压裂酸化技术知识集

碳酸盐岩化学成分
— 碳酸盐岩是靠化学及生物化学的水相沉积
或由碎屑搬运形成；
— 碳酸盐岩的主要矿物成分是方解石(CaCO3)
和白云石[CaMg(CO
3)2]；
— 若方解石含量大于50%，则可视为石灰岩；
若白云岩含量大于50%，则可视为白云岩；
— 若杂质含量大于50%，则可视为非碳酸盐岩。
酸与碳酸盐岩反 应化学当量
碳酸盐岩储层酸化设计计算
内
砂岩储层酸化设计计算
容
酸化工艺设计
酸液及添加剂
常用酸化工艺
酸洗
Acid Wash
基质酸化
Matrix Acidizing
酸压
Acid Fracturing
? 酸洗---- 是一种清除井筒中的酸溶性结垢或 疏通射孔孔眼的工艺。
? 清洗：井筒 射孔眼
? 方式：正洗 反洗
泵组
第七章 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。 酸化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。
酸化增产原理
酸－岩化学反应当量及反应产物 主
酸－岩化学反应动力学 要
0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
rd-rw，mLeabharlann Baidu
增产倍比 30
25
rs=0.20m rs=0.5m rs=1.0m
rw=0.12m,re=250m
20
15
10
5
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Fk
污染程度(Fk)、污染半径(rs)对增产倍比的影响
? 储层严重污染时，基质酸化处理可大幅度提
1m3 盐酸与碳酸钙作用表
反应物 生成物
分子量
HC1
石灰岩(kg)
(kg) CaCO3 CaC12 CO2 H2O
36.5 100 111 44 18
15％HC1 161 211 245 97 40
28％HC1 319 437 485 192 79
1m3 盐酸与碳酸钙镁作用情况
白云岩， kg 反应物 HC1 生成物 kg
—沟通井筒附近的高渗透带、储层深部裂缝 系统及油气区；
— 不能用于砂岩储层。
酸与碳酸盐岩 酸与砂岩
酸岩化学 反应当量
酸岩化学 反应产物
化学当量
—化学当量指参加反应的各种反应物及 生成物的比例；
—化学当量、化学平衡及反应速度是酸 化处理选用酸时必须考虑的化学因素；
—酸与储层矿物作用的化学当量与反应 物及生成物的分子个数比有关。
— 碳酸盐岩储层酸化常用盐酸 — 典型反应
2HCl+CaCO3? CaCl2+H2O+CO2 ↑ 4HCl+CaMg(CO3)2? CaCl2+ MgCl2+2CO2 ↑+2H2O
— 从反应式中可看出反应的化学当量; — 考虑反应式中各种组分的分子量，便可 算出溶解一定量碳酸盐所需的酸量、反应生 成物的数量以及其它化学当量数据 。
高油气井产量；因此对污染储层，基质酸化一般 可获得较好增产效果；
? 无污染储层，基质酸化处理效果甚微； ? 基质酸化解除污染带储层污染后，均匀改善
区不宜过大，以解除污染带储层污染为主要任务。
压裂酸化增产原理
—压裂酸化产生裂缝，增大渗流面积，改善 油气的流动方式，增大井附近油气层的渗流能力；
— 消除井壁附近的储层污染的影响；
— 用?表示溶解的岩石质量与反应酸的质量之比。
矿物相对分子量×反应方程中矿物摩尔数 β=
酸相对分子量×反应方程中酸的摩尔数
方解石与100%HCl反应的?100为：
CaMg(CO3)2 CaC12 MgC12 H2O CO2
分子量 36.5
184.3
111 95.3
18
44
15％HC1 161
203.2
122.4 105.1 40
97
28％HC1 319
402.7
242.5 208.2 79
192
酸的溶解能力
— 定义为：单位体积酸溶解的岩石体积，可用 于直接比较各种用酸成本。
酸化增产原理的理论分析
S ? ?K Kd ? 1?ln?rd rw?
? S、K、Kd、rd 、rw的物理意义； ? 渗透率下降对表皮系数的影响比
污染深度的影响要大得多。
基质酸化增产原理
— 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；
— 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，使之与 残酸液一起排出储层，起到疏通流动通道的作用， 解除堵塞物的影响，恢复储层原有的渗流能力。
是在高于储层破裂压力下直接用酸注入压开的
压裂酸化 ---- 裂缝中，通过酸对岩石壁面的不均匀刻蚀而形
? 压开裂缝 ? 张开裂缝
成高导流能力的酸蚀裂缝。
? 酸刻蚀裂缝 ? 高导流能力裂缝
压裂车
? 酸化：地层
? 方式：油管注液 环空注液
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。
酸化增产倍比分析
Jd
J 0 ? ln( rd
Xd ln( re rw ) rw ) ? Xd ln( re
rd )
? Jd、Jo 、re、 rd 、rw的物理意义；
—Xd =Kd/Ko
rd
Kd rw re K0,
1
0.8 J/Jd 0.6
0.4 0.2
Xd=0.02 Xd=0.05 Xd=0.1 Xd=0.2 Xd=0.5
或提高井筒附近储层渗透率的技术。
? 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。
? 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
或射孔孔眼的清洗、井筒结垢及丝扣油的清除。
是在低于岩石破裂压力之下将酸液注入储层
? 基质酸化 ---- 以溶解污染物和其中的某些矿物，从而恢复