酸化及酸液添加剂
合集下载
相关主题
- 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)。
第四章
酸化及酸液添加剂
辽宁石油化工大学应化系油田化学专业
.
酸化及酸液添加剂
Acid Treatments & Acidizing Chemicals
1 酸化增产原理 2 酸液及油井酸化 3 酸化试验 4 酸液添加剂 5 缓速酸酸化技术 6 暂堵(分层)酸化技术
4.1酸化增产原理
酸化是靠酸液的化学溶蚀作用及向地层挤酸的水力作用 来提高地层的渗透性能的施工错施
按酸化处理工艺(酸化施工的方式和目的)： 酸洗(Acid washing) 基质酸化(Matrix acidizing) 压裂酸化(Fracture acidizing)
1、酸洗
定义：酸洗就是用少量的酸，在无外力搅拌作用下， 对施工或采油过程中可能造成的射孔孔眼的堵塞和井 筒中的酸溶性结垢进行溶解并及时返排酸液，以防止 酸不溶物(如管线涂料、石蜡、沥青、重晶石粉垢等) 重新堵塞孔眼和井壁的一种油气井增产措施。
4.1.2酸化增产原理
一口油井要能产出工业性油气流应具备三个基本条件:
油气层的油气饱和度大 压力高 渗透性能好
酸化就是靠酸液的化学溶蚀作用及挤酸时的水力作用来 提高地层渗透性能
对于基质酸化，其增产作用表现在下述两方面：
①酸液进入孔隙或天然裂缝与其中岩石或砂粒之间的胶结物反应 溶蚀孔壁或裂缝壁面，增大孔径，提高地层渗透率
在酸化工艺和技术发展的过程中，新型酸液及添加剂的 应用着重是降低酸对管线和设备的腐蚀、控制酸岩反应 速度、提高酸化效果、防止地层污染和降低施工成本
4.1.1酸处理工艺分类
酸化分类
按油气层类型： 碳酸盐岩酸化 砂岩酸化
按酸液的组成和性质： 常规酸酸化：HCl、土酸(HCl + HF)等 缓速酸酸化：潜在酸、稠化酸、乳化酸、泡沫酸、 化学缓速酸等
酸化是通过井眼向地层注入一种或几种酸液或酸性混合 液，利用酸与地层中部分矿物的化学反应，溶蚀储层中 的连通孔隙或天然(水力)裂缝壁面岩石，增加孔隙、裂 缝的流动能力，从而使油气井增产或注水井增注的一种 工艺措施
化学基础： CaCO3 + HCl → CaCl2 + CO2 SiO2 + HF → SiF4 + H2O
特点： 酸压施工的泵注压力应大于地层破裂压力 压裂+化学溶蚀—形成高导流油气通道
分类：酸压工艺可分为：
普通酸压：直接用酸液压开地层产生裂缝并溶蚀裂 缝壁面
前置液酸压：采用粘度较高的前置液压开裂缝，然 后注酸。酸液在高粘前置液中指进并溶蚀裂缝壁面
交替进行前置液和酸液或加砂酸压：可获得更长的 酸液有效作用距离
酸压适用性：主要适用于低渗透性碳酸盐岩储层而不 适用于砂岩地层
原因：
酸液溶蚀了砂岩中胶结物，砂粒均匀脱落并被酸液带走， 不会形成溶蚀沟槽，卸压后裂缝会完全闭合。
容易破坏天然垂直渗透性较差的遮挡层，使之与邻近不 需要压开的地层连接
酸化压裂泵注压力计算按下式：
P泵注≥PF−PH+Pr
PF——地层破裂压力； PH——液柱压力； Pr——垂直管柱、地面管线和孔眼摩阻之和
发展史
首次尝试用酸来提高碳酸盐岩油藏的原油产量是在 1895年，当时曾发布了用于此目的的盐酸和硫酸两种 专利。虽然进行了若干次油井处理作业，但是此方法并 没有引起人们的普遍兴趣，原因是酸会严重腐蚀油井套 管和其它金属设备。
直到1932年砷缓蚀剂的发现才使油井酸化再次引起人 们的关注。砷缓蚀剂可使酸同地层反应时不会严重腐蚀 油井的金属设备。当时的Pure石油公司和Dow化学公 司应用这种缓蚀剂同盐酸一起处理了一口石灰岩地层的 油井，取得了显著的效果，酸化作业由此诞生
②溶蚀孔道或天然裂缝中的堵塞物，破坏泥浆、水泥、岩石碎屑 等堵塞物的结构，使之与残酸一道排出地层，从而解除堵塞物的 影响，恢复地层原有渗透率
一、井底压力分布(压力漏斗)
油气流在井底的流动特点
为了进一步理解酸化的增产原理，首先分析油气流在井底的流动 特点。油气流从地层径向流入井内，越靠近井底，流通面积越小， 流速越高，流体所受阻力愈大，因而克服摩阻所需要消耗的压力 愈大，即油气 流在井筒附近流动处于一个压力变化较大的环境， 呈一漏斗形状(一般称为压力漏斗)
一般距井轴10m以内，油井的压力消耗要占全部压力降的80%~ 90%，而气井则为90%。
因此，提高井底附近地层的渗透能力，降低压力损耗，在生产压差 不变时，油气产量能显著增加。如果井筒附近地层受到污染和堵塞 使渗透率下降，将导致油气产量降低
B 地层破裂压力
注入速度 图4-1测定破裂压力试验
压力
凡由于下述一个或一个以上的原因，可以选用基质酸化
(1)清除原生的或诱发的地层堵塞 (2)压裂前降低地层的破裂压力 (3)均匀疏通所有的射孔孔眼 (4)不破坏隔层 (5)降低施工成本
3、压裂酸化
定义：压裂酸化也叫酸压，是在足以压开地层形成裂 缝或张开地层原有裂缝的压力条件下的一种挤酸工艺
特点：
低于地层岩石破裂压力条件下施工(不形成裂缝)
解除近井地带因污染而造成的渗透率下降
仅靠化学溶蚀作用
成功的基质酸化作业能在不增加出水量或出气量(即保持 天然的液流边界)的情况下提高产油量。因此，确定地层 破裂压力的大小对酸化施工是很必要的 “破碎”试验：试验步骤是先用低速向地层注入水或 清洁油并逐步增大注入速度，记录压力，直至注入速 度曲线发生转折，如图4-1中B点(破裂点)
目的：清除井筒中酸溶性结垢或疏通孔眼
Baidu Nhomakorabea 特点：
酸用量少
溶解法
及时返排酸液防止造成二次伤害
2、基质酸化
定义：基质酸化是在低于地层岩石破裂压力 （Parting Pressure)条件下，将酸液注入地层孔 隙空间，利用酸液溶蚀近井地带的堵塞物以恢复地层 渗透率或用酸液溶解孔隙中的细小颗粒、胶结物等以 扩大孔隙空间、提高地层渗透率的一种增产措施
Rr (即R边)为供油半径(边界)， 一般为井距的1/2 P地为地层压力 PR为近井地带某点C的压力 P地−PR 为B点到C点的压力降 ，表示油气从R边流到R处克服 摩阻所损失的压能
对于气井，由于气体随压力降低而膨胀，所以越靠近井底其流速增 加比油井更为显著，摩阻更大，曲线更陡，压力损耗也更大。
酸化及酸液添加剂
辽宁石油化工大学应化系油田化学专业
.
酸化及酸液添加剂
Acid Treatments & Acidizing Chemicals
1 酸化增产原理 2 酸液及油井酸化 3 酸化试验 4 酸液添加剂 5 缓速酸酸化技术 6 暂堵(分层)酸化技术
4.1酸化增产原理
酸化是靠酸液的化学溶蚀作用及向地层挤酸的水力作用 来提高地层的渗透性能的施工错施
按酸化处理工艺(酸化施工的方式和目的)： 酸洗(Acid washing) 基质酸化(Matrix acidizing) 压裂酸化(Fracture acidizing)
1、酸洗
定义：酸洗就是用少量的酸，在无外力搅拌作用下， 对施工或采油过程中可能造成的射孔孔眼的堵塞和井 筒中的酸溶性结垢进行溶解并及时返排酸液，以防止 酸不溶物(如管线涂料、石蜡、沥青、重晶石粉垢等) 重新堵塞孔眼和井壁的一种油气井增产措施。
4.1.2酸化增产原理
一口油井要能产出工业性油气流应具备三个基本条件:
油气层的油气饱和度大 压力高 渗透性能好
酸化就是靠酸液的化学溶蚀作用及挤酸时的水力作用来 提高地层渗透性能
对于基质酸化，其增产作用表现在下述两方面：
①酸液进入孔隙或天然裂缝与其中岩石或砂粒之间的胶结物反应 溶蚀孔壁或裂缝壁面，增大孔径，提高地层渗透率
在酸化工艺和技术发展的过程中，新型酸液及添加剂的 应用着重是降低酸对管线和设备的腐蚀、控制酸岩反应 速度、提高酸化效果、防止地层污染和降低施工成本
4.1.1酸处理工艺分类
酸化分类
按油气层类型： 碳酸盐岩酸化 砂岩酸化
按酸液的组成和性质： 常规酸酸化：HCl、土酸(HCl + HF)等 缓速酸酸化：潜在酸、稠化酸、乳化酸、泡沫酸、 化学缓速酸等
酸化是通过井眼向地层注入一种或几种酸液或酸性混合 液，利用酸与地层中部分矿物的化学反应，溶蚀储层中 的连通孔隙或天然(水力)裂缝壁面岩石，增加孔隙、裂 缝的流动能力，从而使油气井增产或注水井增注的一种 工艺措施
化学基础： CaCO3 + HCl → CaCl2 + CO2 SiO2 + HF → SiF4 + H2O
特点： 酸压施工的泵注压力应大于地层破裂压力 压裂+化学溶蚀—形成高导流油气通道
分类：酸压工艺可分为：
普通酸压：直接用酸液压开地层产生裂缝并溶蚀裂 缝壁面
前置液酸压：采用粘度较高的前置液压开裂缝，然 后注酸。酸液在高粘前置液中指进并溶蚀裂缝壁面
交替进行前置液和酸液或加砂酸压：可获得更长的 酸液有效作用距离
酸压适用性：主要适用于低渗透性碳酸盐岩储层而不 适用于砂岩地层
原因：
酸液溶蚀了砂岩中胶结物，砂粒均匀脱落并被酸液带走， 不会形成溶蚀沟槽，卸压后裂缝会完全闭合。
容易破坏天然垂直渗透性较差的遮挡层，使之与邻近不 需要压开的地层连接
酸化压裂泵注压力计算按下式：
P泵注≥PF−PH+Pr
PF——地层破裂压力； PH——液柱压力； Pr——垂直管柱、地面管线和孔眼摩阻之和
发展史
首次尝试用酸来提高碳酸盐岩油藏的原油产量是在 1895年，当时曾发布了用于此目的的盐酸和硫酸两种 专利。虽然进行了若干次油井处理作业，但是此方法并 没有引起人们的普遍兴趣，原因是酸会严重腐蚀油井套 管和其它金属设备。
直到1932年砷缓蚀剂的发现才使油井酸化再次引起人 们的关注。砷缓蚀剂可使酸同地层反应时不会严重腐蚀 油井的金属设备。当时的Pure石油公司和Dow化学公 司应用这种缓蚀剂同盐酸一起处理了一口石灰岩地层的 油井，取得了显著的效果，酸化作业由此诞生
②溶蚀孔道或天然裂缝中的堵塞物，破坏泥浆、水泥、岩石碎屑 等堵塞物的结构，使之与残酸一道排出地层，从而解除堵塞物的 影响，恢复地层原有渗透率
一、井底压力分布(压力漏斗)
油气流在井底的流动特点
为了进一步理解酸化的增产原理，首先分析油气流在井底的流动 特点。油气流从地层径向流入井内，越靠近井底，流通面积越小， 流速越高，流体所受阻力愈大，因而克服摩阻所需要消耗的压力 愈大，即油气 流在井筒附近流动处于一个压力变化较大的环境， 呈一漏斗形状(一般称为压力漏斗)
一般距井轴10m以内，油井的压力消耗要占全部压力降的80%~ 90%，而气井则为90%。
因此，提高井底附近地层的渗透能力，降低压力损耗，在生产压差 不变时，油气产量能显著增加。如果井筒附近地层受到污染和堵塞 使渗透率下降，将导致油气产量降低
B 地层破裂压力
注入速度 图4-1测定破裂压力试验
压力
凡由于下述一个或一个以上的原因，可以选用基质酸化
(1)清除原生的或诱发的地层堵塞 (2)压裂前降低地层的破裂压力 (3)均匀疏通所有的射孔孔眼 (4)不破坏隔层 (5)降低施工成本
3、压裂酸化
定义：压裂酸化也叫酸压，是在足以压开地层形成裂 缝或张开地层原有裂缝的压力条件下的一种挤酸工艺
特点：
低于地层岩石破裂压力条件下施工(不形成裂缝)
解除近井地带因污染而造成的渗透率下降
仅靠化学溶蚀作用
成功的基质酸化作业能在不增加出水量或出气量(即保持 天然的液流边界)的情况下提高产油量。因此，确定地层 破裂压力的大小对酸化施工是很必要的 “破碎”试验：试验步骤是先用低速向地层注入水或 清洁油并逐步增大注入速度，记录压力，直至注入速 度曲线发生转折，如图4-1中B点(破裂点)
目的：清除井筒中酸溶性结垢或疏通孔眼
Baidu Nhomakorabea 特点：
酸用量少
溶解法
及时返排酸液防止造成二次伤害
2、基质酸化
定义：基质酸化是在低于地层岩石破裂压力 （Parting Pressure)条件下，将酸液注入地层孔 隙空间，利用酸液溶蚀近井地带的堵塞物以恢复地层 渗透率或用酸液溶解孔隙中的细小颗粒、胶结物等以 扩大孔隙空间、提高地层渗透率的一种增产措施
Rr (即R边)为供油半径(边界)， 一般为井距的1/2 P地为地层压力 PR为近井地带某点C的压力 P地−PR 为B点到C点的压力降 ，表示油气从R边流到R处克服 摩阻所损失的压能
对于气井，由于气体随压力降低而膨胀，所以越靠近井底其流速增 加比油井更为显著，摩阻更大，曲线更陡，压力损耗也更大。