助溶剂，由无机类物 质及表面活性剂复配而成。
盐酸的缺点：
甲酸和乙酸
概述：
甲酸又名蚁酸(HCOOH)，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 业甲酸浓度为90％以上。 乙酸又名醋酸(CH3OOH)，我国工业 乙酸的浓度为93％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。
甲酸和乙酸
目的：增产（解堵是必然结果）。
特点：大排量、高泵压（压破地层）。
若通过酸化，将酸化半径rA内的渗透率由K0提高 到KA，当酸化半径小于污染带半径，即rA<rd，酸 化带平均渗透率为KA，则酸化后油井产能为：
JA
ln re rw J 1 K 0 K A ln rA rw ln rd rA ln re rd FK
盐酸的优点：
成本低；
对地层的溶蚀力强，反应生成物(氯化钙、氯化 镁及二氧化碳)可溶，不产生沉淀； 酸压时对裂缝壁面的不均匀刻蚀程度高。 与石灰岩反应速度太快。特别是对于高温深井， 由于地层温度高，盐酸与地层岩石反应速度太 快，因而处理范围有限。 对井中管柱具有很强的腐蚀性，温度高时腐蚀 性更强，防腐费用很大，而且容易损坏泵内镀 铝或镀铬的金属部件。
碳酸盐岩酸压工艺技术
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二、酸压工艺技术简介
• 酸化的分类：
（3）压裂酸化又叫酸压：在井底施工压力大于地 层破裂压力的前提下,将酸液注入地层,在地层中造 出人工裂缝,酸液始终在张开的裂缝中流动并与岩石 反应,最终形成一条具有一定长度和酸蚀导流能力的 裂缝,以提高储层渗流能力的一项酸化技术。
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二、酸压工艺技术简介
2、按酸液体系分类 （1）常规盐酸及其改性酸液类（乳化酸、胶凝酸
三、酸压技术及现场施工分析
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三、酸压技术及现场施工分析
哈7-1井 酸压井段:6509.02-6575.0m,2010年7月16日，21:20酸 压施工开始，最大泵压77.9MPa、最小泵压6.6MPa，最大排量 4.0m3/min、最小排量0.5m3/min，挤入井筒总液量168.00m3，挤入 地层总液量168.00m3。
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三、酸压技术及现场施工分析
• 一、普通酸压工艺 原理：用酸液压开并刻蚀裂缝,获得高导流能力的
碳酸盐岩酸压工艺
酸压工艺在碳酸盐岩储层中的应用——以塔河油田奥陶系储层为例**:***学号:*************:***日期:2007年1月碳酸盐岩作为一种特殊类型的储层，岩石成份复杂，岩性变化差异大，岩石结构及成因特征多种多样。
碳酸盐岩油藏储层通常埋藏深、地温高、非均质性强，储集空间主要以溶洞、溶孔和裂隙为主，孔喉配合度低，连通性差。
酸压储层改造主要通过产生的酸蚀裂缝长度及裂缝的导流能力来提高原油产量。
一、碳酸盐岩酸压的影响因素碳酸盐岩储层酸压增产措施，其控制酸压成功的主要因素有两个：一是最终酸压裂缝的有效长度；二是酸压后酸蚀裂缝的导流能力。
有效裂缝长度是受酸液滤失性、酸岩反应速度以及酸在缝中的流速、酸液类型等的影响。
酸蚀裂缝的导流能力受闭合、酸的溶解力、酸岩反应的酸蚀型态、酸对岩石的绝对溶解量等的影响。
因此碳酸盐岩储层酸压改造为提高酸化效果，追求的两个主要目标就是较长的酸蚀裂缝长度和较高的酸蚀裂缝导流能力。
1. 1酸液滤失是影响酸压效果的关键酸压过程中酸液的滤失直接关系到酸液有效作用距离和裂缝最终导流能力。
酸液是一种反应性流体，其滤失完全不同于压裂液的滤失。
在碳酸盐岩地层的酸压过程中，酸液不停地溶蚀裂缝，选择性地形成蚓孔，使得酸液滤失面积越来越大，一旦射孔形成，几乎全部酸液都流进裂缝壁内的大孔内。
蚓孔的产生和天然裂缝的扩大，会进一步加剧酸液滤失。
1. 2酸液类型对滤失的影响不同类型酸液的滤失效果不同。
实验研究表明（图1），乳化酸的降滤失效果最好，其次为胶凝酸，最差的是常规酸。
从试验后的岩心看，常规酸酸蚀严重，胶凝酸、乳化酸变化不大，这应符合酸液的滤失形态，即乳化酸和高粘酸滤失特性属于“点蚀密集型”，而常规酸的滤失特性属于“溶蚀孔洞型”。
图1、不同酸型的滤失量与时间关系1.3碳酸盐岩酸蚀有效作用距离的影响因素影响碳酸盐岩酸蚀有效作用距离的因素主要有:裂缝宽度、注酸排量和温度。
(1)裂缝宽度。
裂缝宽度越宽，酸蚀有效作用距离越长，由此说明在注酸之前注前置液和高粘酸的重要性。
碳酸盐岩油藏各技术
碳酸盐岩油藏中各技术世界油气资源主要来自碳酸盐岩油藏。
碳酸盐储层通常为低孔隙度，而且可能含有裂缝。
碳酸盐岩储集层都是具天然裂缝的地层，具有孔隙度和渗透率不均匀分布的特性。
在碳酸盐岩(尤其是岩石基质中)处于低渗透率和低孔隙度的状态时，储层中流体的流动很可能完全取决于裂缝系统的状况；而岩石基质仅仅起一个油源的作用(类似于敏密砂岩层和天然气流)。
如果是孔隙型碳酸盐岩，裂缝系统可能造成注入流体对储层的不均匀波及，从而使其过早突破进入生产井，结果是采收率下降。
众多的研究者把碳酸盐储层的含油丰度作为研究目标，试图刻画其非均匀性，将不同类型的裂缝性储层分门别类，并确定哪些岩石特性和流体性能对最终采收率有决定性的影响。
1、水平井注水技术：水平井注水技术作为一项新兴的技术，是由Taber在1992年为提高传统注水方式效率而提出的。
Taber指出，在低井口压力下，水平井的注入速度比直井快，因而原油开采速度快：且相对于直井的驱替方式，水平井注水的线驱方式能更有效地提高驱替效率．因此，水平井注水能达到更好的效益。
水平井注水技术作为一种高效的油气田开采技术。
水平井注水技术对低渗透油田的开发效果有可极大的改善作用。
虽然水平井注水较直井注水具有上述的优势。
但它并不是万能的。
水平井注水能增大注入量，降低油井气油比。
降低注入压力．增大了产油量，与配套水平产油井生产效果良好。
精确地质导向技术确保水平钻井的成功，最大限度地确保钻井的成功率。
利用水平井进行注水开采，可极大提高二次采收率，获得较高的经济效益。
同时，水平井注水开发技术是一项系统工程，涉及地质、油藏、钻井、采油工艺等各个领域，需要多学科协同管理，应加强研究适合水平井注水相关后续配套措施，以便达到更好的开发效果。
水平井水驱采油具有的优势是：①和直井相比水平井注水时的压力降不会集中在某一点而是分散在比较长的泄油井段上压力降较小油水界面变形也小井到达油水界面的距离大所以可以推迟井的突破或使含水量增加缓慢②水平井与井之间的泄油均匀性可使前缘均匀推进因此当有多相同时流动时流度比条件越不利水平井的优势就越明显③在低渗透油藏或低渗透层钻水平井可以提高注水能力及产油能力减少油藏注入水的补充时间注水见效早④在开发中后期老区油田时钻加密井是改善直井水驱后波及效率的一项有效措施但是水平井可以通过侧钻、分支钻井等取得比钻加密井更好的效果⑤在薄层油藏中水平井注入速度接近于线性注水速度。
酸化处理井层的选择
一、酸化处理井层的选择
2.选井选层的基本原则
—储层含油气饱和度高、储层能量较为充足。
—产层受污染的井。
—邻井高产而本井低产的井应优先选择。
—优先选择在钻井过程中油气显示好，而试油效果差的井层。
—产层应具有一定的渗流能力。
—油、气、水边界清楚。
—固井质量和井况好的井。
在考虑具体井的酸化方式和酸化规模时，应对井的动态资料和静态资料进行综合分析，确定储层物性参数，并根据物性参数及油井的历史情况综合分析，准确确定出油气井产量下降或低产(水井欠注)的原因以及该井可改造的程度，为酸化作业提供地质依据。
1.碳酸盐岩储层酸化工艺技术
—在碳酸盐岩储层酸化改造中，主要形成和发展了基质酸化技术和压裂酸化技术，习惯上用:
酸化(Matrix Acidizing)表示基质酸化
酸压(Acid-Fracturing)表示压裂酸化。
1.碳酸盐岩储层酸化工艺技术－基质酸化
—基质酸化也称为常规酸化或解堵酸化，基本特征是在施工压力小于储层岩石破裂压力的条件下，将酸液注入储层。
—碳酸盐岩基质酸化的重要特征是酸蚀蚓孔(Wormhole)的形成和微裂缝的扩大，其增产机理与蚓孔密切相关。
1.碳酸盐岩储层酸化工艺技术－酸压技术
−酸压是依靠对裂缝(包括天然裂缝)、不整合的裂缝表面酸蚀以提供导流能力。
−酸压效果取决于裂缝导流能力和酸液有效作用距离。
−研究方向主要集中在三个方面：降低酸压过程中流体或酸液滤失的物质和技术；降低注液过程中酸岩反应速率的物质和技术；提高酸蚀裂缝导流能力的物质和技术。
碳酸盐岩储层水平井酸压技术_黄婷
碳酸盐岩储层水平井酸压技术黄 婷＊，裴柏林，唐莎莎，宋宏志，冯 博（中国石油大学＜北京＞石油工程学院，北京１０２２４９）摘 要：随着油气田开发技术的不断提高，碳酸盐岩储层水平井酸压技术不断地得到重视和推广。
由于碳酸盐岩储层的渗透率相对较低，同时储层非均质性较大，因此开发难度大，采出程度相对较低，技术要求比较高。
水平井具有泄油面积大、单井产量高、穿透大、储量动用程度高等优势，同时结合酸压技术，通过选择合适的储层进行增产措施，能取得较好的增产效果，提高经济效益。
系统叙述了水平井酸压过程中，酸液体系，以及相应的酸压工艺。
关键词：碳酸盐岩储层；水平井；酸液体系；酸压工艺中图分类号：ＴＥ２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４－５７１６（２０１２）０２－００７４－０５ 在油田开发过程中，水平井具有泄油面积大、单井产量高、穿透度大、储量动用程度高、避开障碍物和环境恶劣地带的优势，在石油工业的科研和实践中成为人们关注的焦点。
并在近几年水平井钻井数几乎成指数增长，全世界的水平井井数为５万口左右，主要分布在美国、加拿大、俄罗斯等国家。
在国内水平井钻井技术也日益得到提高，在多个油田得以快速发展，在碳酸盐岩储层也进行了深入的研究。
水平井虽然可以增加井筒与油层的接触面积、提高油气的产量和最终的采收率，但对于碳酸盐储层存在渗透率低、渗流阻力大、连通性差、温度高等情况，导致水平井的单井产量较低，无法满足经济开发的需要，因此要对水平井进行酸压增产措施，提高水平井产能。
酸压增产过程中，通过对碳酸盐岩储层水平井增产影响参数的研究，选择最优化的增产措施，从而达到增产目的。
１ 碳酸盐岩储层的酸压效果影响因素碳酸盐岩储层酸压增产措施，其控制酸压成功的主要因素有两个，其一是最终酸压的有效作用距离，其二是酸压后酸蚀裂缝的导流能力。
图１简单地描绘了控制酸压效果的主要因素。
２ 酸液体系的研究针对不同油藏特性和地质条件的碳酸盐岩储层，酸压时采用的酸液体系是有所不同的。
碳酸盐储层酸压工艺
通过不断优化酸液体系和工艺参数，提高碳酸盐 储层的采收率。
环保与可持续发展
发展低污染、低能耗的酸压工艺，实现绿色开采 和可持续发展。
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未来展望
未来，碳酸盐储层酸压工艺将继续向 着高效、环保和智能化的方向发展。 通过研发更高效、低伤害的酸液体系 和添加剂，以及引入先进的实时监测 和智能控制技术，该技术将更好地满 足油气田开发的需求，为提高油气采 收率和降低开发成本作出更大的贡献 。
02
碳酸盐储层的特征与评 估
碳酸盐储层的形成与分布
孔隙度与渗透率
碳酸盐储层的孔隙度和渗透率较高，这有利于油气的聚集和流动。孔隙度的大小 直接影响着储层的储油能力和油气的流动性。
矿物组成与岩石结构
碳酸盐储层的矿物组成主要包括方解石、白云石等，岩石结构多样，常见的有晶 粒结构、鲕粒结构等。这些因素对储层的物理性质和酸压工艺的实施具有重要影 响。
碳酸盐储层的评估方法
复杂岩性储层
对于砂岩、砾岩等复杂岩性储层，碳酸盐储层酸 压工艺也可用于改善储层的渗透性和产能。
3
低渗透储层
对于低渗透、特低渗透的储层，碳酸盐储层酸压 工艺能够通过酸化作用提高储层的渗透性，实现 经济有效的开发。
碳酸盐储层酸压工艺的优缺点
优点
碳酸盐储层酸压工艺能够显著提高储 层的渗透性和产能，适用于多种类型 的储层，且在某些情况下可实现经济 有效的开发。
岩心分析
通过采集储层岩心并进行详细的分析，可以了解储层的孔隙结构、矿物组成、岩石力学性质等关键参数，为后续的评 估和酸压工艺设计提供基础数据。
测井资料分析
利用测井资料可以对储层进行详细的划分和评估。通过分析声波、电阻率、密度等测井曲线，可以获取储层的厚度、 孔隙度、渗透率等参数，进而评估其含油性和开发潜力。
碳酸盐岩储层酸化模拟技术与酸化设计
(3)对于tk时刻假设裂缝长为L。边界条件 边界条件
T x 0 Tw q x 0 Q / 2 P min x L 0
y
x
各段裂缝中心处的最大宽度为
1 Xi Xi 4 Xi 2 arcsin( ) 1 ( X i L) W Wi 0 L 2 L L 2 W 1 ( X L ) i 0
考 虑 因 素
二、酸压设计计算与模拟现状
(1)Wheeler模型：解析模型，设滤失速度为常数，缝宽 不随长度变化
(2) Whitsitt模型：解析模型，缝宽计算采用GDK模型，
温 度 场 模 型 (3) Ren模型：解析模型，假设滤换速度为常数，使用 Dystart热流函数为基础
(4)Settari模型：数值计算模型，考虑了裂缝长、宽方向 换热
酸 反 应 模 型
(四)指进与滤失模型
1. 指进模型 指进系数：指进占总截面积的分数 模 拟 方 式 分形模拟
f=const f(x,t)
1 2 ~ 3 3
宏观统 计模型
扩散限制聚集模型(DLA) 绝缘击穿模型(DBL) 渗透率驱动指进模型(PDF)
2. 滤失模型
压裂液滤失 Carter、Swit非反应液体的方法
( KGD) ( PKN )
•计算步骤
(6)缝中压降计算
12 i u i X i 2 Wi P i 16 i u i X i 2 Wi ( KGD) Navier—Stokes方程 ( PKN )
物理模拟
•有效作用距离 数值模拟
稳态酸反应
•Williams & Nierode 模型，
•Roberts & Guin模型，
碳酸盐岩酸压工艺技术
碳酸盐岩酸压工艺技术碳酸盐岩酸压工艺技术是一种常用的岩石酸化技术，主要用于油井的酸压作业。
它通过将溶解在酸液中的碳酸盐岩溶解掉，从而改善油井的产能。
碳酸盐岩通常由碳酸盐矿物组成，如方解石、白云石等。
这些矿物具有较高的酸溶解度，因此可以通过酸压工艺来溶解。
酸压过程主要分为酸洗和酸冲两个阶段。
首先是酸洗阶段。
在这个阶段，需要选取合适的酸浓度和酸液体积，以及适当的温度和压力。
酸洗的目的是溶解碳酸盐岩地层中的碳酸盐矿物，打通岩石孔隙，提高储层的渗透性。
酸冲是酸压的第二个阶段。
在酸冲过程中，需要选择具有高渗透性的酸液，通过高速注入井筒中，进一步冲击和清除岩石表面的碳酸盐残留物。
酸冲还可以进一步扩大裂缝和孔隙，提高岩石中油的渗透性。
酸压工艺技术的应用可以显著提高油井的产能。
它可以通过溶解碳酸盐岩地层来清除阻塞物，增加油井的渗透性，从而提高油井的产油能力和采油效益。
酸压还可以扩大井筒与地层的接触面积，改善岩石骨架的孔隙结构，增加储层容易流动的通透性。
在酸压工艺过程中，需要注意以下几点。
首先，选择合适的酸液体积和浓度，以及适当的温度和压力，以最大限度地达到溶解碳酸盐矿物的效果。
其次，应注重注酸的速度和施工压力，以防止产生过高的压力，导致地层破裂和井筒漏失。
此外，酸液的选择和处理也需要注意，在选择酸液时应考虑到其腐蚀性和环境友好性。
总结而言，碳酸盐岩酸压工艺技术是一种有效的改善油井产能的方法。
通过选择合适的酸液和施工参数，可以溶解碳酸盐岩地层中的碳酸盐矿物，提高储层的渗透性，增加采油效益。
然而，在应用过程中，仍需要根据具体地质条件和工程要求，合理选择施工参数，并密切监测施工效果，以确保酸压工艺的安全和有效性。
碳酸盐岩酸压工艺技术是一种在石油工业中被广泛应用的方法，它可以有效地改善油井的产能，提高采油效益。
碳酸盐岩是一种常见的沉积岩，由碳酸盐矿物组成，如方解石、白云石等。
这些矿物具有较高的酸溶解度，意味着它们可以通过酸压工艺被溶解掉，从而改善油井的渗透性和产能。
酸压技术
研究方法与灰岩类似，但结果 不尽相同
建30井导流能力实验
▲层 段：飞三段3081-3090m
▲酸 液：20%胶凝酸
▲实验条件：采用单级过酸
内容 温度 实验条件 80°
排量
压力 过酸量 过酸时间
5ml/s
1000psi 2.0升 400s
管线中的 剪切速率
初始缝宽
503－507 1/s
▲实验条件：采用单级过酸
内容 温度 实验条件 80°
排量
压力 过酸量 过酸时间
20ml/s
1000psi 2.0升 100s
管线中的 剪切速率
初始缝宽
1534.4－2097.2 1/s
4.02mm
反应前
反应后
导流测试后
实验一导流能力随闭合压力的变化关系
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导 流 能 力 （ u m^ 2 . c m）
反应历程
表面反应动力学
测定不同表面浓度的酸液与岩石的 表面反应速率关系数据。 ①酸岩表面反应控制判据
②酸岩表面反应动力学方程
表面反应动力学测定主要采 用表面反应控制判据，其基本思 路是当酸岩反应速率不再随酸液 流速的变化而变化时，反应进入 表面反应控制区。
影响酸岩反应速度因素
影响酸蚀形态及导流能力因素
30-1+4常 规 2mm 49-1闭 合 酸 压 4mm
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 闭 合 压 力 （ MPA） 60 80
●导流能力实验基本认识
▲在不同缝宽下（4mm,2mm）常规酸压产生的导流能力
有明显区别。实验1（4mm）和实验2（2mm）常规酸压 后导流能力随闭合应力的变化形态基本相似：曲线一 般分两段，第一段导流能力随闭合应力变化快，随着 闭合应力增加降低快，第二段导流能力随闭合应力降 低逐渐变缓。但是明显可以看出4mm缝宽酸压后取得的 导流能力比2mm缝宽受闭合应力影响小，裂缝导流能力
碳酸盐岩酸化反应机理分析
碳酸盐岩酸化反应机理分析
碳酸盐岩酸化机理碳酸盐岩经过成岩作用和次生作用，其岩石主要矿物成分是方解石[CaCO 3 ]、白云石[CaMg(CO 3 )]，其储集空间可以分为孔隙型、裂缝型以及溶蚀孔洞型。
按照施工压力，在碳酸盐岩中的酸化也分为基质酸化和酸压。
基质酸化是在小于地层破裂压力条件下泵酸，溶解基质、孔隙间的颗粒及堵塞物，溶蚀并扩大孔隙，解除近井地带的储层污染，从而达到增产增注的目的。
酸液中的H+离子传递到碳酸盐岩的表面；H+离子在岩石表面上与碳酸盐岩进行反应；反应产物Ca2+、Mg2+、CO2气泡离开岩面。
、提高酸化效果的措施主要包括: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;降低井底温度等。
1。
碳酸盐岩基质酸化技术copy
p 0 y p 0 y
Acid
酸液在天然裂缝中的主通道
Main flow path Entire fracture
碳酸盐岩基质酸化技术--裂缝性碳酸盐岩酸化模拟
Acid
p 0 y
~6mp 0 y源自Unit: m0.2 m
p pe
感谢各位领导专家，请批评指正！！！
before acidizing
after acidizing
experimental result
天然裂缝模型Schematic of a Natural Fracture Network
Natural fracture network
Well
相交天然裂缝中酸化模型
p pe
p pe
p 0 y
p pe wm
C
2k
g
C
b t
碳酸盐岩基质酸化技术--裂缝性碳酸盐岩酸化模拟
试验与数模结果Simulation with Large-Scale Fractures (Increased Roughness)
bh = 4.0 10-3 cm s = 510-2 cm
k = 5 md d = 2.5
碳酸盐岩基质酸化技术----转向酸化技术
碳酸盐岩基质酸化技术----转向酸化技术
转向酸化
碳酸盐岩基质酸化技术--裂缝性碳酸盐岩裂缝酸化技术
Wormhole Channel Surface etching Increased Increased Leakoff Roughness
碳酸盐岩基质酸化技术--裂缝性碳酸盐岩酸化模拟
Mass conservation
1
12
x
b3
碳酸盐岩气藏的酸化压裂技术
碳酸盐岩气藏的酸化压裂技术 编译:张 芳 赵 炜(中原油田分公司采油工程技术研究院)审校:李发荣(大庆油田工程有限公司) 摘要 K hu ff碳酸盐岩气藏由于其固有的非均质特性,使其成为实施酸化压裂的理想储层。
采用一些类型的酸液对这种致密白云岩气藏进行了酸化压裂增产处理,建立起了一个70余口气井酸化压裂处理的大型数据库,用于研究酸液/岩石的相互作用关系,继而确定岩性与酸液类型之间的关系。
本文论述了增产处理的目标、目前在用的酸液、对返排试样的分析、根据返排试样对储层中白云岩与方解石的测试、施工作业的有关数据资料、对酸化压裂增产处理的分析和测井岩相与酸液的关系等研究成果。
主题词 碳酸盐岩气藏 酸化压裂 岩相 酸液类型一、引言K huff储层是一种深层的天然气气藏,主要由白云岩与石灰岩层段组成,下伏于沙特阿拉伯东部G hawar大油田的下面。
K huff气藏含有一些由页岩、硬石膏层或非渗透性小层组成的薄夹层,这些夹层可能会起到非渗流层或裂缝遮挡层的作用。
尽管K hu ff气藏的储层温度在280～300υ之间,但它仍不失为实施酸化压裂增产处理的理想候选气藏。
对K huff气藏实施的酸化压裂增产处理使得气井达到了高的天然气产量,从而要求在Hawiyah和Haradh油田修建2个新的天然气处理厂。
在实施增产处理的开始阶段,酸化压裂的施工程序为:先泵送一个高黏性前置液段塞(耐高温硼酸盐凝胶前置液),接着泵注质量分数达0128的层内凝胶酸液,然后在低于闭合压力的条件下泵送质量分数为0128的盐酸(HCl),完成闭合裂缝施工阶段的酸化处理。
在典型的施工作业中,泵注酸液的体积为1500～2000gal/ft,酸化压裂的结果是良好的,但由于得不到油井的长期生产数据资料,故对早期酸化压裂处理进行优化改进是困难的。
乳化酸、层内凝胶酸、甲酸/HCl和黏弹性酸此后都曾被采用,取得了各种不同的增产效果。
这些酸液配方曾使得处理气井获得了高的初始产量,但一些气井在经过了6个月的生产之后,气井产量递减到原始投产产量的60%以下。
碳酸盐岩酸化技术
一、基质酸化增产原理
1、酸液进入孔隙或裂隙与岩石发生反应，溶蚀孔 壁或缝壁，增大孔隙体积，扩大裂缝宽度，改善流 体渗流条件。 2、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，然后随残酸液一起排出地层， 起到疏通流道的作用，恢复地层原始渗透能力。
5
一、基质酸化增产原理
用采油指数评价酸化前后产能变化：
特点：不压破地层。
33
二、碳酸盐岩储层酸化工艺分类
酸化压裂(酸压)
原理：酸或酸的前置液以高于储层所能承受的排量从套管或 油管中注入，使之在井筒中迅速建立压力，直至超过地层的 压缩应力及岩石的抗张强度，从而压破地层，形成裂缝，连 续注酸使裂缝延伸、酸刻蚀裂缝形成酸蚀裂缝，该裂缝具有 比原地层更高的导流能力，因此能提高油气井产能。
酸液通过正反循环，使酸液沿井筒、射孔孔眼或地 层壁面流动反应，借助冲刷作用溶蚀结垢物或堵塞 物。
特点：
酸液局限于井筒和孔眼附近，一般不进入地层或
很少进入，地面不用加压或加压很小。不能改善地
层渗流条件。
32
二、碳酸盐岩储层酸化工艺分类
基质酸化(岩体酸化，常规酸化) 原理：不压破地层的情况下将酸液注入地层 孔隙(晶间，孔穴或裂缝)的工艺。利用酸液 溶解砂岩孔隙及喉道中胶结物和堵塞物,改 善储层渗流条件,提高油气产能。 目的：解堵。
●甲酸和乙酸
优点:反应速度慢、腐蚀性较弱，在高温下易于缓速和缓 蚀。
缺点：溶蚀能力小且价格贵，欲达到盐酸的溶蚀能力， 用酸量大，成本高，低渗透层排液困难。酸压时，甲酸 均匀溶蚀缝面，裂缝导流能力小。
只有在高温(120℃以上)深井中，盐酸的缓速和缓蚀 问题无法解决时，才使用它们酸化碳酸盐岩储层。
23
一、碳酸盐酸化用酸类型及选择
酸化压裂技术
20
可提供 相应的降滤工艺设计方法及优化设计软件 油井用降滤剂(油溶性)SWF-1 气井用降滤剂(挥发性)SWF-2
21
2.5 延迟酸压工艺技术 原理：针对高温(120度以上)深井储层或微裂缝 酸化,酸岩反应速度特快,很难达到深度酸化目的, 使用延迟酸,让其在地层某一温度下才逐渐释放酸液 ,实现在地层深部产生溶解反应,从而达到深度酸化 目的,增大酸液有效作用距离
1、反应速度快(作用半径小) 2、沉淀物易产生(二次伤害) 3、伤害带不易确定 4、液体置放?
研究方向
1、酸液及添加剂 2、沉淀物的预防 3、优化设计(工艺和参数)
30
(一)液体选择
1、选择处理液的标准 (1) 岩石矿物学 (2) 地层伤害 (3) 岩石力学 (4) 油井条件
31
2、矿物敏感性
酸液接触岩石后形成下列现象： 基岩结构的破坏 微粒的释放和沉淀的形成 润湿性的改变
58
谢 谢各位老师的 指导和意见 ！
59
谢谢！
酸浓度 酸类型
矿物类型 酸液流速
岩石结构及胶结情况
储层伤害
酸液用量 注酸顺序 酸液置放
酸浓度 酸类型 矿物类型 伤害产物 添加剂 关井时间 酸液用量
28
酸化溶解物
1、基质矿物
2、堵塞物(伤害物)
主要使用的酸液
HF+HCl
反应特点
1、多矿物反应(碳酸盐 粘土 长石 石英)
2、多孔介质中
29
存在问题
微缝
基质 碳酸盐裂缝基质系统
8
特点： 缝大 比面小 反应速度小
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30
小结
5 酸蚀裂缝导流能力
寻求 技术
降低滤失的物质和技术 延缓反应速度的物质和技术 获得非均匀刻蚀的物质和技术
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31
6 碳酸盐岩基质酸化工艺及其适应性
酸化 基质酸化也称为常规酸化或解堵酸化，是指施工压力
小于储层岩石破裂压力的条件下，将酸液注入地层 适用范围
9
2 裂缝的形状
裂缝参数－韧性控制：
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10
2 裂缝的形状
2.2 拟三维维扩展模型
Van Eekelen
模型
Advani 垂直截面 扩展模型
在垂向上流压不变，将高度延伸近似看成具有当量弹性 模量的均质油层中裂纹的延伸
用有限元法处理应力分布，找出裂缝高度、宽度、压 力及缝尖应力强度因子间关系，由选取的缝高和计算 的压力校正缝宽，用体积平衡式求新的缝长
定大小和长度的酸蚀蚓孔
➢ 这些蚓孔绕过污染区，扩大井
wormholes Acid
眼有效半径，达到增产的目的，
Carbonate Reservoir
从而获得增产效果
伤害带
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6 碳酸盐岩基质酸化工艺及其适应性
常用工艺： ➢常规盐酸酸酸化 ➢泡沫酸酸化 ➢乳化酸酸化 ➢胶凝酸酸化 ➢转向酸酸化
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7 碳酸盐岩储层酸压工艺
单一液体体系应用的酸压技术 普通酸酸压——————常规酸压技术 稠化酸（胶凝酸）酸压 化学缓速酸酸压 泡沫酸酸压 乳化酸酸压 高效酸（地下交联酸、滤失控制酸）酸压 粘弹性酸酸压
椭圆 模型
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7
2 裂缝的形状
裂缝参数－粘性控制：
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8
2 裂缝的形状
❖理论上描述裂缝宽度，长度与地层性质的关系式：
WW L
i
EhL2
0.25
❖使裂缝增宽的措施： 采用高粘前置液 提高排量 加大液量 加入降滤剂降低滤失速度
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21
4 有效作用距离
注酸排量的影响
有效作用距离(m)
140
120
100
80 60 40 20
0 0
裂缝宽度2.5mm H=15m T=93℃ C/C0=0.1 28%HCl
白云岩
灰岩
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
泵注强度(m^3/m/min)
泵注速度对有效作用距离的影响
有效作用距离 裂缝导流能力
酸岩反应速度 酸液滤失
酸浓度 酸类型 温度
岩石类型 酸液流速 面容比
粘度 降滤剂
同离子效应
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酸浓度 酸类型 岩石类型 酸液流速 酸液用量 闭合应力
13
3 控制酸压效果的因素
❖理想的导流能力的计算：
wk
f
max
7.81012
wa 12
3
wk f max 8.41010 wa3
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5
2 裂缝的形状 直线延伸裂缝的示意图
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6
2 裂缝的形状
2.1 二维扩展模型
GDK 模型
平面应变发生在垂直剖面上 其状态不受邻近平面的影响 裂缝延伸时，裂缝垂直剖面为 椭圆形
PKN 模型
均质、各向同性 水平面上承受平面应变载荷的 无限大弹性体 裂缝的垂直剖面为矩形
Cleary与 Settari 模型
Palmer 完善拟 三维模型
以广义PKN模型描述裂缝水平面延伸，以广义GGDD 模型描述裂缝垂直剖面延伸，完整的完全耦合的拟三 维模型
用PKN模型压降方向描述缝中压力分布，用断裂力学 裂纹延伸判别(K判据)建立裂缝高度方程，缝高和缝内 净压的缝宽分布方程，与连续性方程联立求解
❖Novotny将Nierode和Kruk的导流能力预测与由Nierode
和Williams所研制的酸反应模型结合起来得到了改进的酸化
模型
❖该模型以溶解岩石量及岩石嵌入强度和闭合应力为函数， 预测了在沿裂缝不同部位处的裂缝宽度
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14
3 控制酸压效果的因素
酸蚀缝宽(mm)
酸蚀缝宽随径向距离的变化
由于页岩的易碎，或者为了保持天然液流边界防止水、 气采出，而不能冒险进行酸压时，一般最有效的增产措施 就是基质酸化
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6 碳酸盐岩基质酸化工艺及其适应性
酸化机理
➢ 碳酸盐岩基质酸化的重要特征 是 酸 蚀 蚓 孔 (Wormhole) 的 形 成，增产机理与蚓孔密切相关
➢ 通过形成由井眼径向辐射的一
23
4 有效作用距离
地层岩石类型的影响 在所有情况下酸在白云岩地层的有效作用距离大于石灰岩 这主要是酸与其反应的反应速度不同所致
酸液类型的影响
不同缓速酸都据有不同程度的缓速作用，可以延缓酸岩反 应速度 缓速酸液在变为残酸之前向地层深部推进的距离更大，即 有效有效作用距离更大
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均质性，包括储层非均质性及其物理尺寸和化学成分、溶蚀 率、孔隙度
裂缝闭合应力：当获得差异刻蚀后，裂缝导流能力可能随闭
合应力的增大而降低，同时，它的降低也取决于储层硬度， 支撑面积和刻蚀面积的比值
储层硬度
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25
5 酸蚀裂缝导流能力
岩石溶蚀量及其影响
岩石溶蚀量或酸接触时间效应的示意图
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4 有效作用距离
温度的影响
有效作用距离(m)
140
120
裂缝宽度2.5mm
100
H=15m
Q=1.6m^3
80
60
40
20
0 30
28% 白云岩 15% 白云岩 28% 灰岩 15% 灰岩
40
50
60
70
80
90
100
温度(℃)
温度对酸液有效作用距离的影响
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用酸强度、注酸排量，酸液滤失速度、酸岩反应速度、酸
岩反应温度
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5 酸蚀裂缝导流能力
小结
❖酸压过程中酸液的滤失问题通常考虑从滤失添加剂和工艺两 方面着手 ❖降低酸岩反应速率是从缓速剂的使用及工艺上来进行 ❖缓速作用只在低速下有效，在正常的酸压施工中是无效的 ❖工艺上，建议注酸前先注一段不反应的前置液(即前置液酸压) ❖乳化也是减缓反应速度的常用方法 ❖醋酸与甲酸有时用于缓速，可与盐酸联用
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5 酸蚀裂缝导流能力
闭合应力与导流能力关系曲线
酸蚀裂缝导流能力 (um^2.m)
0.6
0.4 溶蚀量117.77g
溶蚀量93.58g
溶蚀量103.06g
溶蚀量51.38g
0.2
溶蚀量38.64g
溶蚀量55.01g
溶蚀量39.73g
溶蚀量70.19g
0
0
10
20
30
40
50
60
70
闭合压力 (MPa)
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小结
5 酸蚀裂缝导流能力
研究 焦点
提高有效作用距离Lef 提高酸蚀裂缝导流能力WKf
❖影响上述两参数的各种影响因素分为两类
不可控因素：储层的地质构造、岩性、渗透率、孔隙度、
产层厚度、岩石力学性质、流体特性等
可控因素：深度酸压工艺技术类型、酸液体系和浓度、
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4
1 酸化压裂机理分析
酸压与加砂压裂的对比 ❖酸压和加砂压裂相比，某些优缺点是由支撑剂和施工复 杂程度以及能否获得预定的导流能力引起的 ❖对于多裂缝油藏的加砂压裂，支撑剂的充填很困难 ❖在施工时，酸压较加砂压裂复杂性小，但费用昂贵 ❖加砂压裂的穿透深度和支撑剂分布容易控制。酸压时， 酸液滤失是一较大的问题，而且是很难控制的。且形成” 酸蚀孔道”以及天然裂缝的扩张 ❖酸压裂缝的最终导流能力小于那种通常所计算的值。生 产期间，酸压的导流能力损失可能更严重
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6 碳酸盐岩基质酸化工艺及其适应性
常规盐酸酸酸化
原理: 利用酸液溶解地层岩石孔隙及裂缝中堵塞物,形成酸 蚀蚓孔，扩大油气渗流通道.
技术关键: ➢蚓孔生长发育规律研究 ➢最佳注酸速度研究 ➢最佳注酸强度研究 ➢关井时间及返排速度研究 ➢孔隙型,裂缝型及复合型地层基质酸化工艺技术研究
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2
1 酸化压裂机理分析
酸压机理 ❖酸压是一种增产增注措施，通过酸与裂缝壁的非均匀反应， 使闭合后裂缝本身支撑了开口，那些未溶解部分起着支撑 的作用，溶解较多的区域成为开口通道 ❖所以当裂缝闭合时，通常仍能保持形成的导流通道
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3
1 酸化压裂机理分析
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19
4 有效作用距离
酸液滤失的影响
酸液有效作用范围
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4 有效作用距离
裂缝宽度的影响
有效作用距离(m)
100
80
60
Q=1.6m^3/min
40
H=15m
T=93℃
C/C0=0.1
Hale Waihona Puke 2028%HCl白云岩
灰岩