酸化工艺技术大庆采油九厂
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油气井酸化技术综述
油气井酸化技术综述曾业名1,刘俊邦2(1.大庆油田采油七厂地质大队,大庆 163517;2.长庆局采油二处特修公司,庆城 74100) 摘 要 酸化是油井增产的一项重要措施,在油田得到了广泛的应用。
本文综述了酸化的发展、历史、酸的处理方法、酸的类型及其化学反应,并结合油田目前常用的酸处理方法,详细介绍了压裂酸化原理及影响压裂酸化效果的主要因素。
关键词 油气井;酸化;增产措施;压裂酸化1 酸化的发展历史油气井的增产处理工艺中,酸化很早就开始使用了。
诸如水力压裂等其他技术只有几十年的历史,而酸化作为一种油气井增产措施始于上世纪。
1.1 第一次酸化作业第一次酸处理作业始于1895年,赫曼.佛拉施(Herm an Fr asch),当时俄亥俄州利马市标准石油公司太阳炼油厂的总化学师,采用盐酸进行了酸化作业处理,并获得了这项技术的发明专利。
佛拉施的专利采用盐酸与石灰岩反应产生可溶性生成物——二氧化碳及氯化钙,它们可随井中油气排出地层。
佛拉施的酸化工艺含有许多现代技术要素。
当时一些实验井酸处理后,井泵抽达40天左右。
油产量增加了300%,气产量增加了400%。
继续采油期间,增产幅度一直保持稳定。
此后两三年内,这项新技术得到多次应用,但由于某种原因,后来的三十年中其应用逐渐减少,这方面的历史记载亦无据可考。
1.2 早期的除垢处理盐酸在油井处理中的另一重要应用是由海湾石油公司的一家分公司——吉普西石油公司在俄克拉荷马州进行的。
当时吉普西公司面临的问题是,一些砂岩层油井的油管及设备发生钙质积垢。
为了寻求除垢的有效方法,吉普西公司采用盐酸作除垢剂并获得了成功。
1.3 酸化新时代的开端所谓酸化新时代是以1932年普尔石油公司与道化学公司之间的磋商为起点的。
当时普尔公司在密执安拥有石油产权,并制定了该地区的有效开发方案。
道公司物理研究实验室的负责人约翰.葛利伯(John Grebe)提出并赞同道公司用酸处理本公司一口井。
油田酸化工艺简介
因此砂岩油气藏的酸化处理是通过酸液溶解砂粒之间 的胶结物和部分砂粒，或孔隙中泥质堵塞物，或其它酸 溶性堵塞物，以恢复提高井底附近地层的渗透率。一般 采用盐酸与氢氟酸的混合液（土酸）或其他能够生成氢 氟酸的酸液。
一、酸化工 艺
单击此处可添加副标题
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
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效 果，请言简意赅地阐述您的观点.您的正文已经经简明扼要字字珠 玑，但信息却千丝万缕
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。
一、酸化工 艺
单击此处可添加副标题
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。
油井酸化工艺技术交流材料
-—2.我厂油井主要污染类型（钻井、固井、射孔污染）
一些区块因能量较低，钻井过程中泥浆滤液侵入， 投产不成功，通过酸化解堵能正常生产，但不可 能获得高产，一般日油在5吨以内（如桩54-5）， 我厂绝大多数井不存在泥浆污染。因此认为钻井 污染在我厂各种污染中不占主导地位。
桩西厂近几年酸化情况
-—2.我厂油井主要污染类型（钻井、固井、射孔污染）
3H2SiF6+8H2O+NaF+AlF3 ④CaCo3+2HF→CaF2↓+H2O+ CO2↑
土酸酸化
常用配方： ①前置液 8～15的盐 酸
②处理液 8～15％盐 酸＋1～6％氢氟酸
③顶替液（后置液） 污水
溶解碳酸胶结物， 防止CaF2↓
作用：溶解堵塞 物。盐酸作用
作用：将土酸顶 入地层
土酸酸化
-—2.我厂油井主要污染类型（钻井、固井、射孔污染）
一般资料都将钻井污染放在比较重要的位置，其次是 固井、射孔污染，但根据近几年酸化经验，钻井污染 在我厂表现并不明显。2001～2002年共实施新井解堵 18口(包括补孔改层)，有效5井次，有效率27.8％。
桩西厂近几年酸化情况
-—2.我厂油井主要污染类型（钻井、固井、射孔污染）
化
占全世界一半，产量
储
占60％。
层
分
砂岩酸化，我们厂主
类
要的储层
碳酸岩酸化
碳酸岩地层的主要成份为方解石 （CaCO3)和白云石[CaMg(CO3)2]。
2HCl+CaCO3 →CaCl2+H2O+CO2↑ HCl+CaMg(CO3)2(白云石) →CaCl2+ MgCl2+H2O+CO2↑
一些区块因能量较低，钻井过程中泥浆滤液侵入， 投产不成功，通过酸化解堵能正常生产，但不可 能获得高产，一般日油在5吨以内（如桩54-5）， 我厂绝大多数井不存在泥浆污染。因此认为钻井 污染在我厂各种污染中不占主导地位。
桩西厂近几年酸化情况
-—2.我厂油井主要污染类型（钻井、固井、射孔污染）
3H2SiF6+8H2O+NaF+AlF3 ④CaCo3+2HF→CaF2↓+H2O+ CO2↑
土酸酸化
常用配方： ①前置液 8～15的盐 酸
②处理液 8～15％盐 酸＋1～6％氢氟酸
③顶替液（后置液） 污水
溶解碳酸胶结物， 防止CaF2↓
作用：溶解堵塞 物。盐酸作用
作用：将土酸顶 入地层
土酸酸化
-—2.我厂油井主要污染类型（钻井、固井、射孔污染）
一般资料都将钻井污染放在比较重要的位置，其次是 固井、射孔污染，但根据近几年酸化经验，钻井污染 在我厂表现并不明显。2001～2002年共实施新井解堵 18口(包括补孔改层)，有效5井次，有效率27.8％。
桩西厂近几年酸化情况
-—2.我厂油井主要污染类型（钻井、固井、射孔污染）
化
占全世界一半，产量
储
占60％。
层
分
砂岩酸化，我们厂主
类
要的储层
碳酸岩酸化
碳酸岩地层的主要成份为方解石 （CaCO3)和白云石[CaMg(CO3)2]。
2HCl+CaCO3 →CaCl2+H2O+CO2↑ HCl+CaMg(CO3)2(白云石) →CaCl2+ MgCl2+H2O+CO2↑
酸化工艺简介可编辑全文
11
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。
3
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。
24
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；
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。
24
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；
油田酸化工艺技术
酸液溶蚀孔道或裂缝中的堵塞物，或破坏堵 塞物的结构使之解体，然后随残酸液一起排 出地层，起到疏通流道的作用，恢复地层原 始渗透能力。
污染地层：在污染半径一定时，污染程度由 轻到重，在酸化解除污染后，所获得的增产 倍比值也在逐渐增大。这说明基质酸化对存 在污染的井是极有效的。
无污染地层：进行基质酸化处理，效果甚微。 地层没有受到污染堵塞，一般不进行基质酸
当井筒附近地层受到伤害和堵塞 时，情况更为严重。
Ps－Pwf理想
q 2Kh
ln(
rd rw
)
Ps－Pwf实际
q 2K d h
ln( rd rw
)
Ps re
Ps
q 2Kh
S
s
K Kd
1 ln
rd rw
Hawkin公式
渗透率伤害引起的表皮影响比伤害深度的影 响要大得多
解：
则J0 = 2.96Js
未受损害井基质酸化后产能计算 同前例，假设井初始时未受损害（Rw＝0.1m ；K0=10mD； Ｒe为200m ）， 为使井眼周围Rs=0.4m半径范围内的层段渗透率增加到10倍，求所能形成 的井产能增加倍数为多少？ 解：
故未受伤害井增产效果不太大，这是普遍性结论。
HF穿透深度对增产的影响
（一）、砂岩酸化基本原理和机制
●砂岩酸化反应机制
⑵二次反应 次生的氟硅酸进一步与粘土和长石反应在粘土矿物表面形成Si(OH)4沉淀，这
一沉淀可被活性氢氟酸溶解。氟硅酸与地层水中的K+ 、Na+混合易形成氟 硅酸盐沉淀。在氟硅酸与硅铝酸盐的二次反应期间，氟硅酸完全反应之前 一直维持一恒定的F/Al比值，且这一比值取决于盐酸的浓度。一般化学反 应式如下：
污染地层：在污染半径一定时，污染程度由 轻到重，在酸化解除污染后，所获得的增产 倍比值也在逐渐增大。这说明基质酸化对存 在污染的井是极有效的。
无污染地层：进行基质酸化处理，效果甚微。 地层没有受到污染堵塞，一般不进行基质酸
当井筒附近地层受到伤害和堵塞 时，情况更为严重。
Ps－Pwf理想
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Ps－Pwf实际
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S
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1 ln
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Hawkin公式
渗透率伤害引起的表皮影响比伤害深度的影 响要大得多
解：
则J0 = 2.96Js
未受损害井基质酸化后产能计算 同前例，假设井初始时未受损害（Rw＝0.1m ；K0=10mD； Ｒe为200m ）， 为使井眼周围Rs=0.4m半径范围内的层段渗透率增加到10倍，求所能形成 的井产能增加倍数为多少？ 解：
故未受伤害井增产效果不太大，这是普遍性结论。
HF穿透深度对增产的影响
（一）、砂岩酸化基本原理和机制
●砂岩酸化反应机制
⑵二次反应 次生的氟硅酸进一步与粘土和长石反应在粘土矿物表面形成Si(OH)4沉淀，这
一沉淀可被活性氢氟酸溶解。氟硅酸与地层水中的K+ 、Na+混合易形成氟 硅酸盐沉淀。在氟硅酸与硅铝酸盐的二次反应期间，氟硅酸完全反应之前 一直维持一恒定的F/Al比值，且这一比值取决于盐酸的浓度。一般化学反 应式如下：
第五章：酸化工艺技术
9．按选出的最佳施工方案编写施工设计任务书
（二）砂岩基质酸化设计
1～3．同“碳酸盐岩基质酸化设计步骤”
4．确定酸液类型 5．确定酸液浓度及用量
按储集层岩心的室内实验结果选择 配伍好的土酸、泥酸等酸液体系。
1） 酸液浓度确定
实际处理时，所用酸量、土酸液的成分主要是依岩石成分和性质而定。实践 表明，由10％～15％ 的HCI及3％～8％ 的HF混合成的土酸足以溶解不同成分 的砂岩地层以及堵塞物。当碳酸岩含量少，泥质含量较高且胶结致密的砂岩时， 用10％左右的盐酸和8％左右的氢氟酸混合成的土酸；当碳酸盐含量较高、泥 质含量较低且胶结疏松的砂岩时，用15％左右的盐酸和3％左右的氢氟酸混合 成的土酸处理。 酸液浓度是由酸液配方确定的，酸液配方是经过室内试验，包括溶蚀试验、 配伍试验、缓蚀试验、岩心伤害试验等得到的。 土酸配比：施工时土酸中盐酸浓度和氢氟酸浓度之比叫土酸配比。例如配比 为10:8的土酸，表示土酸中的盐酸浓度10％，氢氟酸浓度8％。 逆土酸：氢氟酸浓度超过盐酸浓度(如6%HF+3%HCI)，现场称其为逆土酸。
综上所述，如果单独用氢氟酸处理沙岩油层，一是氢氟酸与地层中的碳酸
盐类矿物反映的生成物，在酸浓度较低时容易沉淀；二是如果单独用氢氟酸酸 化，酸浓度消耗在碳酸盐和铁质成分上，而达不到酸化砂岩的目的。依靠土酸 液中的盐酸成分溶蚀碳酸盐类物质，并维持酸液在较低的pH值，依靠氢氟酸成 分溶蚀泥质成分和部分石英颗粒，从而达到清除井壁的泥饼及地层中的粘土堵 塞，恢复和增加近井地带渗透率的目的。
HL有两个作用：
一是首先同碳酸盐矿物和铁质反应，溶解碳酸盐 和铁质。 二是平衡酸化过程中酸液的浓度，防止硅酸盐二 次沉淀。
2）土酸与石英、硅酸盐类矿物反应：
水平井酸化增产工艺技术试验(大庆8厂)
水平井酸化增产工艺技术试验
汇报人：朱秀峰
大庆油田有限责任公司第八采油厂
大庆外围油田葡萄花油层未动用储量大部分是低 丰度储量，油层薄、油水分布复杂，有效厚度小于 2.0m、丰度小于18.0×104t/Km2的储量占葡萄花油层 剩余未动用储量的61%，采用常规开采技术经济效益 较差。
为探索低丰度储量有效动用新途径，2002年以来， 开展了低渗透、低丰度油层水平井开发试验，相继完 钻并投产了中曲率半径51/2"套管水平井10口。
为充分解除油井近井地带伤害，提高措施有效 率，需要保证足够的处理体积。据查阅有关资料， 低渗透新井（5年以内）油层的伤害深度0.5～1.5m， 考虑射孔深度和油层厚度按椭圆截面计算药剂用量。
用药量：Q=3.14abhФ 其中：Q—用药总量（m3）
a—椭圆长轴半径（m） b—椭圆短轴半径（m） h—射开水平段长度（m） Ф—地层孔隙度（%） 地层孔隙度22%。
分析伤害原因，认为乳状液堵塞、粘土膨胀、水 锁伤害以及有机沉淀是影响水平井产能的主要因素， 针对上述伤害原因，优选了低碳混合有机酸药剂。
主要适用油井解堵和水井增注，尤其对沥青质、 胶质、蜡含量高的油井解堵效果更显著。
该技术适应条件：
泥质含量大于5%
沥青质+胶质+蜡大于20%
水型为NaHCO3
地层温度大于45℃
肇53-平37井于2003年12月23日投产，初期产量 5.18t/d，目前该井日产液1.3t、日产油1.28t，含水 1.0%，动液面1180m，沉没度0m。
钻井过程伤害:
已投产的10口水平井水平段钻井至固井周期为 10.3天，相对于直井，水平井钻井泥浆浸泡时间长。 水平井二开钻井液为油基钻井液体系，油水比 75/25-80/20。油基钻井液体系的多种乳化滤液与 地层中原油、水发生乳化，易形成乳状液堵塞；产 生油层润湿反转，降低油相渗透率。
汇报人：朱秀峰
大庆油田有限责任公司第八采油厂
大庆外围油田葡萄花油层未动用储量大部分是低 丰度储量，油层薄、油水分布复杂，有效厚度小于 2.0m、丰度小于18.0×104t/Km2的储量占葡萄花油层 剩余未动用储量的61%，采用常规开采技术经济效益 较差。
为探索低丰度储量有效动用新途径，2002年以来， 开展了低渗透、低丰度油层水平井开发试验，相继完 钻并投产了中曲率半径51/2"套管水平井10口。
为充分解除油井近井地带伤害，提高措施有效 率，需要保证足够的处理体积。据查阅有关资料， 低渗透新井（5年以内）油层的伤害深度0.5～1.5m， 考虑射孔深度和油层厚度按椭圆截面计算药剂用量。
用药量：Q=3.14abhФ 其中：Q—用药总量（m3）
a—椭圆长轴半径（m） b—椭圆短轴半径（m） h—射开水平段长度（m） Ф—地层孔隙度（%） 地层孔隙度22%。
分析伤害原因，认为乳状液堵塞、粘土膨胀、水 锁伤害以及有机沉淀是影响水平井产能的主要因素， 针对上述伤害原因，优选了低碳混合有机酸药剂。
主要适用油井解堵和水井增注，尤其对沥青质、 胶质、蜡含量高的油井解堵效果更显著。
该技术适应条件：
泥质含量大于5%
沥青质+胶质+蜡大于20%
水型为NaHCO3
地层温度大于45℃
肇53-平37井于2003年12月23日投产，初期产量 5.18t/d，目前该井日产液1.3t、日产油1.28t，含水 1.0%，动液面1180m，沉没度0m。
钻井过程伤害:
已投产的10口水平井水平段钻井至固井周期为 10.3天，相对于直井，水平井钻井泥浆浸泡时间长。 水平井二开钻井液为油基钻井液体系，油水比 75/25-80/20。油基钻井液体系的多种乳化滤液与 地层中原油、水发生乳化，易形成乳状液堵塞；产 生油层润湿反转，降低油相渗透率。
压裂酸化措施返排液处理技术方法探讨
中图分类号: [ T E992. 2] : X裂、酸化是油田主要增产增注技术措 施。 十五 期间, 大庆油田油井老井压裂措施比例 为 40. 24% , 增油比例为 57. 88% ; 水井压裂措施比 例为 19. 82% , 增注比例为 27. 68 % ; 水井酸化措施 比例为 63. 49% 、增注比例为 43. 77% 。另外, 新油 井中压裂投产井占 1/ 3。压裂、酸化后返排 的大量 废液, 还没有有效的处理方法, 目前采用罐车收集拉 运集中存放。随着环境相关法律制度的健全, 国家 对影响环境的相关问题越来越重视, 特别是海拉尔 油田地处草原, 属环境 敏感地区, 生态保护十 分重 要。为积极推行清洁生产, 压裂、酸化施工残留液的 无害化处理已经成为目前亟待解决的一个问题。
无机、有机絮凝剂去除废水中黏土悬浮物、油类 和重金属离 子等污染物的效果较好, 但去除 COD 和色度的能力有限。压裂施工中使用的压裂液含有 大量的高分子聚合物, 返排的废液黏度大, 影响絮凝 剂有效扩散, 减弱悬浮物等污染物聚结沉降能力, 从 而影响化学絮凝的处理效果。为提高处理效果、减 少化学药剂用量、降低成本, 宜采用絮凝沉降和氧化 工艺流程组合的处理技术。所用絮凝剂应絮凝能力 强, 沉降速度 快, 分层效果好, 絮凝体体积小, 适应 pH 值范围宽, 易生物降解, 不产生二次污染。
7320 154440
7888
7210 163400
7340
5900
12230
7030
6777
15100
7090
6700
15009
矿化度
CO D cr
SS
pH
Cl-
/ mg L- 1 /mg L- 1 / mg L- 1
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反应生成的氟化硅和水均可排除地面。氢氟酸 与碳酸盐作用生成氟化钙（CaF2 不溶于水）， 当酸液浓度降低时，易发生沉淀，堵塞孔道。 因此对于碳酸盐含量较高的地层应在土酸酸化
前用足量的盐酸进行预处理。
2、碳酸岩酸化原理
• 碳酸盐岩层常规酸化的目的是清除油水井 附近的伤害，沟通扩大地层原有的裂缝。主要 采用盐酸、甲酸、乙酸等，大多数碳酸盐都能 被溶解。如：
CaCO3 CaMg(CO3)2 Ca(Fe,Mg) (CO3)2
CaSO4·2H2O CaSO4
NaCl FeO, Fe2O3, Fe3O4
• 砂岩油层渗透率降低，往往是钻井、作业过程 中泥浆压井液进入地层，造成污染或层内粘土微粒
在采油、注水过程中随液流的移动将地层孔隙堵塞，
由于地层压力、温度变化造成的结垢，以及铁钙的
• 盐酸与方解石、白云石反应： • CaCO3+2HCl—→CaCl2+CO2↑+H2O • CaMg(CO3)2+4HCl→CaCl2+MgCl2+2CO2↑+2H2O
甲酸（蚁酸）与方解石、白云石反应 CaCO3+2HCOOH→Ca(COOH)2+CO2↑+H2O
CaMg(CO3)2+4HCOOH→Ca(COOH)2+Mg(COOH)2+2CO2↑+2H2O
• 1、酸岩反应的机理
• 1）HF
• Al2Si2H4O9（高岭石）+ 18HF→2H2SiF6+2AlF3+9H2O • （AlSi3O10）Mg5(Al,Fe)(OH)8(绿泥石)+ HF→ • AlFn3-n+SiFm4-m+MgF2+FeFk3-k+H2O • NaAlSi3O8(钠长石)+HF→NaF+ AlFn3-n+ SiFm4-m+H2O • CaCO3+2HF→Ca2F+H2O+CO2 • SiO2+4HF→SiF4+2H2O
一、酸化的概念
• 一）酸化：酸化就是在低于破裂压力下， 利用高压泵将酸液注入到地层中，溶解地 层矿物或地层堵塞物，改善地层岩石内部 孔道的连通性，从而达到解除地层伤害、 提高地层渗透率，增产增注的目的。
二）酸化机理
• 1、砂岩酸化原理
• 砂岩矿物的化学成分非常复杂，常见 的有氧化硅（石英）、硅酸盐（长石和粘 土等）及其它（如生物化石）成分。除石 英外，其它矿物的化学分子式都十分复杂。 现将在砂岩中最常见矿物的化学分子式列 表，见表1。
二、国内外酸化解堵技术现状
国外
• 90年代，美国主要研究各种酸液的复合应用，如醇—酸 酸化、有机酸—土酸酸化、酸化—压裂等，另外，加强 添加剂的研究，以增强酸化效果，是美国90年代的另一 攻关方向，如已研制出多种添加剂：缓速剂、降阻剂、 抗酸渣剂、增能剂、乳液稳定剂等。近几年在乳化酸、 选择性酸化方面研究增多。
酸化工艺技术
杨宝泉 采油工艺研究所
前言
•
酸化技术是油层改造常用的技术之一，它
是通过酸液溶蚀岩石孔隙中的堵塞物或基岩本
身的某些矿物成份，从而改善岩石内部孔道的
连通性，解除地层的污染，提高油水井的生产
能力。
• 大庆油田自1963年开展酸化解堵试验至今 已有41年的历史，在41年的历程中，无论在酸 化机理、酸液及添加剂的种类上还是在酸化工 艺等方面均取得了较多的成果，在油田开发与 稳产工作中起到了积极的作用。
就沟通了孔道，提高了渗透率。
二、国内外酸化解堵技术现状
国外
• 国外常用的酸化技术有：土酸酸化、有机酸酸化、 泡沫酸、胶束酸、CO2酸化等。
• 美国在80年代主要研究各种酸液及工艺。对于中、 高渗油田油井通常使用泡沫酸、胶束酸、CO2酸化等， 水井通常使用土酸、有机酸或土酸+有机酸酸化来达到 解堵增注的目的; 对于低渗透油层油井主要以压裂为主， 也应用了泡沫酸、CO2酸化等措施，水井则主要以有机 酸酸化为主，均取得了较好的效果。
化学沉淀堵塞。因此砂岩油藏的处理一般采用盐酸
与氢氟酸的混合酸或其它能够生成氢氟酸的酸液。
•
通常把盐酸与氢氟酸的混合酸称为土酸。土酸
中盐酸作用是溶解碳酸盐和部分铁质，防止氢氟酸
与碳酸盐反应生成沉淀；氢氟酸可以溶解砂岩油层源自中的硅酸盐矿物和粘土矿物。
• 1、酸岩反应的机理 • 1）HCl
• CaCO3(石灰岩)+2HCl→CaCl2+CO2+H2O • CaMg(CO3) 2 (白云岩)+4HCl→CaCl2+MgCl2+2CO2+2H2O • FeCO3(菱铁矿)+2HCl→FeCl2+H2O+CO2
表1 常见矿物的化学分子式表
成分 石英 长石 云母 粘土
碳酸盐 硫酸盐 其它
矿物
正长石 钠长石 斜长石 黑云母 白云母 绿泥石 高岭石 伊利石 蒙脱石
方解石 白云石 铁白云石
石膏 硬石膏
盐 氧化铁
化学分子式
SiO2
Si3AlO8K Si3AlO8Na Si2-3Al1-2O8(Na, Ca) (AlSi3O10) K (mg, Fe)3 (OH)2 (AlSi3O10) KAl2 (OH)2 (AlSi3O10) Mg5 (Al, Fe) (OH)8 Al4(Si4O10) (OH)8 Si4-x AlxO10 (OH)2 KxAl2 (1/2Ca,Na)0.7 (AlMg,Fe)4(Si,Al)3O20 (OH)4nH2O
乙酸（醋酸）与方解石、白云石反应： CaCO3+2H(CH2COOH)→Ca(CH2COOH)2+CO2↑+H2O CaMg(CO3)2+4H(CH2COOH)→Ca(CH2COOH)2+Mg(CH2 COOH)2+2CO2↑+2H2O
反应生成的盐类都能溶于水，通过自喷 或抽汲，就可以将反应后的残酸，包括溶解 在其中的盐类排出地层。生成的二氧化碳起 助排作用，帮助残酸从地层中排出。这样，
• 但由于砂岩酸化是一个复杂的酸岩反应 过程，酸与岩石的反应是发生在多孔介质中 的多相反应，加之每种矿物与酸的反应速度 不一致，可能产生伤害的程度也不一样，导 致酸化技术的复杂性。因此，如何针对不同 油藏特点研究针对性较强的酸化技术是酸化 工作者急待研究解决的问题。
内容提要
• 一、酸化的概念 • 二、酸化解堵技术现状 • 三、酸液添加剂 • 四、堵塞类型的判别及酸化半径的确定 • 五、酸化工艺 • 六、酸化施工及监督