油水井酸化作业监督基础.ppt

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1、酸化酸压工艺基础,CHIU SHAO AN华北油田公司井筒工程技术组,酸化酸压措施作业监督基础,第一节 酸化作用机理第二节 酸液及添加剂第三节 酸液的选择第四节 常用酸液体系第五节 酸化工艺技术第六节 酸液体系性能评价第七节 酸化施工设计与效果评价第八节 酸化现场施工与监督,第一节 酸化作用机理,酸化是油气井增产、水井增注的主要手段之一，用酸液可以解除油水井井底附近的污染，清除孔隙或裂缝中的堵塞物质，或者沟通、扩大地层原有孔隙或裂缝，提高地层渗透率，从而实现增产增注。,一、砂岩酸化作用机理,砂岩地层由砂粒和粒间胶结物组成，砂粒主要成分是石英、长石，胶结物主要成分是粘土、碳酸盐矿物。,砂岩储层渗

2、透率降低，往往是地层污染、堵塞造成的：钻井、作业过程中泥浆压井液进入地层造成的污染；层内粘土微粒在采油、注水过程中随液流移动对地层孔隙造 成的堵塞；由于地层压力、温度变化造成的地层结垢；铁、钙等的化学沉淀造成的堵塞等。因此，砂岩酸化一般采用盐酸与氢氟酸的混合酸(土酸)，或 其它能够生成氢氟酸的酸液：盐酸先同碳酸盐矿物、铁质反应，溶解碳酸盐和铁质；然后氢氟酸再与石英、粘土矿物反应，提高地层渗透率。,二、碳酸盐岩酸化作用机理,1、非碳酸盐岩2、不纯白云岩3、不纯灰质白云岩4、不纯白云质灰岩5、不纯石灰岩6、白云岩7、灰质白云岩8、白云质灰岩9、石灰岩,三、酸化工艺方式,酸 洗：也称表皮解堵酸化，主

3、要用于砂岩、碳酸盐岩油水井的表 皮解堵及疏通射孔孔眼。基质酸化：也称常规酸化，是在低于储层岩石破裂压力下将酸液挤入 储层孔隙空间，使酸液沿径向渗入地层而溶解地层孔空 间的颗粒以及其它堵塞物，扩大孔隙空间而恢复或提地 层渗透率。主要用于解除钻井、完井、大修等入井流及 沉积物在近井地带的伤害，该方式中酸液与岩石接触积 较大，酸岩反应时间很短，处理范围一般在1m左右，对 严重堵塞井的处理效果较好。酸化压裂：也称酸压，压开裂缝后注入酸液，以沟通井筒附近高渗带 或其它裂缝系统、清除井壁附近污染、增大油气向井流 通面积、改善油气井流动方式和增大井眼附近渗流力。主要用于碳酸盐岩油、气井储层改造。,四、酸液溶

4、解能力,溶解能力：单位体积酸液与岩石中某种矿物完全反应所能溶解的体积，称为该种酸液对该矿物的溶解能力X。,溶解能力系数：即单位质量纯酸反应完毕后所能溶解的矿物质量，不同浓度酸液的溶解能力系数等于酸液的质量百分浓度与100之积。,常用酸对碳酸盐的溶解能力(m3/m3),土酸对砂岩矿物的溶解能力(m3/m3),五、酸岩反应速度及其影响因素,酸岩反应是在固液两相(酸液与岩石)间的界面上进行的复相反应。表面反应控制H+传质控制,1、温度的影响 无论是由表面反应控制的还是由传质控制的酸岩反应，温度升高都会导致系统反应速度加快。2、压力的影响 低压下，压力对酸岩反应速度影响很大，随着压力升高，这影响将减弱

5、，当压力升高到5.0-6.0MPa后，压力的影响很小。3、岩石类型的影响 如低温下酸液与石灰岩要比白云岩反应速度快。4、面容比的影响 面容比越大，酸岩反应越快，因此常规酸化酸液有效作用距离只有几十厘米，而酸压时活性酸深入地层的距离可以达到几十米。,5、酸液类型与酸液浓度的影响 不同类型酸液的离解度相差很大，而酸岩复相反应速度与溶液内部H+浓度呈正比，采用强酸反应速度更快。6、流速的影响 酸岩反应速度随酸液流速增大而加快，尤其处于紊流状态时更为明显。但反应速度增加的倍比小于酸液流速增加的倍比，酸液来不及完全反应就已流入地层深处，因此，提高注酸排量可以增加活性酸深入地层的距离。7、同离子效应的影响

6、 溶液中生成物浓度增加将抑制酸液正反应、减缓生成物扩散、增大H+传质阻力，因此，同离子效应减小酸岩反应速度。,六、酸液有效作用距离,酸液在渗流孔道或裂缝中流动，与壁面岩石发生化学反应，当酸液浓度降低到某一数值(通常为鲜酸浓度的10%)时，称为残酸。鲜酸变为残酸之前所流过的距离，称为酸液有效作用距离。酸岩反应速度的快慢，决定了酸液有效作用距离的大小，反应速度越快，有效作用距离越短。,第二节 酸液及添加剂,一、常用酸液类型二、常用酸液添加剂,一、常用酸液类型,1、盐酸2、氢氟酸3、土酸4、自生土酸,5、有机酸6、磷酸7、氟硼酸8、多组分酸,1、盐酸,盐酸的工业标准,用工业盐酸配制酸液的计算公式：式

7、中 QS 工业盐酸用量，kg;V 酸液用量，m3；酸液相对密度；CS 酸液中盐酸浓度，%（质量分数）；Ci 工业盐酸质量浓度，%（一般为31%）,盐酸质量百分浓度=(相对密度-1)2100%,2、氢氟酸,氢氟酸的工业标准,氢氟酸浓度与相对密度关系,3、土酸 土酸为氢氟酸和盐酸的混合物，一般组成为：36%HF+1015%HCL 氢氟酸与砂岩反应溶解泥质和二氧化硅。盐酸与碳酸岩反应，先把大部分碳酸岩溶解掉，防止CaF2等生成沉淀物，从而充分利用土酸对粘土、石英和长石等的溶蚀作用。若地层中碳酸盐胶结物较多，可适当提高盐酸浓度。,盐酸与氢氟酸配制后的相对密度,5、有机酸（甲酸和乙酸）甲酸（HCOOH）

8、和乙酸（CH3COOH）为弱离子型，慢反应的有机酸。主要用于高温油井（高于120）或者希望延长反应时间的井。矿场应用的醋酸溶液常稀释到15%或更低。6、磷酸 磷酸电离度底，缓速效果明显，适用于钙质含量高的 砂岩或石灰岩储集层。,7、氟硼酸 当氟硼酸注入地层后发生水解反应，生成氢氟酸，从而达到 酸化目的。氟硼酸在水中的水解是分步进行的，第一步水解最 慢，决定了整个水解过程。HBF4+H2O HBF3OH+HF HBF3OH+H2O HBF2(OH)2+HF HBF2(OH)2+H2O-HBF(OH)3+HF HBF(OH)3+H2O H2BOB(OH)3+HF 氟硼酸主要用于砂岩地层深部酸化，具

9、体特点如下：（1）水解反应速度主要受HBF4 浓度、溶液酸度和温度控制。（2）可以防止粘土及其他颗粒运移，降低阳离子交换容量，减 小粘土水敏性。（3）氟硼酸对地层岩石伤害极小。（4）氟硼酸可作为前置液或后置液与土酸联合使用。,8、多组分酸(1)盐酸-有机酸 利用盐酸溶蚀能力强的特点获得较高的酸蚀裂缝导流能力，又利用有机酸的低腐蚀性，主要用于高温地层酸处理。由于酸岩反应速度主要取决于H+浓度，只有盐酸耗尽后有机酸才电离而溶蚀岩石。混合酸的反应时间近似为两种酸的反应时间之和。(2)有机土酸 有机土酸（一般为9%的甲酸）取代12%的盐酸，与3%氢氟酸混合而成，特别适用于高温井（93150），可以降低

10、管线腐蚀速度和减小形成残渣的趋势。但有机土酸溶蚀能力弱、成本高。,二、酸液添加剂,酸液作为一种通过井筒注入地层并能改善储集层渗透能力的工作液体，必须根据储集层条件和工艺要求加入各种化学添加剂，以完善和提高酸液体系性能，保证施工效果。,1、缓蚀剂2、表面活性剂3、铁离子稳定剂4、助排剂,5、粘土稳定剂6、降阻剂7、暂堵剂8、稠化剂,1、缓蚀剂 主要用于减小酸液对金属管件的腐蚀，降低对地层的污染。,酸化允许腐蚀速度标准,酸液流动时对钢材的腐蚀速度远大于静止条件下的腐蚀速度,最好依据动态腐蚀试验结果选择合适的缓蚀剂，或者充分考虑动态腐蚀因素，增加安全性。,常用酸化缓蚀剂性能,高温酸液缓蚀剂,低温条件

11、下性能评价实验结果,盐酸浓度15%，缓蚀剂浓度3%,实验条件：,高温条件下性能评价实验结果,120,140,盐酸浓度15%，缓蚀剂浓度3%,实验条件：,120实验前后挂片表面对比,80实验前后挂片表面对比,100实验前后挂片表面对比,140实验前后挂片表面对比,2、表面活性剂 降低表面和界面张力，防止生成乳状液，使地层水湿和加速返排等。,用于降低表面张力的表面活性剂,破乳用表面活性剂,3、铁离子稳定剂 防止铁及其他金属盐形成络合离子而沉淀。,常用铁离子稳定剂性能参数,4、助排剂 借助气体膨胀加速残酸返排，常用N2、醇类和表面活性剂。,5、粘土稳定剂,常用酸液粘土稳定剂,6、降阻剂 降低工作液在

12、井筒流动的沿程摩阻，降低施工压力。,常用酸液降阻剂,7、暂堵剂 基质酸化是用以桥堵地层孔隙，酸压时用以桥塞射孔孔 眼或裂缝入口。如膨胀性聚合物（聚乙烯、聚甲醛、聚丙烯酰胺、胍胶）、膨胀性树脂、安息香酸（哈里伯顿公司TLC-80、道威尔公司J-227、西方公司Westblock-X、杰克逊公司（BJ）Divert）、石蜡小球、岩盐等。8、稠化剂 稠化酸体系的主要添加剂。国内主要有CT1-6，VY101，SD1-9；此外有哈里伯顿公司的SGA-HT；菲利普公司的DSGA。,第三节 酸液的选择,基质酸化在于消除影响油井产量的伤害，酸压还要增加渗流面积，沟通裂缝系统。必须了解伤害的范围、类型、成因等，

13、以选择适当的酸液体系。1、矿物标准(1)敏感性 地层对某一酸液的敏感性包括酸液与岩石接触可能产生的所有有伤害反应，如基质胶结破坏和坍塌、微粒释放甚至形成沉淀。岩石成分与结构是决定潜在敏感性的重要因素，从矿物学角度来看，化学成分和表面积可影响矿物的反应。,表面积与砂岩矿物的溶解度,(2)岩石结构 砂岩储集层中矿物实际溶解度主要取决于矿物在岩石结构内的位置。盐酸溶解性岩石之所以能在盐酸中溶解，通常认为存在碳酸盐岩。但诸如氧化物、硫化物、绿泥石、粘土等其他矿物在盐酸中也能部分溶解。砂岩在盐酸中溶解度超过20%就可采用盐酸进行处理，氢氟酸与碳酸钙反应有氟化钙沉淀，盐酸前置液有助于防止氢氟酸与碳酸岩接触

14、。粘土含量了解储集层中各类粘土含量固然重要，但了解粘土在油层中的位置和分布更重要，它们决定了岩石对酸处理的响应。,2、酸液选择方法 酸液选择的原则很简单，即酸液必须有效消除伤害（包括二次伤害）且能增加渗透率。沉淀物伤害主要取决于：(1)化学因素：沉淀物在后置液及油层天然流体中的溶解 度。(2)结晶因素：沉淀物为非晶质还是晶质。(3)形态因素：关系到可以移动晶粒（从溶液中检出沉淀在孔 隙空间）的形式。(4)浓度因素：是否高得足以引起孔隙系统堵塞。(5)油层因素：伤害与渗透率、孔隙大小和空隙形态等岩石特 征有关。,常用酸液主要特点和适用条件,砂岩酸化使用的酸液准则,单位油层厚度酸液用量的优选,第四

15、节 现场施工常用酸液体系,一、碳酸盐岩酸化常用酸液体系二、砂岩酸化常用酸液体系,一、碳酸盐岩酸化常用酸液体系 碳酸盐岩中多使用盐酸体系作为工作液，根据储集层条件、矿物成分以及流体性质不同，对酸液配方及其物理化学性质有不同的要求，出现了不同的盐酸体系。1、常规盐酸体系 2、稠化酸体系 3、冻胶酸体系 4、乳化酸体系 5、泡沫酸体系,1、常规盐酸体系 常规盐酸与碳酸盐岩反应速度快，作用时间和作用距离很短。仅能解除近井地带伤害。适用条件：碳酸盐岩类油气层的表皮解堵酸化和新井投产前的解堵。典型配方：1528HCI+23缓蚀剂+13表面活性剂+13铁离子稳定剂。,2、稠化酸体系 在常规酸液中加入一定数量

16、的增稠剂，可使酸液粘度提高到1040mPas,称为稠化酸。适用条件：碳酸盐岩地层酸压裂施工或天然裂缝发育地层的深穿透处理。主要特点：反应速度慢，作用距离远 具有良好的降滤失性能 具有一定的粘度，可造缝和携砂 摩阻系数小，极大降低施工泵压 典型配方：2028HCI+2酸液增稠剂+23缓蚀剂+23表面活性剂+23铁离子稳定剂。,稠化酸抗剪切性能评价实验结果(120),稠化酸耐温性能评价实验结果,剪切速率:170 s-1盐酸浓度:20%,剪切速率:170 s-1盐酸浓度:28%,(温度90,面容比1:4,反应物:大理石),稠化酸缓速性能评价实验结果,稠化酸缓蚀性能评价实验结果,稠化酸防膨性能评价实验

17、结果,稠化酸流变性能评价实验结果,3、冻胶酸体系 在常规酸液中均匀混入一种可交联的成胶剂后，再用配伍的交联剂将其交联成冻胶体系，常温下粘度可达100mPas以上，在储集层条件下的粘度受冻胶体的流变性控制。利用酸冻胶体系的高粘特性可使用带砂压裂，对地层进行深部处理，以达到降低缝壁应力，改善裂缝导流能力及基质渗透率目的。适用条件：具有较强返排能力的低渗碳酸盐岩的酸压裂，或天然裂缝发育但被伤害地层的深穿透酸化处理。典型配方：2025HCl+0.51.0成胶剂+0.010.05交联剂+13缓蚀剂+23表面活性剂+23铁离子稳定剂+12助排剂。,4、乳化酸体系 在常规酸液中加入一定比例乳化剂（多为一种特

18、殊的表面活性剂）后，按规定的相比例(大多为W:O=7:3)混入原油或成品油，充分搅拌即可形成分散均匀的稳定乳化酸。当乳化酸达到地层一定深度后，油膜破裂，释放出盐酸与地层岩石反应，刻蚀并沟通较深部的孔、缝、洞，提高深部地层渗透率。适用条件：碳酸盐岩油层酸压裂。主要特点：酸岩反应速率低，作用深度大；具有亲油性，清洗、溶解地层中重质原油、石 蜡、胶 质、沥青质等；残液具有一定粘度，有利于携带和返排出地层中的胶质、沥青质以及酸不溶固体颗粒。典型配方：2025HCI+13缓蚀剂+23铁离子稳定剂+13乳化剂+30原油或成品油。,乳化酸稳定性评价实验结果,酸岩反应速率评价实验结果,在室温（30）下，测得乳

19、化酸残酸表面张力为32.4Mn/m，界面张力为1.7Mn/m，低于清水表面张力50%左右，有助于残酸返排。,残酸表/界面张力评价实验结果,乳化酸及其残液粘度,乳化酸残液与原油的乳化倾向评价实验结果,乳化酸对N-80钢片的腐蚀速率评价实验结果,乳化酸酸化施工：通过并联的压裂车组从井口泵入地层，记录压力、排量;关井反应，时间一般为3-5h，观察记录油、套压力的变化；关井反应后，开井放喷，残液返排后，原油进站生产。乳化酸不宜于在低压、低渗、排液难的深层油气井中进行酸化。,乳化酸现场施工示意图,乳化酸酸化过程示意图,5、泡沫酸体系 使用一种或几种特殊的表面活性剂作起泡剂，使酸液与气体（一般多为氮气或二

20、氧化碳气）在强烈搅拌的情况下混合，并形成以酸为连续相、气泡为分散相的泡沫体系。典型配方：1530HCI+N2或CO2+起泡剂+稳定剂+缓蚀 剂+铁离子稳定剂+其他添加剂。泡沫酸按其质量可分成三类：增能型：泡沫质量不大于52；泡沫型：泡沫质量5290；雾化型：泡沫质量大于90。现场使用的为泡沫型，泡沫质量一般控制为70左右。,主要特点：粘度高。泡沫酸的粘度一般10100mPas,但受泡沫质量的影响很大。当泡沫质量超过55%以后，泡沫酸的粘度随温度升高而降低。滤失速度低。在低渗储集层中，与一般胶凝酸相近，因而无须使用其他降滤剂。反应速度低。泡沫酸的高粘特性降低了H+的扩散速度，而且H+向岩石表面的

21、扩散受分散于酸中的泡沫阻碍，因而反应速度慢，有效作用距离较远。腐蚀速度低。虽然泡沫体系的腐蚀速度比其组成的酸液略高，但仍不失为一种好的缓蚀酸。密度低，摩阻小，返排容易，对储集层伤害小。泡沫酸的流变性较好。,泡沫酸造壁滤失系数,泡沫酸与酸液腐蚀速度比较,泡沫酸流变参数（试验温度2660，试验压力7MPa）,二、砂岩酸化常用酸液体系 砂岩油层结构复杂，矿物成分多，应选择与其储集层特征和岩石物性匹配的酸液体系。常用的酸液体系有下列几种。1、常规土酸体系 2、氟硼酸缓速体系 3、自生土酸缓速体系 4、泥酸体系 5、磷酸缓速酸化体系 6、胶束酸体系 7、复合酸体系,1、常规土酸体系 适用条件：砂岩储集层

22、的解堵酸化施工，恢复和提高近井地带渗流能力。典型配方：812HCI+35%HF+23缓蚀剂+23表面活性剂+13铁离子稳定剂+13%粘土稳定剂。,2、氟硼酸缓速体系 氟硼酸水解速度较慢，水解生成的氟化氢后与矿物发生反应，故为缓速酸。主要特点：酸岩反应速度慢，活性穿透距离大，酸处理半径大。能将粘土及其他微粒融合为惰性粒子，就地胶结，从而 稳定粘土，防止微粒运移造成的伤害。能抑制粘土矿物质的水敏性膨胀。有利于储集层保护，有效增产期长。适用条件：砂岩油气层的深穿透酸化施工或高温井的酸化施工。,3、自生土酸缓速体系 将酯与氟化胺在井口混合后以较低的排量泵入地层，酯 分解生成有机酸，有机酸再与氟化胺反应

23、生成氢氟酸。理论上，该工艺可将酸注入地层很深的部位进行酸化。使用不同的脂类化合物可以满足不同储集层温度（40107）的要求。,4、泥酸体系 顺序注入盐酸和氟化胺，利用粘土的天然离子交换性，在粘土颗粒表面生成氢氟酸，就地溶解粘土。方法的实质是先注入一种只与粘土进行离子交换的液体，然后注入第二种液体并在粘土表面与第一种液体反应生成氢氟酸，根据需要可多级重复进行。该体系中的氟化氢是由离子交换作用生成的，因此，总的反应速度与地层温度之间的关系不象其他酸液体系那样敏感。其有效作用距离可超过2m。适用条件：适于泥质胶结的砂岩油层，解除来自油层内部粘土颗粒运移、膨胀所造成的堵塞或常规土酸不能完全解除的钻井液

24、堵塞。,5、磷酸缓速酸化体系(PPAS)磷酸（H3PO4）电离度低，加入专用的添加剂后有明显的缓速效果，高浓度的PPAS与HCI或HF联合使用，特别适用于处理钙质含量高的砂岩或石灰岩储集层。主要特点：能延缓酸的反应速度，使活性酸穿透距离大；在有钙质的情况下，能自身延缓反应速度，并保证有最大的铁螯合能力，对硅质具有独特的选择性；具有良好的粘土稳定性，低腐蚀速度和湿水性能。典型配方：磷酸+0.11%铁离子稳定剂+0.22%磷酸盐结晶改良剂+0.050.1%羧基醋酸+酸稳定防沫剂+表面活性剂。,6、胶束酸体系主要组成：胶束剂、盐酸、缓蚀剂、助排剂等作用机理：胶束剂使酸液形成胶束，降低表/界面张力主要

25、特点：具有较强的缓速性，酸在较低压力下实现深穿透；酸液的高表面活性有助于降低毛细管压力，使残 液易离开地层，避免水锁，促进排液；胶束吸附酸不溶物微粒并悬浮于酸液中，减轻了 微粒运移、沉积而造成的地层伤害。,胶束剂的酸溶解性能评价实验结果,酸液胶束剂由于具有较高的表面活性(较强的降低酸液表、界面张力能力)，因而具有较好的防乳破乳能力。以原油与胶束酸和大理石反应后的残酸进行破乳实验，实验温度60，评价结果为：当胶束剂使用浓度在0.5%时，油酸乳化物(酸油比分别为75：25、50：50、25：75)60min内可完全破乳。,胶束剂的防乳破乳性能评价实验结果,胶束剂的表/界面张力性能评价实验结果,表面

26、张力,界面张力,胶束酸残酸悬浮固体微粒性能评价实验结果,胶束酸及残酸对岩片的润湿性能评价实验结果,胶束酸洗油能力评价实验结果,7、复合酸体系主要组成：甲醛、氟化铵、有机羧酸盐作用机理：甲醛+氟化铵 HF酸 有机羧酸盐+HF酸 二元羧酸(缓速/络合)主要特点：在常温下酸度较低，在高温并与地层反应的条件 下，缓慢离解出酸组分，溶蚀地层堵塞物，并络 合部分Fe3+和Fe2+，与地层反应均匀，不易产生 二次沉淀物。,复合酸溶蚀性能评价实验结果,复合酸浓度:25%,土酸浓度:12%HCL+3%HF,复合酸缓蚀性能评价实验结果,复合酸浓度:25%,土酸浓度:12%HCL+3%HF,实验介质:N80钢片,复

27、合酸对渗透率影响评价实验结果,Kw1-正通3%NH4CL水溶液岩心渗透率,Kw2-反通25%复合酸，正通3%NH4CL水溶液岩心渗透率,Ko1-正通煤油岩心渗透率,Ko2-反通25%复合酸，正通煤油岩心渗透率,第五节 酸化工艺技术,一、分层酸化工艺二、暂堵酸化工艺三、稠化酸酸化工艺四、泡沫酸酸化工艺五、闭合酸化工艺六、前置液酸压工艺七、多级注入酸压闭合酸化工艺八、水井增注酸化工艺九、冻胶酸带砂压裂工艺,一、分层酸化工艺 分层酸化工艺是针对纵向多产层，提高纵向改造强度的一种工艺，按分层手段分为封隔器分层和堵塞球分层。前者的可靠性较高，后者施工方便，且适用性强，费用低。1、封隔器分层 是用封隔器将

28、射孔层段分离开来，按设计液量分别注入处理层段，这种工艺能准确的控制注入各层段的液量，适用于射孔层段间有一定距离的分层作业。2、堵塞球分层 堵塞球分层工艺技术是根据改造中各射孔段吸酸压力的差异，利用堵塞球将吸酸能力强的层段封堵起来，然后压开吸酸少或尚未吸酸的射孔层段。其特点是分层数较多，特别适用于层间距离短的井，施工方便，但酸量分配不可靠。,二、暂堵酸化工艺 暂堵酸化是用携带液将暂堵剂带入井内封堵高渗层，然后挤酸；或者酸化中低渗透层将暂堵剂加入酸液中一起挤入地层，暂堵剂首先进入高渗透层迫使后来酸进入中低渗透层，从而达到暂堵酸化的目的。,固态暂堵酸化,液态暂堵酸化,用暂堵剂进行酸化，可以避免用封隔

29、器酸化卡不准，套管变形封隔器下不去等缺点。,三、稠化酸酸化工艺 该工艺主要用于中、低渗储集层的改造，既可采用单一的稠化酸注入法，也可采用注前置液加稠化酸的施工方法：致密均质的碳酸盐岩储集层用稠化酸酸化时，首先使用高粘前置液在地层压开一条水力裂缝，再利用稠化酸沿裂缝剖面刻蚀出一条高导流深穿透酸蚀裂缝；裂缝性碳酸盐岩储集层用稠化酸酸化时，不需要前置液，直接利用稠化酸。,在其它条件均相同的情况下(即排量、压力、反应时间相同)，比较稠化酸与普通酸的酸蚀裂缝导流能力，由于稠化酸具有很好的缓速性能，而普通酸反应较快，稠化酸对裂缝的不均匀刻蚀更强，在低闭合压力下稠化酸的导流能力低于普通酸，而在高闭合压力下导

30、流能力明显高于普通酸。,普通酸化与稠化酸酸化对比,四、泡沫酸酸化工艺 泡沫酸化工艺不仅适用于一般碳酸盐岩油气井处理，更适用于重复酸化的老井和液体滤失性大的低压储集层处理。对于油层温度低，井底附近有石蜡胶质沉积的井，采用泡沫酸处理前，可先用二甲苯浸泡，清洗油层表面。泡沫酸酸化的选井原则：泡沫酸有深穿透能力，可用于大段碳酸盐岩储集层的酸化施工，适用于滤失难以控制的储集层、低压、低渗或水敏性储集层。,五、闭合酸化工艺 此工艺主要是针对某些较软碳酸盐岩储集层的酸化增产工艺。在此类地层中进行常规酸压裂可能出现的情况有：1.难以形成不均匀刻蚀；2.被刻蚀后的裂缝表面被酸软化，凸起部分不能支撑裂缝；3.地层

31、岩石本身的强度不够，均不能使酸蚀裂缝具有较高的导流能力，因此得不到理想的增产效果。若采用闭合酸化工艺，可在此类地层中获得理想的裂缝导流能力，从而达到增产的目的。,闭合酸化前，随闭合压力的增加，酸蚀裂缝导流能力逐渐降低；在40MPa时再进行闭合酸化，导流能力增加3倍多。再提高闭合压力至50MPa对导流能力影响不大。证明闭合酸化能明显提高近井地带的裂缝导流能力。,六、前置液酸压工艺 前置液酸压是碳酸盐岩储集层有效的增产工艺。增产原理是依靠压裂泵的水力作用，压开地层形成新裂缝或撑开地层中原有裂缝。同时，依靠盐酸液的化学溶蚀作用，沿压开、撑开的裂缝溶蚀碳酸盐岩，使这些裂缝成为具有良好导流能力的酸蚀裂缝

32、，从而减少了油气流向井筒的阻力，使油气井获得增产效果。前置液酸压工艺的主要特点：先注入高粘前置液压开储集层或延伸储集层中原有裂缝，后注入酸液，从而改善储集层的导流能力。前置液在该工艺中的主要作用是：压裂造缝、降低裂缝表面温度和降低裂缝壁面滤失。,对前置液性能的要求是耐高温、抗剪切、低残渣、能与多种金属离子交联且破胶后低粘、对储集层伤害小，表面张力低、易返排。此工艺可采用多种酸液的搭配，现场应用中可根据储集层和井的具体情况进行选择。,前置液酸压过程示意图,七、多级注入酸压闭合酸化工艺,常规酸三级注入酸压后，随着闭合压力的增加，导流能力下降很快，而稠化酸三级注入酸压后的导流能力下降幅度小。闭合酸化

33、后尽管导流能力均有提高，但仍然是稠化酸闭合酸化导流能力高。稠化酸多级注入较常规酸具更高的酸蚀裂缝导流能力。稠化酸多级注入，级数多、排量大更有利于提高酸蚀裂缝导流能力。,常规酸、稠化酸多级注入闭合酸化,八、水井增注酸化工艺 常采用酸化防膨增注工艺。是酸化解堵后用防膨剂稳定粘土的增注技术。由于砂岩地层中存在的粘土矿物遇水发生水化膨胀，分散运移，堵塞孔喉，降低渗透率，影响注水量，甚至出现注不进水。因此，采用酸化来解除地层中粘土、铁质、钙质、机械杂质以及钻井液造成的堵塞，然后用长效性防膨剂来抑制粘土矿物的膨胀和运移，恢复和提高地层渗透率，增加注水井注入量。解堵酸液的选用标准：对近井堵塞的注水井，或初次

34、处理的注水井，采用常规土酸进行解堵；对深部堵塞的井，用解除深部堵塞的酸液。防膨剂常用阳离子有机聚合物、长效防膨剂等。,九、冻胶酸带砂压裂工艺 此工艺是一项复合性酸化压裂技术，适用于破裂压力较高的碳酸盐岩储集层或反复压裂的老井。该技术利用冻胶酸或稠化酸作为前置液压开并延伸裂缝，再泵入携砂液，形成高导流能力的砂支撑的酸蚀缝。因冻胶酸粘度高，降率失性好，酸穿透作用的距离长，同时又是一种缓速酸，有利于沿裂缝进行深部处理，以达到降低缝壁应力，改善裂缝导流能力及基质渗透率，进而提高压裂填砂能力和降低施工破裂压力。,泵入携砂液,填入支撑剂,冻胶酸(稠化酸)压开裂缝,滤失小,裂缝温度低,有利于裂缝的延伸和减缓

35、酸岩反应速度,第六节 酸液体系性能评价,一、酸液体系性能评价二、酸岩相容性能评价,一、酸液体系性能评价,1、腐蚀性能 酸化用酸液（盐酸、土酸）都是腐蚀性很强的强酸，它对地面泵注设备、井口装置和井下管柱产生很大的腐蚀，尤其是酸液与井下管柱和井下工具在高温下接触，腐蚀更快。因此，几乎所以的施工酸液都必须加入缓蚀剂，腐蚀评价则是对这些缓蚀剂效果的模拟评定。2、反应速度 酸与储集层岩石的溶蚀速度取决于储集层岩石性质和地层温度，也与酸液添加剂有关。通常采用实验方法测定出反应速度参数作为酸化设计的基础参数。,3、残酸性能 主要测定残酸表面张力和在岩面接触角，定性评价酸液返排的难易程度。4、流变性能 测定非

36、牛顿液体的酸液体系（如乳化酸、胶凝酸、泡沫酸等）的流变参数。5、降阻性能 测定酸液（主要是非牛顿型酸液体系）在管内摩阻，通常用降摩系数表示。6、滤失性能 测定酸液滤失速度，用于计算酸液穿透距离。,1、溶蚀性能 测定酸液对储集层岩石的溶蚀性，目的在于了解不同类型、不同浓度酸液在一定条件下对岩石的溶蚀能力，以选择酸化的工作液类型及浓度。2、乳化与破乳性能 用于评价产生乳化的程度及破乳剂的使用效果。3、防膨性能 在酸液中使用粘土稳定剂，可抑制岩石中粘土矿物的水化膨胀、稳定微粒，防止、至少是大大减弱储集层水敏伤害。,二、酸岩相容性能评价,4、铁离子稳定性能 在酸化作业中，酸对设备、管柱的腐蚀以及对储集

37、层中含铁矿物的溶蚀都会产生大量的Fe2+、Fe3+离子。当酸液PH2.2时，可能形成氢氧化铁胶状沉淀，堵塞储集层造成伤害，必须加入铁离子稳定剂以防止铁离子产生沉淀。5、导流能力 用于评价酸压施工后的裂缝导流能力，计算酸压施工效率。6、伤害性能 在某些地层中往往含有一定数量的酸敏矿物，酸处理后在某些特定的环境下可能二次沉淀堵塞孔道，达不到预期的处理效果。因此，需要用伤害实验评价酸处理后储集层渗透率的改善程度，一般用伤害比表示。,酸蚀裂缝导流试验仪,长岩芯酸化流动试验仪,耐酸旋转粘度计,动态腐蚀仪,可模拟地层温度，动态模拟酸液对油管、套管的腐蚀。,暂堵酸化岩心流动试验仪,应用长岩心夹持器的串、并联

38、的不同组合模拟油气井暂堵酸化过程，筛选评价酸化暂堵剂,ESEM2020 环境扫描电镜,可对含有油水岩心经酸浸泡或岩心流动模拟试验前后进行实体定位对比观察,第七节 酸化施工设计与效果评价,一、碳酸盐岩基质酸化施工设计二、砂岩基质酸化施工设计三、酸化效果测试与评价,1、确定破裂压力梯度按邻近井层资料确定。按压裂施工瞬时关井压力估计：=(P瞬+Ph)/H 估计公式：=a+(0 a)PS/H 式中：a 经验系数，1012 kPa/m；0 上覆岩层压力梯度，2428 kPa/m；PS 储集层压力，kPa；H 储集层深度，m。,一、碳酸岩盐基质酸化施工设计,3、确定最大注入压力（泵压）以不压开储层为基本原

39、则，注液初期可适当提高泵压，一但注酸成功，应降低排量以控制泵压。通常，最大注入压力按破裂压力与酸液静液柱压力之差估计。,2、确定挤酸排量Qmax,为安全起见，挤酸排量不高于0.9Qmax。,4、确定酸液类型 一般选用不同的盐酸体系，对高温井也采用盐酸与有机酸（甲酸、乙酸）的混合酸或者其他弱酸（如磷酸）体系。对于高渗层或具有天然裂缝地层，使用乳化酸效果更好；对吸液能力强的层可采用28%HCL加入有效降滤剂。5、确定酸液用量(1)经验估算：每米处理层用酸0.42.5m3。(2)按酸液穿透距离估算：为酸液穿透距离内地层空隙体积 的 24 倍。6、计算增产倍比7、经济评价8、方案优选9、编制施工设计书

40、,1、确定破裂压力梯度2、确定挤酸排量Qmax3、确定最大注入压力（泵压）4、确定酸液类型 按储集层岩心的室内实验结果选择配伍好的土酸、泥酸等酸液体系。,二、砂岩基质酸化施工设计,5、确定酸液用量前置液：5%15%HCL，用量主要取决于储集层碳酸岩 含量。,式中 VHCL 盐酸用量，m3/m；溶于盐酸的地层矿物质百分率；单位体积酸液的溶解能力，m3/m；酸液：常规土酸一般用量1.02.0 m3/m。后置液：3%10%HCL，NH4CL或轻质烃，一般0.30.6 m3/m。,6、确定土酸液有效作用半径和增产比,7、经济评价8、方案优选9、编制施工设计书,四、酸化效果测试与评价1、酸前储层评估2、

41、酸化施工实时评价3、酸化效果评估,注入压力与注入流量关系曲线,应用不稳定试井分析叠加原理对多流量注入压力资料进行分析，可以获得地层渗透率和初始表皮因子,1、酸前储层评估,分析表皮因子变化曲线，确定何时停注，以最少用酸量取得最佳的酸化效果优选适合本地区油水井酸化所使用的合适的酸液配方，增强酸液的针对性,2、酸化施工实时评价,特征直线-MDH方法,3、酸化效果评估,双重介质不稳态复合图版,双重介质拟稳态复合图版,注酸结束后，对措施井进行压力降落或者压力恢复测试，通过对所得的不稳定压力数据进行分析，可以确定油井（或者水井）采取酸化后的实际表皮因子。,第八节 酸化现场施工与监督,一、施工准备施工准备包

42、括井场、井口装置、施工装置、下管柱及工具，工作液体及地面流程管线的准备过程、井场(1)必须平整、坚实，能容纳并承受所有设备（包括车装设备 和罐类设备）的摆放和正常工作。(2)入口必须宽敞，能保证施工装备自由进入。(3)车载设备摆放位置至少距离井口15m以上。(4)有容积足够的废液池，废液池应能容纳所有排出井口的洗 井液、地层返排的工作液废液；如没有废液池，应准备罐车 等设备，把洗井液和废液运到指定位置排放，处理。(5)进入井场的公路应平整坚固，满足施工作业车通行。,2、井口装置(1)主要包括采油（气）井口的套管四通，油管挂和总阀门 等，必须与设计的施工压力（或平衡压力）相适应，试 泵检查，不允

43、许超压作业(2)应进行仔细检查，如发现套管四通偏磨，应测量剩余厚 度并按最薄部位进行强度校核；必要进应进行超声测厚 或射线探伤(3)对高压施工的井口（井口施工压力大于50a），建 议将原油（气）井口的锥管式油管挂改为法兰式油管挂，以免密封圈处承受高压而引起刺漏。,3洗井、压井、起下管柱(1)高压井动井口前必须先压井，压井液必须经室内实验证实 不对油气井产生伤害；(2)压井作业前应完成必要的测试工作，如压力测试、砂面测试 和井下取样等；(3)起出原井管柱；(4)施工前必须探人工井底，并按设计要求冲砂，填砂或打灰面；(5)通井，为了避免套管变形或破裂造成井下工具阻卡，刮坏封 隔器胶筒等事故发生，必

44、须用通井规通井(6)酸化前必须彻底洗井，洗井至返出水质合格,(7)施工管柱入井前必须进行地面丈量并记录顺序丈量，交叉丈量和复合丈量之间的误差不超过0.2；(8)施工用油管入井前必须通过试压检查，压力至少为施工承受工作压力的1.11.2倍，3.0min 无压降为合格，油管接箍螺纹应用生胶带缠绕，保证高压下不刺、不漏，下井工具必须经检测合格，方可入井；(9)下入井工具管柱的操作要求：“慢”：管柱入井速度小，应控制在2.5m/min“稳”：平稳下入，不准猛提猛放“不转”：下入和上螺纹过程均不得转动已入井的油管柱“净”：油管内无落物，油管外无赃物(10)封隔器坐放位置要求：胶皮筒高于射孔孔眼顶界15

45、20m；胶筒、卡瓦和水力锚应避开套管接箍和上次施工 时的坐放位置,4、试泵 施工管柱下入完毕，安装井口装置，连接泵车，罐车管线，安装连接好后，还应进行试泵检验，试泵的压力如下：高压管线：设计工作压力的11.2倍；平衡管线：平衡压力的1.21.5倍；低压管线：0.40.5MPa 所有管线不刺,不漏为合格.,5、配液、配酸(1)配液和配酸的用水必须清洁且满足设计要求，机械杂质含量低于0.1%，取样化验证明水矿化度和值均能符合要求(2)配酸、储酸容器必须耐酸腐蚀，配酸、储酸前必须清洗干净(3)按设计任务书逐项检查所有化学用品，要求品种全，数量足，质量符 合要求，包装无破损(4)按设计要求计算各种药品

46、的加入量，配酸应严格按照设计要求的方法 和要求逐罐配置各种酸液，每配完一罐液体，都应分别从罐的上部、中部、底部取样，并检查质量指标。对酸液，必须测定酸液浓度和密 度指标，如果某种工作液分几罐配置，还应分别从每罐中取一定数量 的液体组成混合样，并现场测定混合样的质量指标(5)填写现场配液质量报告单，报告单上应填写每种液体配成数量和实测 质量指标，经施工方技术人员和甲方代表签字认可后，方可入井。,二、施工过程1、替酸 用酸液或前置液（设计的前冲洗液）充满井筒油井和封隔器以下套管环空的替置过程称为替酸。在此过程中，井内油管中原充满的液体（一般为清水）应通过油套环行空间排出地面因此，在整个低压替酸过程

47、中封隔器不能启动。如施工使用的封隔器为水力扩张或水力压缩式时，应严格控制替液排量，以井口泵压表不起压为准。2、坐封封隔器 替酸完成后，应及时使封隔器正常工作，密封油套环形空间，否则，油管内的酸液会因密度差而流入环行空间，并腐蚀套管，或进入其他不酸化层位，影响酸化效果,3、挤酸 当判明井下封隔器已工作正常后，就应将泵注排量快速安全地提高到设计水平，并调节好同时泵入的添加剂（如交联剂、气体、降滤剂等）的加入速度，使之达到设计要求 注入排量一定要尽可能控制在设计规定的范围内，并保持稳定；当一次施工需注入几种工作液(前置液、酸液和后冲洗液等)或几罐工作液时，在连续注入的前提下，切换注入液体应注意控制好

48、两点：一是不可以使两种液体混合太多，而使液体切换失去意义；二使避免供液不足引起的排量下降，甚至可能“走空泵”的现象。,4、顶替 注完酸液后,应当严格按设计要求注入顶替液，一般酸化施工的顶替液都会超过井筒体积,其目的是将井内所有的酸性液体都顶入地层直至反应完毕。在进行上述步骤时,如设计中有混氮、投球、加暂堵剂等工序时，应按设计要求顺序进行.5、关井反应 关井反应是保证施工效果的重要步骤，关井反应是为保证酸液同地层堵塞物和地层矿物进行充分反应,最大发挥酸液的活性.关井反应时间是依据酸液的不同和地层温度确定的。,6、酸液返排(1)关井反应后应尽快换成排液井口或直接接通排液管线,关井反应完毕后,应立刻

49、进行酸液返排。只要施工设计无特殊要求,地层不出砂,不存在坍塌等危险,开井速度可适当加快,以利用快速放喷形成的抽汲效应把尽可能多的残酸排出地层；(2)做好排液计量和残酸分析工作,保证残酸能够及时、彻底地排出地层；(3)特别注意酸液返排位置和液量,尽可能地直接把酸液排入井场废液池或专用排污池，如井场没有排污条件,可用罐车把残酸拉走,处理后排放到指定位置,以保护周围地环境不受污染.(4)如地层压力不足,也可采用洗井排酸方法,利用洗井液带出残酸；(5)设计中如要求进行气举排酸,气举进出口管线必须用油管连接,不得使用软管线连接,出口不得接弯头,出口应有一定的空地或连接一个缓冲器,保证返排酸不影响其他地方

50、；(6)可采用抽汲方法进行排液。,三.、资料录取(1)配液资料:包括所配成的各种工作液总量、使用各种化学添加剂的数量、配成液体的质量检验报告单及现场取样的测试数据等资料；(2)入井管柱资料:包括油管尺寸、钢级、下入数量及单根记录、入井的工具型号、尺寸，封隔器胶筒位置及油管鞋的位置等；(3)施工泵注资料:包括施工压力曲线、瞬时停泵压力、泵注完毕后的压力降落曲线和各种工作液的注入量等；(4)关井反应资料:包括施工关井时间、关井反应时间和关井反应井口压力变化等；(5)排液资料:包括开井时间、定时测得的排出液量及相对应点的残酸浓度、粘度、表面张力、含盐量和PH值等。,四、酸化监督(1)施工队伍应具有酸