砂岩基质酸化设计任务书
第4章 砂岩酸化
1酸2矿物模型
(C HF ) C HF * * u ( S F VF E f , F S S VS E f ,S )(1 )C HF t x
[(1 )VF ] t
* MWHF SF VF F E f ,F CHF
F
*
(1 )
MWHF SSVS S E f ,S CHF [(1 )VS ] (1 ) t S
典型酸响应曲线
Lower strength HF yields less damage in early stages Conservative treatment would select the low concentration
酸用量优化
酸用量优化受几个因素竞争影响:
主要取决于污染带深度 然而，为保证地层大多数部位得到酸液，酸液量应加大， 酸液量依赖于 acid placement technique
砂岩酸化
过程：
酸洗阶段：用5%HCl加缓蚀剂和铁离子稳定剂清洗管柱，防止铁
离子进入地层产生沉淀； 地层水驱替阶段：可选，用5%NH4Cl驱替地层水，避免碳酸钙和 硫化钙沉淀 前置酸注入阶段：常为5~10%HCl或有机酸将碳酸盐溶解，避免
HF与钙离子接触产生沉淀
主体酸阶段：注入与地层配伍的酸液体系，解除泥浆污染，溶 解地层矿物，恢复地层渗透率
酸：HF 矿物：快反应矿物和慢反应矿物 酸：HF和HSiF6 矿物：快反应矿物（mineral 1）、慢反应矿 物（mineral 2）和Si(OH)4 （mineral 3）
2酸3矿物模型
1酸2矿物模型
《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。
砂岩酸化设计要点
2、砂岩酸化设计
2.5、酸化评层选井内容及工作顺序图
地质资料 油气藏资料 录井资料 物性参数 测井资料 试油、试井、生产资料 中途测试 完井试油 或试井 生产测井 和试采
静态储层基本结构及 物性参数
测井解释储层结 构及参数
渗滤模式、动力和阻力分布 与大小、流体性质
提出工作液伤害的 地层因素
确定井层储、渗模 式及渗滤特征
后置液
顶替液 配方体系确定
推荐用酸指南
室内试验 结合现场实施经验
2、砂岩酸化设计
2.9、关井反应时间和排液方式确定
1、关井反应时间
根据室内试验评价酸岩有效作用时间、施工过程中压力变化确定。
2、酸化处理后的排液
剩余压力(井底压力)大于井筒液柱压力---自喷方式排；
剩余压力(井底压力)小于井筒液柱压力---人工举升方式排液。
4、设备载体
4.1、设备
4、设备载体
4.2、载体
1、储层伤害
1.3、损害类型及处理对策
1、储层伤害
1.4、常规砂岩酸化用酸指南
1、储层伤害
2、砂岩酸化设计
3、室内实验
4、设备载体
2、砂岩酸化设计
2.1、砂岩基质酸化的目的
消除微粒运移； 粘土膨胀； 碳酸盐、氢氧化物结垢、有机垢； 钻完井作业中产生的封堵微粒而产生的地层损害； 润湿性变化。
2、砂岩酸化设计
2.7、酸化工艺设计技术要点
识别伤害类型，明确解堵对象
酸化工作液的选择－施工成功的关键 酸液体系与储层污染匹配 分流技术与地层特征匹配
酸化工艺参数的确定
2、砂岩酸化设计
2.8、酸化施工规模和配方体系确定
酸化培训班砂岩酸化设计
T
5
,j
T 0,j
r0 r1 r2 r3 r4 r5
T N2 T N2-2 TN2-1 T N2 -3
rN 2-3 rN2-2 rN2-1 rN2
径向单元体划分示意图 18
微元体划分示意图 19
流入、流出及传入、传出该微元体的热量，应用热平衡等式建立了储层温度分布的偏微分方程：
2T AA T
T
r2 r
6
二、砂岩酸化数学模拟
井筒温度场模型
储层温度场模型
酸沿储层径向的浓度分布模型
储层孔隙度及渗透率分布模型
分段、暂堵酸化时暂堵分流量模型
增产效果预测模型及酸化解堵的最优目标
主 要
施工参数和规模的确定方法
模
型
7
(一) 井筒温度场模拟 1. 井筒温度模拟的意义
温度
酸岩反应速度 工作液粘度、流变性 酸液的腐蚀性
4
优化设计的主要内容:
(1)最优目标的确定 (2)计算模型的建立和选择 (3)施工参数的优选 (4)方程的求解及编程
5
优化设计能够提供的信息: 井筒温度、地层温度分布数据及曲线。 地层矿物及酸浓度分布的数据及曲线。 地层酸化后孔隙度、渗透率分布曲线。 酸化增产效果预测。 暂堵酸化加入暂堵剂后，各段的流量分布及注入各段的累计流量分布。 酸化施工参数、包括地面设备选择、施工泵压、排量、使用的各级液体(洗井液、前置液、处理液、后置液 、顶替液)配方，浓度、用量及施工时间监测。
酸化有效作用范围和酸化效果
8
2井 筒温 度分 析现
状
•稳态解析模型
•Moss，Lessem模型 •Ramay模型 •Suquier模型
•非稳态（或称瞬态）换热模型
毕业设计 暂堵酸化工艺
高等职业教育毕业设计（论文）题目暂堵酸化工艺技术研究学生张旭东指导教师张益评阅人________________________________专业油气开采技术完成日期2012年4月14日高职毕业设计（论文）任务书目录1 绪论 (1)1.1目的和意义 (1)1.2国内外现状 (1)2暂堵酸化机理分析 (3)2.1暂堵酸化的原理 (3)2.2暂堵酸化技术 (4)2.3暂堵剂注入工艺 (4)2.3.1 暂堵剂注入量确定 (5)2.3.2 堵剂注入参数确定 (5)2.3.3 选择性注入技术依据 (6)2.3.4 注入压力确定 (7)2.3.5 堵液注入速度确定方法 (8)2.4堵剂封堵半径和用量确定方法 (9)2.4.1 堵剂封堵半径计算 (9)2.4.2 堵剂用量确定 (9)2.5影响注入酸速度的因素研究及注酸速度确定 (10)2.6现场应用 (11)2.6.1 施工步骤 (11)2.6.2 现场应用情况 (11)3暂堵酸化技术研究及效果评价 (12)3.1暂堵剂类型的选择 (12)3.2暂堵理论 (13)3.3固相颗粒在地层孔隙中的堵塞机理 (13)3.4暂堵剂优选及性能评价 (15)3.4.1 暂堵剂油溶性实验 (15)3.4.2 暂堵剂酸不溶、水不溶评价实验 (17)3.5暂堵剂在携带液中分散性实验研究 (18)3.5.1 分散性实验 (18)3.5.2 携带液及暂堵剂悬浊液粘度测试 (19)3.6暂堵剂粒径分布选择 (20)3.7暂堵剂模拟封堵岩心实验研究 (20)3.7.1 验原理及实验装置 (20)3.7.2 实验分析 (21)3.8暂堵带酸化解除研究 (23)4 . 酸化体系的研究与评价 (24)4.1常用砂岩酸化液体系 (24)4.2适宜的酸型选择 (25)4.3常规土酸研究 (26)4.3.1 常规土酸酸岩反应的机理 (26)4.3.2 酸化引起地层的伤害 (26)4.3.3 常规土酸酸化存在的问题 (27)4.4新型酸液体系研究 (27)4.4.1 添加剂的选择标准 (27)4.4.2 基本作用原理 (27)4.5新型酸液体系的筛选及性能评价 (28)4.5.1 酸液配方的选择 (28)4.5.2 添加剂的优选 (29)4.5.3 酸液体系的评价 (31)4.6酸液体系配方确定 (31)5 结论与认识 (32)参考文献 (32)1 绪论1.1 目的和意义对于非均质性强的低渗、低压和低产油藏,其注水剖面和产液剖面极为不均,加之在油田开发过程中,部分措施对储层也造成了一定伤害, 从而使层间矛盾更加突出,严重影响了油田开发水平的提高。
酸化设计本(3)
1.收集或录取施工井的基础资料、井史资料； 2．选择施工参数进行设计计算；
设计计算的内容较多，它主要包括以下几部分： （1） 选择施工方式； （2） 施工压力，压裂车台数等确定； （3） 酸液有效作用距离计算。酸压时，包括动
态裂缝几何尺寸的计算；
1
（4） 增产倍数的计算。酸压时， 包括酸蚀裂缝导 流能力的计算：基质酸化时，包括渗透率的变化 情况。
（2）计算可能达到的最大排量 （3）计算工作液的综合滤失系数,参阅水力 压裂设计的计算方法。 （4）计算酸液有效穿透距离 ；
3
（5）裂缝导流能力的计算 （6）增产倍比的计算
下面介绍主要参数计算
4
三. 主要施工参数计算
1、酸岩反应有效作用距离计算
酸蚀缝长=酸液在地层的流速×酸液有效作用时间 由于酸液在地层(裂缝)中的反应比较复杂。酸
注意：各符号代表的意义及量纲
13
3. 酸液平均滤失速度
vC/ t
实际计算中，通常取t=1分钟时的滤失速 度作为平均滤失速度。
4. 动态缝宽(见吉尔兹玛公式)
5. 酸蚀缝长
L LD u0W
x
2v
14
讨论：
根据酸液有效作用距离计算图(见 P253图8-9),说明影响酸蚀缝长的因素有 哪些?怎样才能延长酸蚀缝长?
Re
2q 104 vH f
DH+还与酸液浓度、压力和温度有关
15% HCL 在70MPa，常温条件下 的H+传质系数：
12
当W Re 95250时
DH (0.69 0.000115W Re )0.93106
De----m2/min
当W Re 95250时
新型砂岩基质酸化MFC酸液体系研究
１３ ＭＦ 酸 液 静 态 反 应 动 力 学 ． Ｃ
设 计ＭＦ 酸 液 和土 酸在９ ℃恒温 条件 下 的静 态 Ｃ Ｏ
４ ・ ９
郭兴 午 ， 立强 ， 平礼 ， 赵 刘 刘青 ， 青春 ： 新型砂 岩基 质酸化 ＭＦ 酸液体 系研 究 Ｃ
沉淀 的生成 。 蚀性 能 。 实验 中 ， 在 主要 测定盐 酸 、 酸 、 Ｃ 土 ＭＦ 水溶 液
酸一 酸体 系。在 酸化 过程 中Ｈ 与黏土 的反应 速度 盐 Ｆ
很快 ， 液不 能 到达储 层 的深 部 ，酸液 有 效作 用距 酸 离短 ， 同时 易产生 氟硅酸 钾 、 硅酸钠 、 氟 氟铝 酸钾 、 氟
铝酸 钠 、 氟化 钙 、 氟化 镁 、 氟化 铝 等二 次 沉淀 。这些 沉淀将 会 造成储 层 的永 久性伤 害。对 酸化 效果 及后
续 的生 产具 有重 要 影 响 。针对 此 情况 ， 我们 开展 了
ＭＦ 酸液体 系对粘 土 的溶 蚀率 、与金 属离 子配 伍性 Ｃ 以及ＭＦ 酸液 体系 润湿性 和流 动效果 等室 内试验 研 Ｃ
究 最终研 制 出 了一 种适 合砂 岩储 层基 质酸 化 的新 型酸液 体 系 。该 体 系具 有 良好 的缓 冲性 和缓 速性 ， 在 酸化 过程 中能 保 持相 对稳 定 的 反应 速度 ， 对二 次
酸化效 果 。由于降低 酸反 应速率 ， 以 同时也能 达到 所 深部 酸化 的效果 。从 图 中还 可 以看 出ＭＦ 酸 的初始 Ｃ
实 验 仪器 所 用 的酸 度计 为Ｐ Ｓ ３ 通 用 型 酸 度 Ｈ 一Ｂ
计， 其精 度为ｐ 值 ± ．ｌ ± Ｖ。￣ ＨＣ 酸度 曲线 时 Ｈ ０Ｏ ， １ｍ ］ １ 用玻璃 电极直 接测Ｄ Ｈ值，测 ＭＦ 酸液 的酸度 曲线 时 Ｃ
砂岩储层多氢酸酸化技术
多氢酸有利于保持溶液的低PH值，同时，多氢酸可以电离出 充足的氢离子，与氟盐反应生成氢氟酸。
三、多氢酸的性能评价
3、 多氢酸与添加剂的配伍性实验
添加剂类型 添加剂名称 1.5%SA1-3B 缓蚀剂 1.5%WD-11 2%KMS-6 1.5%SA1-7 1.5%WD-8 铁离子稳定剂 2%KMS-7 2%BD1-2 1%SA-18 粘土稳定剂 1%WD-5B 1%AS-100 0.5%SA5-5 0.5%WD-12 助排剂 1%HSC-25 1%BD1-5 1%SA1-1 1%WD-6 破乳剂 1%OP 1%BD1-3 温度℃ 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 室温 90 颜色 浅黄色 橙黄色 黄色 黄色 茶色 茶色 浅黄色 浅黄色 无色 无色 无色 无色 茶色 茶色 无色 无色 无色 无色 淡黄色 淡黄色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 无色 淡黄色 无色 透明度 透明 透明 半透明 半透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 透明 沉淀 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 分层 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无 无
岩心 编号 6＃ 2＃ 10＃ 9＃ 14＃
砂岩储层酸化技术
对暂堵剂性能要求
❖ (1)物理要求
❖ a. 为了使暂堵功效最大，暂堵剂在井壁附近应尽可能 形成渗透率小于等于最致密层或伤害严重层的滤饼。
这样可使酸液进入低渗层酸化地层，同时阻止高渗层过 多进酸。
❖ b. 为了获得最大的暂堵效益和最小的清洗问题，必须
防止暂堵剂颗粒浸入油气藏深部。
中，它们必须能被快速而完全地清洗掉，恢复井处于无暂 堵状况。
遵循上述原则开展试验研究，结合室内试验结果， 优选效果好的暂堵剂。
第二十一页，编辑于星期四：十九点 五十四分。
❖ --关键技术 据井层条件选择酸液体系 据井层条件选择暂堵剂类型 据储层物性及孔喉大小选择暂堵剂粒径
分布 暂堵剂注入工艺。 暂堵酸化工艺参数的优化。
① 低压低排量
大量
转向剂 进入
② 低压低排量
大量
酸 液 进入
大孔道 形成 高渗层
低渗层 酸化
滤饼
疏能油 流通道
第十六页，编辑于星期四：十九点 五十四分。
根据达西定律，酸液线性流过产层小段时，符合下列关系：
Q
KPA
μL
式中： K介质(产层岩芯)渗透率；
ΔP压差；
A渗流面积；
液体粘度； L造压差的距离。
所有控制反应速度均围绕这三方面进行。
第五页，编辑于星期四：十九点 五十四分。
影响反应速度的因素
1、酸液类型； 2、酸液浓度； 3、温度； 4、粘度； 5、同离子效应； 6、面容比； 7、压力。
第六页，编辑于星期四：十九点 五十四分。
降低反应速度的主要方法 ❖ 1、降低H+电离速度； ❖ 2、降低反应温度； ❖ 3、增加酸液粘度； ❖ 4、增加离子浓度。
砂岩酸化
微粒运移
修井 增产措施
固体侵入 粘土膨胀，运移（不溶性盐水）
微粒的释放和运移（b） 增产流动与地层反应产物产生的沉淀（c） 聚合物伤害（压裂液）（d） 地层润湿性变化（e）
（a）仅用盐酸就能消除；醋酸、甲酸单独使用或与盐酸联合使用，或者EDTA螯合剂代替盐酸。 （b）硅酸铝矿物（粘土、长石、蒙皂石）；硅（石英颗粒） （c）也许是不可溶沉淀 （d）采用盐酸足够 （e）由添加剂引起的，需要用表面活性剂
要防止过量顶替
4.泵注之后及返排期间质量控制
A.注完酸后不关井，一旦连接好排液管线，就开始返排，
返排液流入罐或坑中
返排时常出现的三个问题为： – 微粒运移或者出砂； – 酸反应产物的二次沉淀； – 添加剂的返排和处理；
B.残酸取样分析
– 固体颗粒的量，大小和类型； – 返排酸液的强度； – 总铁浓度； – 是否存在乳化现象和/或酸渣； – 任何二次沉淀的组分（除铁外）
2.挤注前的质量控制
A.施工所需的添加剂均就位 B.在向井中注入酸液前再次循环酸罐 C.用实验设备检测酸浓度 D.确认施工人员知道施工参数的控制 E.检查为了指导施工而安置的压力-时间记录仪，以及现
场任何的监测设备，和实时评价体系 F.清洗（浸泡）管柱
3.泵注期间质量控制
A.控制注入排量 B.酸与地层接触时观察压力响应 C.分流到达地层时应注意压力响应 D.砂岩酸化施工时不能超过地层的破裂压力 E.在注顶替液期间，确认酸完全从井筒中顶如地层，也
3.砂岩酸化成功的几个关键步骤
评估
设计
执行
酸化施工质量控制技术
1.设备安装期间的质量控制
A.检查所有将用于盛酸和水的罐。 B.具备在泵注前循环酸罐中的流体的设备
第五章：酸化工艺技术
9．按选出的最佳施工方案编写施工设计任务书
（二）砂岩基质酸化设计
1～3．同“碳酸盐岩基质酸化设计步骤”
4．确定酸液类型 5．确定酸液浓度及用量
按储集层岩心的室内实验结果选择 配伍好的土酸、泥酸等酸液体系。
1） 酸液浓度确定
实际处理时，所用酸量、土酸液的成分主要是依岩石成分和性质而定。实践 表明，由10％～15％ 的HCI及3％～8％ 的HF混合成的土酸足以溶解不同成分 的砂岩地层以及堵塞物。当碳酸岩含量少，泥质含量较高且胶结致密的砂岩时， 用10％左右的盐酸和8％左右的氢氟酸混合成的土酸；当碳酸盐含量较高、泥 质含量较低且胶结疏松的砂岩时，用15％左右的盐酸和3％左右的氢氟酸混合 成的土酸处理。 酸液浓度是由酸液配方确定的，酸液配方是经过室内试验，包括溶蚀试验、 配伍试验、缓蚀试验、岩心伤害试验等得到的。 土酸配比：施工时土酸中盐酸浓度和氢氟酸浓度之比叫土酸配比。例如配比 为10:8的土酸，表示土酸中的盐酸浓度10％，氢氟酸浓度8％。 逆土酸：氢氟酸浓度超过盐酸浓度(如6%HF+3%HCI)，现场称其为逆土酸。
综上所述，如果单独用氢氟酸处理沙岩油层，一是氢氟酸与地层中的碳酸
盐类矿物反映的生成物，在酸浓度较低时容易沉淀；二是如果单独用氢氟酸酸 化，酸浓度消耗在碳酸盐和铁质成分上，而达不到酸化砂岩的目的。依靠土酸 液中的盐酸成分溶蚀碳酸盐类物质，并维持酸液在较低的pH值，依靠氢氟酸成 分溶蚀泥质成分和部分石英颗粒，从而达到清除井壁的泥饼及地层中的粘土堵 塞，恢复和增加近井地带渗透率的目的。
HL有两个作用：
一是首先同碳酸盐矿物和铁质反应，溶解碳酸盐 和铁质。 二是平衡酸化过程中酸液的浓度，防止硅酸盐二 次沉淀。
2）土酸与石英、硅酸盐类矿物反应：
酸化设计
××××井酸化施工设计设计人：×××审核人：×××批准人：×××施工单位：××××设计单位：××××××××年××月××日一、基础数据：井深：1920m。
套管内径：Ø124.26mm。
井径：200mm。
砂一层井段：1820-1824m。
砂二层井段：1854-1870m。
处理半径：1.50m，1％防腐剂（甲醛），0.5％稳定剂（醋酸），0.5％表面活性剂（烷基磺酸纳）。
有效空隙度：30％，10％浓度的酸处理。
二、目前井内情况：砂二层静压：18Mpa.井内油管：Ø73mm。
三、施工目的及要求：对砂二层用10％浓度盐酸处理后，下泵生产。
四、油层及环境保护措施1、选用具有相对密度与地层配偶性好的修井液作为洗压井液或工作液（杜绝用泥浆）防止油层污染。
2、井口安装好防喷器，防止井喷造成的环境污染。
3、保持压井液清洁，防止脏物入井。
4、施工残液、生产、生活垃圾及时回收。
5、提高作业速度，缩短施工时间，降低压井液对油气层的侵泡。
五、施工准备及用料计算：1、工具准备：⑴ø73mm支泄1个，ø56泵1台，筛管2个，Y111-114封2级，Y221-115封2个，ø73mm喇叭口1个。
⑵ø73mm笔尖1个，ø118通井规1个，GX-T140弹簧式刮削器1个。
2、车辆准备：⑴400型水泥车2部。
⑵水罐车2部。
⑶酸罐车2部。
⑷20方大罐2个。
3、选择准备洗压井液：⑴需用压井液密度：ρ=（P静+P附）×100/H=（18+1.1）×100/（1854.0+1870.0）÷2 =1910/1862≈1 因压井液密度为1，故应选择油田净化水为压井液。
砂岩基质酸化设计共25页文档
10
04d8dd
三、砂岩酸化设计考虑的主要因素
临界施工参数的估算 可用的面积,设备重量，罐容积，施工时间限制 如何控制酸岩反应速度 合理的酸液体系和施工规模 潜在污染、反应产物的污染沉淀对策 质量保证和质量控制(QC)
Acid Lab，Southwest Petroleum Institute
5
04d8dd
二、井层的选择
1. 区分产能低的井和需要酸化的井 地质、岩石物理、油藏和生产等方面进行酸前评估
Acid Lab，Southwest Petroleum Institute
6
04d8dd
二、井层的选择
2.确定措施类型
Acid Lab，Southwest Petroleum Institute
11
04d8dd
四、砂岩酸化设计技术要点
1. 识别伤害类型，明确解堵对象 2. 酸化工作液的选择－施工成功的关键
酸液体系与储层污染匹配 分流技术与地层特征匹配 3. 典型的砂岩酸化步骤 4. 管柱的清洗(除锈、氧化铁、油膜、铁的控制) 5. 前置液 6. 主体酸 7. 后置液阶段 8. 转向技术 Acid Lab，Southwest Petroleum Institute
7
04d8dd
二、井层的选择
3.酸化评层选井技术的工作目标 客观地描述储层的渗流条件 通过不稳定试井技术，描述储层的渗滤特征 及表皮堵塞特征 推荐可供增产作业改造的井和层段
Acid Lab，Southwest Petroleum Institute
8
04d8dd
二、井层的选择
4.选井选层基本原则
影响酸化效果的因素很多，如井层的选择、酸化工艺的选 择，施工参数的确定以及酸化后的排液及质量控制等。
石油工程技术专业《7.2.1编写砂岩基质酸化施工设计方案》
7.2.1编写砂岩基质酸化施工设计方案对于任何一个地区，在进行酸化施工之前〔除非在该地区已有十分丰富而成功的酸化工作经验〕，都必须进行系统的研究分析，这些工作包括岩石物性及化学组分分析、堵塞原因及堵塞物分析、酸液性能评价、酸液与储层配伍性评价等。
只有进行以上工作，筛选出适应该地区条件的酸液配方后，才能进行酸化设计。
施工设计是在综合考虑储层及其流体、工作液的性质和相互间物理化学作用的根底上，计算酸化的有效作用范围，比照不同施工方案的经济投入和增产增注效果，以到达最好的效果、最大的投入产出比。
一个好的施工设计是成功酸化施工的根底和关键。
酸化施工方案设计包括内容较多，如资料收集、井层的选择、工艺选择、配方选择、施工参数确定以及方案的优选、经济评价等。
一、井的根底数据见表8-2说明酸化施工的层位及采取的工艺方法是酸压还是基质酸化。
八、施工参数及施工工艺见表8-9层，在基质孔隙内反响条件下，无论用什么方法计算，活性酸的有效作用距离一般不会超过几米。
这个数量应当成为基质酸化设计结果分析的大致标准。
基质酸化设计时，首先根据酸化井层段的岩石物性和储层特征、堵塞情况，室内实验数据，选用适宜的酸液、添加剂及其浓度；然后制定切实可行的施工工艺，一般分为前置液——处理液——后置液——顶替液，依次由油管注入。
酸压施工设计，需确定施工方案和主要施工参数，包括工作液(前冲洗液、前置液、酸液及后冲洗液等)类型及数量，泵注排量及所需水功率等。
再用增产倍数比拟或投资回报率比拟法来优化实施的方案。
砂岩基质酸化设计步骤步骤1～4同“碳酸盐岩基质酸化设计步骤〞。
1.确定地层破裂梯度〔1〕按邻近井层资料确定。
〔2〕按压裂施工瞬时关井压力估算：〔8-1〕式中——地层破裂梯度，kPa／m；——压裂施工瞬时关井压力，kPa；P h——井筒内液柱压力，kPa；H——储集层深度，m。
〔3〕估算公式：〔8-2〕式中——地层破裂梯度，kPa／m；——经验系数，10～12kPa／m；0——上覆岩层压力梯度，24～28kPa／m；P s——储集层压力，kPa；H——储集层深度，m。
砂岩酸化设计1
HCl溶解度>20% •高渗透(100md以上) 高石英(80%),低粘土(<5%) 高长石(>20%) 高粘土(>20%) 高铁绿泥石粘土 •低渗透(10md或更低) 低粘土 高绿泥石
酸
液 注:
(1) 用15%HCL 预冲洗 (2) 用螯合的 15%HCl预冲 洗 (3)用7.5%HCl 或10%醋酸预 冲洗 (4) 5%醋酸预 冲洗
砂岩储层基质酸化技术
用HBF4处理可以克服酸化初期增产后期递减快
的普遍性问题。国内外现场使用表明是一种较为
有效的方法，当HBF4进入地层时能缓慢水解生成
HBF4，因而在酸耗尽前可深入地层内部较大范围。 此外还可以使任何不溶解的粘土微粒产生化学熔 化，熔化后的微粒在原地胶结，使得处理后流量 加大而引起的微粒移动受到限制，室内试验还表
HBF(OH)3+H2O←→ H3BO3+HF 由于它的一级水解很慢，故为整个水解反应的控制步 骤，它限制了酸液中HF生成速度，而因为HBF4在水溶液中 任何时候都产生有限的HF，所以延长了反应时间，增加了
HF的有效穿透距离。
砂岩储层基质酸化技术
②影响HBF4水解速度的因素 HBF4的水解速度可表示为
砂岩储层基质酸化技术
化学暂堵剂性能
类型 熔点°F 1472 岩性 328 油溶剂 328 油溶性树脂 252 苯甲酸薄片 苯甲酸颗粒（3） 252 比重 2.164 1.062 1.062 1.316 1.361 溶解介质 水、稀酸 油 油、凝析物 油、水、酸、气 油、水、酸、气 井别 油井（1） 、气井（1） 油井、气井（2） 油井、气井（2） 油井、气井、注水井污水处理井 油井、气井、注水井污水处理井
d ( BF4 ) K1[ H ] [ BF4 ] dt
16章第3节砂岩酸化
(16D.1)
式中:SPF为射孔密度,单位spf. 孔眼流动下,慢反应矿物的Da为0.12,Ac为0.021,此例中Da和 Ac的值是根据Economdides等1994提出的岩心流动测试得到的.
3.3 砂岩酸化模型
3.1 一酸,两矿物模型 一酸,
在方程16.25中使用以上数据,取酸穿透距离为0~6in.可 得到16D.1和图16D.2所示结果.当酸穿透距离大于2in,射 孔孔眼几何形态比径向流需要更多的酸液.表皮系数的评 估表明穿透伤害带射孔流态所需的酸量大于径向流所需酸 量.
3.3 砂岩酸化模型
式中无量纲定义为:
3.1 一酸,两矿物模型 一酸,
ψ =
C HF VF ; ∧F = O O C HF VF VS x ∧F = ; ε = O VS L ut θ = . φo L
其中: ψ为无量纲氢氟酸浓度; ∧为无量纲矿物浓度; ε为无量纲距离; θ为无量纲时间(孔隙度体积); 下表o代表酸处理前的初值.
3.3 砂岩酸化模型
3.1 一酸,两矿物模型 一酸,
16D 径向流和射孔孔眼流动的用量比较
解除孔眼尖端以外污染所需酸量明显大于解除径向流同样距离所需酸量.举 一个采用Schetchter(1992) 模型去求解对以上两种形态穿透距离所需酸量的 实例. 考虑一个含10%快反应矿物(长石,粘土或两者都有),5%碳酸钙,85%石 英的地层,一个6in的伤害区域(在射孔以外6in的径向距离),由污染导致的 初始表皮系数为10,井筒的径向距离为0.328ft,以射孔井为例,每英尺有4孔, 射孔井段为6in,0.5的径向距离.在注入足够的15%盐酸溶解碳酸盐后,以 0.1bbl/min/ft注入12%盐酸——3%氢氟酸溶液.酸用量由酸穿透距离的常数 和径向流和孔眼几何形态的表皮系数来确定.井底处理温度为125(.F) 50℃.对于上述条件,在径向流中慢反应矿物Damkohler数Da为0.013.
第7章酸化处理(2007428)
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。
提高酸化效果的措施：
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。
u0
C x
D
H
2C y2
②简化偏微分方程的解
岩板
C0 ,
x
0
C
0
岩板 L
无滤失情况下酸沿裂缝流动反应
χ方向任一横断面上的平均酸浓度为：
C x
பைடு நூலகம்
8C0 π2
1
n0(2n 1)2
e(2n1)2S
令χ=L，则
C(L) 8
C0 π2
1
n0(2n 1)2
增加酸液有效作用距离的方法或措施： (1) 在地层中产生较宽裂缝
(2) 降低氢离子有效传质系数 (3) 采用较高的排量 (4) 采用尽可能小的滤失速度 矿场措施： (1) 采用泡沫酸、乳化酸或胶化酸等减少氢离子传质系数
(2) 采用前置液酸压的方法以增加裂缝宽度 (3) 适当提高排量及添加防滤失剂以增加有效酸液深入缝 中的能力
- 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)。
石油(采油)工程设计任务书砂岩基质酸化设计西南石油大学石油工程学院2012年3月目录一、设计题目 (2)二、目的及要求 (2)三、砂岩基质酸化设计应考虑的要点及要求 (2)四、砂岩酸化设计内容 (2)五、砂岩基质酸化设计原则 (2)六、张家坪构造储层特征 (2)七、设计所需的原始数据及气井基本情况(已给条件) (3)八、油井分析及措施目的 (13)九、施工设计技术思路 (13)十、现场材料及工具资料 (14)十一、酸化方式 (14)十二、已知施工参数设计 (15)十三、其它已知数据 (15)十四、完成以下设计计算及内容 (16)十五、设计报告装订顺序及格式(统一用word文档A4纸打印) (16)参考资料 (16)一、设计题目张家X井须二气藏基质酸化设计二、目的及要求(1)目的：通过设计了解砂岩基质酸化设计方法、基本的设计计算、砂岩基质酸化施工设计书的基本设计内容和设计思路，并掌握方案设计的基本方法、步骤以及设计中所涉及的基本计算，加强系统的工程训练，培养分析和解决实际工程问题的能力。
(2)要求：根据张家X井须二气藏的基础数据和设计要求，完成张家X井须二气藏砂岩基质酸化设计，并针对所计算和设计的内容完成张家X井须二气藏基质酸化设计报告(要求写出所采用的设计计算公式、过程及步骤)，并根据完成的设计内容填写砂岩基质酸化施工设计书(见石油工程设计教材的采油部分，附录4砂岩基质酸化施工设计书)。
三、砂岩基质酸化设计应考虑的要点及要求参见石油工程设计教材的采油部分，第八章砂岩地层基质酸化第一节。
四、砂岩酸化设计内容参见石油工程设计教材的采油部分，第八章砂岩地层基质酸化第一节。
(1)写出详细的设计计算过程；(2)按设计报告格式编写设计报告(附设计的原始数据)；(3)采用Word文档编写报告，要求A4纸打印，字迹工整，文字通顺，思路清晰，计算结果正确；(4)按石油工程设计教材的采油部分，附录4砂岩基质酸化施工设计书填写完设计内容(没有涉及到的不填，保留空缺)。
五、砂岩基质酸化设计原则参见《石油工程设计》教材的“采油工程设计”，第八章砂岩地层基质酸化第一节。
六、张家坪构造储层特征1.储层岩石学特征张家坪地区须二段储层以灰白、浅灰色厚层块状中粒长石石英砂岩、中粒岩屑砂岩为主，次为细粒岩屑砂岩、中粒石英砂岩、中粒长石岩屑砂岩夹黑色页岩条带，其中砂岩层厚占须二段总厚的70％左右。
对3口井岩心观察、149块薄片鉴定（岩心、岩屑），其基本特征如下：石英含量高，为60％～80％，颗粒粗大，石英次生加大普遍。
长石主要为正长石，少量斜长石，长石含量在5％～15％之间。
长石粘土化深，个别蚀变作用极深，已部分或全部转换为粘土岩，部分长石方解石化。
岩屑主要为沉积岩屑中的泥页岩和粉砂岩，次为变质石英等。
以胶结物形式出现的粒间充填矿物主要为方解石和白云石，含量在0.5％～18％之间，未见硅质胶结。
2.储集空间类型张家M井在须二段取心1次，取心进尺7.80m，心长7.80m，收获率100％，为灰白色石英细砂岩，32条无充填水平裂缝，2条无充填直裂缝贯穿岩芯，缝长1.82～2.17m，共见28处冒气。
张家M井处于构造轴线，裂缝发育情况较理想。
岩心薄片上常见微裂纹，宽0.01～0.03mm，未充填。
裂缝发育程度对产能具有重要的控制作用，构造核心部位的井张裂缝线密度大，同时其产量也高，裂缝线密度与产量具有正相关关系。
七、设计所需的原始数据及气井基本情况(已给条件)1. 酸化选井选层查明张家坪构造须二气藏的含气性，探明气藏储量；同时利用就近现有天然气管网，获得天然气后能尽快投产，增加川西地区天然气产量，加快开发张家坪构造须二气藏。
而且，邻井张家M井须二段酸化后产气6.155万方，无阻流量7.949万方。
因此，决定对张家X井须二上段：3850.0~3917.5m和须二下段4014.0~4122.5m分别进行基质酸化。
(1)须二上段：3850.0~3917.5m，一组(1～12班)学生完成设计。
(2)须二下段：4014.0~4122.5m，二组(13～20班)学生完成设计。
2. 张家X井基本情况张家X井基本数据见表1-1。
表1-1 张家X井基本数据3.施工层段基本数据张家X井施工层段基本数据见表1-2和表1-3。
表1-2 张家X井钻探层位基本数据表1-3 张家X井施工层段基本数据4.钻头及套管程序张家X井钻头、套管程序见表1-4。
表1-4 钻头、套管程序5.油层套管数据张家X井油层套管数据见表1-5。
表1-5 油层套管数据6.钻井液使用情况张家X井须二段钻井液使用情况见表1-6。
表1-6 须二段钻井液使用情况7.固井质量张家X井施工段固井质量见表1-7。
表1-7 施工段固井质量8.油管数据张家X井油管数据见表1-8。
表1-8 油管数据9. 井底落物数据无落物10.套管损坏情况未损坏11.油井生产措施历史数据及施工层钻井显示(1)试油历史数据①常规试油数据无②Ｄ.Ｓ.Ｔ测试数据无③射孔数据张家X井施工层位射孔数据见表1-9。
表1-9 施工层位射孔数据④采气历史数据该井为新井。
⑤以往压裂酸化措施历史数据新井，未进行过压裂和酸化措施和其它措施。
(2)钻井过程中油气水显示张家X井于2009年1月15日开钻，2009年8月10日钻至井深4170.00m进入须一段46.50m完钻，钻井中油气水显示如表1-10。
表1-10 张家X井须二段钻井过程中油气水显示12.储层特征及测井综合解释(1)岩性特征张家X井须二气测异常段岩性特征见表1-11。
表1-11 张家X井须二气测异常段岩性特征(2)综合测井解释成果根据测井解释资料，须二上段综合解释含气层12段，裂缝层4段，有效储层厚度34.5m。
须二下段综合解释含气层15段，裂缝层4段有效储层厚度33.1m，各段解释相关测井图见1-2和图1-3(黄色段为设计射孔井段)及表1-12。
图1-2 须二上段测井图图1-3 须二下段测井图表1-12 张家X测井综合解释13.张家X 井身结构示意图张家X 井身结构示意图见图1-4和图1-5。
(1)张家X 井须二上段酸化井身结构图图1-4张家X 井须二上段井身结构图88.9mm+73mm 组合油管下至4033m ，88.9mm 油管下至2442mY344-148封隔器在3636.69mY344-100封隔器在3955.84m套管 mm×m 钻头 mm×m(2)张家X井须二下段酸化井身结构图套管mm×m钻头mm×m88.9mm+73mm组合油管下至4122m左右，88.9mm油管下至2500m Y344-148封隔器下至3950m图1-5 张家X井须二下段井身结构图14.酸化井段上下距水层距离酸化井段上下无水层。
15.距断层距离酸化井段周围无断层。
八、油井分析及措施目的1. 增产潜力分析(1)张家坪构造具有所处圈闭的构造背景好、靠近烃源岩、储层发育、盖层有效和生储盖组合搭配合理等有利的成藏条件，具有良好的生产潜力。
(2)通过邻井张家M井——该构造唯一一口井的资料显示：该气藏为常压的断层～构造圈闭的弹性气驱气藏，本含气构造须二气藏暂无气水界面，对于增产措施的进行有着良好的条件。
(3)邻井张家M井是该构造钻达须二段的第一口井，该井2004年12月28完井，完井测试获得2.355×104m3/d的工业气流。
2007年通过酸化解堵得储层改造措施，在井底仍有积液的情况下，获得了6.155×104m3/d的天然气，且不含硫化氢。
表明本构造须二段天然气富集程度较高，且圈闭的埋深、圈闭面积及闭合高度适中，地层能量充足，有较大的储量规模。
2. 施工目的张家X井是张家坪构造的一口生产井，须二段钻井显示多次井漏、气测异常，通过酸化解堵解除近井筒地带的污染堵塞，改善油气渗流通道，提高该井产能。
九、施工设计技术思路(1)须二段钻进过程中发生过井漏，同时根据测井资料，须二段有裂缝，本次施工的主要目的是解除近井污染堵塞。
(2)该层段岩心分析，以细砂岩为主，储层本身也具有土酸酸化的基础。
因此，酸液采用缓速配方，前置酸为缓速盐酸，主体酸为缓速土酸，后置酸为缓速盐酸，可达到深部进入解堵的目的。
前置液和后置液的比例为1：1。
(3)根据张家X井酸溶蚀率实验结果，储层岩性较纯，盐酸的溶蚀率比较高，达到25.8%，土酸的溶蚀率为36.6%，按照处理液：盐酸约1：1的比例设计。
(4)本井压力系数不高，储层酸化后有可能出现排液困难，施工中混注液氮。
(5)为了尽量缩短酸液在地层停留时间，酸化施工后采用8mm油嘴尽快开井放喷排液，不能自喷则采用液氮气举排液措施。
十、现场材料及工具资料1.工作液注：须二上段和须二下段酸液配方设计相同。
防膨液作为顶替液使用。
添加剂中NH4Cl(粘土稳定剂)为固体，SAN-122为缓蚀剂，OPZ-3为表面活性剂，LHH-3铁离子稳定剂，其余均为液体，液体添加剂密度均为1000kg/m3。
施工前井筒内为KCl水。
①根据施工设计技术思路第(3)的要求：建议缓速盐酸(前置液和后置液)用量：0.8m3/m。
建议处理液缓速土酸(处理液)用量：0.8m3/m。
2.施工井口、管柱结构、工具(1)井口装置采用KQ65-70(一号、四号总闸门、直管挂、盖板法兰为KQ65-105MPa双总闸施工)井口装置。
(2)施工管串①须二上段油管鞋＋启动接头+Φ73mm油管+水力锚+Y344-100封隔器+水力锚+侧孔节流器+Φ73mm油管+Y344-148封隔器+水力锚+Φ88.9mm油管+油管挂+油补距=4033m。
Y344-100封隔器在3955.84m，Y344-148封隔器在3636.69m。
避开套管接箍。
①须二下段油管鞋＋启动接头+Φ73mm油管+Y344-148封隔器+水力锚+Φ88.9mm油管+油管挂+油补距=4122m。
Y344-148封隔器位置为3950m。
避开套管接箍。
(3)主要施工设备注：压裂车型号和计算根据《石油工程设计》第三部采油工程设计附表3-3-1压裂车型号及整车技术参数表确定。
十一、酸化方式封隔器分层酸化十二、已知施工参数设计1.注入方式油管带封隔器注入。
施工时混注液氮，液氮排量90Sm3/min。
2.施工排量考虑张家坪储存存在微裂缝，因此，适当提高施工排量，假设施工排量按如下给出(忽略公式计算)：①须二上段：高挤时排量2.4m3/min，低替时排量小于0.5m3/min。
②须二下段：高挤时排量2.2 m3/min，低替时排量小于0.5m3/min。
3.井口平衡压力平衡压力20～30MPa。
十三、其它已知数据1．井筒温度参数气藏地层温度梯度为：2.44℃/100m；地面温度为：20℃；恒温点温度：25℃；恒温点深度：20m；酸液比热：1KCal/kg⋅℃；地层导热系数：0.025 kcal/m⋅min⋅℃；总导热系数：0.035KCal/m⋅min⋅℃；钢材导热系数：0.62KCal/m⋅min⋅℃；环空液导热系数：0.008KCal/m⋅min⋅℃；井筒酸液密度：1075kg/m3；2.酸浓度和矿物浓度计算参数地层初始孔隙度：须二上段φ0＝6%，须二下段φ0＝3%；井半径：根据钻头尺寸确定；DamKahler数；N Da＝2；无量纲酸容量数：N AC＝0.02；取r D＝1，1.2，1.4，1.6，┉┉，3。