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第7章酸化处理-new

第七章酸处理技术

Acidizing

主要内容:

主要内容

碳酸岩层酸处y g 1、碳酸盐岩地层盐酸处理Hydrochloric Acidizing for carbonate reservoir

2、酸化压裂技术Acid Fracturing g

3、砂岩油气层的土酸处理Mud acid treatment

4、酸液及添加剂Acidizing fluid and additives

5、酸处理工艺technology of treatment

酸化原理:Mechanism of acidizing g

通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等的溶解和溶蚀作用恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性解和溶蚀作用,恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。Dissolve the rock, clay or plugging in formation flow channels improve the flow of reservoir fluids to ●酸洗将少量酸液注入井筒内,清除井筒孔眼中酸溶

性颗粒和钻屑及结垢等并疏通射孔孔眼channels, improve the flow of reservoir fluids to wellbore Acid wash

性颗粒和钻屑及结垢等,并疏通射孔孔眼。在低于岩石破裂压力下将酸注入地层,依靠酸●基质酸化

Matrix

idi i

液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。acidizing ●压裂酸化

A id 在高于岩石破裂压力下将酸注入地层,在地层内形成裂缝,通过酸液对裂缝壁面物质的不均Acid

fracturing 匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。

第节碳酸盐岩地层的盐酸处理

第一节

Acidizing for carbonate reservoir

碳酸盐岩地层主要成分:方解石calcite和白云石dolomite

第一节

第节碳酸盐岩地层的盐酸处理

Acidizing for carbonate reservoir

碳酸盐岩地层主要成分:方解石calcite和白云石dolomite

目的:解除孔隙、裂缝中的堵塞物质,或扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝提高油气层的渗流性

原有的孔隙和裂缝,提高油气层的渗流性

一盐酸hydrochloric acid与碳酸盐岩carbonate的化学反应、盐酸hydrochloric acid 与碳酸盐岩carbonate的化学反应

2HCl+CaCO

3→CaCl

2

+H

2

O+CO

2

4HCl+MgCa(CO

3)

2

→CaCl

2

+MgCl

2

+2H

2

O+2CO

2

生成物状态氯化钙氯化镁全部溶于残酸中二氧化碳:氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳气体大部分呈游离状态的微小气泡,分散在残酸溶液中,有助于残酸溶液从油气层中排出。

高浓度盐酸处理的优点

高浓度盐酸处理的优点:

(1) 浓度越高,其溶蚀能力越强,溶解一定体积的碳酸盐

(1)浓度越高其溶蚀能力越强溶解定体积的碳酸盐

岩石所需要的浓酸体积较少,残酸溶液也较少,易于从油、气层中排出。

(2) 能解决酸化中的腐蚀问题,可获得较好的酸化效果。

(3) 高浓度盐酸活性耗完时间相对长,酸液渗入油气层的

深度也较大,酸化效果好。

深度也较大酸化效果好

酸岩反应速度:Reaction rate between rock and acid 指单位时间内酸浓度降低值或单位时间内岩石单位反应面积的溶蚀量。

①酸液中的H +传递到碳酸盐岩表面;②H +在岩面与碳酸盐进行反应;

③反应生成物Ca 2+Mg 2+2、Mg 2和CO 2

气泡离开岩面。

表面反应

溶液内部:没有离子浓度差

边界层内部:存在离子浓度差由于边界层内存在离子浓度差由于边界层内存在离子浓度差,

反应物和生成物在各自的离子浓度梯度作用下向相反的方向传递。

这种由于离子浓度差而产生的离子移动,称为离子的扩散作用。

二、影响酸岩反应速度的因素

F t ff ti ti t b t k d id

(一)酸岩复相反应速度表达式Factors affecting reaction rate between rock and acid 根据菲克定律,导出表示酸岩反应速度和扩散边界层内离子浓度梯度的关系式:

酸液浓度梯度

酸岩瞬间的反应速度

H +的传质系数

面容比

面容比:岩石反应表面积与酸液体积之比

The rate of reaction during a acidizing treatment is proportionate to the acid The rate of reaction during a acidizing treatment is proportionate to the acid concentration and temperature, and inversely proportionate to the pressure.

(二)影响酸岩复相反应速度的因素分析

1、面容比area volume ratio

面容比越大,反应速度也越快

低渗孔隙性地层,面容比很大,反应快

酸压成宽裂缝,面容比小,反应速度变慢

2、酸液的流速acid fluid rate

酸液流动速度增加,反应速度加快

酸岩反应速度增加的倍数小于流速增加倍数,提高注酸排量可增加酸的有效作用距离

(二)影响酸岩复相反应速度的因素分析

3、酸液的类型type of acid 24%~25%

酸岩反应速度近似与酸溶液内部的H+浓度成正比强酸反应速度快,弱酸反应速度慢

4、盐酸的质量分数

Acid concentration Acid concentration

盐酸浓度增加,反应速度增加

盐酸浓度增加,反应速度反而降低

相同浓度条件下,初始浓度图7-3 盐酸质量分数对反应

速度的影响

越大,余

酸的反应速度越慢,因此浓酸的反应

时间长,有效作用范围越大

5、温度temperature

温度升高,H +

热运动加剧,传质速度加快,酸岩反应速度加快

6压力6、压力

pressure 压力增加,反应速度减慢

图74温度对反应速度的影响7、其它因素

图7-4 温度对反应速度的影响图压力对反应速度的影响岩石的化学组分、物理化学

性质、酸液粘度等

图7-5 压力对反应速度的影响提高酸化效果的措施:降低面容比,提高酸液流速,使用稠化盐酸、高浓度盐酸和多组分酸,以及降低井底温度等。

第二节酸化压裂技术Acid Fracturing

酸化压裂:用酸液作为压裂液,不加支撑剂的压裂。

作用原理:(1) 靠水力作用形成裂缝;

(2) 靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹

()靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成

凸不平的表面,停泵卸压后,裂缝壁面不能完

全闭合,具有较高的导流能力,可达到提高地

全闭合具有较高的导流能力可达到提高地

层渗透性的目的。

酸压与水力压裂相比:

相同点:基本原理和目的相同。

不同点:实现其导流性的方式不同。

酸液的滤失特性

裂缝有效长度酸

酸岩反应速度压

裂缝内的流速控制导流能力取决于酸液对地层岩石矿物的溶解量

以及不均匀刻蚀的程度

一酸液的滤失Leakoff of acidizing fluid

、酸液的滤失Leakoff of acidizing fluid 滤失主要受酸液的粘度控制压裂液的滤失系数C I 公式控制酸液的滤失常用的方法和措施(1)固相防滤失剂

刺梧桐胶质:在酸中膨胀并形成鼓起的小颗粒,在裂缝硅粉添满或桥塞酸蚀孔道和天然裂缝

刺梧桐胶质在酸中膨胀并形成鼓起的小颗粒在裂缝壁面形成桥塞,阻止酸蚀孔道的发展,降低滤失面积。硅粉:添满或桥塞酸蚀孔道和天然裂缝。粒径大小不等的油溶树脂:

大颗粒桥塞大的孔隙;亲油的树脂形成更小的颗粒,变形后堵塞大颗粒的孔隙,从而有效地降低

粒变形后堵塞大颗粒的孔隙从而有效降低酸液的滤失。

(2)前置液酸压

优点:

(1) 采用前置液破裂地层形成裂缝,并在裂缝壁面形成滤

采前液破裂地裂缝并在裂缝壁面滤饼,可以降低活性酸的滤失;

(2) 冷却井筒和地层,减缓酸液对油管的腐蚀,降低酸岩

()冷却井筒和地层减缓酸液对油管的腐蚀降低酸岩反应速度,增大酸液有效作用距离。

多级前置液段塞注入

用一定量的前置液起裂裂缝,然后交替注入活性酸和

粘性液体降滤失效果好但段塞设计较复杂

粘性液体,降滤失效果好,但段塞设计较复杂

(3)胶化酸

以某些表面活性剂作酸液的稠化剂,能够形成类似于链状以某些表面活性剂作酸液的稠化剂能够形成类似于链状结构的胶束稠化酸。

优点:

(1)受剪切后胶束链能很快重新形成,稳定性好;

(2)粘度大,在形成废酸前能有效地防止酸液的滤失。(4)乳化酸和泡沫酸

用煤油或柴油做外相,盐酸做内相,降低反应速度

泡沫酸减缓反应速度,降低酸液滤失

二、酸液的损耗

影响酸沿碳酸盐岩地层裂缝行进距离的因素:

酸液的类型、酸液浓度、注入速度、地层温度、裂缝酸液的类型酸液浓度注入速度地层温度裂缝宽度及地层矿物成分等

注入速率增加,

穿透距离增加

图7-6 注入速率对酸穿透距离影响

图7-7 裂缝宽度对酸穿透距离影响

图7-8 温度及酸浓度与酸穿透距离关系裂缝宽度增加,穿透距离增加温度增加,穿透距离减小

浓度增加,穿透距离增加

浓度增加穿透距离增加

三、酸岩复相反应有效作用距离effective distance of live acid

三酸岩复相反应有效作用距离effective distance of live acid

残酸:

当酸浓度降低到一定浓度时,酸液基本上失去溶蚀能力。活性酸的有效作用距离:

active acid变为残酸spent acid之前所流经酸液由活性酸active acid spent acid

裂缝的距离。

裂缝的有效长度:

活性酸的有效作用距离内仍具有相当导流能力的裂缝长度。

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