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1、,增产措施酸化技术,大港油田集团井下技术服务公司,目 录,一、概述二、酸化增产原理三、酸液及添加剂室内评价技术四、酸化工艺技术五、酸化（压）设计六、油层保护技术七、排液工艺技术八、酸化地面设备及井下工具,一、概述,酸化是油、气、水井增产增注的重要措施之一，是改造油、气、水层的进攻性手段之一。酸化是利用酸液的化学溶蚀作用及向地层挤酸时的水力作用解除地层的堵塞，扩大、疏通地层孔隙（缝），恢复和提高近井地带的渗透率，改善油、气、水流状况，从而增加油、气井产量和水井注入量的目的。酸化施工工艺简单、成本低廉，在各油田得到了普遍应用。,目前酸化工艺技术发展很快，为了更好地保护油气层，在酸液和添加剂的选择及
2、应用上，研究的深度和广度均有较大提高，我国各油田在油层酸化应用方面，广泛应用的有盐酸处理和土酸处理两种方法，有的油田还应用硝酸及磷酸酸化工艺技术，并将无机酸与有机酸结合在一起应用，形成一套多功能的酸液体系，对于岩石致密的油层，有的油田还应用了“王水”处理液，热酸处理及酸压等方法。,常用的酸化工艺可以分为两大类，一类是基质酸化，另一类是压裂酸化（简称酸压）。两种类型的酸化特点注入速度和压力的不同。不同地层的酸化所采用的酸液种类也不同。针对碳酸盐岩油气层的处理酸液主要有：盐酸、乳化酸、胶凝酸、泡沫酸等；对于砂岩油气层有：土酸、互溶土酸、氟硼酸、浓缩酸（PPAS）、胶束酸、硝酸、氟化铵（SF）或氟化
3、氢铵（SHF）、自生土酸、固体酸和复合酸等。,二、酸化增产原理,一口油井要能产出工业性油（气）流应具备三个基本条件：油气层的油气饱合度大；油层压力高；油层渗透性能良好。,一次理想的基质酸化是将近井地带渗透率恢复到未污染的初始渗透率，地层处理区域应具有高的油相和气相渗透率。设计一次酸化在最低的成本下达到理想的效果，需要考虑注入流体与油藏流体、矿物的许多物理化学反应。这些反应中最主要的有以下几种：,（1）酸分子传质到矿物表面随即在表面进行反应：这种反应称为非均相反应，这是由于反应发生在固体和液体的界面上，而不是发生在一个连续相中。在反应发生前，酸必须以对流或扩散的方式传质到矿物表面。系统反应速度依
4、赖于传质和表面反应速度。但是在大多数情况下，这些过程中某一过程大大慢于其他过程，并控制系统反应速度，因此更快的过程可以被忽略。（2）改变孔隙结构：孔隙结构的物理变化是酸溶解某些矿物引起的，这也是通过基质酸化提高渗透率的机理。（3）反应产物的沉淀：发生在酸化中的二次反应，特别是砂岩，从连续液相中产生反应产物的沉淀。很显然，固体沉淀会堵塞孔隙，对基质酸化后的生产产生不利影响。,（4）酸液与油藏流体接触：基质酸化中注入的酸液会与油藏流体和矿物发生物理和化学作用。这种作用会引起润湿性变化、相渗曲线的变化、固相颗粒的沉淀和乳化液的产生。（5）油藏渗透率变化或污染分布的变化：一次成功的基质酸化，注入的酸液
5、应与井筒周围所有污染区域接触。由于井筒纵向注入能力的差异使之难于达到，通常要使用特殊的工艺技术来达到更好的酸液分布（酸液的转向）。,酸化过程中许多因素应予以考虑，关键在于设计的变化。最基本的设计应考虑：（1）液体的选择：酸液的类型、浓度和用量。（2）泵注程序：设计注入排量和注入流体的顺序。（3）酸的分布和转向：提高酸与地层接触的特殊步骤。（4）实时监测：酸化过程中的评估方法。（5）添加剂：酸化过程中的其它化学剂，用于提高酸化效果或保护油管、地层。,酸化的三个基本阶段地面管流酸由酸罐经过低压管线到达压裂车组，经压裂车组增压后的酸液进入高压管线到高压井口。在这个过程中酸液可能腐蚀地层管线及压裂车组
6、和高压井口装置；在高压管线中酸液流到井口要产生摩阻损失，管线中的酸液流态由排量和酸液粘度决定，酸液浓度基本不变。,垂直管流酸液由高压井口进入酸化管柱(或油管柱)到井底的流动。该过程酸液可能腐蚀酸化管柱和套管柱，酸液的位能降低，沿管柱流动产生摩阻损失，流态由排量、粘度、管径决定，酸液浓度基本不变，从井口到井底酸液温度升高。,酸进入地层的流动反应酸沿径向经孔隙及微裂缝作流动反应，溶解地层各矿物成分及胶结物。沿径向酸液浓度逐渐变小失去活性，温度发生变化，压力及流速也发生变化。近井带地层孔隙度和渗透率发生改变。,酸化工艺的特点及适用情况对照表,（一）碳酸盐岩储层酸化增产原理：1、基质酸化 不压破地层的
7、情况下将酸液注入地层孔隙(晶间，孔穴或裂缝)的工艺。利用酸液溶解孔隙、喉道和裂缝中胶结物和堵塞物,形成酸蚀蚓孔，改善储层渗流条件,提高油气产能。目的：解堵。特点：不压破地层。,（1）基质酸化增产原理：酸液挤入孔隙或天然裂缝依靠酸液的化学溶蚀作用，溶蚀孔壁或裂缝壁面，增大孔径或扩大裂缝，提高地层渗流能力。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地层。起到疏通流动通道的作用，解除堵塞物的影响，恢复地层原有的渗流能力。,（2）盐酸与碳酸盐的化学作用 大多数碳酸盐与盐酸发生化学作用可以生成水溶性氯化物和二氧化碳而被盐酸溶解，以石灰岩和白云岩为例，石灰
8、岩的主要成分是碳酸钙，白云岩的主要成分是碳酸钙镁，它们与盐酸作用的化学反应方程式如下：2HCL+CaCO3=CaCL2+H2O+CO2 4HCL+MgCa(CO3)2=CaCL2+MgCL2+2H2O+2CO2 反应生成的CaCO3和MgCL2都能溶于水，通过自喷或抽吸，就可以将反应后的残酸（包括溶解在其中的盐类）排出地面，生成的CO2可以起到助排作用，帮助残酸从地层中排出，这样就沟通了地层孔隙，提高了渗透率。,（3）影响酸岩反应速度的因素 酸液类型：氢离子的电离度越大，反应速度越大，反之，反应速度慢。酸浓度：酸浓度为2425时反应速度最大。0 20时，随着酸浓度增加，反应速度加快。20 24
9、时，随着酸浓度的增加反应速度增加缓慢，当酸浓度超过25时，反应速度随浓度的增加反而下降。岩石的物理化学性质：盐酸于石灰岩的反应速度比白云岩反应速度快，而盐酸于砂岩的反应却很困难。温度：温度越高，反应速度越快。压力：据文献介绍，当压力高于4.2MPa时反应速度不受压力的影响。流速：增加注入速度，反应速度加快。面密比：面密比是单位体积酸液所接触岩石的表面积的大小，面密比越大，反应速度越快。,2.酸化压裂（酸压）酸或前置液以高于储层所能承受的排量从套管或油管中注入，使之在井筒中迅速建立压力，直至超过地层的压缩应力及岩石的抗张强度，从而压破地层，形成裂缝，连续注酸使裂缝延伸、酸刻蚀裂缝形成酸蚀裂缝，该
10、裂缝具有比原地层更高的导流能力，因此能提高油气井产能。目的：增产（解堵是必然结果）。特点：大排量、高泵压（压破地层）。,酸压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。酸化施工结束后，由于裂缝壁面凹凸不平，裂缝在许多支撑点的作用下，不能完全闭合，最终形成具有一定几何尺寸和导流能力的人工裂缝，大大提高了地层的渗流能力。,酸压的增产作用主要表现:（1）消除井壁附近的地层污染；（2）酸压裂缝增大油气向井内渗流的渗流面积，改善油气的流动方式，增大井附近油气层的渗流能力；（3）沟通井筒附近的高渗透带、地层深部裂缝系统及油气区。无论是在近井污染带内形成通道，或改变储层中的流型都可
11、获得增产效果。,（二）砂岩储层酸化增产原理：,砂岩储层酸化一般采用不压开地层的均匀注酸方式，因此其 增产原理是依靠酸液的化学溶蚀作用溶蚀砂粒之间的胶结物和部分砂粒，以解除近井附近的堵塞物，恢复和提高近井地带的渗透率。盐酸、土酸于砂岩的作用 它是利用土酸中的盐酸溶解油层中的碳酸盐矿物和部分铁质，土酸中的氢氟酸溶解油层中的硅酸盐矿物和粘土矿物，反应方程式如下：解除铁质矿物 2HCL+Fe2O3=2FeCL3=3H2O,解除硅质矿物 4HF+SO2=SiF4+2H2O 2HF+SiF4=H2SiF6 18HF+Al2Si2O5(高岭石）=AlF3+2HSiF6+9H2O 36HF+Al2O34SiO
12、2H2O(蒙脱石)=2H3AlF6+4H2SiF6+12H2O 氢氟酸与碳酸盐 2HF+CaCO3=CaF2+H2O+CO2 反应生成物的氟化硅和水均可排出地面，氢氟酸与碳酸盐作用生成的氟化钙，当酸浓度降低时易发生沉淀堵塞地层孔隙，因此对于碳酸盐含量较高的地层在土酸处理前应用足量的盐酸进行预处理。,砂岩储层基质酸化施工工序 前置酸（盐酸）处理酸（土酸）后置酸(盐酸或互溶剂+柴油（或轻质原油）顶替液影响酸化效果的因素 储层类型 完井方法 酸化配方 酸化工艺 酸化施工 酸化后的管理,砂岩储层的酸化通常不进行酸压的原因：砂岩储层的胶结疏松，酸压可能由于大量溶蚀，致使岩石松散，引起油井过早出砂；酸压可
13、能压破地层边界以及水、气层边界，造成地层能量亏空和过早见水、见气；由于酸沿缝壁均匀溶蚀岩石，不能形成沟槽，酸压后裂缝大部闭合，形成的裂缝导流能力低，且由于用土酸酸压可能产生大量沉淀物堵塞流道。,三、酸液及添加剂室内评价技术,酸化是油气井投产、增产的主要技术措施之一，酸化室内试验是实施酸化工艺的重要技术保障。酸化室内试验研究就是从基础着手，优选酸液体系和酸化工艺，它比直接在现场实施酸化试验来选择酸液体系和酸化工艺要全面、准确、省时、低耗（低成本）。因此，针对具体的油气层，酸化作业前开展酸化室内试验研究，用具体的储层岩石、流体来模拟储层条件下开展酸化试验，可以较为方便准确地弄清酸岩反应机理，优选酸
14、液配方体系和酸化工艺。,1.酸液对岩石的溶蚀性试验2.酸液的配伍性试验3.酸液的破乳性试验4.酸液表面张力测定试验5.铁离子稳定剂评价试验,酸化室内试验主要包括,6.防膨剂评价试验7.酸液缓速性能评价试验8.酸化缓蚀性能评价试验9.酸渣含量测定试验10.速敏性评价试验,11.水敏性评价试验12.盐敏性评价试验13.碱敏性评价试验14.酸敏性评价试验15.前置液酸压酸液指进试验,试验方法：将岩芯捣碎碾磨过100目筛，制成岩粉烘干。称取一定量岩粉（如5g左右），置于反应器皿中，取一定量（如50ml）的不同浓度的酸液，分别加入盛岩粉的反应器皿中，与岩粉过量反应2-4小时，反应过程中搅拌2次。将反应后
15、的酸液，用定量滤纸过滤，将未溶蚀的残渣在约100左右条件下烘干，取出烘干后的岩样，放入干燥器冷却后称重。根据溶、蚀前后样品的重量计算酸对岩芯的溶蚀率：,1、酸液对岩石的溶蚀性试验,筛选酸液类型及浓度,试验方法：配制不同配方酸液并与地层水混合，在室温及高温（根据储层温度确定）条件下，静置4小时，观察配方酸液的变化情况，记录酸液透明度、分层、沉淀等现象。,2、酸液的配伍性试验,从配伍性角度筛选酸液添加剂,试验方法：将一定量原油与相同量的配方酸液混合，在高转速下搅拌一定时间，形成乳状液，然后放入一定温度的的恒温水浴中观察、记录2小时的破乳情况，由破乳量（酸液量）的多少衡量酸液及各种表面活性剂的破乳率
16、。破乳率（）由下式计算确定：,3、酸液的破乳性试验,考察表面活性剂破乳性能,4、酸液表面张力测定试验,试验仪器：JZHY180界面张力仪。试验方法：在不同的酸液中分别加入不同的表面活性剂，测定各鲜酸的表面张力，同时，用配好的相同酸液，分别加入捣碎碾磨后过60目筛的实际储层岩粉，将其与配方酸液反应制成残酸，测定各残酸的表面张力。每种酸液测定3次，取平均值。,评价表面活性剂的助排性能,5、铁离子稳定剂评价试验,试验仪器：722型分光光度计，PHS2型酸度计试验方法：邻菲罗啉法,先配制总铁量为100ppm的标准铁，用该标准铁作出各种比色皿的吸光度与铁含量的标准曲线，求出标准曲线的斜率m。,吸光度,铁
17、浓度,m,m=吸光度/铁浓度,将岩粉加入酸液中反应生成残酸，测定残酸液pH值在0.5-1.0和pH=3.5时的吸光度，计算出该岩粉的总铁含量。,取出一定量的残酸滤液，加入铁离子稳定剂，测定该滤液在pH=0.5-1.0和pH=3.5时的吸光度。计算出铁含量。与未加铁离子稳定剂时的铁含量比较。,评价铁离子稳定剂性能,6、防膨剂评价试验,试验仪器：WZ1型页岩膨胀仪 试验方法：将实际产层岩芯捣碎，研磨过100目筛制成岩粉，在105左右下鼓风干燥4小时，然后取出试样置于干燥器中冷却，称取50克岩粉，在岩样成型机上制成5810mm的圆饼，放于WZ1型膨胀仪中，分别测定淡水和加有防膨剂的水溶液对岩粉的2小
18、时膨胀率和24小时的终膨胀率。,评价防膨剂的防膨性能,7、酸液缓速性能评价试验,试验方法：分为静态和动态两种。将碳酸盐岩芯钻成直径5cm的园柱，在切片机上切成的约1cm厚的岩盘，烘干。用环氧树脂将岩盘封好，保留一个端面与酸液反应，将岩盘置于反应釜中，将酸液样品注入反应釜（动态试验时启动搅拌器），记录酸岩反应时间，测定酸液浓度变化，将数据进行处理，酸岩反应速度按下式计算。,评价酸液或缓速剂的缓速性能,酸液缓速性能评价试验就是测定配方酸和空白酸与岩石的反应速度，对比两种酸液与与岩石反应速度的大小，从而求得酸液的缓速率。,8、酸化缓蚀性能评价试验,1动态腐蚀速度评价方法,表8.1 高温高压动态腐蚀速
19、度条件,(1)试验仪器：高温高压动态腐蚀速度装置(2)试验条件：见表8.1,评价缓蚀剂的缓蚀性能,(3)试片的准备,试片材料：N-80石油专用管材。试片加工：50103 mm 试片处理：试片先用丙酮或石油醚清洗去除油污，然后放入无水乙醇中浸泡脱水1分钟。洗涤过程用镊子夹持进行。洗涤后必须用冷风吹干，储存在玻璃干燥器内备用。,(4)试验程序,1）取出已准备好的三片试片，记录编号，用游标卡尺（0.02mm）逐片测量表面积S1，S2，S3并记录；用分析天平称量试片的质量m1，m2，m3，称准至0.1mg，并记录数据。2）按试验要求的盐酸浓度，用分析纯盐酸和蒸馏水配制。用酸碱滴定法测定浓度，误差不超过
20、0.023）打开电源开关，并将温控器调到规定温度，开始升温。,4）将已准备好的盐酸溶液预热到40，按每平方厘米接触面积15ml的用酸量，由量筒量取适量酸液倒入高压釜内，恒温15min。将试片挂在挂片器上，缓慢把上部组件（包括搅拌棒和试片）置于高压釜上，拧紧上盖，接好管线，记录试验开始时间t0并记录。5）打开马达的电源开关，起动搅拌器，并调到60转/min。打开高压氮气源阀门，调节气压调节阀，使高压釜内压力升至7.8450MPa，并保持至结束ta。,6）切断电源，打开卸压阀，放掉釜内压力和残液，并立即用清水或氮气协助清洗高压釜。小心打开高压釜上盖，取出试片，将清洗过的高压釜和零部件擦干涂油保护。
21、对试片变化情况进行详细描述，并记录。7）用毛刷、去污粉和清水刷洗试片表面，干净后用丙酮或石油醚清洗，然后放入无水乙醇中浸泡脱水1min，取出用冷风吹干，放在玻璃干燥内干燥15min后用分析天平称量（称准至0.1mg）试片质量分别记为m1 m2 m3，并记录。,(5)结果的计算,平均腐蚀速度（Vf）,试片平均腐蚀量（m）,试片平均表面积（S）,2腐蚀速度评价指标,表8.2 动态腐蚀速度评价指标,9、酸渣含量测定试验,试验方法：将一定量原油（如30ml）与相同量配方酸液混合，在高温（根据储层温度确定）下进行反应，每隔10分钟搅拌一次，反应3小时后取出样品，用定量滤纸过滤液体，并用汽油清洗干净。将过
22、滤后的物质烘干，置于干燥器中，冷却后称重。与不加酸时相同质量原油的残渣量进行比较，分析酸与原油作用后酸渣量的大小。,10、速敏性评价试验,试验方法：（1）岩心抽真空，饱和地层水或煤油，浸泡20小时。（2）试验流量依次为0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0ml/min。（3）在每一流量下，测定岩心的渗透率。要求每10分钟测量一个点，直至连续三点的渗透率相对误差小于1%后再改换下一流量进行测定。,五敏试验包括：速敏、水敏、酸敏、碱敏、盐敏,11、水敏性评价试验,首先用地层水测出岩心的渗透率Kf，然后用次地层水（降低一半矿化度的地层水）测岩
23、心渗透率Ksf，最后用纯水测得岩心渗透率为Kw。用Kw/Kf值便可确定岩心水敏性程度大小，其评价标准为：Kw/Kf 0.7 水敏性程度 强 中 弱,试验方法：（1）岩心抽真空，饱和地层水，并浸泡40小时；（2）测地层水渗透率Kf；（3）用次地层水驱替1015倍岩心孔隙体积，浸泡 20小时；（4）测次地层水渗透率Ksf；（5）用纯水驱替1520倍岩心孔隙体积，浸泡20小时；（6）测纯水渗透率。,试验方法（1）岩心抽真空饱和地层水，并浸泡40小时；（2）测地层水渗透率；（3）用高（低）一级矿化度地层水驱替1015倍岩心孔隙体积，浸泡20小时；（4）用改变矿化度后的地层水测岩心渗透率；（5）重复3、
24、4步，直到做完所有矿化度等级的盐水。,12、盐敏性评价试验,公式,试验方法：,13、碱敏性评价试验,（1）岩心抽真空饱和地层水，浸泡40小时；（2）测地层水渗透率；（3）用高一级pH值的盐水驱替1015倍岩心孔隙体积，并浸泡20小时；（4）用改变pH值的盐水测岩心渗透率；（5）重复3、4步，直至做完所有不同的pH值盐水。,14、酸敏性评价试验,试验方法：,（1）试验时用地层水正向驱替测出岩心正向渗透率Kf；（2）将0.51PV体积酸液反向注入岩心，关井2小时；（3）最后正向注入地层水，排出残酸，同时测定岩心注酸后的渗透率KL，当流量稳定时停止。,15、前置液酸压酸液指进试验,试验方法,1根据试
25、验要求配制前置液10升，模拟酸液（盐水或清水）20升备用。2关闭所有阀门，将前置液、模拟酸液分别装入各自储液罐内，接通耐酸泵电源，检查耐酸泵工作是否正常。3打开前置液储罐开关阀及模拟裂缝出口阀门，启动耐酸泵，当前置液完全充满模拟裂缝后停泵。,4关闭前置液储酸罐阀，同时打开酸液罐阀门和溢流阀，启动耐酸泵使模拟酸液以恒定排量注入模拟裂缝，读取驱替压力值。观察注液过程中指进的发生、发展过程，拍照、摄像。当模拟酸液到达裂缝出口后，注意观察指进在高度方向的变化，当指进高度基本稳定时停泵。5试验完毕，用清水清洗储液罐和裂缝，排放残液罐废液，打开全部阀门。6进行试验结果分析，分析影响指进的各种因素。,前置液
26、酸压指进试验照片,大港油田酸化工作始于1964年，四十多年来，通过不断技术攻关，酸化工艺技术及施工设备不断配套完善，已形成了一整套技术系列,较好的适应各种岩性、一定地层深度和井温条件的酸化要求。,四、酸化工艺技术,大港油田酸化的三个阶段：1）低浓度小酸量应用阶段：1964年至1973年2）高浓度大酸量和乳化酸应用阶段：1974年至1990年3）酸化工艺日趋完善阶段：1991年至今,该项工艺技术，酸浓度一般小于15,主要应用于碳酸盐岩地层早期油水井解堵或解除近井地带污染。其原理是盐酸与油层中的碳酸盐岩作用，生成一种可溶性的盐类，这种盐类可以随残酸一起排出地面，从而提高井底附近的渗透率。,（一）、
27、低浓度盐酸酸化工艺技术：,此工艺技术是应用HCL浓度高于20的水溶液作为酸液，其适用于部分碳酸盐岩地层。优点：反应速度低于普通盐酸1-2倍，酸化有效作用时间比普通盐酸长，有效作用距离大，可以增大酸化半径至6-8m，有利于形成宽而深的刻蚀孔道，高浓度盐酸溶解能力大而浸蚀不均匀，有利于增加流通通道的宽度。溶解硫酸盐的能力低，使再沉淀物减少。,（二）、高浓度盐酸酸化工艺技术：,缺点：此种工艺由于能够增加返排液的粘度和不溶物量。因此回流能力低，易于乳化，可能会引起地层的二次伤害，而且如果不选择合适的添加剂则会对设备造成很大的腐蚀。,此工艺在下列情况下不宜采用：1、油层上下有水层或气层，而隔离厚度小于2
28、m则可能发生串通情况，引起水窜或气窜；2、固井质量不好可能发生窜槽；3、钙层松软的地层，容易引起坍塌；4、油稠或油层压力低，回流能力差的地层，则易引起地层的二次伤害。,（三）、土酸酸化工艺技术：,土酸工艺技术主要适用于砂岩和火成岩地层，还适用于由以下原因造成井筒周围伤害的井：钻井液中的固体颗粒造成地层伤害的井；地层粘土膨胀、分散、移动或絮结的井；井筒周围乳化液堵塞的井。,土酸酸化处理的原理：,土酸处理应用于碳酸盐含量较低，泥质成份较高（大于57%）的油层。其优点是土酸中的盐酸可以溶解油层中的碳酸盐类胶结物和一部铁质、铝质；土酸中的氢氟酸可以很好地溶解砂岩油层中的硅酸盐矿物和粘土物质。缺点是生成
29、的CaF2或MgF2沉淀合堵塞油层，造成油层的二次污染。,对石英砂SiO2+4HFSiF4+2H2OSiO2+6HFSiF6+2H2O对泥质砂岩：CaAl2Si2O8+16HFCaF2+2AlF3+2SiF4+8H2O上面反应式中新生成的气体氟化硅（SiF4）和水均可以排出地面，以解地层中粘土堵塞和井壁之间的泥饼，从而恢复或提高近井地带的渗透率。,而生产的氟化钙为不溶性沉淀物，而且氢氟酸与碳酸盐作用时，也会生成CaF2或氟化镁（MgF2）沉淀，其反应式如下：2CaCO3+4HF2CaF2+2CO22H2OCaMg(CO3)2+4HFCaF2+MgF2+2CO2+2H2O,此工艺技术HF3，盐酸
30、浓度610之间，排量0.81.5m3/min。注水井应用此工艺效果明显，列各种酸化方法增注量之首。水井酸化共计170井次，有效155井次，可比成功率90%以上。油井酸化169井次，初日增油10.6吨。,（四）、自生土酸酸化工艺技术,所谓自生土酸，即是利用一些化合物能以可控制的速度产生有机酸，然后与含氧离子的溶液反应，在地层中生成氢氟酸。通常使用低分子酯水解产生有机酸。自生土酸的生成体系：1、甲酸甲酯（SG-MF）体系HCOOCH3+H2OHCOOH+CH3OH(1)HCOOH+NH4FNH4+HCOO-+HF(2)该体系可适用于5482的井底温度。如果用乙酸甲酯代替甲酸甲酯，则适用的井底温度可
31、提高到88138。,2、氯乙酸铵（SG-CA）体系 HCOOCH3+H2OHCOOH+CH3OH(3)HCOOH+NH4FNH4+HCOO-+HF(4)该体系适用于82102的井底温度由于低分子酯和氯代醋酸铵的水解反应(1)和(3)都属慢性反应，故可进行缓速酸化。自生土酸的酸化是在较高的PH值中进行，即PH值从7降到35时会产生自生土酸。,（五）、氟硼酸酸化工艺技术,作为土酸的一种变通方法，它在任何给定的条件下都不会含有大量的HF，因而具有较低的反应性。然而当HF消耗时，其通过自身水解可以产生较多的HF。因此，其总的溶解能力是可以与土酸比拟的。,水解反应方程式如下：HBF4+H2OHBF3(O
32、H)+HF 慢HBF3(OH)+H2OHBF2(OH)2+HF 快HBF2(OH)2+H2OHBF(OH)3+HF 快HBF(OH)3+H2OH3BO3+HF 快由上面方程式可以看出，HBF4的水解受第步控制，即反应速度很慢。因此，HBF4实际上是一种缓速酸，能够延长活性酸的作用时间，达到深部酸化的目的，同时避免了大量的HF对地层造成污染伤害。,氟硼酸酸化机理：暴露于HBF4中的粘土，可在相当程度上失去离子交换性和膨胀性，HBF4可与粉砂、粘土发生局部化学反应，将铝从未溶解的粉砂、粘土中提取出来，替换成硼而生成硼硅酸盐，其溶解粒土微粒而形成架状结构，使未溶解的地层微粒稳定化。,（六）、互溶土酸
33、酸化工艺技术,所谓“互溶土酸酸化”就是用常规土酸处理砂岩油井后再用“互溶剂+柴油（或轻质原油）”的“互溶液”作为后置液处理该岩层，这样对原油防乳，抑制胶质沥青形成酸渣有一定的作用，而且可以改变岩石的润湿性，提高渗透率，增加酸化效果。,互溶剂是一类无论在油中还是在水中都有一定溶解能力的物质。例如醇类、醛类、酮类、醚类或其它化合物。这类化合物可与油和水二者相混。它们进入地层后，可以优先吸附于砂粒和粘土表面，不但使微粒和不溶物成为水润湿，而且使地层成为水润湿，改善了地层的渗透性。更重要的是，它们抑制了水基处理液中表面活性剂在地层表面的吸附。在油田中使用的互溶剂主要是乙二醇醚及改性产品。如乙二醇-丁醚
34、，二乙二醇-丁醚等。,逆土酸系指氢氟酸浓度和用量高于盐酸浓度和用量的变异土酸。为了更好的清除井壁的泥饼及地层中的粘土堵塞，恢复和增加井筒周围地层的渗透率而开发了此项技术。试验数据表明：逆土酸较常规土酸酸液溶蚀能力大2倍以上。其主要用于注水井增注，对于泥质含量较高的注水井，逆土酸处理优于土酸处理，基本解决了注水井长期不能解决的增注难题。,（七）、逆土酸酸化工艺技术,目前在大港油田应用逆土酸酸化工艺技术的基本配方是：6%HF+4%HCL+（36%）溶蚀剂A+各类酸化添加剂。,（八）、油酸乳化液酸化工艺技术：,油酸乳化液是油与酸混合乳化后配制成的油包酸型乳状液。此工艺技术适用于碳酸盐岩地层，高含水油
35、井及重复酸化井。油酸乳化液具有降低含水、延缓反应速度和对设备管柱腐蚀小的特点。在大港油田应用较多的地区是王徐庄和周青庄地区的生物灰岩油层。此工艺对于砂岩地层，虽然酸化效果不明显，但能起到降低水相渗透率的作用。,在盐酸或土酸中加入一定量的缓速剂，可以使酸液中的H的活力变低，使酸液的穿透距离加长，可实现地层的深部酸化。此工艺适用于深部酸化，大酸量施工的灰岩及生物灰岩地层。酸化工艺简单，只需在常规酸化中加入一定量的缓速剂即可达到缓速酸化的目的。,（九）、缓速酸化工艺技术：,（十）、热酸酸化工艺技术：,热酸是将常温酸液升高到一定温度，使酸液能够降低稠油粘度，溶化石蜡，增加酸液与岩石的接触面积，大大提高
36、了酸液对岩石的溶蚀能力。热酸主要由主体酸与生热剂组成，施工时，部分酸液与生热剂反应，放出大量热，在管柱中主体酸可迅速升温至90以上。,此工艺特别适用于白云岩地层，还适用于原油物性差及稠油地层。对于蜡质及胶质沥青含量高的油井，采用此工艺可省去清洗解堵剂，降低了施工成本。,防膨酸酸化技术，就是在酸液中加入一种防止粘土膨胀的化学剂，可防止粘土膨胀剥落、迁移。此项工艺技术适用于粘土含量较高的注水井。在枣园油田实验及应用，收到了很好的增注稳注效果，满足了配注要求，并能延长增注有效期。,（十一）、防膨酸酸化技术,（十二）、集成酸酸化工艺技术：,所谓集成酸化，就是依据地层情况，储层特点将基质酸化技术、储层防
37、膨技术、酸化缓速技术、高效清洗、防二次沉淀技术集于一体，将油、水井有机堵塞和无机堵塞同时解除的技术总称。其适用范围：低渗透层，强水敏地层。原油为高凝、高粘度的地层。实施深部酸化的地层。,（十三）、磁处理酸化工艺技术,磁处理酸化实际上也是一种缓速酸。当普通酸液经过一定强度的磁场处理以后，在一定时间内可以产生结构和物性上的变化，这种变化能起到延缓酸液与岩石矿物反应速度的作用。磁场能够破坏正负离子间的静电平衡，使正负离子间的电偶极矩发生变化，引起H+与其他离子（如Ca2+、Mg2+等）交换能力减弱，从而使酸岩反应减慢，可以较长时间内保持较强的酸液活性，实现地层深部酸化。,（十四）、低伤害酸酸化工艺技
38、术,低伤害酸是以磷酸为主体，复配多种添加剂而成的酸液体系。它的主要特点是对地层伤害小，反应速度慢，酸化半径大，据中国石油天然气集团公司石油勘探开发科学研究院酸化压裂中心介绍，低伤害酸对岩心的伤害程度仅是土酸（12%HCL+3%HF）的1/52/5。另外，低伤害酸还具有对钢片腐蚀速度小、低表面张力的特点。适用于同时含泥质、钙质的砂岩地层和充填物为绿泥石、方解石的火成岩地层。,（十五）、硝酸酸化工艺技术,非活性硝酸粉末酸化是在常规酸化工艺中引入非活性硝酸粉末。正常状态下，该硝酸粉末呈非活性，本身不具有腐蚀性。当其溶于水后，因分解出HNO3而具有弱酸性，被酸激活后则具有强腐蚀性。该酸化工艺研究初期，
39、利用非活性硝酸粉末的特殊性，现场将非活性硝酸粉末配制成水溶液，和其它活性酸分段注入地层，非活性硝酸粉末依靠储层顺道捕捉反应后，滞留残酸的激发产生强氧化性的HNO3，与HCL共同作用于地层。,硝酸粉末酸化工艺技术具有以下优点：1、对有机质、无机质有较高的溶蚀能力。2、增加油层渗透率。3、有效作用半径长。4、对地层污染小。5、酸岩有效作用长，可达到深部酸化的目的。,（十六）、泡沫酸酸化工艺,泡沫用于油气井的增产处理已有30多年的历史。它具有滤失率低，粘度适当，悬浮力强，用量小，对地层伤害小，返排性好等特点。泡沫酸酸化施工费用要高于普通酸化，而且对设备要求较高，因此，此种工艺各油田不常采用。,（十七
40、）深部油层酸化预处理技术 油层预处理是指油层在进行压裂改造作业时，按优化设计的额定工作压力无法完成现场作业而采取的一种为完成改造作业而进行的前期油层处理技术，它的目的是破坏油层的坚硬程度，以达到降低油层破裂梯度，或降低油层的进液压力，提高吸液指数，从而使油层压裂改造作业顺利实施的一种前期油层改造技术。,常用的预处理技术有：油层爆炸、油层补孔、油层激动（即压力猛蹩猛放）及油层的酸处理技术，酸处理技术一般包括：低浓度盐酸处理、胶凝酸处理、土酸处理和复合酸处理等，经预处理的油层一般能降低35MPa的工作压力，这就使那些由于埋藏深、地层致密、渗透率低而破裂梯度高、吸液指数小的油层得以在额定的工作压力内
41、完成作业。因此，预处理技术在国内外已得到广泛重视，并发展成为一项专门技术。,（十八）、酸压工艺技术,酸压的基本原理和目的与支撑剂压裂大体相同，即产生有足够长度的导流裂缝。其差异在于如何获得导流能力。压裂是利用支撑剂支撑已形成的裂缝，以增加油层的渗透能力；而酸压是依靠酸液对裂缝（包括天然裂缝），不整合的裂缝表面酸蚀，以提供导流能力。,该项技术是针对注水井长期注水压力过高达不到配注要求甚至停住，采取常规压裂、酸化、复合射孔震荡解堵等措施很难奏效或有效期短而开发的。它是集压裂、酸化和防膨工艺技术于一体，即在高于地层破裂压力注入适合砂岩注水井地层的复合解堵液体系解堵和改造地层，达到降压增注的目的。并开
42、发出了系列配套技术：注水井注水压力高达不到配注要求原因诊断技术；复合解堵液体系评价技术；控制二次沉淀和微粒运移技术；长效防膨技术；长井段多层均匀布液技术。,1、砂岩注水井降压增注技术,高温碳酸盐岩油层酸压改造工艺技术是针对大港油田潜山碳酸盐岩油气藏勘探开发的需要研究开发的。根据油层埋藏深（4200-5500m）、油层温度高（185）、油气比高、地层压力低和井况复杂（多为组合套管）的特点开发出了系列配套技术：酸液体系优选技术；高温缓蚀技术；酸液降阻技术；油层暂堵及降滤失技术；套管保护技术；保护油层快速排液技术。该工艺技术目前主要针对潜山油气藏酸压改造。其适用于深井、高温井酸压改造，酸压井深可达6
43、000m，温度180，酸液总量达360m3，施工中排量5.6m3/min。,2、高温碳酸盐岩油层酸压改造工艺技术：,工艺技术胶凝酸（稠化酸）闭合酸压工艺 该工艺酸液体系特点是，由于酸液中添加胶凝剂（或稠化剂），因而酸液粘度相对提高，酸液摩阻较小，增强了酸液劈开地层的能力。酸液性能见下表。,暂堵胶凝酸闭合酸压工艺 该项工艺特点是暂堵剂配合酸液使用，目的在于酸压时堵注大的裂缝，降低酸液滤失，压开并改造地层微小裂缝，达到大井段提高地层渗透率的目的。由于使用的暂堵剂为油溶性产品，所以该工艺宜用于渗透性较好（裂缝发育）且有油的地层。,有机酸交替注入闭合酸压工艺,该井施工过程如下：第一步：压裂，砂比8-1
44、0%；第二步：注酸，压裂交替进行；第三步：注入闭合酸。该工艺实施后，效果并不理想，酸压效果见下表。,五、酸化（压）设计,五、酸化（压）设计,酸化作为油气井增产的重要措施而在油气井上得到广泛应用，要想获得好的增产效果，首先必须有一个符合地质客观条件、高水平的酸化施工设计；第二必须按照施工设计安全、优质的组织施工；第三选择适宜的排液措施，把残酸尽快排出地面。,一、设计前的准备工作及要求,1、选井、选层弄清地层岩性、储层特性，选择合适的酸液体系选由于钻井、射孔、试油、注水和井下作业过程中造成地层污染的油水井选油气连通的油、气、水井选具有一定渗透率、空隙度、地层能量的油气水井选能进行酸化前后效果对比的
45、油气水井选有取芯井的区块上的油气水井,2、收集资料主要有：井史，地层压力系数，钻井时使用的钻进液类型、密度，对油层的浸泡时间，地层岩石物性、长石、石英、碳酸盐岩含量、粘土类型及含量，空隙度、渗透率、孔喉大小，地层水类型及含量，原油性质，注入水水质，固井质量，射开油层的厚度、油层深度、层位、层号、射孔液，油层温度，试油情况，投产初期、中期及目前生产情况，历次措施情况、效果，目前井下管柱，测试吸水剖面结果等。,3、对修井地质设计的要求基本数据：开钻日期、完井日期、完钻井深、人工井底，表层套管、技术套管、油层套管、内径、壁厚、钢级和水泥返深，油补距，生产层位、层号、生产井段、厚度、油层温度，本次酸化
46、层位、层号、厚度、岩石物性、粘土类型及含量、空隙度、渗透率等。试油情况：射孔日期、射孔枪型、孔密、射孔液类型及密度、射孔层位、层号、井段、厚度，试油结果：试油日期、选值日期、工作制度、日产量（油、气、水）、井口压力（油、套压）含水、累计量。生产情况：投产日期、井段、厚度、工作制度、日产量（油、气、水）、油气比、含水、油压、套压、流压、静压、动液面、累计产量，注水井包括：注水方式。泵压、油压、套压、日注量、配注量、与油井连通情况、投转注日期、累计注水量。历次措施情况：日期、措施名称、挤入夜名称、浓度、数量、施工参数（泵压、排量）、效果、有效期等。井下落物及井场、道路遇阻情况。,二、酸化设计,设计
47、时以收集的资料和地质设计为依据，结合本油田本断块酸化实际经验而设计。首先根据酸化井层段的岩石物性和储层特征、堵塞情况、室内试验数据，在设计中选择合适的酸液、添加剂及其浓度。然后制定切实可行的施工工艺。酸化设计是指导现场施工操作的重要依据，因此一定要先设计后施工，酸化设计应在技术上可行，经济上合理，可操作性强，对施工具有指导意义。,设计应包括的主要内容一、基础数据：包括钻井完井基本数据（钻井日期、人工井底、固井质量、油层套管等）、措施目的层射孔数据（层号、射孔井段、厚度、空隙度、渗透率、含油饱和度、泥质含量等）。二、施工目的、依据及指标三、施工前准备 1.井筒、井口及管柱的准备 2.工具、材料的
48、型号、规格、数量及要求 3.施工用液体系的配制 4.施工设备和地面系统的要求、准备,酸液和添加剂的用量计算 配制酸液所需浓盐酸的体积可用下式计算：V=V总2x2/1x1式中：V浓酸的体积 V总需配稀酸的总体积 1浓酸的密度 x1浓酸的重量百分比浓度 2 稀盐酸的密度 x2稀盐酸的重量百分比浓度 也可以通过查表的办法获得酸和水的用量。添加剂为液态时的用量是用体积百分数表示，在酸中的加入量可用酸液总体积乘上添加剂的体积百分数即可。,四、施工工序及设计参数 设计参数包括：注入方式、排量确定、施工泵压计算 注入压力除酸压外施工泵压均小于地层破裂压力。酸化施工时井口压力（泵压）计算公式：P泵=P破+P摩
49、-P液 P泵井口泵压 MPa P摩管线摩阻压力MPa P破油层破裂压力MPa P液液柱压力MPa 施工工序包括：施工管线试压、泵注程序、排液要求、生产管柱、投产。,五、主要工作液体系、材料、工具的技术指标六、质量、安全、环保注意事项七、井控设计八、特殊要求九、施工管柱和完井管柱图,六、酸化过程中的储层伤害及储层保护,概述,砂岩储层酸化主要使用土酸，即HF和HCl的混合液，其它使用的多数酸液，如氟硼酸、浓缩土酸、胶束土酸、互溶土酸、地下生成酸等，其主体部分都是HF、HCl，都是利用HCl溶解砂岩储层中的钙质成分，利用HF溶解砂岩中其它胶结物或基质。酸化施工过程中，由于设计及处理不当，可能造成严重
50、的储层伤害，最常见的储层伤害主要在于酸化后二次产物的沉淀，酸液与储层岩石、流体的不配伍以及储层润湿性的改变，毛管力的产生，酸化后疏松颗粒及微粒的脱落运移堵塞，产生乳化等。,酸化过程中的储层伤害及储层保护,一、酸液与地层流体的配伍性（1）储层原油与酸液的配伍性 酸与储层原油和沥青原油接触时，会产生酸渣。酸渣由沥青、树脂、石腊和其它高分子碳氢化合物组成，是一种胶态的不溶性产物，一旦产生会对储层带来永久性伤害，一般很难加以消除。原油中的沥青物质是以胶态分散相形式存在，它是以高分子量的聚芳烃分子为核心，被较低分子量的中性树脂和石蜡包围，周围靠吸附着较轻的和芳香族特性较少的组分所组成，在无化学变化时，这
