碳酸盐酸化原理及酸化工艺技术116页PPT
酸化技术 PPT课件
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2 、油井结垢井数逐年增加：
新立油田由于近井地带温度、压力的变化，使油井的近
井地带产生结垢现象。从近年来已发现的检泵结垢井数据看，
从2000年开始截止到2005年底，累计出现结垢井为334口，
这些结垢井的存在，既堵塞油层、使得近井地带导流能力下
降、影响油井产量。
3 、压裂层渗透率下降：
油井压裂后，由于岩层的压实作用和压裂砂破 碎，以及压裂液的残留物使地层渗透率下降，使油 层压后导流能力下降，影响油井产量。
总矿化度 2390 2230
3810
PH 值 8.39
8.33
8.51
水型
NaHCO3 NaHCO3
NaHCO3
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(1)无机垢来源
A、温度的影响 1000ml水源水在常压、不同温度 下放置24小时后垢的析出量。 B、压力的影响 模拟新立油田地层温度(67℃)， 测定了不同压力下注入水中析出 的CaCO3量。 C、结论 随着温度、压力的变化油井结垢, 且大多都集中在近井地带。
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3、酸化配方体系的选择:
(1) 主体酸液体系的选择 我们分别用浓度为3%、5%、7%、9%、11%、13%、
15%的盐酸对新立油田的三种不同的无机垢样进行溶解， 结果发现酸液浓度在9-13%的盐酸对以无机垢的溶解效果 较好。同时分别用不同类型的有机溶剂对有机垢为主的垢 样进行试验，结果表明以多琏为主的烃类对有机垢溶解效 果较好。
水质分析数据表
检测结果 泵出口 井口注入水 油井采出水
氢氧根 0.00
0.00
0.00
碳酸根 28.8
14.4
57.9
氯离子 588
559
1160
硫酸根 895
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下表为不同浓度的盐酸与碳酸岩（CaCO3）反应后生成物的数量关系。
盐酸 浓度 （%）
盐酸 密度
1m3盐 酸中含
的主酸液，先清扫一下喉道和/或将地层中某些可能与主酸 发生不良反应的有害物质推入地层深部，以利于更好的发 挥后面主酸的酸化效果。 ● 有时，为了某个特殊目的也可特制前置液：
后置液： ●为了弥补和进一步改善主酸的酸化效果，在泵入主 酸后，再
泵入一定量的低浓度的主酸液； ●有时，为了某个特殊目的也可特制后置液：
酸化技术
目录
一、前言 二、碳酸盐油气层的酸化 三、砂岩油气层的酸化 四、主要施工步骤 五、安全注意事项(略）
一、前言
1、在目前技术条件下，碳酸盐油气层和砂岩油气层的酸化 效果比较好；
2、其中，在大多数情况下，碳酸盐油气层的酸化效果最好--尤其是碳酸盐油气层先期酸化效果最佳；
3、含有较多碳酸盐成分的砂岩油气层的酸化，在大多数情 况下，其酸化效果不如普通砂岩油层的酸化效果好；
油层有效空隙度，%；
● 当按设计要求已经确定了盐酸浓度和用量后，按下式计算配置该浓度 酸溶液所需要的浓盐酸量：
ν浓体＝
ν稀体×ν 稀重× ν 稀比 ν浓重×ν浓比
式中: ν稀体 ------ 需配稀酸的总体积,m3; ν稀重------ 稀酸的重度,t/m3; ν 稀比----- 稀酸的重量百分浓度，%； ν浓重----- 浓酸的重度，t/m3； ν浓比------- 浓酸的重量百分浓度，%； ν浓体------ 所需浓酸的体积，m3；
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2.控制反应速度的措施
①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；降低井底温度等。
②使用前置液酸压：降低地层温度，形成较宽的裂缝，促进 裂缝内酸液的粘性指进。 ③加入阻滞剂（缓速剂）：在碳酸盐岩表面形成亲油的膜， 减少了酸与岩石的接触机会。 ④采用乳化酸：通过表面活性剂的阻滞作用，使碳酸盐岩表 面变成强亲油，降低反应速度。 ⑤使用乙酸和甲酸、胶化酸、泡沫酸等：可以减缓酸岩反应 速度，起到降低滤失的作用。
(2) 靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表 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，可达到提高地层渗透性的目的。
酸压与水力压裂对比
相同点：基本原理和目的相同。 目标是为了产生有足够长度和导流能力的裂缝，减少油气 水渗流阻力。
不同点：实现其导流性的方式不同。
对水力压裂，裂缝内的支撑剂阻止停泵后裂缝闭合，酸压 一般不使用支撑剂，而是依靠酸液对裂缝壁面的不均匀刻 蚀产生一定的导流能力。
二、影响酸岩反应速度的因素
(一)酸岩复相反应速度表达式
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：
C t
KC n
DH
S V
C y
酸液浓度梯度 面容比
H+的传质系数
酸岩瞬间的反应速度
面容比： 岩石反应表面积与酸液体积之比
（二）影响酸岩复相反应速度的因素分析
1.面容比 面容比越大，反应速度也越快
①降低面容比； ②提高酸液流速； ③使用稠化盐酸、高浓度盐酸和多组分酸； ④降低井底温度等。
第二节 酸化压裂技术
酸化压裂：用酸液作为压裂液，不加支撑剂的压裂。 酸压一般用于碳酸盐岩地层，或含有碳酸盐岩充填天然裂 缝的砂岩地层。原因:砂岩地层很难被刻蚀到具有足够导 流能力的裂缝。
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5. 首先，盐酸进入岩石的裂缝/孔隙里后，先溶蚀掉堵塞物中 (比如: 钻井泥浆、钻井岩屑、水泥屑黏土等）的碳酸盐杂物 （如：铁质等），这样，就有效地破坏了这些堵塞物的致密 结构；
6. 由于上述原因，微小的孔道得到改善后，酸液可以很好地通 过这些被疏松了的缝隙与岩石表面接触进行化学反应；
7.上述化学反应，在溶蚀碳酸岩表面时，又有利于将原来粘附 在岩石面上的堵塞物剥落下来； 这样,就造成了两种有利结果: ●由于酸的作用，被疏松后的外来堵塞物以及从岩石表面上剥落
7、本次学习班只讨论碳酸盐岩 和砂岩常规酸化技术。
二、碳酸盐油气层的酸化
a、简述
1. 目前，全世界原油地质储量的大约57%埋藏于碳酸盐岩石油 层, 而且, 最高产的油井也是碳酸盐油层---比如,伊朗的加 奇萨兰油田, 日单产达13000吨;
2. 多数碳酸盐油层在投产初期, 即采用酸化措施, 以便尽早解除 在钻/完井过程中可能造成的油气层污染伤害;
油层有效空隙度，%；
● 当按设计要求已经确定了盐酸浓度和用量后，按下式计算配置该浓度 酸溶液所需要的浓盐酸量：
ν浓体＝
ν稀体×ν 稀重× ν 稀比 ν浓重×ν浓比
式中: ν稀体 ------ 需配稀酸的总体积,m3; ν稀重------ 稀酸的重度,t/m3; ν 稀比----- 稀酸的重量百分浓度，%； ν浓重----- 浓酸的重度，t/m3； ν浓比------- 浓酸的重量百分浓度，%； ν浓体------ 所需浓酸的体积，m3；
酸化技术
目录
一、前言 二、碳酸盐油气层的酸化 三、砂岩油气层的酸化 四、主要施工步骤 五、安全注意事项(略）
一、前言
1、在目前技术条件下，碳酸盐油气层和砂岩油气层的酸化 效果比较好；
碳酸盐分解反应和酸化反应
碳酸盐分解反应和酸化反应是我们日常生活中接触到的化学反应之一，这两种反应在我们的自然环境中也经常出现。
本文将对这两种反应的本质、表现以及对我们生活和环境的意义进行探讨和解析。
一、碳酸盐分解反应碳酸盐分解反应是指碳酸盐分解为氧气和碳酸盐的化学反应。
例如，化学式为CaCO3的方解石、Na2CO3的天然碱、MgCO3的菱镁矿等碳酸盐，当遇到高温或强酸、强碱等条件时，就会发生碳酸盐分解反应。
具体的反应式为：CaCO3 → CaO + CO2 ↑2 Na2CO3 →4 NaOH + CO2 ↑MgCO3 → MgO + CO2 ↑产生出来的氧气会促进燃烧，也容易引起爆炸。
碳酸盐分解反应在工业上被广泛应用，例如煤的氧化和高炉冶炼等都需要使用这种反应。
在日常生活中，碳酸盐分解反应也经常出现，例如我们吃面包的时候，糕点发酵的过程中会产生二氧化碳而膨胀。
发酵的过程本质上就是酵母利用面粉中的糖分进行代谢，产生出二氧化碳和乙醇。
二、酸化反应酸化反应就是指物质与酸反应后产生的化学反应。
酸化反应是一种化学物质分解的过程，是酸与碱中酸的分子对碱的分子进行反应时发生的。
例如，硫酸与钠氢碳酸的反应式为：NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O +CO2 ↑从反应式中可以看出，硫酸和钠氢碳酸在反应后产生二氧化碳、水和硫酸钠。
其中产生的二氧化碳可以在实验中观察到，通过气体排放管排出，从而造成酸化反应后在实验室中的观察结果。
在我们的日常生活中，酸化反应也经常出现。
例如，我们吃饭时，有醋、柠檬汁等酸性物质可以协助消化食物。
同时，我们还需要注意到，酸化反应会对人体健康产生不良影响。
在我们的食物当中，如果使用了过量的酸性物质，那么就会对胃黏膜造成刺激和损害，最终导致胃病、胃溃疡等问题。
三、对环境的影响对我们的自然环境产生着巨大的影响。
首先，碳酸盐分解反应会产生大量的二氧化碳气体，这是一种很强的温室气体，在大气中的累积会导致全球气候变暖的问题。
酸化简介
多组分酸一般适合高温碳酸盐岩储层的深度酸化。
影响酸岩反应的因素
温度：温度越高，反应速度越快，高温下 尤其显著 面容比：岩石的反应面积与参加反应的酸 液体积的比值 SФ=S/V 面容比越大，反应速度越快，反之越 小，反应时间长。
影响酸岩反应的因素
酸液浓度：浓度在20%以前时，反应速度 随浓度的增加而加快，浓度超过20%后， 反应速度减缓，22%-24%为反应速度最大 值，超过以后反应速度下降； 酸液流速：酸岩反应速度随着酸液流速增 加而加快； 酸液类型：强酸反应速度快，弱酸反应速 度慢；
酸化简介
培训提纲
酸化原理 酸化的基本工艺流程
酸液的选择要求
常用酸液及其特点 影响酸岩反应的因素 Nhomakorabea 酸化原理
通过井眼向地层注入一种或几种酸液 （或酸性混合液），利用酸与地层中可反 应矿物的化学反应，即通过酸液对岩石胶 结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物的溶解和 溶蚀作用，增加孔隙、裂缝的流动能力（ 渗透率），从而达到使油气井增产（或注 水井增注）的目的。
酸化的基本工艺流程
洗井 注前置液
顶替井筒中的原有积液到油套环空或排出地面 优先溶解碳酸盐类（3%-15%的盐酸）
注入储层的主体酸液，溶解地层矿物 胶结物、堵塞物等，改善地层渗透性
注处理液
注后置液 注顶替液
隔离处理液和顶替液 防止残酸中的沉淀降低油气井产能 将井筒中早先注入液顶入地层
酸液的选择要求
溶蚀能量强，生成的产物能够溶解于 残酸水中 ，与储层流体配伍性好，对 储层不产生污染； 加入化学添加剂后所配制成的酸液的 物理、化学性质能够满足施工要求； 运输、施工方便，安全； 价格便宜，货源广；
常用酸液的类型及特点
一、盐酸
碳酸盐酸化技术.ppt
碳酸盐酸化工艺技术(Acidizing Technology )主讲：陈冀嵋地址：chjm30@西南石油大学石油工程学院酸化技术发展一、酸化工艺技术新进展1.新工艺2.新材料3 增产措施预先设计技术4.水平井、定向井、从式井酸化5.酸化专家系统的应用6.酸化实时监测技术二、主要研究方向1、理论研究新型酸液的酸岩反应机理研究新的酸化数学模型研究物理模拟及数值模拟研究2、应用研究酸化工艺的引进、消化、发展=>形成应用技术 新工艺、新材料研制=>改进酸化工艺酸液及添加剂评价及研制=>针对具体现场应用 酸化工艺参数优化=>形成软件，推广应用酸化评价技术=>提高酸化效果，完善酸化工艺 质量监测技术=>现场跟踪及时调整实施工艺三、目前酸化研究的主要内容灰岩与酸反应碳酸盐岩酸反应机理白云岩与酸反应◆反应动力学参数研究◆反应动力学方程的确定◆反应控制条件研究◆酸刻蚀形态研究◆反应速度及影响因素研究◆反应矿物的影响研究1. 酸化机理研究2.酸液及添加剂试验研究酸型研究、酸浓度选择、各种添加剂试验筛选、酸液配方评价、酸化效果试验3. 酸化设计模型及优化设计方法研究基质酸化模型、二维、三维酸压扩展模型、施工参数优化、考虑酸蚀蚓孔、酸液指进的影响、增产倍比预测、实时检测技术等碳酸盐岩储层酸化技术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碳酸盐岩储层酸化技术一、概述☞酸化溶解物1、基质矿物2、堵塞物(伤害物) ☞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、蚓孔、非均匀刻蚀－－导流能力碳酸盐岩储层酸化技术一、概述◆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)碳酸盐岩储层酸化技术一、概述二、碳酸盐岩储层酸化工艺分类酸化工艺酸洗基质酸化酸压按注入压力与施工规模分：碳酸盐岩储层酸化技术按酸化工作液类型分：二、碳酸盐岩酸化工艺分类酸化工艺↖常规酸化↖高浓度酸酸化↖混合酸酸化↖泡沫酸酸化↖乳化酸酸化↖胶凝酸酸化↖降阻酸酸化↖指进酸酸化↖延迟酸酸化碳酸盐岩储层酸化技术按注入酸化工艺方式分：二、碳酸盐岩酸化工艺分类酸化工艺 普通酸（化）压前置液酸压交替注入酸压闭合酸压平衡酸压分层酸化暂堵酸化碳酸盐岩储层酸化技术碳酸盐岩储层酸化技术1.高浓度酸酸化：原理：向地层注入高浓度盐酸(一般25-28%，有的使用高达31％的工业盐酸)，解除近井地带污染或压开一条导流能力高的酸蚀裂缝。
酸化工艺技术
三、影响酸化效果的因素
1.酸液配伍性
酸液类型、浓度及各种添加剂必须与酸化 储层流体具有较好的配伍性，否则就会影响酸 化效果。例如，砂岩地层中一般含有不同类型 和数量的粘土矿物，主要是蒙脱石、伊蒙混层 、高岭石、绿泥石等，当他们与外部进入的水 基酸化液接触后，蒙脱石和伊蒙混层易引起粘 土的水化膨胀；高岭石易分散运移；绿泥石易 形成氢氧化铁沉淀。
☆分层酸化 化学分层主要采用投暂堵剂转向酸化， 可达到分层酸化和均匀酸化的目的，此方法 特别适合酸化多层段的井。目前油田常采用 的暂堵剂有两种，一种是高分子有机胶粒， 在水溶液中不断溶胀，用于封堵射孔炮眼实 现暂堵；一种是水溶性苯甲酸钠细小颗粒， 该化合物极易溶于水，但微溶于酸，施工时 混溶于酸液中泵入，对高渗透层进行暂时封 堵，完工后在注水过程中溶解。
SiO2+4HF----SiF4+2H2O SiF4+2HF---H2SiF6
②与粘土砂物的反应与高岭石反应：
与蒙脱石反应：
Al2O32SiO22H2O+14HF------2SiF4+3AlF3+9H20
2Al2O38SiO22H2O+44HF-----8SiF4+4AlF3+24H20
性能指标：
È (CP) ± ´ Í Õ Ó Ô
20000 15000 10000 5000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8
ª¹ Ê ä (h)
õ Ë Ï ® Ó è Ô Ó Í « ² Ó ¦ ³ Á Î ¿ ´ È Ç ú Ï ß
180 150 120 90 60 30 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ª¹ Ê ä (h)
室内实验评价 （1）溶解率实验