第七章酸化PPT课件
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第五章 酸 化
Acidizing
酸化是油气井投产、增产和注水井增注 重要技术措施之一。
酸化(acidizing)是通过向地层注入酸液， 溶解储层岩石矿物成分及钻井、完井、修井、 采油作业过程中造成的堵塞储层物质，改善 和提高储层的渗透性能，从而提高油气井产 能的增产措施。
常用酸化工艺
酸洗
Acid Wash
基质酸化
Matrix Acidizing
酸压
Acid Fracturing
• 酸洗
泵组
•清洗：井筒 射孔眼
•方式：正洗 反洗
• 酸洗
— 施工压力：无外力或轻微搅动。 — 注入速度: 不流动或沿井筒的正、反循环。 — 酸溶蚀方式: 溶蚀井壁及射孔孔眼。 — 适用范围: 砂岩、碳酸盐岩储层的表皮解堵
1、基质酸化增产原理
基质酸化增产作用主要表现在：
(1)酸液挤入孔隙或天然裂缝与其发生反应，溶蚀孔壁 或裂缝壁面，增大孔径或扩大裂缝，提高储层的渗流能 力；
(2)溶蚀孔道或天然裂缝中的堵塞物质，破坏泥浆、水 泥及岩石碎屑等堵塞物的结构，疏通流动通道，解除堵 塞物的影响，恢复储层原有的渗流能力。
储层流体(油、气、水)从储层径向流入井内时，压力损 耗在井底附近呈漏斗状。在油气井生产中，80％～90％ 的压力损耗发生在井筒周围l0m的范围内。因此，提高 井底附近的渗流能力，降低压力损耗，在生产压差不变 时，可显著提高油气产量。
压裂酸化----
•压开裂缝 •张开裂缝 •酸刻蚀裂缝 •高导流能力裂缝
•酸化：地层
•方式：油管注液 环空注液
压裂车 封隔器
• 压裂酸化
— 施工压力：Pi> PF — 注入速度: 大于储层极限吸液速度。 — 酸流动、溶蚀方式: 形成人工裂缝，沿裂 缝流动反应，有效作用距离可达几十到上百米。 — 适用范围: 在碳酸盐岩及砂岩储层中形成 人工裂缝，解除近井带污染，改变储层流型， 沟通深部油气区，可大幅度提高油气井产量。
§5-2、碳酸盐岩地层的盐酸处理
碳酸盐地层的主要矿物成分是方解石CaCO3和白云 石 CaMg（CO3）2。 其 中 方 解 石 含 量 多 于 5 0 % 的 称 为 石灰岩类，白云石含量多于50%的称为白云岩类。
碳酸盐地层的储集空间分为孔隙和裂缝两种类型。根 据孔隙和裂缝在地层中的主次关系又可把碳酸盐油气层 分为三类：孔隙性碳酸盐油层，则孔隙是油气的主要储 集空间和渗流通道；孔隙——裂缝性碳酸盐油气层，则 孔隙是主要储集空间，裂缝是主要渗流通道；裂缝性碳 酸盐油气田，则微、小裂缝、溶蚀孔洞是主要储集空间 ，较大裂缝是主要渗流通道。
二、酸化增产原理
近井带储层受污染后的表皮系数可用 Hawkins(1956)公式表示。
S (K /K d) 1 ln r d/(r w )
(5-1)
此式常用于评估渗透率污染的相对程度和污染深度
。式(5—1)表明，渗透率污染对表皮系数的影响比污染
深度的影响要大得多。由试井得到的表皮系数基本上是
由近井地带的渗透率污染引起的。
一、酸—岩化学反应及生成物状态
酸处理中，主要的工作介质是盐酸，盐酸进入地层 孔隙或裂缝后，将与裂缝壁面发生化学反应。现以石灰 岩的主要成分——方解石为例，说明盐酸与碳酸盐岩的 反应过程。
（一）盐酸与碳酸钙的化学反应
由化学反应方程式（5-5）可知：
2HCl＋CaCO3＝CaCl2 ＋ H2O＋ CO2 （73） (100)（111） （18）（44）
根据化学反应方程式（5-5）可知：1米328％浓度的 盐酸和碳酸钙反应，生成486公斤的氯化钙。假设全部溶 解于水，则此时氯化钙水溶液的重量浓度X%为：
氯化钙重量 X%全部水氯 重化 量钙1重 0% 0量
全部水重量即为1米328%浓度盐酸溶液中的水重，与 反应生成水重之和。 将具体数值代入上式，则得：
J。o、Jd——分别为无污染井采油指数和污染井采油指数
rd
Kd rw
re K0,
图5-1 封闭油藏污染井示意图
2、压裂酸化增产原理
压裂酸化是碳酸盐岩储层增产措施中应用最广的酸 处理工艺。
压裂酸化施工中酸液壁面的非均匀刻蚀是由于岩石 的矿物分布和渗透性的不均一性所致。沿裂缝壁面，有 些地方的矿物极易溶解(如方解石)，有些地方则难以被 酸所溶解，甚至不溶解(如石膏，砂等)。易溶解的地方 刻蚀得厉害，形成较深的凹坑或沟槽，难溶解的地方则 凹坑较浅，不溶解的地方保持原状。此外渗透率好的壁 面易形成较深的凹坑，甚至是酸蚀孔道，从而进一步加 重非均匀刻蚀。
（5-5）
(320) (438)（486） （79）（193）
两个克分子重量的氯化氢与一个克分子重量的碳酸钙反 应，生成一个克分子重量的氯化钙、一个克分子重量的 水和一个克分子重量的二氧化碳。
表5-1. 不同浓度盐酸与碳酸钙作用情况表
注：CaCO3的比重按2.71计。
（二）反应生成物的状态
从盐酸溶解碳酸盐岩的数量关系来看，渗透性应有 明显的增加。然而酸处理后，地层的渗透性能是否得到 改善，仅仅根据盐酸能溶解碳酸盐岩还是不够的。可以 设想，如果反应生成物都沉淀在孔隙或裂缝里，或者即 使不沉淀但粘度很大，以致在现有工艺条件下排不出来 。1、氯化钙的溶解能力：
如图5—1所示，介于井半径rw与污染半径rd之间的污 染带渗透率为Kd，介于rd与泄流半径re之间的储层渗透率 为K。，Muskat(1947)给出了这类井的产能与均值渗透 率为K。的同类井的产能之比:
式中:
Baidu Nhomakorabea
Jd/Jolnrd(/X rw d)lnX red/(lrwn)re/(rd)
(5-2)
X；d—— 污 染 带 渗 透 率 与 与 原 始 渗 透 率 比 值 ( Xd=Kd／K。)
或射孔孔眼的清洗、井筒结垢及丝扣油的清除。
• 基质酸化
•酸化：地层
•方式：油管注液 套管注液 环空注液
压裂车 封隔器
• 基质酸化
— 施工压力：Ps <Pi< PF — 注入速度: 小于储层极限吸液速度 — 酸流动、溶蚀方式: 沿储层孔隙作径向流 动，溶蚀孔隙及其中堵塞物质，溶蚀范围有限。 — 适用范围: 解除近井地带的污染，恢复或 提高储层的渗透率，从而增加油井产量。
第五章 酸 化
Acidizing
酸化是油气井投产、增产和注水井增注 重要技术措施之一。
酸化(acidizing)是通过向地层注入酸液， 溶解储层岩石矿物成分及钻井、完井、修井、 采油作业过程中造成的堵塞储层物质，改善 和提高储层的渗透性能，从而提高油气井产 能的增产措施。
常用酸化工艺
酸洗
Acid Wash
基质酸化
Matrix Acidizing
酸压
Acid Fracturing
• 酸洗
泵组
•清洗：井筒 射孔眼
•方式：正洗 反洗
• 酸洗
— 施工压力：无外力或轻微搅动。 — 注入速度: 不流动或沿井筒的正、反循环。 — 酸溶蚀方式: 溶蚀井壁及射孔孔眼。 — 适用范围: 砂岩、碳酸盐岩储层的表皮解堵
1、基质酸化增产原理
基质酸化增产作用主要表现在：
(1)酸液挤入孔隙或天然裂缝与其发生反应，溶蚀孔壁 或裂缝壁面，增大孔径或扩大裂缝，提高储层的渗流能 力；
(2)溶蚀孔道或天然裂缝中的堵塞物质，破坏泥浆、水 泥及岩石碎屑等堵塞物的结构，疏通流动通道，解除堵 塞物的影响，恢复储层原有的渗流能力。
储层流体(油、气、水)从储层径向流入井内时，压力损 耗在井底附近呈漏斗状。在油气井生产中，80％～90％ 的压力损耗发生在井筒周围l0m的范围内。因此，提高 井底附近的渗流能力，降低压力损耗，在生产压差不变 时，可显著提高油气产量。
压裂酸化----
•压开裂缝 •张开裂缝 •酸刻蚀裂缝 •高导流能力裂缝
•酸化：地层
•方式：油管注液 环空注液
压裂车 封隔器
• 压裂酸化
— 施工压力：Pi> PF — 注入速度: 大于储层极限吸液速度。 — 酸流动、溶蚀方式: 形成人工裂缝，沿裂 缝流动反应，有效作用距离可达几十到上百米。 — 适用范围: 在碳酸盐岩及砂岩储层中形成 人工裂缝，解除近井带污染，改变储层流型， 沟通深部油气区，可大幅度提高油气井产量。
§5-2、碳酸盐岩地层的盐酸处理
碳酸盐地层的主要矿物成分是方解石CaCO3和白云 石 CaMg（CO3）2。 其 中 方 解 石 含 量 多 于 5 0 % 的 称 为 石灰岩类，白云石含量多于50%的称为白云岩类。
碳酸盐地层的储集空间分为孔隙和裂缝两种类型。根 据孔隙和裂缝在地层中的主次关系又可把碳酸盐油气层 分为三类：孔隙性碳酸盐油层，则孔隙是油气的主要储 集空间和渗流通道；孔隙——裂缝性碳酸盐油气层，则 孔隙是主要储集空间，裂缝是主要渗流通道；裂缝性碳 酸盐油气田，则微、小裂缝、溶蚀孔洞是主要储集空间 ，较大裂缝是主要渗流通道。
二、酸化增产原理
近井带储层受污染后的表皮系数可用 Hawkins(1956)公式表示。
S (K /K d) 1 ln r d/(r w )
(5-1)
此式常用于评估渗透率污染的相对程度和污染深度
。式(5—1)表明，渗透率污染对表皮系数的影响比污染
深度的影响要大得多。由试井得到的表皮系数基本上是
由近井地带的渗透率污染引起的。
一、酸—岩化学反应及生成物状态
酸处理中，主要的工作介质是盐酸，盐酸进入地层 孔隙或裂缝后，将与裂缝壁面发生化学反应。现以石灰 岩的主要成分——方解石为例，说明盐酸与碳酸盐岩的 反应过程。
（一）盐酸与碳酸钙的化学反应
由化学反应方程式（5-5）可知：
2HCl＋CaCO3＝CaCl2 ＋ H2O＋ CO2 （73） (100)（111） （18）（44）
根据化学反应方程式（5-5）可知：1米328％浓度的 盐酸和碳酸钙反应，生成486公斤的氯化钙。假设全部溶 解于水，则此时氯化钙水溶液的重量浓度X%为：
氯化钙重量 X%全部水氯 重化 量钙1重 0% 0量
全部水重量即为1米328%浓度盐酸溶液中的水重，与 反应生成水重之和。 将具体数值代入上式，则得：
J。o、Jd——分别为无污染井采油指数和污染井采油指数
rd
Kd rw
re K0,
图5-1 封闭油藏污染井示意图
2、压裂酸化增产原理
压裂酸化是碳酸盐岩储层增产措施中应用最广的酸 处理工艺。
压裂酸化施工中酸液壁面的非均匀刻蚀是由于岩石 的矿物分布和渗透性的不均一性所致。沿裂缝壁面，有 些地方的矿物极易溶解(如方解石)，有些地方则难以被 酸所溶解，甚至不溶解(如石膏，砂等)。易溶解的地方 刻蚀得厉害，形成较深的凹坑或沟槽，难溶解的地方则 凹坑较浅，不溶解的地方保持原状。此外渗透率好的壁 面易形成较深的凹坑，甚至是酸蚀孔道，从而进一步加 重非均匀刻蚀。
（5-5）
(320) (438)（486） （79）（193）
两个克分子重量的氯化氢与一个克分子重量的碳酸钙反 应，生成一个克分子重量的氯化钙、一个克分子重量的 水和一个克分子重量的二氧化碳。
表5-1. 不同浓度盐酸与碳酸钙作用情况表
注：CaCO3的比重按2.71计。
（二）反应生成物的状态
从盐酸溶解碳酸盐岩的数量关系来看，渗透性应有 明显的增加。然而酸处理后，地层的渗透性能是否得到 改善，仅仅根据盐酸能溶解碳酸盐岩还是不够的。可以 设想，如果反应生成物都沉淀在孔隙或裂缝里，或者即 使不沉淀但粘度很大，以致在现有工艺条件下排不出来 。1、氯化钙的溶解能力：
如图5—1所示，介于井半径rw与污染半径rd之间的污 染带渗透率为Kd，介于rd与泄流半径re之间的储层渗透率 为K。，Muskat(1947)给出了这类井的产能与均值渗透 率为K。的同类井的产能之比:
式中:
Baidu Nhomakorabea
Jd/Jolnrd(/X rw d)lnX red/(lrwn)re/(rd)
(5-2)
X；d—— 污 染 带 渗 透 率 与 与 原 始 渗 透 率 比 值 ( Xd=Kd／K。)
或射孔孔眼的清洗、井筒结垢及丝扣油的清除。
• 基质酸化
•酸化：地层
•方式：油管注液 套管注液 环空注液
压裂车 封隔器
• 基质酸化
— 施工压力：Ps <Pi< PF — 注入速度: 小于储层极限吸液速度 — 酸流动、溶蚀方式: 沿储层孔隙作径向流 动，溶蚀孔隙及其中堵塞物质，溶蚀范围有限。 — 适用范围: 解除近井地带的污染，恢复或 提高储层的渗透率，从而增加油井产量。