酸压及酸化技术发展现状
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试验方法的改进 ——旋转岩盘
试验介质： 淡水、海水、 地层水
—— 隔板扩散室（a diagram diffusion cell )
●酸岩反应机理研究现状与发展
1.酸岩反应动力学研究
白云岩酸岩反应及滤失机理
●酸岩反应机理研究现状与发展
▲ 酸岩反应动力学实验研究进展 新结论新观点： 如Navarrete R.C(1998)等人[34]系统进行了灰岩酸岩反
30 40 50 60 70 80 90 100 110 有效酸蚀缝长（m）
图1 酸岩反应温度对有效酸蚀缝长的影响
灰岩储层：受传质反应控制 温度敏感性与
白云岩储层：两种模式，主要受反温应度模控式制
T≤65℃，反应主要受表面反应控制
有研究考察温度低至－T≥7.923℃℃，，这反对实应际主储要层受没传有实质质反意应义控，制仅
●酸岩反应机理研究现状与发展
“压裂酸化中心”（2003）对白云岩胶凝酸反应动力学 的研究表明，胶凝酸的反应速度为K×10-6～10－7，而普 通酸反应速度为K×10－5，胶凝酸反应速度比普通酸低 1～2个数量级，与灰岩储层及以往的国内外的研究结论 胶凝酸的反应速度是普通酸的1/3有较大的差异， —— 胶凝酸的粘度影响是主要原因。
●酸岩反应机理研究现状与发展
▲ 酸岩反应动力学实验研究进展 •白云岩酸岩反应研究仍然是世界难题，国内外学者均 在进行探索研究——表面反应→系统反应研究。 •近年来的研究表明：白云岩比灰岩更易进入表面反应 控制区域，对表面反应与传质反应的转换条件的研究获 得了一定的认识，即：
酸与白云岩的反应动力学控制条件与两个因素有关： 温度和转速————粘度特性？
●酸岩反应机理研究现状与发展
▲反应动力学模型发展： Conway（1999）等人使用隔板扩散室和旋转岩盘进行研究，计算扩散系
数的方程有进一步改进，发展了一个新的模型来计算传递系数，即用舍 伍德数（Sh）来表示传递系数。该文研究的仅是低温下的扩散系数，也 未探讨胶凝酸、乳化酸的酸岩反应特性和动力学方程以及粘度对酸岩反 应的影响。 Marten Buijse （2003）等人首次探讨了有机酸的酸岩反应机制，建 立了考虑有机酸酸液体系的酸岩反应模型，这个模型适用于强酸，也适 用于弱酸和盐酸的组合酸液体系，弱酸体系以醋酸和甲酸为主。
●多级注入闭合酸化裂缝导流能力试验研究
▲酸蚀裂缝导流能力模拟试验 九十年代以来，多采用“多级注入酸压＋闭合裂缝酸化”
组合技术方法来进行室内试验，也开展了单一胶凝酸、 乳化酸酸压导流能力与组合闭合裂缝酸化后获得的导流 能力试验的比较。 试验表明：闭合裂缝酸化提高导流能力可以达到几倍甚至 数十倍，而多级注入酸压裂闭合酸化技术更能几十倍甚 至上百倍地提高酸蚀裂缝导流能力。
●多级注入闭合酸化裂缝导流能力试验研究
▲C.Ruffet (1997)等人运用地貌学的原理分析探讨了在酸压过程 中酸蚀裂缝壁面的几何形态以及对酸蚀导流能力的影响；
▲Gong M(1998)等人建立了考虑裂缝壁面粗糙变形下的酸蚀裂缝新 模型，
——研究表明，酸蚀裂缝导流能力受闭合应力影响的裂缝宽度和面 容比的影响，同时裂缝壁面的非均匀刻蚀程度和支撑裂缝的岩石 的嵌入强度等也明显影响最终裂缝导流能力，因此建立考虑非均 匀刻蚀和岩石力学性质的裂缝扩展模型更加符合现场的实际条件。
———借助溶蚀孔洞及滤失控制研究，发展了多级注入技术
●室内试验技术与理论研究
▲酸液滤失试验及计算 具有代表性的有Wang等人介绍的滤失实验系统和方法、
Gulbis等人的空心岩心滤失实验系统和方法、Harris及 Penny的径向流动滤失实验系统和方法等。 A.D.Hill（1992年）建立了考虑酸液溶蚀孔洞的计算模 型； Settari(1991)提出了一种确定酸液滤失速度的新方法。
是理论研究。Van Domelen M.S的研究强调指出，在灰岩储层，
液体的滤失速度才是影响酸压改造效果的主要因素。
●酸岩反应机理研究现状与发展
▲ 酸岩反应动力学实验研究进展
灰岩普通酸单纯反应动力学研究已较少，
主要结合胶凝酸、乳化酸进行研究。
——有机酸反应动力学模型及试验（2003年）
研究温度：120－140℃（国内、胶凝酸）， 121－178 ℃（国外，乳化酸）
▲经典数学模型：扩散对流偏微分方程。 ▲现代数学模型：分形几何学为分析工具建立的数学模型。
110
100
酸岩反应温度（℃）
●酸岩反应机理研究现状与发展
90 80
70
60Hale Waihona Puke Baidu
50
▲酸岩反应动力学实验研究进展
40 20
酸岩反应的基本模式：——经典理论
灰岩，15%HCL 灰岩，28%HCL 白云岩，15%HCL 白云岩，28%HCL
酸压及酸化技术发展现状
汇报提纲
一、酸岩反应机理研究现状与发展 二、酸压工艺技术现状与发展 三、酸压优化设计软件发展现状 四、砂岩酸化技术发展概况 五、新世纪酸压技术发展展望
一、酸岩反应机理研究现状与发展
●酸岩反应机理研究现状与发展
▲经典物理模型：旋转岩盘、空心岩心流动装置、平板裂缝流 动装置等。 一般采用旋转岩盘测定酸岩反应动力学参数，采用平板裂 缝流动装置测定酸岩动态反应速度，并测定氢离子传质系数 等。
●酸液滤失机理及溶蚀孔 洞形成机制研究
▲经典理论与现代理论相结合
——分形理论的应用
▲物模： “水/石膏”模型 “岩心/酸液”模型
图 4 溶蚀孔洞的金属铸模
——合金Wood合金铸模 ▲ 数值模拟方法
网络模型、扩散限制聚集模型(DLA)、绝缘击穿模型(DBL)： 渗透率驱动指进模型(PDF)、 A.D.Hill的特征参数模型
应中酸液滤失及导流能力模拟试验研究，比较了普通 盐酸和乳化酸的效果，试验表明，乳化酸的缓速能力 是普通盐酸的8.5倍，而且乳化酸在高温储层比其它 技术更加有效。
●酸岩反应机理研究现状与发展
“压裂酸化中心”（2000～2003年）先后开展了灰岩、白云岩 及复杂岩性储层的高温酸岩反应动力学实验研究，当温度从 120℃升到140℃，普通酸的反应速度增加57%；稠化酸的增加 了30%；乳化酸的反应速度反应速度增加了40%；这与以往利 用120℃以下的数据外推高温储层的反应速度是很不相同的。 实验表明，在相同酸浓度下，温度上升，反应速度增加，其 中对普通酸的影响更为明显，其次为乳化酸，胶凝酸增加较 为缓慢——为什么？粘度与质量
试验介质： 淡水、海水、 地层水
—— 隔板扩散室（a diagram diffusion cell )
●酸岩反应机理研究现状与发展
1.酸岩反应动力学研究
白云岩酸岩反应及滤失机理
●酸岩反应机理研究现状与发展
▲ 酸岩反应动力学实验研究进展 新结论新观点： 如Navarrete R.C(1998)等人[34]系统进行了灰岩酸岩反
30 40 50 60 70 80 90 100 110 有效酸蚀缝长（m）
图1 酸岩反应温度对有效酸蚀缝长的影响
灰岩储层：受传质反应控制 温度敏感性与
白云岩储层：两种模式，主要受反温应度模控式制
T≤65℃，反应主要受表面反应控制
有研究考察温度低至－T≥7.923℃℃，，这反对实应际主储要层受没传有实质质反意应义控，制仅
●酸岩反应机理研究现状与发展
“压裂酸化中心”（2003）对白云岩胶凝酸反应动力学 的研究表明，胶凝酸的反应速度为K×10-6～10－7，而普 通酸反应速度为K×10－5，胶凝酸反应速度比普通酸低 1～2个数量级，与灰岩储层及以往的国内外的研究结论 胶凝酸的反应速度是普通酸的1/3有较大的差异， —— 胶凝酸的粘度影响是主要原因。
●酸岩反应机理研究现状与发展
▲ 酸岩反应动力学实验研究进展 •白云岩酸岩反应研究仍然是世界难题，国内外学者均 在进行探索研究——表面反应→系统反应研究。 •近年来的研究表明：白云岩比灰岩更易进入表面反应 控制区域，对表面反应与传质反应的转换条件的研究获 得了一定的认识，即：
酸与白云岩的反应动力学控制条件与两个因素有关： 温度和转速————粘度特性？
●酸岩反应机理研究现状与发展
▲反应动力学模型发展： Conway（1999）等人使用隔板扩散室和旋转岩盘进行研究，计算扩散系
数的方程有进一步改进，发展了一个新的模型来计算传递系数，即用舍 伍德数（Sh）来表示传递系数。该文研究的仅是低温下的扩散系数，也 未探讨胶凝酸、乳化酸的酸岩反应特性和动力学方程以及粘度对酸岩反 应的影响。 Marten Buijse （2003）等人首次探讨了有机酸的酸岩反应机制，建 立了考虑有机酸酸液体系的酸岩反应模型，这个模型适用于强酸，也适 用于弱酸和盐酸的组合酸液体系，弱酸体系以醋酸和甲酸为主。
●多级注入闭合酸化裂缝导流能力试验研究
▲酸蚀裂缝导流能力模拟试验 九十年代以来，多采用“多级注入酸压＋闭合裂缝酸化”
组合技术方法来进行室内试验，也开展了单一胶凝酸、 乳化酸酸压导流能力与组合闭合裂缝酸化后获得的导流 能力试验的比较。 试验表明：闭合裂缝酸化提高导流能力可以达到几倍甚至 数十倍，而多级注入酸压裂闭合酸化技术更能几十倍甚 至上百倍地提高酸蚀裂缝导流能力。
●多级注入闭合酸化裂缝导流能力试验研究
▲C.Ruffet (1997)等人运用地貌学的原理分析探讨了在酸压过程 中酸蚀裂缝壁面的几何形态以及对酸蚀导流能力的影响；
▲Gong M(1998)等人建立了考虑裂缝壁面粗糙变形下的酸蚀裂缝新 模型，
——研究表明，酸蚀裂缝导流能力受闭合应力影响的裂缝宽度和面 容比的影响，同时裂缝壁面的非均匀刻蚀程度和支撑裂缝的岩石 的嵌入强度等也明显影响最终裂缝导流能力，因此建立考虑非均 匀刻蚀和岩石力学性质的裂缝扩展模型更加符合现场的实际条件。
———借助溶蚀孔洞及滤失控制研究，发展了多级注入技术
●室内试验技术与理论研究
▲酸液滤失试验及计算 具有代表性的有Wang等人介绍的滤失实验系统和方法、
Gulbis等人的空心岩心滤失实验系统和方法、Harris及 Penny的径向流动滤失实验系统和方法等。 A.D.Hill（1992年）建立了考虑酸液溶蚀孔洞的计算模 型； Settari(1991)提出了一种确定酸液滤失速度的新方法。
是理论研究。Van Domelen M.S的研究强调指出，在灰岩储层，
液体的滤失速度才是影响酸压改造效果的主要因素。
●酸岩反应机理研究现状与发展
▲ 酸岩反应动力学实验研究进展
灰岩普通酸单纯反应动力学研究已较少，
主要结合胶凝酸、乳化酸进行研究。
——有机酸反应动力学模型及试验（2003年）
研究温度：120－140℃（国内、胶凝酸）， 121－178 ℃（国外，乳化酸）
▲经典数学模型：扩散对流偏微分方程。 ▲现代数学模型：分形几何学为分析工具建立的数学模型。
110
100
酸岩反应温度（℃）
●酸岩反应机理研究现状与发展
90 80
70
60Hale Waihona Puke Baidu
50
▲酸岩反应动力学实验研究进展
40 20
酸岩反应的基本模式：——经典理论
灰岩，15%HCL 灰岩，28%HCL 白云岩，15%HCL 白云岩，28%HCL
酸压及酸化技术发展现状
汇报提纲
一、酸岩反应机理研究现状与发展 二、酸压工艺技术现状与发展 三、酸压优化设计软件发展现状 四、砂岩酸化技术发展概况 五、新世纪酸压技术发展展望
一、酸岩反应机理研究现状与发展
●酸岩反应机理研究现状与发展
▲经典物理模型：旋转岩盘、空心岩心流动装置、平板裂缝流 动装置等。 一般采用旋转岩盘测定酸岩反应动力学参数，采用平板裂 缝流动装置测定酸岩动态反应速度，并测定氢离子传质系数 等。
●酸液滤失机理及溶蚀孔 洞形成机制研究
▲经典理论与现代理论相结合
——分形理论的应用
▲物模： “水/石膏”模型 “岩心/酸液”模型
图 4 溶蚀孔洞的金属铸模
——合金Wood合金铸模 ▲ 数值模拟方法
网络模型、扩散限制聚集模型(DLA)、绝缘击穿模型(DBL)： 渗透率驱动指进模型(PDF)、 A.D.Hill的特征参数模型
应中酸液滤失及导流能力模拟试验研究，比较了普通 盐酸和乳化酸的效果，试验表明，乳化酸的缓速能力 是普通盐酸的8.5倍，而且乳化酸在高温储层比其它 技术更加有效。
●酸岩反应机理研究现状与发展
“压裂酸化中心”（2000～2003年）先后开展了灰岩、白云岩 及复杂岩性储层的高温酸岩反应动力学实验研究，当温度从 120℃升到140℃，普通酸的反应速度增加57%；稠化酸的增加 了30%；乳化酸的反应速度反应速度增加了40%；这与以往利 用120℃以下的数据外推高温储层的反应速度是很不相同的。 实验表明，在相同酸浓度下，温度上升，反应速度增加，其 中对普通酸的影响更为明显，其次为乳化酸，胶凝酸增加较 为缓慢——为什么？粘度与质量