酸压技术

混氮气酸压降滤失作用分析统计
井号 TK404 TK405 沙61 TK304X 沙73 TK306 T436 TK422 沙86 平均 TK403 TK413 TK416 TK416 TK417 TK420 TK306-1 TK304X TK203 平均 混注液氮（m3） 0 0 0 0 0 0 0 0 0 / 30 30 30 30 30 30 30 30 30 /
Â Ê Ï Ê Ë §µ ý
10^(-4)m/min^0.5
â Ô ±ä ² Ê Ê ¼
min
沙61井压降数据分析结果
混
类别 未 混 氮 气 酸 压 井
氮
气
井
酸
压
分
析
拟合滤失系数(m/min1/2) 0.000412 0.001340 0.000684 / 0.001132 0.001236 / / / 0.000961 0.000449 / / 0.000621 0.000651 0.000412 0.000453 / / 0.000534
混 氮 气 酸 压 井
1.2.2 白云岩与盐酸反应机理
酸岩反应过程
系统反应动力学研究
表面反应动力学研究（判据） 影响酸岩反应速度因素研究 影响酸蚀形态及导流能力因素的研究 酸液滤失机理研究 酸化效果评价方法研究
白云岩与盐酸反应机理
酸岩反应过程
复相反应 ①H+向岩石表面传质 ②H+被吸附于岩石表面 ③被吸附的H+在岩石表面反应 ④反应产物在岩石表面解吸 ⑤反应产物通过传质离开岩石表面 反应属于传质-表面反应混合控制
反应历程
表面反应动力学
测定不同表面浓度的酸液与岩石的 表面反应速率关系数据。 ①酸岩表面反应控制判据
②酸岩表面反应动力学方程
表面反应动力学测定主要采 用表面反应控制判据，其基本思 路是当酸岩反应速率不再随酸液 流速的变化而变化时，反应进入 表面反应控制区。
影响酸岩反应速度因素
影响酸蚀形态及导流能力因素
改善岩石的导流能力具有明显的作用。
●导流能力实验基本认识
▲ 相同缝宽下常规酸压和闭合酸压的对比。通过
实验2（常规酸压，2mm飞三）与实验3（闭合酸压
，2mm飞三）的对比；导流能力得到显著的改善。
在40MPa时，常规酸压的导流能力几乎为零，而闭 合酸压仍具有63um^2.cm的导流能力，比常规酸压 零闭合应力下的导流能力还高。
●导流能力实验对酸压工艺方法建议
▲通过不同缝宽对比发现，宽缝比窄缝酸压后在相
同的闭合应力下具有较高的导流能力，说明在施工
工艺中采取高排量比低排量在相同规模的用酸量上
具有较好的酸蚀导流能力。鉴于建南低孔，低透的 特点采用尽量提高酸液粘度、高排量、大液量、大 规模更能取得较好的效果。
●导流能力实验对酸压工艺方法建议
H2O+CO2+CaCO3
酸分子
岩面
滤失

系统反应动力学
对流和传质混合控制过程
系统酸浓度与系统酸岩反应速度之间的关系

表面反应动力学 表面反应控制过程 岩石表面酸浓度与酸岩表面反应速度之间的 关系
影响酸岩反应速度因素
酸液类型 岩石矿物类型
酸浓度
温度
压力
注酸速度 面容比 岩石表面性质 同离子效应
▲通过实验发现：闭合酸压比常规酸压更能取得较
好的酸蚀导流能力，且在高的闭合应力下导流能力
能够保存下，而常规酸压一般在高的闭合应力下失
效。所以在施工工艺中建议用闭合酸压，强化井附
近的导流能力，提高气井的产能。
1.3 控制酸化压裂效果的因素
控制酸化效果的因素
有效作用距离
酸岩反应速度 酸液滤失
裂缝导流能力
碳酸盐岩储层酸化技术
(Acidizing Technology )
赵金洲 教授、博导
西南石油学院
主要内容
酸化压裂机理
酸化压裂工艺技术 酸化压裂数学模拟技术
1.1酸化增产原理
1.1.1基质酸化增产原理 1、酸液进入孔隙或裂隙与岩石发生反应，溶蚀 孔壁或缝壁，增大孔隙体积，扩大裂缝宽度， 改善流体渗流条件。 2、酸液溶蚀孔道或裂缝中的堵塞物，或破坏堵 塞物的结构使之解体，然后随残酸液一起排出 地层，起到疏通流道的作用，恢复地层原始渗 透能力。
▲实验条件：采用单级过酸
内容 温度 实验条件 80°
排量
压力 过酸量 过酸时间
20ml/s
1000psi 2.0升 100s
管线中的 剪切速率
初始缝宽
1534.4－2097.2 1/s
4.02mm
反应前
反应后
导流测试后
实验一导流能力随闭合压力的变化关系
70
导 流 能 力 （ u m^ 2 . c m）
80°
5ml/s 1000psi 1.33升 0.667升 267s 550 1/s 2mm
反应前
反应后
闭合后导流能力
实验三导流能力随闭合应力关系
导 流 能 力 （ u m^ 2 . c m）
80 70 60 50 40 30 20 10 0 30 40 50 60 70 80
闭 合 应 力 （ MPa）
2.02mm
建30井导流能力实验
反应前 反应后 导流能力测试后
实验二导流能力随闭合应力的关系曲线
60
导 流 能 力（ u m^ 2 . c m）
50 40 30 20 10 0 0 10 20 闭 合 应 力 （ MPa） 30 40
建30井导流能力实验
▲层 段：飞三段3081-3090m
▲酸 液：20%胶凝酸
酸浓度 酸类型
酸浓度 酸类型 温度
岩石类型 酸液流速 面容比
同离子效应
粘 度 降滤剂
岩石类型 酸液流速 酸液用量 闭合应力
酸化压裂改造技术思路
酸压前储层评估 液体体系研究 室内模拟试验研究 工艺优化设计研究
储层岩性及物性分析
深度酸压酸液体系
酸蚀矿物成分分析
油藏数值模拟研究
天然裂缝发育方位
闭合酸化酸液体系
反应前
闭合酸压后
实验四导流能力和应力的关系
导 流 能 力 （ u m^ 2 . c m）
70 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 闭 合 应 力 （ MPa） 60 80
闭合压力和导流能力关系 30-3+4常 规 4mm 30-2闭 合 酸 压 2mm
导 流 能 力 （ um^2.cm）
rw
Pd rd,kd ko
Fk=ks/ko
封闭油藏污染井示意图
ÔÔ±± ú ÔÔ 30 rs=0.20m 25 20 15 10 5 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 rs=0.5m rs=1.0m
rw=0.12m,re=250m
Fk
图 污染程度、污染半径对增产倍比的影响
计算结果表明：
酸液滤失机理 酸压效果评价方法
研究方法与灰岩类似，但结果 不尽相同
建30井导流能力实验
▲层 段：飞三段3081-3090m
▲酸 液：20%胶凝酸
▲实验条件：采用单级过酸
内容 温度 实验条件 80°
排量
压力 过酸量 过酸时间
5ml/s
1000psi 2.0升 400s
管线中的 剪切速率
初始缝宽
503－507 1/s
污染地层：在污染半径一定时，污染程度由轻 到重，在酸化解除污染后，所获得的增产倍比值 也在逐渐增大。这说明基质酸化对存在污染的井 是极有效的。
无污染地层：进行基质酸化处理，效果甚微。
地层没有受到污染堵塞，一般不进行基质酸化 处理。
研究课题
储层伤害原因及伤害程度分析
1.1.2压裂酸化增产原理
1、酸溶蚀压开的人工裂缝，形成大大高于地层 原始渗透率的酸蚀裂缝，提高油气渗流能力。 2、酸蚀裂缝沟通高渗透裂缝带，扩大泄流面积
降低反应速度，提高酸液效率，延长酸液有效 作用距离
技术关键:
酸液滤失机理 酸液有效作用距离研究 酸蚀裂缝导流能力研究 前置液酸压优化设计方法 酸液和压裂液的选择:配伍,粘度比,破胶返排 指进现象的产生和模拟--界面过渡带处理
影响酸蚀形态及导流能力因素
酸液类型 岩石矿物类型
酸浓度
温度 压力 注酸速度 注入酸量
注酸工艺
反应时间
酸液滤失机理
酸沿缝壁孔隙的滤失 酸沿缝壁微裂缝的滤失 酸反应产生蚓孔的滤失
降滤失的措施
加降滤剂（固相颗粒、气相泡沫） 增稠酸液 采用降滤工艺
TK403井压降数据分析结果
8.4 8.2 8 7.8 7.6 7.4 7.2 7 6.8 0 5 10 15 20 25
●导流能力实验对酸压工艺方法建议
▲由于实验过程中观察到由于岩石的溶解性高，胶
凝酸与与岩石反应剧烈，在400s的时间内，酸液对
岩石产生明显刻蚀，并垂直过酸面穿透了1英寸后的
岩心。以上现象说明要改进酸压效果必须减缓酸与 岩石的反应速率，降低滤失速率，使得更多的酸液 达到深度酸压的目的。因此可以通过完善酸液体系 ，实施多级交替注入。
导流能力模拟试验
增 产 技 术 方 法 优 选
储层潜在伤害分析
酸压前置液研究
酸岩反应速度测定
优 化 设 计 及 参 数 优 选
以往增产技术分析
工 作 液 体 系 研 究
酸 化 压 裂 材 料 评 价 优 选
现 场 质 量 控 制
现场实施及效果评估
1.4 酸化压裂与加砂压裂的关系
1、完全不同的两种工艺（传统增产措施）
Muskat 理论计算公式：
Js Jo F k log re rw log rs rw F k log re rs

Pe
其中：Jo---无污染地层的产能 re Js----酸化处理后的产能 Fk---污染地层和原始渗透率的比值，
k----地层原始渗透率，10-3m2 ks---污染带等效渗透率，10-3m2 re---泄油半径，m rs---污染带半径，m
30-1+4常 规 2mm 49-1闭 合 酸 压 4mm
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 闭 合 压 力 （ MPA） 60 80
●导流能力实验基本认识
▲在不同缝宽下（4mm,2mm）常规酸压产生的导流能力
有明显区别。实验1（4mm）和实验2（2mm）常规酸压 后导流能力随闭合应力的变化形态基本相似：曲线一 般分两段，第一段导流能力随闭合应力变化快，随着 闭合应力增加降低快，第二段导流能力随闭合应力降 低逐渐变缓。但是明显可以看出4mm缝宽酸压后取得的 导流能力比2mm缝宽受闭合应力影响小，裂缝导流能力
3、酸液进入裂缝壁面孔隙或裂隙与岩石发生反 应，溶蚀孔壁或微缝壁，改善流体向裂缝渗流条 件。
4、酸液溶蚀孔道或裂缝中的堵塞物，或破坏堵 塞物的结构使之解体，疏通流道，恢复地层原始 渗透能力。
1.2 酸岩反应机理
1.2.1灰岩与盐酸反应机理 酸岩反应过程
Biblioteka Baidu
反应式：2HCL＋CaCO3
反应步骤：
1、酸至反应壁面的传递 2、表面反应 3、反应产物离开表面
建30井导流能力实验
▲层 段：飞三段3081-3090m
▲酸 液：20%胶凝酸
▲实验条件：采用酸压+闭合过酸，初始缝宽4mm
内容 实验条件
温度
排量 压力 初始过酸量 过闭合酸量 过酸时间 管线中的 剪切速率 初始缝宽
80°
20ml/s 1000psi 1.33升 0.667升 267s 2044/s 4mm
酸 化 工 艺
按注入酸化工艺方式分：
普通酸（化）压
前置液酸压
酸 化 工 艺
交替注入酸压 闭合酸压 平衡酸压
分层酸化
暂堵酸化
2.2.1 前置液酸压工艺
原 理
先用高粘前置液压开储层或延伸储层原有裂 缝，后注入酸液，改善储层的导流能力和渗流 条件，使油气井增产。
前置液作用
压裂造缝降温降滤
2、使用的液体不同 3、形成高渗透裂缝的原理不同 4、对地层的适应性不同（酸压只用于碳酸盐岩储层） 5、增产原理相似 6、使用的施工工艺相似 7、使用的设备相似
2.1 碳酸盐岩酸化工艺分类
按酸化工作液类型分：
常规酸化 高浓度酸酸化 混合酸酸化 泡沫酸酸化 乳化酸酸化 胶凝酸酸化 降阻酸酸化 指进酸酸化 延迟酸酸化
60 50 40 30 20 10 0 0 20 40 闭 合 应 力 （ MPa） 60 80
建30井导流能力实验
▲层 段：飞三段3081-3090m
▲酸 液：20%胶凝酸
▲实验条件：采用酸压+闭合过酸，初始缝宽2mm
内容 实验条件
温度
排量 压力 初始过酸量 过闭合酸量 过酸时间 管线中的 剪切速率 初始缝宽
有显著改善。
●导流能力实验基本认识
▲在不同缝宽下（4mm,2mm）闭合酸压产生的导流能力
分析。由于所取岩心层位不相同，实验3（4mm、飞三 段）和实验4（2mm、长兴），所以不能对比闭合条件 下不同缝宽下的效果，但从导流能力形态上来看具有 相似性：导流能力在低的闭合应力下随着闭合应力的 增加降低缓慢，而在高的闭合应力下变化剧烈。说明 闭合酸压后在岩心表面确实形成了沟槽，闭合酸压对