酸化工艺技术大庆采油九厂
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CaCO3 CaMg(CO3)2 Ca(Fe,Mg) (CO3)2
CaSO4·2H2O CaSO4
NaCl FeO, Fe2O3, Fe3O4
Leabharlann Baidu
• 砂岩油层渗透率降低，往往是钻井、作业过程 中泥浆压井液进入地层，造成污染或层内粘土微粒
在采油、注水过程中随液流的移动将地层孔隙堵塞，
由于地层压力、温度变化造成的结垢，以及铁钙的
• 1、酸岩反应的机理
• 1）HF
• Al2Si2H4O9（高岭石）+ 18HF→2H2SiF6+2AlF3+9H2O • （AlSi3O10）Mg5(Al,Fe)(OH)8(绿泥石)+ HF→ • AlFn3-n+SiFm4-m+MgF2+FeFk3-k+H2O • NaAlSi3O8(钠长石)+HF→NaF+ AlFn3-n+ SiFm4-m+H2O • CaCO3+2HF→Ca2F+H2O+CO2 • SiO2+4HF→SiF4+2H2O
酸化工艺技术
杨宝泉 采油工艺研究所
前言
•
酸化技术是油层改造常用的技术之一，它
是通过酸液溶蚀岩石孔隙中的堵塞物或基岩本
身的某些矿物成份，从而改善岩石内部孔道的
连通性，解除地层的污染，提高油水井的生产
能力。
• 大庆油田自1963年开展酸化解堵试验至今 已有41年的历史，在41年的历程中，无论在酸 化机理、酸液及添加剂的种类上还是在酸化工 艺等方面均取得了较多的成果，在油田开发与 稳产工作中起到了积极的作用。
就沟通了孔道，提高了渗透率。
二、国内外酸化解堵技术现状
国外
• 国外常用的酸化技术有：土酸酸化、有机酸酸化、 泡沫酸、胶束酸、CO2酸化等。
• 美国在80年代主要研究各种酸液及工艺。对于中、 高渗油田油井通常使用泡沫酸、胶束酸、CO2酸化等， 水井通常使用土酸、有机酸或土酸+有机酸酸化来达到 解堵增注的目的; 对于低渗透油层油井主要以压裂为主， 也应用了泡沫酸、CO2酸化等措施，水井则主要以有机 酸酸化为主，均取得了较好的效果。
表1 常见矿物的化学分子式表
成分 石英 长石 云母 粘土
碳酸盐 硫酸盐 其它
矿物
正长石 钠长石 斜长石 黑云母 白云母 绿泥石 高岭石 伊利石 蒙脱石
方解石 白云石 铁白云石
石膏 硬石膏
盐 氧化铁
化学分子式
SiO2
Si3AlO8K Si3AlO8Na Si2-3Al1-2O8(Na, Ca) (AlSi3O10) K (mg, Fe)3 (OH)2 (AlSi3O10) KAl2 (OH)2 (AlSi3O10) Mg5 (Al, Fe) (OH)8 Al4(Si4O10) (OH)8 Si4-x AlxO10 (OH)2 KxAl2 (1/2Ca,Na)0.7 (AlMg,Fe)4(Si,Al)3O20 (OH)4nH2O
二、国内外酸化解堵技术现状
国外
• 90年代，美国主要研究各种酸液的复合应用，如醇—酸 酸化、有机酸—土酸酸化、酸化—压裂等，另外，加强 添加剂的研究，以增强酸化效果，是美国90年代的另一 攻关方向，如已研制出多种添加剂：缓速剂、降阻剂、 抗酸渣剂、增能剂、乳液稳定剂等。近几年在乳化酸、 选择性酸化方面研究增多。
乙酸（醋酸）与方解石、白云石反应： CaCO3+2H(CH2COOH)→Ca(CH2COOH)2+CO2↑+H2O CaMg(CO3)2+4H(CH2COOH)→Ca(CH2COOH)2+Mg(CH2 COOH)2+2CO2↑+2H2O
反应生成的盐类都能溶于水，通过自喷 或抽汲，就可以将反应后的残酸，包括溶解 在其中的盐类排出地层。生成的二氧化碳起 助排作用，帮助残酸从地层中排出。这样，
化学沉淀堵塞。因此砂岩油藏的处理一般采用盐酸
与氢氟酸的混合酸或其它能够生成氢氟酸的酸液。
•
通常把盐酸与氢氟酸的混合酸称为土酸。土酸
中盐酸作用是溶解碳酸盐和部分铁质，防止氢氟酸
与碳酸盐反应生成沉淀；氢氟酸可以溶解砂岩油层
中的硅酸盐矿物和粘土矿物。
• 1、酸岩反应的机理 • 1）HCl
• CaCO3(石灰岩)+2HCl→CaCl2+CO2+H2O • CaMg(CO3) 2 (白云岩)+4HCl→CaCl2+MgCl2+2CO2+2H2O • FeCO3(菱铁矿)+2HCl→FeCl2+H2O+CO2
• 盐酸与方解石、白云石反应： • CaCO3+2HCl—→CaCl2+CO2↑+H2O • CaMg(CO3)2+4HCl→CaCl2+MgCl2+2CO2↑+2H2O
甲酸（蚁酸）与方解石、白云石反应 CaCO3+2HCOOH→Ca(COOH)2+CO2↑+H2O
CaMg(CO3)2+4HCOOH→Ca(COOH)2+Mg(COOH)2+2CO2↑+2H2O
• 但由于砂岩酸化是一个复杂的酸岩反应 过程，酸与岩石的反应是发生在多孔介质中 的多相反应，加之每种矿物与酸的反应速度 不一致，可能产生伤害的程度也不一样，导 致酸化技术的复杂性。因此，如何针对不同 油藏特点研究针对性较强的酸化技术是酸化 工作者急待研究解决的问题。
内容提要
• 一、酸化的概念 • 二、酸化解堵技术现状 • 三、酸液添加剂 • 四、堵塞类型的判别及酸化半径的确定 • 五、酸化工艺 • 六、酸化施工及监督
一、酸化的概念
• 一）酸化：酸化就是在低于破裂压力下， 利用高压泵将酸液注入到地层中，溶解地 层矿物或地层堵塞物，改善地层岩石内部 孔道的连通性，从而达到解除地层伤害、 提高地层渗透率，增产增注的目的。
二）酸化机理
• 1、砂岩酸化原理
• 砂岩矿物的化学成分非常复杂，常见 的有氧化硅（石英）、硅酸盐（长石和粘 土等）及其它（如生物化石）成分。除石 英外，其它矿物的化学分子式都十分复杂。 现将在砂岩中最常见矿物的化学分子式列 表，见表1。
反应生成的氟化硅和水均可排除地面。氢氟酸 与碳酸盐作用生成氟化钙（CaF2 不溶于水）， 当酸液浓度降低时，易发生沉淀，堵塞孔道。 因此对于碳酸盐含量较高的地层应在土酸酸化
前用足量的盐酸进行预处理。
2、碳酸岩酸化原理
• 碳酸盐岩层常规酸化的目的是清除油水井 附近的伤害，沟通扩大地层原有的裂缝。主要 采用盐酸、甲酸、乙酸等，大多数碳酸盐都能 被溶解。如：
CaSO4·2H2O CaSO4
NaCl FeO, Fe2O3, Fe3O4
Leabharlann Baidu
• 砂岩油层渗透率降低，往往是钻井、作业过程 中泥浆压井液进入地层，造成污染或层内粘土微粒
在采油、注水过程中随液流的移动将地层孔隙堵塞，
由于地层压力、温度变化造成的结垢，以及铁钙的
• 1、酸岩反应的机理
• 1）HF
• Al2Si2H4O9（高岭石）+ 18HF→2H2SiF6+2AlF3+9H2O • （AlSi3O10）Mg5(Al,Fe)(OH)8(绿泥石)+ HF→ • AlFn3-n+SiFm4-m+MgF2+FeFk3-k+H2O • NaAlSi3O8(钠长石)+HF→NaF+ AlFn3-n+ SiFm4-m+H2O • CaCO3+2HF→Ca2F+H2O+CO2 • SiO2+4HF→SiF4+2H2O
酸化工艺技术
杨宝泉 采油工艺研究所
前言
•
酸化技术是油层改造常用的技术之一，它
是通过酸液溶蚀岩石孔隙中的堵塞物或基岩本
身的某些矿物成份，从而改善岩石内部孔道的
连通性，解除地层的污染，提高油水井的生产
能力。
• 大庆油田自1963年开展酸化解堵试验至今 已有41年的历史，在41年的历程中，无论在酸 化机理、酸液及添加剂的种类上还是在酸化工 艺等方面均取得了较多的成果，在油田开发与 稳产工作中起到了积极的作用。
就沟通了孔道，提高了渗透率。
二、国内外酸化解堵技术现状
国外
• 国外常用的酸化技术有：土酸酸化、有机酸酸化、 泡沫酸、胶束酸、CO2酸化等。
• 美国在80年代主要研究各种酸液及工艺。对于中、 高渗油田油井通常使用泡沫酸、胶束酸、CO2酸化等， 水井通常使用土酸、有机酸或土酸+有机酸酸化来达到 解堵增注的目的; 对于低渗透油层油井主要以压裂为主， 也应用了泡沫酸、CO2酸化等措施，水井则主要以有机 酸酸化为主，均取得了较好的效果。
表1 常见矿物的化学分子式表
成分 石英 长石 云母 粘土
碳酸盐 硫酸盐 其它
矿物
正长石 钠长石 斜长石 黑云母 白云母 绿泥石 高岭石 伊利石 蒙脱石
方解石 白云石 铁白云石
石膏 硬石膏
盐 氧化铁
化学分子式
SiO2
Si3AlO8K Si3AlO8Na Si2-3Al1-2O8(Na, Ca) (AlSi3O10) K (mg, Fe)3 (OH)2 (AlSi3O10) KAl2 (OH)2 (AlSi3O10) Mg5 (Al, Fe) (OH)8 Al4(Si4O10) (OH)8 Si4-x AlxO10 (OH)2 KxAl2 (1/2Ca,Na)0.7 (AlMg,Fe)4(Si,Al)3O20 (OH)4nH2O
二、国内外酸化解堵技术现状
国外
• 90年代，美国主要研究各种酸液的复合应用，如醇—酸 酸化、有机酸—土酸酸化、酸化—压裂等，另外，加强 添加剂的研究，以增强酸化效果，是美国90年代的另一 攻关方向，如已研制出多种添加剂：缓速剂、降阻剂、 抗酸渣剂、增能剂、乳液稳定剂等。近几年在乳化酸、 选择性酸化方面研究增多。
乙酸（醋酸）与方解石、白云石反应： CaCO3+2H(CH2COOH)→Ca(CH2COOH)2+CO2↑+H2O CaMg(CO3)2+4H(CH2COOH)→Ca(CH2COOH)2+Mg(CH2 COOH)2+2CO2↑+2H2O
反应生成的盐类都能溶于水，通过自喷 或抽汲，就可以将反应后的残酸，包括溶解 在其中的盐类排出地层。生成的二氧化碳起 助排作用，帮助残酸从地层中排出。这样，
化学沉淀堵塞。因此砂岩油藏的处理一般采用盐酸
与氢氟酸的混合酸或其它能够生成氢氟酸的酸液。
•
通常把盐酸与氢氟酸的混合酸称为土酸。土酸
中盐酸作用是溶解碳酸盐和部分铁质，防止氢氟酸
与碳酸盐反应生成沉淀；氢氟酸可以溶解砂岩油层
中的硅酸盐矿物和粘土矿物。
• 1、酸岩反应的机理 • 1）HCl
• CaCO3(石灰岩)+2HCl→CaCl2+CO2+H2O • CaMg(CO3) 2 (白云岩)+4HCl→CaCl2+MgCl2+2CO2+2H2O • FeCO3(菱铁矿)+2HCl→FeCl2+H2O+CO2
• 盐酸与方解石、白云石反应： • CaCO3+2HCl—→CaCl2+CO2↑+H2O • CaMg(CO3)2+4HCl→CaCl2+MgCl2+2CO2↑+2H2O
甲酸（蚁酸）与方解石、白云石反应 CaCO3+2HCOOH→Ca(COOH)2+CO2↑+H2O
CaMg(CO3)2+4HCOOH→Ca(COOH)2+Mg(COOH)2+2CO2↑+2H2O
• 但由于砂岩酸化是一个复杂的酸岩反应 过程，酸与岩石的反应是发生在多孔介质中 的多相反应，加之每种矿物与酸的反应速度 不一致，可能产生伤害的程度也不一样，导 致酸化技术的复杂性。因此，如何针对不同 油藏特点研究针对性较强的酸化技术是酸化 工作者急待研究解决的问题。
内容提要
• 一、酸化的概念 • 二、酸化解堵技术现状 • 三、酸液添加剂 • 四、堵塞类型的判别及酸化半径的确定 • 五、酸化工艺 • 六、酸化施工及监督
一、酸化的概念
• 一）酸化：酸化就是在低于破裂压力下， 利用高压泵将酸液注入到地层中，溶解地 层矿物或地层堵塞物，改善地层岩石内部 孔道的连通性，从而达到解除地层伤害、 提高地层渗透率，增产增注的目的。
二）酸化机理
• 1、砂岩酸化原理
• 砂岩矿物的化学成分非常复杂，常见 的有氧化硅（石英）、硅酸盐（长石和粘 土等）及其它（如生物化石）成分。除石 英外，其它矿物的化学分子式都十分复杂。 现将在砂岩中最常见矿物的化学分子式列 表，见表1。
反应生成的氟化硅和水均可排除地面。氢氟酸 与碳酸盐作用生成氟化钙（CaF2 不溶于水）， 当酸液浓度降低时，易发生沉淀，堵塞孔道。 因此对于碳酸盐含量较高的地层应在土酸酸化
前用足量的盐酸进行预处理。
2、碳酸岩酸化原理
• 碳酸盐岩层常规酸化的目的是清除油水井 附近的伤害，沟通扩大地层原有的裂缝。主要 采用盐酸、甲酸、乙酸等，大多数碳酸盐都能 被溶解。如：