酸化工艺技术介绍讲解
第五章：酸化工艺技术
二．酸化机理
（一）碳酸盐岩酸化机理
1．酸液类型：盐酸HCL 酸液类型：盐酸HCL
其浓度由地层性质而定。 其浓度由地层性质而定。
2．碳酸盐岩地层的盐酸处理机理： 碳酸盐岩地层的盐酸处理机理
通过控制（或延缓）酸化速度，来解除孔隙、 通过控制（或延缓）酸化速度，来解除孔隙、裂缝中的堵塞物 扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝，提高油气层渗透性。 质，扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝，提高油气层渗透性。
（4）盐酸的质量分数
如图5—3所示。图中实线表示各种质量分数的 如图5 所示。 新鲜酸液的初始反应速度，如15％的新鲜酸初 新鲜酸液的初始反应速度， 15％ 始反应速度为69mg／(cm2s)，28％的新鲜酸 始反应速度为69mg／(cm2s)，28％ 69mg 初始反应速度为72mg／(cm2s)。 初始反应速度为72mg／(cm2s)。 72mg 由酸反应曲线可看到：盐酸质量分数在24％～ 由酸反应曲线可看到：盐酸质量分数在24％～ 24 25％之前，随盐酸质量分数的增加， 25％之前，随盐酸质量分数的增加，反应速度 也增加；之后，随盐酸质量分数的增加， 也增加；之后，随盐酸质量分数的增加，反应 速度反而降低。原因（流动过程）：由于HCL ）：由于 速度反而降低。原因（流动过程）：由于HCL 电离度下降幅度超过HCL HCL分子数目增加的幅度 电离度下降幅度超过HCL分子数目增加的幅度 所造成的， 所造成的，因此在酸化处理时常使用高质量分 数的盐酸。 数的盐酸。
1）盐酸与碳酸盐岩的化学反应
2HCl + CaCO3 ═ CaCl2 + H2O + CO2↑ 4HCl + CaMg(CO3)2 ═ CaCl2 + MgCI2 + 2H2O + 2CO2↑
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
酸化工艺技术
一、酸化原理
1.地层岩石化学成分
(1)碳酸岩成份：
方解石caco3、白云石caMg(co3)2 、铁白云石 ca(Fe,Mg)( co3)2
(2)砂岩成份：石英SiO2、长石(K,Na)Si3AlO8、 高岭石Al4(Si4O10)(OH)8、伊利石Si4-xAlxO10 (OH)2 Kx Al2、蒙脱石 (1/2Ca,Na)0.7(AlMg,Fe)4(Si,Al)8O20(OH)4nH2O
性能指标：
（1）酸液中硝酸浓度5%； （2）腐蚀率为3.26g/m2.h； （3）溶蚀率20.4%； （4）50℃的膨胀率为2.5%； （5）16小时降粘率为98%。
液体硝酸酸化技术
原理
利用硝酸的强酸性和强氧化性 与地层中各种垢类发生反应， 以解除近井地带油层堵塞，达 到增产、增注目的。
（1）与氢氧化铁的反应
蒙脱石
也可溶解砂岩，改善地层渗透性：
SiO 2 ? 6 HF ? H 2 SiF 6 ? 2 H 2O
石英
Na2O?Al2O3 ?6SiO2 ? 50HF? 2NaF? 6H2SiF6 ? 2H3AlF6 ? 16H2O
钠长石
二、酸化工艺技术
☆ 防敏土酸酸化技术 ☆ 粉末硝酸酸化技术 ☆ 复合活性酸酸化技术 ☆ 清垢酸酸化技术 ☆ 热化学解堵技术
白云岩
石灰岩
CaCO 3 ? 2 HCl ? CaCl 2 ? CO 2 ? ? H 2 O
氢氟酸可除去地层渗滤面的粘土堵塞，恢复地层的渗透率：
Al4 ?Si4O10 ?(OH )8 ? 48 HF ? 4 H 2 SiF6 ? 4H 3 AlF6 ? 18H 2O
高岭石
Al4 ?Si8O20 ?(OH ) 4 ? 72 HF ? 8H 2 SiF6 ? 4H 3 AlF6 ? 24 H 2O
07--酸化技术
第七章 酸化技术7.1 酸化技术介绍酸化是最早的增产技术，它起始于19世纪90年代，最早是由Standard 石油公司在1895年使用一定浓度的盐酸对美国俄亥俄州Lima 地区的一口油井进行增产处理而进行的。
酸化是通过井眼向地层注入一种或几种酸液（或酸性混和液），利用酸与地层可反应矿物的化学反应，溶蚀储层中的连通孔隙或天然（水力）裂缝壁面岩石，增加孔隙、裂缝的流动能力，从事使油气井增产（或注水井增注）的一种工艺措施。
它是指一切以酸作工作液对油气（水）层进行的增产（注）措施的统称。
按照施工压力对酸化可以分为基质酸化和酸压裂。
基质酸化是施工时井底压力低于地层破裂压力（或闭合压力），酸液沿基质孔隙进入地层，溶蚀并扩大孔隙，基质酸化可应用于碳酸盐岩和砂岩储层中；酸压裂，也称为酸化压裂，施工时井底压力高于地层破裂压力或天然裂缝的闭合压力，酸液沿（天然或水力）裂缝进入地层，刻蚀缝壁岩石，形成在施工结束油气井投产后也不完全闭合的流动沟槽，大大提高有效作用范围内地层的导流能力，从而使油气井获得增产。
这种工艺方法一般只在碳酸盐岩储层中使用，近年来也有在某些特殊砂岩中实施的实例。
7.1.1 酸化机理由于碳酸盐岩储层与碎屑岩主要矿物成分不同，其酸化机理也是不同的。
（一）碳酸盐岩酸化机理碳酸盐岩经过成岩作用和次生作用，其岩石主要矿物成分是方解石[CaCO 3]、白云石[CaMg(CO 3)2]，其储集空间可以分为孔隙型、裂缝型以及溶蚀孔洞型。
按照施工压力，在碳酸盐岩中的酸化也分为基质酸化和酸压。
基质酸化是在小于地层破裂压力条件下泵酸，溶解基质、孔隙间的颗粒及堵塞物，溶蚀并扩大孔隙，解除近井地带的储层污染，从而达到增产增注的目的。
由于塔里木油田碳酸盐岩储层普遍基质物性较差，很少使用碳酸盐岩基质酸化技术。
酸压是在大于地层破裂压力条件下往地层中挤酸，依靠酸液的水力和溶蚀作用，将地层中原有的天然裂缝撑开、加宽并延伸较远处，或把岩石压开而形成新的人工裂缝。
常用酸化工艺
常⽤酸化⼯艺常⽤酸化⼯艺酸化⼯艺作为增产措施⾃应⽤于现场以来，为了满⾜不同改造对象和措施作业的要求，酸化⼯艺得到了不断完善和发展，形成了不同的类型酸化⼯艺。
酸化⼯艺按照岩性主要可分为碳酸盐岩和砂岩储层酸化技术。
考虑到⽔平井酸化的特殊性，本部分对⽔平井酸化⼯艺也做了简单介绍。
1. 碳酸盐岩储层酸化⼯艺在碳酸盐岩储层酸化改造中，主要形成和发展了基质酸化技术和压裂酸化技术，习惯上⽤酸化表⽰基质酸化，⽤酸压表⽰压裂酸化。
1) 基质酸化⼯艺基质酸化也称为常规酸化或解堵酸化，如前所述，其基本特征是在施⼯压⼒⼩于储层岩⽯破裂压⼒的条件下，将酸液注⼊储层。
碳酸盐岩基质酸化的重要特征是酸蚀蚓孔的形成和微裂缝的扩⼤，其增产机理与蚓孔密切相关。
2) 酸压⼯艺控制酸压效果的主要参数是酸蚀裂缝导流能⼒和酸蚀缝长。
影响酸蚀缝长的最⼤障碍有：⼀是酸蚀缝长因酸液快速反应⽽受到限制，其次是酸压流体的滤失影响酸压效果。
另外，为产⽣适⾜的导流能⼒，酸必须与裂缝⾯反应并溶解⾜够的储层矿物量。
因此，为了获得好的酸压效果，提⾼裂缝导流能⼒和酸蚀缝长从降低酸压过程中酸液滤失、降低酸－岩反应速度、提⾼酸蚀裂缝导流能⼒等⼏个⽅⾯⼊⼿。
酸压过程中酸液的滤失问题通常考虑从滤失添加剂和⼯艺两⽅⾯着⼿；降低酸－岩反应速率也可以缓速剂的使⽤及⼯艺上来进⾏；加⼊缓速剂，使⽤胶凝酸、乳化酸、泡沫酸和有机酸并结合有效的酸化⼯艺可起到较好的缓速效果；提⾼裂缝导流能⼒可从选择酸液类型和酸化⼯艺着⼿，其原则是有效溶蚀和⾮均匀刻蚀。
压裂酸化⼯艺以能否实现滤失控制，延缓酸－岩反应速度形成长的酸蚀裂缝和⾮均匀刻蚀划分为普通酸压和深度酸压及特殊酸压⼯艺。
（1）普通酸压⼯艺普通酸压⼯艺指以常规酸液直接压开储层的酸化⼯艺。
酸液既是压开储层裂缝的流体，⼜是与储层反应的流体，由于酸液滤失控制差，反应速度较快，有效作⽤距离短，只能对近井地带裂缝系统的改造。
⼀般选⽤于储层污染⽐较严重、堵塞范围较⼤，⽽基质酸化⼯艺不能实现解堵⽬标时选⽤该⼯艺。
油田酸化工艺简介
一、酸化工 艺
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砂岩油藏酸化常用酸液体系 1、根据主体酸液特点分为： （1）常规土酸体系 （2）氟硼酸缓速体系 （3）硝酸粉末体系 （4）磷酸缓速酸体系（低伤害酸） （5）自生土酸体系（缓速酸体系） （6）新氢氟酸体系 （7）泥酸体系 2、根据酸液分散形态的不同又可分为： （1）常规酸液体系 （2）稠化酸体系 （3）乳化酸体系 （4）胶束酸体系 （5）泡沫酸体系
三、酸化施工步骤
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三、酸化施工步骤
酸化施工是一项工序繁多的系统工程，每一工序的施工质量将直接影响 到酸化施工的效果。
1、施工准备 （1）井场必须具备摆放酸化施工所需车辆和正常施工的条件。 （2）井场要有容积足够的废液池。废液池必须满足残酸返排量和施工
内径：50mm； 耐温能力：≥150℃； 用途：分层酸化。
二、酸化工艺管柱
2、Y221/K344封隔器组合的任一 层段酸化管柱
优点：可对上下封隔器进行验封及 一趟管柱实现验窜酸化施工。
缺点：酸后无法气举排液和洗井。 适用于不排液酸化施工。
二、酸化工艺管 柱
3、细分酸化管柱
应用范围：
油层细分酸化改造工艺技术 用于厚油层层内分层酸化， 尤其适合于层间差异较大多 层细分酸化。利用该技术解 决了河南油田开发后期，大 厚层内动用程度差的中低渗 透层段的挖潜改造问题。
深部酸化工艺的原理
深部酸化工艺的原理深部酸化工艺是一种针对金属材料表面进行氧化处理的方法，通过在强酸溶液中进行腐蚀和氧化反应，使金属表面生成一层致密的氧化层，从而改善金属材料的表面性能和耐腐蚀性。
深部酸化工艺是在常压下利用强酸对金属表面进行处理的方法，典型的深部酸化工艺包括硫酸酸化工艺和硝酸酸化工艺。
下面就这两种常见的深部酸化工艺的原理进行详细介绍。
硫酸酸化工艺的原理：硫酸酸化工艺是一种将金属表面进行氧化处理的方法。
它的主要原理是通过将金属材料置于含有浓硫酸的腐蚀液中，在高温下发生氧化反应。
具体的过程如下：1. 清洗：首先将金属材料进行清洗，去除表面的油污、水分和杂质，以保证后续处理的顺利进行。
2. 酸洗：将金属材料浸泡在浓硫酸中，通过腐蚀反应去除金属表面的氧化皮、锈蚀和污垢等。
硫酸的强腐蚀性可以快速清除金属表面的不良物质，并将金属表面暴露出来。
3. 酸化：将酸洗后的金属材料置于稀硫酸中，在高温下进行加热处理。
稀硫酸中的氧化作用主要是通过硫酸中溶解的硫酸氢根离子产生，这些离子能与金属表面发生反应，形成一层稳定的氧化膜。
4. 据需要进行多次循环酸化处理，使得金属表面的氧化膜不断增厚，获得更好的耐腐蚀性。
硝酸酸化工艺的原理：硝酸酸化工艺是一种将金属表面进行氧化处理的方法。
它的原理和硫酸酸化工艺类似，也是通过在强酸环境中发生腐蚀和氧化反应，使金属表面生成一层致密的氧化层。
1. 清洗：首先将金属材料进行清洗，去除表面的油污、水分和杂质。
2. 酸洗：将金属材料浸泡在硝酸溶液中，通过腐蚀反应去除金属表面的氧化皮、锈蚀和污垢等。
硝酸的强腐蚀性能够快速清除金属表面的不良物质，并将金属表面暴露出来。
3. 酸化：将酸洗后的金属材料浸泡在稀硝酸中，在高温下进行加热处理。
稀硝酸中的氧化作用主要是通过氧化性较强的亚硝酸根离子NO2-而产生，这些离子能与金属表面发生反应，形成一层致密的氧化膜。
4. 可以根据需求进行多次酸化处理，使金属表面的氧化膜逐渐增厚。
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酸化可行性研究
3.酸液选型
砂岩地层酸化常采用土酸（盐酸和氢氟酸的混合液） ，为了达到深部酸化的目的，有时也采用氟硼酸、地下 自生土酸、缓冲调节土酸、磷酸等处理砂岩地层。
酸化时要在酸液中加入某些化学物质，以改善酸液性 能和防止酸液在油气层中产生有害影响，这些化学物质 统称为添加剂。
常用的添加剂种类有：缓蚀剂、表面活性剂、稳定剂 、缓速剂，有时还加入增粘剂、减阻剂、暂时堵塞剂及 破乳剂等。
由此可见，酸化是一切以酸性工作液对油气（水）层 进行的增产（注）措施的统称。
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酸化简介
根据酸液在地层中的作用，酸化一般可分为两类。
一类是注酸压力低于油气层破裂压力的常规酸化（也 叫一般酸化），这时，酸液主要发挥化学溶蚀作用，扩 大与其接触的岩石的孔隙、裂缝、溶洞，提高渗透率；
另一类是注酸压力高于油气层破裂压力的酸化压裂（ 简称酸压），这时酸液将同时发挥化学作用和水力作用 ，以扩大孔洞和压开新的裂缝，形成通畅的油气渗流通 道。
通过酸化前后油井日产量或采油指数，水井视吸水指数的对比进 行酸化效果评价； 通过酸化前后测得压力恢复曲线求得的表皮系数、堵塞比来进行 酸化解堵情况的评价。表皮系数的变化有以下三种趋势：
(1)下降趋势：注入的处理液有效，因而表皮系数逐渐减小； (2)上升趋势：注入的处理液在储层中产生了二次沉淀伤害，污染了储层；或是 注入到处理层的暂堵剂起了作用； (3)平缓趋势：尽管还在注入液体，但没有获得更好的处理效果。
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酸化准备
接好井口酸化管线后使用清水试压，要求从酸化泵出口 到采油树(包括酸化泵、高压硬管线、井口采油树等)试 压17.2Mpa(2500psi)时不刺不漏；
准备适量碳酸钠用于中和反排出的残酸，连接注碱液流 程至井口的加药管线，准备检测残酸PH值时使用的PH 试纸；
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作用，可降低粘土膨胀或分散。一般与盐酸、土酸联合使用。
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有机复合酸酸化工艺 原理及用途
配方：由盐酸、甲酸、乙酸、NH4F、NH4CL及添加剂等多种成分组成。 原理：利用有机酸的弱酸性、反应速度慢的特点，来达到深部酸化的目的， 同时具有长时间保持低PH值和络合Fe3+、Ca2+、AL3+离子的功能，因此能有效地防 止Fe(OH)3、CaF2、AL(OH)3等二次沉淀的生成。通常与盐酸、土酸配合使用。
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注水井选井原则
在注水井选井对象主要是两大类型：第一类是全井欠注的注水井。表现为 前期注水效果较好,由于在注入过程中产生了污染,影响了注入效果；第二类是根 据分层测试资料，有个别小层欠注，严重影响注入效果的井。具体原则如下：
1、实注量低于配注量60%的井。 2、压力较高（顶破裂压力注入），视油层渗透率 及连通情况，优先上解堵，效 果不好可上增压。 3、增压改造过的油层，见效后注入量逐渐下降，原则上不上压裂，而上解堵或 酸化措施。 4、分层井测试资料表明有小层严重欠注的井，针对欠注层解堵。 5、套管情况不好，上不了增压的欠注井需要解堵。
水井堵塞的主要原因是回注污水水质不达标对油层造成伤害， 近井地带堵塞。
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油水井堵塞的本质区别
油井堵塞与注水井堵塞的本质区别在于： 1、油蜡、胶质、沥青等有机成份的明显增加； 2、检换泵作业压井泥浆的严重污染； 3、井下压力低，物质流动性差； 4、堵塞物质成分更加复杂难于判别。对于油井的特殊性，油井解堵增产技术 在配方上和工艺工序上进行了充分考虑。
从堵塞物性质上主要分为泥浆颗粒堵塞、粘土膨胀、次生矿 物沉淀，有机垢堵，无机垢堵，乳化堵塞、水锁、润湿性反转、 注入流体携微粒堵塞、地层内微粒运移、粘土矿物酸敏水敏造成 的膨胀粉碎、细菌作用、出砂等。
油井堵塞的原因有两种，一是作业大修过程中由于泥浆压井 造成近井地带泥浆污染，二是地层由于长期生产近井地带受到地 层内部物源堵塞。
酸化工艺技术介绍
QHD32-6&BZ25-1机采井一体化服务项目组 二零一二年六月
目录
一、油水井堵塞伤害主要类型 二、主要酸处理工艺技术 四三、酸化设计 四、酸化施工中的质量控制
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一、油水井堵塞伤害主要类型
油水井堵塞的原因很多，主要有钻井、固井、完井、试注、 修井、压裂、酸化等造成污染，地层变化，地层原始孔隙受损或 外来物堵塞喉道，渗透率下降。
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土酸酸化工艺
原理及用途
配方：（8-15）%HCL+（2-5）%HF+各种添加剂。 原理：利用HF与石英（SiO2）、长石（NaALSi3O8），粘土[AL2SiO10(OH)2]反 应生成可溶性盐，以达到解堵的目的。
2HF+CaCO3=CaF2↓+CO2↑+H2O 16HF+CaAl2Si2O8=CaF2↓+2AlF3+2SiF4↑+8H2O 6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O施。它是通过井眼向地层注入一种 或几种酸液，利用酸液能溶解岩石中所含盐类物质（岩石胶结物或地层孔隙 (裂缝)内堵塞物等）的特性，扩大近井地带油层的孔隙度，提高地层渗透率， 改善油、气流动状况，以增加油气产量的一种增产措施。
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酸化工艺类型
酸化措施主要有三种类型,即酸洗、基质酸化和压裂酸化。 酸洗：主要用于砂岩、碳酸盐岩油气层的表皮解堵及疏通射孔孔眼。 基质酸化：在低于储集层岩石破裂压力下将酸液挤入储集层孔隙空间，
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油井选井原则
因各种原因造成油井堵塞，产量下降，采取相应的解堵措施解堵，以保证 油井恢复正常的生产。 （1）泵况正常、连通水井注入正常的，产量下降的井。 （2）各类作业措施井施工后，发生产量突降的井。 （3）产液量低于正常生产产液量70％的井。
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目录
一、油水井堵塞伤害主要类型 二、主要酸处理工艺技术 三、酸化设计 四、酸化施工中的质量控制
适应范围：主要用于解除地层深部的泥质、灰质堵塞。
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低伤害酸酸化工艺
原理及用途
主要性能指标
序号
项目
指标
配方：主12 要由H3PO4及各种水添外溶加观性剂组成。
使酸液沿径向渗入地层而溶解地层孔隙空间内的颗粒以及其他堵塞物，扩大 孔隙空间而恢复和提高地层渗透率。主要用于解除钻井、完井、大修等入井 液体及产水沉积物在近井地带的伤害，对严重堵塞井的处理效果很好。
压裂酸化：沟通井筒附近高渗带或其他裂缝系统、清除井壁附近污染、 增大油气向井流通面积、改善油气向井流动方式和增大井底附近渗流能力。 分为普通酸压和前置液酸压。主要应用于碳酸盐含量高的砂岩油藏和碳酸盐 油藏。
适应范围：主要用于砂岩储集层的解堵酸化施工，解除近井地带的粘土、灰质及 部分硅质堵塞，恢复和提高近井地带渗流能力。
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氟硼酸酸化工艺 原理及用途
氟硼配酸方酸：化硼工酸艺（具H3B有O3如）下、特氟点化：铵（NH4.HF）及盐酸（HCL）
原理： HBF4+H2O
HBF3OH+HF
1、水解反H应BF速3O度H+主H2要O 受HBF4浓H度BF、2(溶OH液) 2酸+H度F 和温度控制。
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酸化工艺类型
盐酸酸化工艺、土酸酸化工艺、有机复合酸酸化工艺、低伤害酸酸 化工艺、热化学复合酸化工艺、CLO2氧化解堵工艺、暂堵酸化工艺、分 层酸化工艺等技术，基本上能满足油田各类油井解堵的需要。
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盐酸酸化工艺 原理及用途
配方：8-15％HCL+各种添加剂; 原理:通过HCL与地层岩石中的CaCO3、CaMg（CO3）2、Fe2O3等矿物及堵塞物反 应生成可溶性盐，从而达到解堵的目的。 适应范围：主要用于钙质胶结的油藏解除灰岩、白云岩及铁质类堵塞物，也 可用于井筒管柱及炮眼清洗。
2、可以防H止BF粘2(土OH及) 其2+H他2O颗粒运移H、BF降(低OH阳) 离3+H子F 交换容量，减小粘土水敏性。
3、氟氟硼硼酸酸在对水地中层的岩水石解伤是害分小步得进多行。的，第一步水解最慢，决定了整个水解过 程。所以凡是氟硼酸能到达的地方都有HF生成。因此氟硼酸酸化能够深穿透。
此外适氟应硼范酸围能：将用粘于土砂及岩其油他气微层粒的融深合穿为透惰酸性化粒施子工，。原地胶结，起到稳定粘土的