氮气泡沫酸化技术工艺

因为氮气具有安全、易压缩弹性能量高、来源广泛、直接从空气中分离、 经济等特性。 5) 携带能力强 泡沫在返排时可将释放出的微粒和不溶物携带进井筒排出，这在处理低压 油藏时尤为重要。另外粘性泡沫可以将充填的砾石带进孔眼周围溶蚀成的 孔穴中，保持射孔通道的高渗透和砾石充填。
2. 泡沫分流的特点（续）
中海石油有限公司采油工艺培训交流会
氮气泡沫酸化技术工艺
中海油田服务股份有限公司
（2004年9月）
90年代后期以来，海洋仅在渤海生产油田平均每年酸化作业20井次以上（其中2002 年酸化作业达76井次、累积增油20余万方），为产量的维持做出了重要贡献。
酸化显著的增产效果主要归因于：
1、解除了主力油层在钻完井过程中的伤害； 2、投产初期主力油层具有旺盛的产能。
2-1-S 2-2-S 2-3-S 2-4-S 2-P1-S 2-P4-S 2-P5-S
84/11 87/08 90/05 93/01 日期 95/10 98/07 01/04 04/01
2
0 Mar-97
Jul-98
Dec-99
Apr-01
Sep-02
Jan-04
0 1997年3月
1998年7月
1999年12月 时间
处理具有不同压力区域的层段时非常有用。在低压区，泡沫干度升高， 提高分流的有效性。 3) 不同的流动特性 泡沫可以显示作为渗透率函数的不同的流动特性，渗透率越大、孔道越
大，泡沫阻力越大。
2. 泡沫分流的特点（续）
4) 泡沫易于产生
产生泡沫的气体可以是氮气、二氧化碳、石油气和空气。推荐使用氮气，
（二）酸液分流工艺（续）
3、化学分流剂的缺点（续）
4）油溶性树脂与互溶剂不配伍 酸化中互溶剂的使用有很多优点，可使地层被缓蚀剂接触之前保持水湿， 可以减少乳化的机会。但实验测试表明，被互溶剂接触的油溶性树脂将形
成聚集状态很难去除。
5）二次地层伤害 假设分流剂完全堵塞地层的某一部分，如果靠产出液去除，则在某个合理 的时间范围内，分流剂不会显著溶解。
塞）、有效防止二次污染， 因此要选择合适的酸液体系、用酸浓度及酸量、
有效的分流、及时彻底的返排。
（一）酸液体系及关键因素
1、针对不同的地层矿物类型、岩性、堵塞类型，发展了不同的用酸体 系，如盐酸体系、土酸体系、氟硼酸体系、磷酸体系等，其酸液用 量根据解堵半径及岩石溶解量等确定，用酸体系及用量不当，会使
主要缺点是不确定分流、无力通过细目砾石、受温度限制、化学不配伍及潜在
二次伤害等。 1）不确定分流 这是是砂岩酸化连续分流的主要限制。固体覆盖在岩石表面降低渗透率， 引起高的注酸压力，而可能不能将酸液转向低渗层。通常的办法是降低排
量，否则只需少量的分流剂就可以“关闭”地层。在高渗层（如漏失层）
却不受细粒分流剂的影响（不能形成滤饼），因而分流是无效的。 分流剂由于在酸液中不能分散，只能在含水液段塞式注入，因此不能实现 连续分流。由于用量不好确定，在实际酸化中易造成量不够或浪费。
从氮气泡沫压水锥的介绍中知道：泡沫不改变水的相对渗透率（Krw）和饱 和度（Sw）的关系，但是泡沫“锁住”气体的移动，强迫气体聚积，驱出水 ，降低Krw(Sw)。因此在泡沫较多的高渗层，后续酸液的进入变得困难。 此特点非常有利于高含水井段酸化：泡沫堵住了高含水层，解放含油层。 此外，由于泡沫在油湿介质中不稳定，因而不会在油层中产生气阻效应或 很小，此特点让酸液进入油层容易（进入水层困难）。
酸化无效甚至加深伤害。目前这些技术，大多成熟应用。
2、选择了合适的用酸体系及用量，如何将酸液有效地布置在应该酸化 层位，如何及时快速地将残酸返排出来以防止酸化后二次沉淀，这
是酸化成功的关键。
（二）酸液分流工艺
1、为什么要分流？
1) 处理液进入地层的自然趋势遵循最小阻力原理，即选择渗透率最高、伤害 最小因而阻力也最小的地层渗入。 2）如果酸化层段是纵向上注入能力相差悬殊的多层油藏，或者由于原油藏中 的渗透率梯度以及射孔伤害而引起的垂向不均质性，如不进行液体分流处 理，那么处理液将进入渗透率高、伤害最小的地层，低渗透、高伤害的地 层将得不到足够的处理液而导致措施失败。（同样：为何注水井要调剖？）

基岩暂堵剂如水溶性苯甲酸（注水井）、油溶性树脂（生产井），颗粒尺 寸远石充填及裂缝地层等），在渤海油田的酸化中也广泛使用。
（二）酸液分流工艺（续）
3、化学分流剂的缺点
化学分流剂（油溶性树脂）是应用最广泛但又最难正确使用的分流剂，其
处理的盐岩所代替；
化学分流技术上的一个重要进步是完全溶解物质的应用，如石蜡-聚合
物混合物和烃树脂用于生产井或盐岩和苯甲酸用于注水井。
（二）酸液分流工艺（续）
2、分流工艺的发展、实质及特点（续）
II.机械分流技术工艺
1）1950年研制的液压膨胀性封隔器的使用使分流技术得到了改进，显然这是
一种控制酸液分布的极好的方法，但是费钱费时。 2）1965年研制的压裂档圈，为多层油(气)藏提供了更经济的完井技术。这种 技术仅限于套管中使用并且要求在下套管时准确置放档圈。 3）1956年提出在处理液中添加堵球，封堵吸入量大的孔眼，虽然广泛应用，
油溶性树脂对地层的二次伤害在酸处理的任何阶段都可能发生！！
内
容
一、影响酸化效果的主要工艺因素
二、（氮气）泡沫酸化工艺原理及应用
1、泡沫分流技术的发展
泡沫由于在多方面的优越性能，广泛应用于石油工程，如驱油、 堵水、压裂、酸化、酸压、钻井、固井、完井等。
1969年，Smith等泡沫分流实验发现99%的流体分流到低渗透率岩芯中。 1986年，Burman和Hall泡沫分流实验结果表明分流效率随着渗透率的上升而 上升，随着泡沫干度的上升而下降，并表明泡沫是一种无伤害的分流剂。 1990 年，kennedy 等人用水层分流剂和泡沫处理油水接触的含水井分流非常
3）为保持最初的生产（或注入）能力，必须清除主要的伤害，那么处理液就 必须注入渗透性最低和伤害最重的地带。
（二）酸液分流工艺（续）
1、为什么要分流？ （续）
4）如表所示的三层油藏，设每层需处理液150gal/ft，当液体按需分流进 每一层，完全解除伤害需15000gal；如不进行分流，需39500 gal，但 是由于高渗透层（500md）的伤害清除较快，使得处理结果更为不利。
因此，由于各种因素引起的垂向非均质性严重的多层或厚层油藏中，必
须进行处理液的合理分流。早在1932年开始用盐酸处理油井时，就出现 了将液体置放到低渗透带的问题 。
层 1 2 3
渗透率 净厚度 (md) (ft) 表皮效应 50 50 10 500 10 5 100 40 10
考虑分流的原则 具有不同渗透率的多层油(气)藏； 具有不同地层压差的多层油(气)藏； 含有不同压缩性流体的多层油(气)藏； 具有天然裂缝的多层油(气)藏； 以上各因素的组合。
特点。
内
容
一、影响酸化效果的主要工艺因素
二、（氮气）泡沫酸化工艺原理及应用
酸化是通过酸溶解地层矿物和外来堵塞物，沟通和扩大渗流通道，解除近
井带在钻完井、生产及修井等过程中造成的地层损害，改善或恢复油井产 能，因此是针对油层污染的增产措施，无污染的井，增产效果甚微。
成功的酸化工艺取决于：酸化适当的层位及溶蚀量、有效的穿透半径（堵
所以，可以预期，目前的酸化措施可以继续在新投产油田发挥作用。
但在老油田，现有的酸化工艺已出现重复酸化效果差、措施后含水上升快、出砂、 可选酸化井数减少、有效期短、增产效果有限等特点。 如何使酸化在新老油田继续并更好地发挥作用——采用新的酸化工艺：氮气泡沫
酸化，具有用酸量少、有效分流、快速返排、（泡沫）对地层无伤害、选堵水层等
压降幅度达3－6MPa
歧口18-1油田压力降曲线
35 30 25
地层静压（MPa）
地层静压（MPa）
歧口17-3油田明化镇组压降曲线
20 18 16
压力(MPa)
渤中34-2油田北中块EsⅡ油组压力曲线
40 35 30 25 20 15 10 5 0 82/02
14 12 10 8 6 4
20 15 10 5
3. 泡沫酸化的原理（续）
1）利用泡沫通过岩石的阻力效应实现分流
泡沫液通过储集层孔喉时产生阻力效应，称“贾敏效应”或叫做 “气阻效应”。 泡沫液优先进入并堵塞流动阻力小的高渗层，迫使后续液体改道 进入流动阻力大的污染层/低渗层。
渗透率越大 阻力越大
3. 泡沫酸化的原理（续）
2）泡沫降低水的相对渗透率
但大量事实说明普通堵球分流经常失败，必须有足够排量维持液体通过孔
眼的压差才能保持球的坐封，其有效性也受孔眼圆度和光滑度的限制。
显然，考虑到海上油田的完井方式、作业时间及经济性， 上述分流技术的应用受到限制。
（二）酸液分流工艺（续）
2、分流工艺的发展、实质及特点（续）
III.化学分流技术工艺

化学分流剂分流因其使用简单方便而比机械分流得到更广泛的使用，在一
（二）酸液分流工艺（续）
1、为什么要分流？ （续）
5）海上油田纵向非均质性严重，且大段笼统防砂，各小层产出及吸入能 力差异很大。在同一生产压差下，很多小层、污染严重层难以动用， 这应是酸化解放、挖潜的层位。
6）许多在生产油田压降很大（尤其是连通性及渗透性好的层位），致 使近井地带压降更加严重，是处理液优先进入的区域。
7）海上大段防砂井笼统注酸，如果不采用有效的分流工艺，酸化后不但 不能解放污染层、低渗层，反而加剧层间矛盾，导致含水加速、出砂。
一个典型海上油田的H～K关系图
JZ9-3油田地层静压变化图
18 17 16 15
压力（MPa）
14 13 12 11 10 9 8 Oct-99 May-00 Nov-00 Jun-01 Dec-01 Jul-02 Jan-03 Aug-03 Mar-04 时间