砂岩酸化原理及酸化工艺技术

0.0 0 20 40 60 80 100 120
0.0 0 40 80 120 160 200 240
Û » À ý ¿ ×Ï ¶ Ì Hale Waihona Puke Baidu » ý £ ¬ PV
Û » À ý ¿ ×Ï ¶ Ì å » ý £ ¬ PV
氟硼酸与土酸流动试验结果
Acid Lab，Southwest Petroleum Institute
04d8dd
8
七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺
· 温度对水解度的影响 温度升高，HBF4第一级水解反应的平衡常数也增大
HBF4一级水解反应平衡常数随温度变化关系
温度(℃) 平衡常数(K×103) 25 2.3 80 5.5 90 6.5 100 7.3
04d8dd
6
七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)
①HBF4的水解反应 HBF4在水溶液中发生水解反应，且是多级电离 HBF4+H2O←→HBF3ＯH+HF 氟硼酸 羟基氟硼酸 ( 快) (慢)
HBF3OH+H2O←→HBF2(OH)2+HF
HBF2(OH)2＋H2O←→HBF(OH)3+HF (快) HBF(OH)3+H2O←→ H3BO3+HF
Acid ，Southwest Petroleum Institute HBF3OH +HF Lab HBF +H O （慢反应） 4 2
04d8dd
4
七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)

氟硼酸－缓速、稳定粘土颗粒

用HBF4处理可以克服酸化初期增产后期递减快的普遍性
问题。国内外现场使用表明是一种较为有效的方法，当HBF4进入 地层时能缓慢水解生成HF，因而在酸耗尽前可深入地层内部较大
范围。

此外还可以使任何不溶解的粘土微粒产生化学熔化，熔 化后的微粒在原地胶结，使得处理后流量加大而引起的微粒移动
受到限制.
室内试验还表明：通过不相溶流体的接触，用HBF4处理
过的粘土敏感性下降，不易膨胀或分散。 Acid Lab，Southwest Petroleum Institute
04d8dd
包括：
04d8dd
2
七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)
氟硼酸酸化工艺
砂岩地层HBF4处理属于深部酸化工艺，用土酸处理砂岩地层
，要增加处理深度Le就要增大酸量，但由于HF与地层粘土等胶结
物反应快，过量的HF将破坏地层骨架的结构，使井筒附近岩石强
度受到损害，因此土酸酸化不能获得较深的穿透。 此外，土酸处理井往往初期增产而后期递减迅速，因此受到 限制。
七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺

原理:由于酸在砂岩多孔介质中的反应速度太快, 酸化 解堵半径小, 采用在地下生成盐酸和HF技术，实现深 部酸化目的。
氟硼酸酸化工艺技术(HBF4)； 相继注入工艺技术（SHF） 地下自生土酸技术(SGMA); 缓冲调节土酸技术(BRMA); “5H+酸”酸化技术。 Acid Lab，Southwest Petroleum Institute
7
Acid Lab，Southwest Petroleum Institute
(快)
04d8dd
七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)
②影响HBF4水解速度的因素
HBF4的水解速度可表示为
d ( BF4 ) K1[ H ] [ BF4 ] dt
HBF4水解速度主要受浓度和温度的影响
5
七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)
2.5
2.5
2.0
2.0
1.5
1.5
K/K0
1.0
K/K0
1.0
0.5
» ù Ò º °Ö Ç Ã Ò º ¦ À ´ í Ò º ó Ö º Ã Ò º ´ º · ó Ö Ã Ò º ´ » · ù Ò º
0.5
ù Ò » º °Ö Ç Ã Ò º ¦ À ´ í Ò º ó Ö º Ã Ò º ´ º · ó Ö Ã Ò º ´ » · ù Ò º
· 浓度对HBF4水解速度的影响
25℃时，第一级水解反应的平衡常数为
K [ HBF 3 (OH )] [ HF ] 2.3 103 HBF4
显然，当 HBF4 浓度增大，为了使 K 为常数， [HF] 及 [HBF3(OH)] 也要增大，即HBF4浓度越大，水解的[HF]也越多，因而酸岩反应 Acid Lab，Southwest Petroleum Institute 速度也加快。
Acid Lab，Southwest Petroleum Institute
04d8dd
3
七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)
氟硼酸酸化工艺
Thomas和Crowe(1981)推荐
混合硼酸(H3BO3)、氟化铵(NH4F.HF)及盐酸很易配制。
氟化铵，氢氟酸的一种酸性盐，首先与盐酸反应生成氢氟 酸： NH4FHF＋HCl2HF+NH4Cl 氟硼酸是作为硼酸和氢氟酸反应产物按下式生成的： H3BO3+3HFHBF3OH+2H2O（快反应）
References
1. 油藏增产措施----M.J. ECONOMIDES Reservoir Stimulation ,3rd Edition 2. 采油技术手册(第九分册) 3. Economides, M.J., A.D. Hill, and C.E. Ehlig-Economides: Petroleum Production Systems. Prentice Hall, Englewood Cliffs, New Jersey (1994). 4. Gidley et al.: Advances in hydraulic fracturing, SPE Monograph No 12 (1989) 5. Williams, B.B., J.L. Gidley, and R.S. Schechter: Acidizing Fundamentals. SPE Monograph Vol 6, Society of Petroleum Engineers, Richardson, Texas (1979) 6. 完井酸化压裂 7. ACIDIZING, ----SPE REPRINT SERIES NO.32 8. SPE PAPERS