砂岩酸化原理与工艺技术

硕士生油井增产技术AcidizingandHydraulicFracturingTreatmentforOil&GasWellStimulation（II）Acidizing刘平礼西南石油学院采油研究所13308093618，[e-mail]204d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute1.砂岩酸化原理及酸化工艺技术2.砂岩酸化酸岩反应模型3.砂岩酸化模拟技术4.砂岩酸化设计5.碳酸盐岩储层酸化原理6.碳酸盐岩储层酸化工艺7.碳酸盐岩基质酸化设计8.基质酸化实时监测技术主要内容304d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute砂岩酸化原理及酸化工艺技术(SandstoneAcidizingFundmentalsandTechnology)1.油藏增产措施----M.J.ECONOMIDESReservoirStimulation,3rdEdition2.采油技术手册(第九分册)3.Economides,M.J.,A.D.Hill,andC.E.Ehlig-Economides:PetroleumProductionSystems.PrenticeHall,EnglewoodCliffs,NewJersey(1994).4.Gidleyetal.:Advancesinhydraulicfracturing,SPEMonographNo12(1989)5.Williams,B.B.,J.L.Gidley,andR.S.Schechter:AcidizingFundamentals.SPEMonographVol6,SocietyofPetroleumEngineers,Richardson,Texas(1979)6.完井酸化压裂7.ACIDIZING,----SPEREPRINTSERIESNO.328.SPEPAPERSReferences604d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute油藏增产措施概述水力压裂技术酸化技术高能气体压裂技术井下超声波增产技术油水井水力振荡增产技术井下低频电脉冲增产技术稠油油藏电磁波微波处理技术化学的油井增产技术704d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute油藏增产措施概述-10-2-3-45101Skin水力压裂碳酸盐岩酸压基质酸化压裂填砂高速水充填高能气体压裂砾石充填80%ofFlowCapacity1/2ofFlowCapacity产能比804d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute油藏增产措施概述－水力压裂技术造成人工裂缝增产效果取决于填砂裂缝的高度填砂裂缝的导流能力裂缝方位、形态－－受地应力控制动态裂缝高度－－上下遮挡层的应力状况水力压裂设计压裂液和支撑剂的选用工艺选择施工参数选择裂缝形态和尺寸模拟压裂评估904d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute一、概述二、为什么要进行酸化三、砂岩酸化增产原理四、砂岩酸化原理五、砂岩酸化机理研究六、HF酸化模拟技术七、砂岩酸化工艺八、酸液分流(置放)技术九、储层伤害类型十、酸液体系和添加剂选择十一、酸化设计方法主要内容1004d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute一、概述：1.什么是酸化？1104d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute一、概述：2.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。1204d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute2.酸化的三个基本阶段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一、概述：1304d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute2.酸化的三个基本阶段一、概述：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。1404d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute一、概述3.酸化工艺基本分类工艺分类：酸洗基质酸化酸压(一般针对碳酸盐岩储层)1504d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstituteF酸洗----F酸洗----清洗：井筒射孔眼?清洗：井筒射孔眼方式：正洗反洗?方式：正洗反洗压裂车压裂车1604d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute酸洗酸洗：清除井筒中的酸溶性结垢物，或疏通射孔孔眼的工艺。两种方式：将酸液注入预定井段，让其静置反应，在无外力搅拌的情况下溶蚀结垢物或射孔孔眼中的堵塞物；酸液通过正反循环，使酸液沿井筒、射孔孔眼或地层壁面流动反应，借助冲刷作用溶蚀结垢物或堵塞物。特点：酸液局限于井筒和孔眼附近，一般不进入地层或很少进入，地面不用加压或加压很小。不能改善地层渗流条件。1704d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstituteF----••••1804d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute基质酸化(岩体酸化，常规酸化)原理：不压破地层的情况下将酸液注入地层孔隙(晶间，孔穴或裂缝)的工艺。利用酸液溶解砂岩孔隙及喉道中胶结物和堵塞物,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。1904d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute酸化压裂•酸化：地层•方式：油管注液套管注液环空注液•压开裂缝•张开裂缝•酸刻蚀裂缝•高导流能力裂缝封隔器压裂车2004d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute酸化压裂(酸压)原理：酸或酸的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）。2104d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute酸化工艺的特点及适用情况对照表酸化类型施工压力Pi注入速度酸流动方式及溶蚀方式适用范围酸洗无外力或轻微搅动不流动或沿井筒的正、反循环溶蚀井壁及射孔孔眼储层的表皮解堵或射孔孔眼的清洗、井筒结构及丝扣油的清除。基质酸化PsPiPFPs－地层压力PF－地层岩石破裂压裂小于地层径向吸液速度沿地层孔隙作径向流动，溶蚀孔隙及其中堵塞物质，溶蚀范围有限解除近井地带的污染，恢复或提高地层的渗透率，能在不增大水，气产量的情况下增产。酸压PiPF大于地层极限吸液速度形成人工裂缝，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。2204d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute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。2304d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute一、概述：4.砂岩储层酸化在油气田开采中地位认识油气藏发现油气藏恢复油气井产能提高油气井产能2404d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute4.酸化处理历史(1)1895，赫曼佛拉施(HermanFrasch)发明(2)早期的除垢处理，吉普石油公司，盐酸作为除垢剂(3)1932，酸化新时代：普尔石油公司与道化学公司的磋商,HCl正式用于油气井处理，酸化形成正常应用的技术－－酸化作业公司的形成(5)1933，Wilson与印第安那标准石油公司申请HF处理砂岩工艺专利(6)1940Dowell公司，土酸的首次工业性应用(7)至今，全面工业化应用2504d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute4.酸化处理历史四个阶段：20世纪50年代－60年代开发解决乳化、酸渣、返排和覆盖率的技术研究石灰岩地层酸化的物理现象和砂岩酸化的二次反应20世纪70年代各种酸液体系的应用，重点解决深部穿透问题20世纪80年代泡沫分流技术和连续油管分流技术的应用计算机辅助工作(选井选层、设计、实施监测)和酸后评估20世纪90年代计算机产能预测、经济评价、地球化学模型和现场评价技术环保型添加剂的开发砂岩酸化物理化学过程的更深层次认识2604d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute二、为什么要进行酸化2704d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute二、为什么要进行酸化油流动过程地层渗流井筒流动地面管线流动)21(lnPPQ00wfS0SrrBhCKweo）－（)43(lnPPQ00wfs0SrrBhCKweo）－（Pe=常数PwPeCPw2804d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute一口井无产能或产能低：(1)地层渗透率低；(2)地层受伤害；(3)地层压力低；(4)井筒或油管堵塞；(5)地层流体粘度高；(6)井底回压过高；(7)机械采油方法不当；(8)其它原因。砂岩酸化解堵改善近井地带的条件二、为什么要进行酸化2904d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute三、砂岩酸化增产原理)ln(2PdswwfrrKhqP理想－)ln(2PddswwfrrhKqP实际－wddrrKKsln1Hawkin公式KKdPsrwrerdS2PsKhq3004d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitute三、砂岩酸化增产原理例：rw＝0.1m，rd＝0.9m，K/Kd=5和10，则S为9.3和20.9若保持S为20.9,K/Kd=5，则rd＝18.6m渗透率伤害引起的表皮影响比伤害深度的影响要大得多若re＝908m，则由于表皮存在而引起得压力降分别为51%和70%dedwdweddrrXrrrrXJJlogloglogwewsddirrrrXJJlnln111wewsiirrrrXJJlnln1111wddrrKKsln10模拟模型评估伤害井产能下降程度评估伤害井酸化增产幅度评估无伤害井酸化增产幅度rerdrwk0kd图4.1封闭油藏污染井模型示意图储层损害对油井产能的影响评估渗透率损害相对程度和损害深度srrBKHPPqJwewfelnC＝采油指数计算3204d8ddAcidLab，SouthwestPetroleumInstitut