酸化工艺技术

1碳酸盐岩地层酸化技术砂岩地层酸化技术评价选层与酸化室内评价技术酸化工艺技术新进展主要研究方向主要内容2碳酸盐岩储层酸化技术第一部分3控制酸化效果的因素有效作用距离裂缝导流能力酸岩反应速度酸液滤失降滤剂粘度酸浓度酸类型岩石类型酸液流速温度面容比同离子效应酸液用量酸液流速岩石类型酸类型酸浓度闭合应力4引言酸化溶解物1、基质矿物2、堵塞物(伤害物)主要使用的酸液1、盐酸2、磷酸3硝酸或硝酸+盐酸反应特点1、碳酸盐矿物反应碳酸钙,碳酸镁,少量粘土2、多孔介质,微裂缝,人工裂缝中3、吲孔,非均匀刻蚀--导流能力5引言存在问题1、反应速度快(作用半径小)2、沉淀物易产生(二次伤害)3、液体置放研究方向1、酸液及添加剂2、设备提高3、优化设计(工艺和参数)6一、液体选择选择处理液的标准1、岩石矿物学2、地层伤害3、岩石力学4、油井条件(T,P)敏感性岩石矿物敏感裂缝系统--应力敏感润湿性的改变7一、液体选择反应性化学组成表面积碳酸盐基质结构图基质伤害带井眼大比面8一、液体选择碳酸盐裂缝基质系统微裂缝基质缝窄孔小比面大反应速度快基质微缝9一、液体选择人工大裂缝缝大比面小反应速度小酸蚀裂缝基质井眼10碳酸盐岩储层酸化时酸液应用指南一、液体选择温度条件酸液低温常规盐酸高温盐酸+缓速剂有机酸地下自生酸11三碳酸盐岩酸化工艺技术1.酸化机理研究1.1石灰岩与盐酸反应机理研究1.2白云岩与盐酸反应机理研究酸岩反应过程系统反应动力学研究表面反应动力学研究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122.酸化工艺技术研究2.1基质酸化工艺技术(常规酸化)原理:利用酸液溶解地层岩石孔隙及裂缝中堵塞物,扩大油气渗流通道.技术关键:蚓孔生长发育规律研究最佳注酸速度研究最佳注酸强度研究关井时间及返排速度研究孔隙型,裂缝型及复合型地层基质酸化工艺技术研究.工作液：15％－20％盐酸＋酸液添加剂工艺：简单，连续注入酸液13蚓孔(酸蚀孔)(Wormhole)的分形形态142.2普通酸压工艺技术原理:用酸液压开并刻蚀裂缝,获得高导流能力的人工裂缝,改善油气渗流条件.关键技术: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普通酸压优化设计方法152.3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，使油气井增产。前置液作用压裂造缝降温降滤降低反应速度，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16前置液酸压中的滤失情况17工作液：酸液15％－28％盐酸＋酸液添加剂，用量可油地层情况优化得到，一般为刻蚀裂缝体积的2－3倍。前置液羟丙基瓜胶，改性田箐，魔芋胶等。用量为整个注入量的1/3--1/2.工艺：前置液--酸液(普通盐酸，降阻酸，胶凝酸，泡沫酸)182.4交替相前置液酸压工艺技术原理:用不同流体粘度和反应特性差异,在交替注入过程中获得非均匀刻蚀裂缝,降低酸液滤失,从而获得较长的酸液有效作用距离和较高的酸蚀缝导流能力关键技术:酸液和压裂液的选择:配伍,粘度比,破胶返排蚓孔生长发育规律的研究---滤失控制机理指进现象的产生和模拟------界面过渡带处理各级注入量的优化组合19酸液在压裂液中的指进、反指进现象wHHf前置液前置液uHHp20交替注入前置液酸压中的滤失情况212.5降滤酸压工艺技术原理:在酸压过程中随酸液注入降滤剂或改变酸液滤失性,达到降低滤失,提高酸液效率的作用.关键技术:降滤剂的选择及加入方法和加入量的确定泡沫降滤时,起泡剂和泡沫稳定剂的选择乳化降滤时,乳化剂和破乳剂的选择222.5延迟酸压工艺技术原理:针对高温(120度以上)深井储层或微裂缝酸化酸岩反应速度特快,很难达到深度酸化目的,使用延迟酸,让其在地层某一温度下才逐渐释放酸液,实现在地层深部产生溶解反应,从而达到深度酸化目的,增大酸液有效作用距离.适用条件：深部酸化，可配合常规酸和胶凝酸联合使用，用延迟酸解决深部酸化问题，用常规酸和胶凝酸解决浅部酸化，提高近井地带裂缝导流能力。23–关键技术:据不同地层要求确定延迟剂类型及起始酸释放温度延迟酸液配方确定延迟酸化工艺技术参数优化设计延迟酸化工艺与其他工艺技术的配合运用24延迟酸RA体系（液体类）R-2延迟主剂,由烯烃类化合物、氯气与催化剂反应制得R-3延迟剂副剂，由芳烃类化合物氧化后制得R-4助溶剂，由无机类物质及表面活性剂复配三种物质加水配制成延迟酸，在地层温度下，可缓慢释放出酸液（无需加入HCl），从而达到延迟酸岩反应速度的目的.251030507090110130150温度(℃)0.0015.00110.00115.00120.001粘度(mPa.s)延迟酸产生HCl浓度与温度关系曲线262.6闭合酸压工艺技术原理:酸压形成一定长度的酸蚀裂缝后,降低注入压力,使井底裂缝压力低于闭合压力下注酸,以提高近井带裂缝导流能力.关键技术酸压过程中闭合时间的确定闭合酸蚀裂缝长度的确定闭合酸化时泵压及排量关系确定闭合段酸液类型及酸液配方确定27适用范围：软地层(如白垩Chalk地层)难以形成非均匀刻蚀被刻蚀的裂缝表面被酸软化，凸起部分不能支撑裂缝地层岩石本身强度不够后果：酸蚀裂缝导流能力低282.7平衡酸压工艺技术原理:先对处理层压裂达到所需的几何尺寸，然后注酸保持与裂缝壁面的漏失平衡，现场施工要将压力控制在裂缝延伸压力下，闭合压力。目的在于最佳近井带溶蚀量，提高导流能力；防止裂缝“顶天立地”关键技术酸压过程中滤失量的确定平衡酸压时泵压及排量关系确定平衡时酸液类型及酸液配方确定适用范围致密储层；有气顶、底水地层及低温白云岩292.8酸压综合技术原理:结合酸压,交替注入,闭合酸压及延迟酸的酸化工艺技术.关键技术:几种工艺的优化及协调可提供:相应的设计软件30砂岩储层基质酸化技术刘平礼石油工程系采油研究所第二部分31引言酸化溶解物1、基质矿物2、堵塞物(伤害物)主要使用的酸液1、HF+HCl2、NH4F&HCl反应特点1、多矿物反应(石英长石粘土碳酸盐)2、多孔介质中32存在问题1、反应速度快(作用半径小)2、沉淀物易产生(二次伤害)3、液体置放研究方向1、酸液及添加剂2、沉淀物的预防3、优化设计(工艺和参数)引言33一、液体选择选择处理液的标准1、岩石矿物学2、地层伤害3、岩石力学4、油井条件34酸液接触岩石后形成下列现象:基岩结构的破坏微粒的释放和沉淀的形成润湿性的改变敏感性取决于地层矿物与酸的反应性反应性取决于岩石结构和矿物在岩石中的分布.•矿物敏感性35一、液体选择反应性化学组成表面积石英长石燧石云母二次胶结物(碳酸盐,石英)粘土孔隙相嵌粘土孔隙充填孔隙充填物骨架砂岩的典型结构图36一、液体选择石英燧石长石云母高岭石伊利石蒙脱石绿泥石方解石白云石铁白云石菱铁矿砂岩矿物的表面积及溶解度矿物名称表面积溶解度HClHCl+HF低低至中等低至中等低高高高高低至中等低至中等低至中等低至中等不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解低至中等高溶解高溶解高溶解高溶解很低低至中等低至中等低至中等高溶解高溶解高溶解高溶解高溶解有CaF2沉淀高溶解有CaF2沉淀高溶解有CaF2沉淀高溶解37一、液体选择选液方法有效地清除伤害提高地层渗透率防止沉淀溶解度粘土含量38砂岩酸化时酸液应用指南条件酸液HCl溶解度20%仅用HCl高渗透(100md以上)高石英(80%),低粘土(5%)12%HCl+3%HF(1)高长石(20%)13.5%HCl+1.5%HF(1)高粘土(20%)6.5%HCl+1%HF(2)高铁绿泥石粘土3%HCl+0.5%HF低渗透(10md或更低)低粘土6%HCl+1.5%HF(3)高绿泥石3%HCl+0.5%HF(4)注:(1)用15%HCL预冲洗(2)用螯合的15%HCL预冲洗(3)用7.5%HCL或10%醋酸预冲洗(4)5%醋酸预冲洗一、液体选择39一、液体选择液体选择的其它标准储层条件伤害清除机理储层物性渗透率孔隙度地层流体油和气地层水地层温度地层压力溶解作用溶解悬浮溶解稳定40二.砂岩酸化技术1.砂岩储层酸化机理研究砂岩与HF反应动力学研究砂岩与HF反应热力学研究影响砂岩与酸的反应速度因素酸液在多孔介质中的反应规律酸岩反应中的反应前沿及储层渗流条件•变化规律412.砂岩储层酸化工艺2.1常规酸化工艺--原理: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--关键技术:针对储层物性及矿物特性选择酸液体系酸化工艺参数优选施工质量保证--可提供:相应的酸液配方,已编制出设计计算软件42常规酸化工艺常用工序：1.洗井，用1－2m3HCl正替入油管后用清水正洗井一周目的：清除管壁脏物及铁锈2.注前置液：8－15％盐酸作预处理目的：溶解碳酸盐岩类矿物，防止CaF2顶走地层水，防止Na2SiF6、K2SiF6清洗近井带油垢保持较低的pH值3.土酸液：(8-15%)HCl+(3-6%)HF作用：HCL溶解碳酸盐类胶结物，并保持pH值，HF溶解石英长石及粘土矿物目的：沟通并扩大孔道，提高地层渗透性4.注后置液：油井柴油等或15HCl,气井用酸或气(N2,天然气)目的：恢复地层固相及沉淀性酸反应物的亲水性，防止乳化生成5.注顶替液:活性水或NH4Cl溶液432.2暂堵酸化工艺原理:在酸液中加入暂堵剂,注酸时暂时堵塞高渗层,酸化低渗层,实现在多层油藏或大厚层油藏中沿纵向的均匀布酸,均匀解堵改善纵向出油剖面或吸水剖面.44--关键技术据井层条件选择酸液体系据井层条件选择暂堵剂类型据储层物性及孔喉大小选择暂堵剂粒径分布暂堵剂注入工艺。暂堵酸化工艺参数的优化。--可提供用于油井酸化的暂堵剂DZ—1用于水井酸化的暂堵剂DZ—2用于气井酸化的暂堵剂DZ—3。暂堵酸化优化设计软件。452.3深部酸化技术原理:由于酸在砂岩多孔介质中的反应速度太快,酸化解堵半径小,采用在地下生成盐酸和HF技术，实现深部酸化目的。这些技术包括：氟硼酸酸化工艺技术；地下自生土酸技术;缓冲调节土酸技术;“5H+酸”酸化技术等。46--技术关键酸液体系及针对具体储层的酸液配方选择。地下生成酸的效率（条件）据解堵要求的深部酸化工艺参数优化设计。--可提供深部酸化的DPHF和DPH技术“5H+酸”酸化工艺技术氟硼酸酸化、地下自生土酸、缓冲调节土酸DPHF、“5H+酸”等酸化设计软件。472.4新型解堵酸化技术--原理:钻井、完井、修井作业过程中可能引入许多堵塞物（无机和有机物）,有些堵塞物是用HF和HCL所不能溶解的，因而酸化不能有效解堵.研制的新型解堵酸液可以溶解目前大多数HF和HCL所不能溶解的堵塞物,从而可以有效地进行酸化解堵，提高酸化效果。48--关键技术新型酸液溶解各种堵塞物的效率新型酸液的酸化实施工艺酸化工艺参数的优化--已研制出新型解堵酸液体系及配套的实施工艺例：SAR酸化解堵剂492.5堵水酸化联作技术技术--原理:油井生产中后期，有些产层含水高达98～100％，已不具备开采价值但相当一部分产层还有很大生产潜力，问题在于把水层堵住，释放油层。本项技术采用耐酸堵剂堵塞水层，然后酸化释放油层，酸化时在酸液中加入暂堵剂,注酸时暂时堵塞高渗层,酸化低渗层,实现在多层油藏或大厚层油藏中沿纵向的均匀布酸,均匀解堵改善纵向出油剖面，提高油井产能。50--关键技术据井层条件选择耐酸堵剂据井层条件选择酸液体系据井层条件选择酸化暂堵剂类型、粒径堵水及暂堵剂注入工艺。堵水、暂堵酸化工艺参数的优化。--可提供耐酸堵水剂