廊坊分院压裂酸化中心-碳酸盐岩酸压技术介绍
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碳酸盐岩酸化技术
普通酸（化）压
酸
前置液酸压
化
交替注入酸压
工
闭合酸压
艺
平衡酸压
分层酸化
暂堵酸化
36
三、碳酸盐岩酸化机理
3.1 石灰岩与盐酸反应机理 • 酸岩反应过程
反应式：2HCl＋CaCO3 反应步骤： 1、酸至反应壁面的传递 2、表面反应 3、反应产物离开表面
CaCl+CO2+H2O
37
三、碳酸盐岩酸化机理
计算结果表明：
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，一般不进行基质酸化处理。
研究课题
储层伤害原因及伤害程度分析 8
二、压裂酸化增产原理
440.0 109.0 85.0 127.0 290.0
6.0 5.0 12.0 18.0 6.0
24
一、碳酸盐酸化用酸类型及选择
●甲酸和乙酸 注意：
甲酸或乙酸与碳酸盐作用生成的盐类，在水中的 溶解度较小。所以，酸处理时采用的浓度不能太高 ，以防生成甲酸或乙酸钙盐沉淀堵塞渗流通道。
一般甲酸浓度不超过10%，乙酸浓度不超过15%。
• 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
14
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)
15
一、碳酸盐酸化用酸类型及选择
深层海相碳酸盐岩储层水平井分段酸压技术研究
．
６
油
气
井
测 试
２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
能力 是选 择裂缝 形态 的最重 要标 准 ， 定义 为 ｃ ＝ ㈩
缝 区域 的流 体产 出后 ， 产 量 很快 就 恢 复 到改 造 前 的
水平 。只有 通过人 工水 力裂缝 沟通远 井地带 的优 势
储集 体 ， 才 能保证 油 气井 的高 产稳 产 ， 因此 ， 碳 酸盐 岩储 层分段 原则应 该 以缝 洞体 位置为 核心 。
成横 向裂缝 （ 见图 １ 、 图２ ） 。
４ ５ ５ Ｘ １ ０ ｋ ｍ。 ， 油气 资源 量十分 丰 富 【 １ ］ 。 我 国海 相碳 酸 盐 岩储 层 形 成 时 代 久 远 ， 多 已进 入 成岩 作用 后期 阶段 ， 基 质孔 隙度 和渗透 率很 低 ， 但 因深层 海相 储层 具 有 多 期构 造 运 动 ， 加 上 长 期 风 化
０ 引
言
层 改造存 在 较大差 异 ， 不 能 将砂 岩 储 层 的 改造 思 路
直 接用 于碳 酸盐储 层 ， 下 面 对碳 酸 盐 储 层水 平 井 分
目前 ， 我 国 已进入 油气勘 探 的新 阶段 ， 而深层 海
段 酸压技 术作 简单讨 论 。
相油 气勘 探将 是这 一时 期 的主题 之一 。经 过多年 的 勘探 与开 发 ， 我 国在鄂 尔 多斯 盆 地 、 四川 盆 地 、 塔 里 木 盆 地等 重要 的含 油气 盆地均 找 到 了大量碳 酸碳 酸
图２ 横 向裂缝示意图
难 以充分释放储层的最大产能， 需 要对储层实施分 段改造 。碳酸盐储层水平井分段改造与低渗砂岩储
水 力裂缝 形态 与储 层 的匹配性 研究 应 当基 于 油 藏 特征 以及裂 缝 产 能考 虑 。其 中 ， 无 因次 裂缝 导 流
探析高温深层碳酸盐岩储层酸化压裂改造技术
其二碳酸盐岩由于具有多重介质的特点其渗流特征不试用于常规的砂岩试井模型因此必须建立适应碳酸盐岩的针对性模型和解释方法根据碳酸盐岩的储层特征和试井特征建立多重介质试井地质模型和数学模型以软件编程计算求解和现场应用的综合方法获取碳酸盐岩油气藏储层的详细参数为储层改造后评估提供重要的手段
≤
探析高温深层碳酸盐岩储层酸化压裂改造技术
酸 盐岩储 层缝 洞系统的发育情况 ， 因此， 开发碳 酸盐 岩储层具 有一定 的 储层酸化 改造 的过程 中经常遇到井 段长、层厚等问题 ， 为了有效的 提高 难 度。 一般 情况下， 碳 酸盐岩 储层需要经过储层改 造才能达 到增储上产 酸化 效果 ， 出现 了Ｄ Ｃ Ａ 均 匀布酸 酸化 技术 ， 该技 术使 用的酸 液体 系具 的 目的 ， 所以碳 酸盐 岩储层 酸化 压裂改 造技 术成 为其 高效开发 的关键 有暂 堵和 转 向功能 ， 主要 由盐酸 粘弹 性表面 活性 剂组 成 。 通 过高 压将 性 技术。 Ｄ Ｃ Ａ酸挤进地 层， 酸液首先会进 入渗透率高的储层 ， 而后进入 渗透率较 国内外对 碳酸 盐 岩 储层进 行改 造 的过 程 中使用 的技 术 主要 有酸 低的地 层， 使得其 与碳酸盐 岩发生化学反应。 该 技术 不仅可 以使渗透率 化、 酸压 和加砂压 裂技 术 ， 以及前置液酸 压技术 、 多级注 入酸压 技术和 较高 的储层得到改 造， 也可以使渗透率 较低的储层发 生酸 化作用 ， 从而 多级 注入＋闭合酸化技 术等 衍生增产方法 。 相 比于 国外 技术 ， 其主要在 改 造液 体系的性能 方面存 在差 距 ， 伴 随着 碳酸 盐岩 油藏勘 探开发 的不 断 深入 ， 陆续出现 了物性 更差、 埋 藏更深 、 高温 、 高压等特点的储层 ， 面 对 这些 储层改造 的难 点， 对碳 酸盐 岩酸 化压 裂改造 技术 提 出了更高 的 可以实现碳 酸盐 岩储层的高 效改造 。 ２ ） 碳 酸盐 岩储层深 度酸压技 术 。 该技 术主要包括前置液酸 压技术 ， 多级 注入酸 压技术 和多级注入＋ 闭合 酸化 技术等 。 在酸 压工程 中酸 液是关键 ， 要求其具 有虑失低 、反应 速度 低、 作用距离远 和非 均匀 刻蚀能 力强等。 目前 ， 国内外多家机 构 已经研 要 求。 为了有效解决 碳酸 盐岩 储层 改造中的技术 难题 ， 提 高单井产量 ， 究开发了不同的交联 酸体系。 ３ ） 碳酸盐 岩储层压裂工艺技 术。 加砂压裂 笔者在调 研大 量前人研究 成果 的基础 上，通过 开展 对碳 酸盐 岩储 层改 工艺是 低渗 透砂 岩储层 改造 常用 的技术 手段 ， 有着 比较 理 想的增 产效 造 技术 进行基 础理论 研究及现 场应 用 ， 形成了碳酸 盐岩 储层改 造 配套 果 ， 因压裂液不易与地层发生化学反应 ， 滤失量低 、 造缝效率高 ， 储层可 技术， 为保证碳 酸盐岩 储层高 效开发提供了技 术支 持。 形成 深穿透 的人 工裂 缝 ， 所以 对碳酸 盐岩 储层进 行压 裂 改造可 以有效 碳 酸盐 岩 储层 改造 前 地质 综合 评 价 技术 的 提高渗 透面积 。 ４ ） 碳酸 盐岩 储层酸 携砂压 裂技 术 。 该技 术结 合了酸 在 储层改造前 对其进行详 细的地 层评估工作是储 层酸化压 裂改 造 压和 水力压 裂的优 点， 充分发挥二者 的优势 ， 不 仅可以形成较 长的人工 的基础 ， 同时也 是后期开展各项 改造工作的 主要 依据。与常规砂岩 储层 裂缝 ， 也能够 沟通 更多的天然 裂缝 ， 保 持长效 的导流 能力， 得 到更大 的 相比， 碳 酸盐岩 储层具有 非均质性强 的特 点， 储层特性分布 很不稳定 ， 改造 体积 ， 进而使储层得 到最大程度的 改造。 直 接影响 了设计 的针对性 和改造 的效果 ， 需 要有针对性的进行 改造。除 结 束语
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探析高温深层碳酸盐岩储层酸化压裂改造技术
酸 盐岩储 层缝 洞系统的发育情况 ， 因此， 开发碳 酸盐 岩储层具 有一定 的 储层酸化 改造 的过程 中经常遇到井 段长、层厚等问题 ， 为了有效的 提高 难 度。 一般 情况下， 碳 酸盐岩 储层需要经过储层改 造才能达 到增储上产 酸化 效果 ， 出现 了Ｄ Ｃ Ａ 均 匀布酸 酸化 技术 ， 该技 术使 用的酸 液体 系具 的 目的 ， 所以碳 酸盐 岩储层 酸化 压裂改 造技 术成 为其 高效开发 的关键 有暂 堵和 转 向功能 ， 主要 由盐酸 粘弹 性表面 活性 剂组 成 。 通 过高 压将 性 技术。 Ｄ Ｃ Ａ酸挤进地 层， 酸液首先会进 入渗透率高的储层 ， 而后进入 渗透率较 国内外对 碳酸 盐 岩 储层进 行改 造 的过 程 中使用 的技 术 主要 有酸 低的地 层， 使得其 与碳酸盐 岩发生化学反应。 该 技术 不仅可 以使渗透率 化、 酸压 和加砂压 裂技 术 ， 以及前置液酸 压技术 、 多级注 入酸压 技术和 较高 的储层得到改 造， 也可以使渗透率 较低的储层发 生酸 化作用 ， 从而 多级 注入＋闭合酸化技 术等 衍生增产方法 。 相 比于 国外 技术 ， 其主要在 改 造液 体系的性能 方面存 在差 距 ， 伴 随着 碳酸 盐岩 油藏勘 探开发 的不 断 深入 ， 陆续出现 了物性 更差、 埋 藏更深 、 高温 、 高压等特点的储层 ， 面 对 这些 储层改造 的难 点， 对碳 酸盐 岩酸 化压 裂改造 技术 提 出了更高 的 可以实现碳 酸盐 岩储层的高 效改造 。 ２ ） 碳 酸盐 岩储层深 度酸压技 术 。 该技 术主要包括前置液酸 压技术 ， 多级 注入酸 压技术 和多级注入＋ 闭合 酸化 技术等 。 在酸 压工程 中酸 液是关键 ， 要求其具 有虑失低 、反应 速度 低、 作用距离远 和非 均匀 刻蚀能 力强等。 目前 ， 国内外多家机 构 已经研 要 求。 为了有效解决 碳酸 盐岩 储层 改造中的技术 难题 ， 提 高单井产量 ， 究开发了不同的交联 酸体系。 ３ ） 碳酸盐 岩储层压裂工艺技 术。 加砂压裂 笔者在调 研大 量前人研究 成果 的基础 上，通过 开展 对碳 酸盐 岩储 层改 工艺是 低渗 透砂 岩储层 改造 常用 的技术 手段 ， 有着 比较 理 想的增 产效 造 技术 进行基 础理论 研究及现 场应 用 ， 形成了碳酸 盐岩 储层改 造 配套 果 ， 因压裂液不易与地层发生化学反应 ， 滤失量低 、 造缝效率高 ， 储层可 技术， 为保证碳 酸盐岩 储层高 效开发提供了技 术支 持。 形成 深穿透 的人 工裂 缝 ， 所以 对碳酸 盐岩 储层进 行压 裂 改造可 以有效 碳 酸盐 岩 储层 改造 前 地质 综合 评 价 技术 的 提高渗 透面积 。 ４ ） 碳酸 盐岩 储层酸 携砂压 裂技 术 。 该技 术结 合了酸 在 储层改造前 对其进行详 细的地 层评估工作是储 层酸化压 裂改 造 压和 水力压 裂的优 点， 充分发挥二者 的优势 ， 不 仅可以形成较 长的人工 的基础 ， 同时也 是后期开展各项 改造工作的 主要 依据。与常规砂岩 储层 裂缝 ， 也能够 沟通 更多的天然 裂缝 ， 保 持长效 的导流 能力， 得 到更大 的 相比， 碳 酸盐岩 储层具有 非均质性强 的特 点， 储层特性分布 很不稳定 ， 改造 体积 ， 进而使储层得 到最大程度的 改造。 直 接影响 了设计 的针对性 和改造 的效果 ， 需 要有针对性的进行 改造。除 结 束语
压裂酸化介绍
压裂、酸化工艺简介
目录
一 、压裂现场工艺技术简介
二、 酸化现场工艺技术简介
压裂基础知识
压裂：依靠地面注入设备，以高于储层吸收能力
的排量向地层注入流体，在储层中产生裂缝，在裂 缝中填入一定量的支撑剂，形成高导流能力的流动 通道。
压裂的目的： 加快石油流体的产率
压裂的增产机理：减少流体流动的阻力，改善
砂岩酸化
砂岩储层的酸化通常不进行酸压： 砂岩储层的胶结疏松，酸压可能由于大量溶蚀，致
使岩石松散，引起油井过早出砂； 酸压可能压破地层边界以及水、气层边界，造成地 层能量亏空和过早见水、见气； 由于酸沿缝壁均匀溶蚀岩石，不能形成沟槽，酸压 后裂缝大部闭合，形成的裂缝导流能力低，且由于 用土酸酸压可能产生大量沉淀物堵塞流道。 砂岩一般只做解堵酸化。
煤层气压裂配套技术
*煤层气是一种储存于煤层及其邻近岩层中的天然气。 *是我国尚待开发的重要天然气资源。 *煤层气在煤田开采中，一直被视为灾害气体。 *以美国为代表的煤层气开发已形成工业开采，年产量超过2000亿m3， *我国是一个煤碳大国，目前正在进行勘探和开以应用研究，但最关 键的技术之一就是煤层改造工艺技术。 *煤层特点： ①煤层的原始渗透性一般都比较差，主要导流能力的主要是煤层的原 生和次生裂隙。 ②这些裂隙的连通性受多种因素响很难相互沟通，这注需要改造。 ③最常用的改造方法，是压裂和洞穴应力释入法。
第二部分：
酸化工作概况及其配套工艺技术
一、酸化基础知识 二、灰岩酸化技术 三、砂岩酸化技术
基质酸化(孔隙酸化，常规酸化)
原理：
不压破地层的情况下将酸液注入地层孔隙(晶 间，孔穴或裂缝)的工艺。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。
目录
一 、压裂现场工艺技术简介
二、 酸化现场工艺技术简介
压裂基础知识
压裂：依靠地面注入设备，以高于储层吸收能力
的排量向地层注入流体，在储层中产生裂缝，在裂 缝中填入一定量的支撑剂，形成高导流能力的流动 通道。
压裂的目的： 加快石油流体的产率
压裂的增产机理：减少流体流动的阻力，改善
砂岩酸化
砂岩储层的酸化通常不进行酸压： 砂岩储层的胶结疏松，酸压可能由于大量溶蚀，致
使岩石松散，引起油井过早出砂； 酸压可能压破地层边界以及水、气层边界，造成地 层能量亏空和过早见水、见气； 由于酸沿缝壁均匀溶蚀岩石，不能形成沟槽，酸压 后裂缝大部闭合，形成的裂缝导流能力低，且由于 用土酸酸压可能产生大量沉淀物堵塞流道。 砂岩一般只做解堵酸化。
煤层气压裂配套技术
*煤层气是一种储存于煤层及其邻近岩层中的天然气。 *是我国尚待开发的重要天然气资源。 *煤层气在煤田开采中，一直被视为灾害气体。 *以美国为代表的煤层气开发已形成工业开采，年产量超过2000亿m3， *我国是一个煤碳大国，目前正在进行勘探和开以应用研究，但最关 键的技术之一就是煤层改造工艺技术。 *煤层特点： ①煤层的原始渗透性一般都比较差，主要导流能力的主要是煤层的原 生和次生裂隙。 ②这些裂隙的连通性受多种因素响很难相互沟通，这注需要改造。 ③最常用的改造方法，是压裂和洞穴应力释入法。
第二部分：
酸化工作概况及其配套工艺技术
一、酸化基础知识 二、灰岩酸化技术 三、砂岩酸化技术
基质酸化(孔隙酸化，常规酸化)
原理：
不压破地层的情况下将酸液注入地层孔隙(晶 间，孔穴或裂缝)的工艺。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。
廊坊分院压裂酸化中心碳酸盐岩酸压技术介绍
Scientific Research Organizational Management
十五年 Fifteen Year
战略 五年 Five Year Strategy 年度 Annual
低渗油藏开发 Low Permeability Reservoir Dev.
重大项目组织 Key projects organize
流体作用前后岩心微观结构对比
➢ HPG压裂液处理前后（2h，100℃） ➢ 局部放大500倍，处理前后变化不明显
局 部 放 大
处理前（放大500倍）
处理后（放大500倍）
不同应力条件下岩石断裂韧性的实验研究
研究方法：
采用美国专利“在模拟地层条件下测量岩石断裂韧性的方法”
根据线弹性断裂力学，假设岩石为均质各
酸压裂: 背景
rf w
rw
碳酸盐岩储层 非均匀刻蚀 一定的酸蚀缝宽 酸减弱岩石强度 重要参数: 裂缝长度、
导流能力
酸化压裂室内模拟试验研究
酸压裂基本机制实验研究
酸岩反应动力学实验研究 酸蚀裂缝导流能力实验研究 酸液滤失机制研究 酸液流变性研究 岩石力学参数实验研究
岩心核磁共振测试
模拟油藏就地条件（地应 力、孔隙压力、温度），研究 岩石孔隙度和渗透率与有效就 地应力的关系，测量岩石的杨 氏模量、泊松比、压缩系数、 断裂韧性、热传导系数、孔隙 弹性系数和地应力方向等
原子吸收光谱
动态腐蚀仪
可模拟地层 温度，动态模拟 酸液对油管、套 管的腐蚀。
应用长岩心夹持 器的串、并联的不同 组合模拟油气井暂堵 酸化过程，筛选评价 酸化暂堵剂
暂堵酸化岩心流动试验仪
可对含有油水岩心 经酸浸泡或岩心流动模拟试 验前后进行实体定位对比观 察
十五年 Fifteen Year
战略 五年 Five Year Strategy 年度 Annual
低渗油藏开发 Low Permeability Reservoir Dev.
重大项目组织 Key projects organize
流体作用前后岩心微观结构对比
➢ HPG压裂液处理前后（2h，100℃） ➢ 局部放大500倍，处理前后变化不明显
局 部 放 大
处理前（放大500倍）
处理后（放大500倍）
不同应力条件下岩石断裂韧性的实验研究
研究方法：
采用美国专利“在模拟地层条件下测量岩石断裂韧性的方法”
根据线弹性断裂力学，假设岩石为均质各
酸压裂: 背景
rf w
rw
碳酸盐岩储层 非均匀刻蚀 一定的酸蚀缝宽 酸减弱岩石强度 重要参数: 裂缝长度、
导流能力
酸化压裂室内模拟试验研究
酸压裂基本机制实验研究
酸岩反应动力学实验研究 酸蚀裂缝导流能力实验研究 酸液滤失机制研究 酸液流变性研究 岩石力学参数实验研究
岩心核磁共振测试
模拟油藏就地条件（地应 力、孔隙压力、温度），研究 岩石孔隙度和渗透率与有效就 地应力的关系，测量岩石的杨 氏模量、泊松比、压缩系数、 断裂韧性、热传导系数、孔隙 弹性系数和地应力方向等
原子吸收光谱
动态腐蚀仪
可模拟地层 温度，动态模拟 酸液对油管、套 管的腐蚀。
应用长岩心夹持 器的串、并联的不同 组合模拟油气井暂堵 酸化过程，筛选评价 酸化暂堵剂
暂堵酸化岩心流动试验仪
可对含有油水岩心 经酸浸泡或岩心流动模拟试 验前后进行实体定位对比观 察
碳酸盐酸化原理及酸化工艺技术
盐酸浓 盐酸 1m3 盐酸中含氯 1m3 盐酸含 度(%) 5 10 15 20 28 比重 1.025 1.05 1.075 1.10 1.14 化氢重量(kg) 水重量(kg) 51 105 161 220 320 974 945 914 880 820 1m3 盐酸溶蚀 碳酸钙量 (kg) 70 (m ) 0.026
缺点：
胶化酸
为了进一步提高稠化酸粘度和热稳定 性，在稠化酸中加入交链剂制成胶化酸。
配制：
盐酸＋稠化剂＋其它添加剂稠化酸
胶化酸
交链剂
胶化酸
交链剂：
有机交链剂如甲醛、聚甲醛、乙醛、丙 醛、 2-羟基丁醛、戊醛等有机醛类化合 物； 无机交链剂如氯化锂、硝酸铝、硫酸铝 等。
原理：
交链剂分子把稠化剂分子结成网状结 构。
酸液类型
盐酸 甲酸和乙酸 多组分酸 缓速酸类
稠化酸 胶化酸 乳化酸 化学缓速酸 泡沫酸
延迟酸 粉状酸
盐酸
概述：盐酸系无机强酸，它是氯化氢的
水溶液。纯盐酸是无色透明的液体，因 含FeCl3及其它杂质，故常看到的工业盐 酸略呈黄色，氯化氢气体具特殊的刺激 性气味。在空气中，浓盐酸常冒出白色 酸雾。盐酸是一种具有强腐蚀性的强酸 还原剂。
原理：
R-2，R-3，R-4三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。
延迟酸
优点：
延迟酸RA系列与酸液添加剂配伍性好，
在高温下不会产生对地层的伤害；
酸液表面张力低，在高温和剪切后粘度降
低不大，较为稳定；
酸有效作用范围大。
缺点：
胶化酸
为了进一步提高稠化酸粘度和热稳定 性，在稠化酸中加入交链剂制成胶化酸。
配制：
盐酸＋稠化剂＋其它添加剂稠化酸
胶化酸
交链剂
胶化酸
交链剂：
有机交链剂如甲醛、聚甲醛、乙醛、丙 醛、 2-羟基丁醛、戊醛等有机醛类化合 物； 无机交链剂如氯化锂、硝酸铝、硫酸铝 等。
原理：
交链剂分子把稠化剂分子结成网状结 构。
酸液类型
盐酸 甲酸和乙酸 多组分酸 缓速酸类
稠化酸 胶化酸 乳化酸 化学缓速酸 泡沫酸
延迟酸 粉状酸
盐酸
概述：盐酸系无机强酸，它是氯化氢的
水溶液。纯盐酸是无色透明的液体，因 含FeCl3及其它杂质，故常看到的工业盐 酸略呈黄色，氯化氢气体具特殊的刺激 性气味。在空气中，浓盐酸常冒出白色 酸雾。盐酸是一种具有强腐蚀性的强酸 还原剂。
原理：
R-2，R-3，R-4三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。
延迟酸
优点：
延迟酸RA系列与酸液添加剂配伍性好，
在高温下不会产生对地层的伤害；
酸液表面张力低，在高温和剪切后粘度降
低不大，较为稳定；
酸有效作用范围大。
碳酸盐岩储层酸压和基质酸化工艺技术
西南石油大学采油气工艺研究所
30
小结
5 酸蚀裂缝导流能力
寻求 技术
降低滤失的物质和技术 延缓反应速度的物质和技术 获得非均匀刻蚀的物质和技术
西南石油大学采油气工艺研究所
31
6 碳酸盐岩基质酸化工艺及其适应性
酸化 基质酸化也称为常规酸化或解堵酸化，是指施工压力
小于储层岩石破裂压力的条件下，将酸液注入地层 适用范围
9
2 裂缝的形状
裂缝参数－韧性控制：
西南石油大学采油气工艺研究所
10
2 裂缝的形状
2.2 拟三维维扩展模型
Van Eekelen
模型
Advani 垂直截面 扩展模型
在垂向上流压不变，将高度延伸近似看成具有当量弹性 模量的均质油层中裂纹的延伸
用有限元法处理应力分布，找出裂缝高度、宽度、压 力及缝尖应力强度因子间关系，由选取的缝高和计算 的压力校正缝宽，用体积平衡式求新的缝长
定大小和长度的酸蚀蚓孔
➢ 这些蚓孔绕过污染区，扩大井
wormholes Acid
眼有效半径，达到增产的目的，
Carbonate Reservoir
从而获得增产效果
伤害带
西南石油大学采油气工艺研究所
33
6 碳酸盐岩基质酸化工艺及其适应性
常用工艺： ➢常规盐酸酸酸化 ➢泡沫酸酸化 ➢乳化酸酸化 ➢胶凝酸酸化 ➢转向酸酸化
西南石油大学采油气工艺研究所
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7 碳酸盐岩储层酸压工艺
单一液体体系应用的酸压技术 普通酸酸压——————常规酸压技术 稠化酸（胶凝酸）酸压 化学缓速酸酸压 泡沫酸酸压 乳化酸酸压 高效酸（地下交联酸、滤失控制酸）酸压 粘弹性酸酸压
椭圆 模型
西南石油大学采油气工艺研究所
碳酸盐岩酸压工艺技术
2020 12:59:06 AM00:59:062020/10/10
• 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。10/10/
谢 谢 大 家 2020 12:59 AM10/10/2020 12:59 AM20.10.1020.10.10
• 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。10-Oct-2010 October 202020.10.10
•
6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2020年 10月10 日星期 六上午 12时59 分6秒0 0:59:06 20.10.1 0
•
7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 20年10 月上午 12时59 分20.1 0.1000: 59October 10, 2020
5
二、酸压工艺技术简介
• 酸化的分类：
（3）压裂酸化又叫酸压：在井底施工压力大于地 层破裂压力的前提下,将酸液注入地层,在地层中造 出人工裂缝,酸液始终在张开的裂缝中流动并与岩石 反应,最终形成一条具有一定长度和酸蚀导流能力的 裂缝,以提高储层渗流能力的一项酸化技术。
6
二、酸压工艺技术简介
2、按酸液体系分类 （1）常规盐酸及其改性酸液类（乳化酸、胶凝酸
三、酸压技术及现场施工分析
30
三、酸压技术及现场施工分析
哈7-1井 酸压井段:6509.02-6575.0m,2010年7月16日，21:20酸 压施工开始，最大泵压77.9MPa、最小泵压6.6MPa，最大排量 4.0m3/min、最小排量0.5m3/min，挤入井筒总液量168.00m3，挤入 地层总液量168.00m3。
10
三、酸压技术及现场施工分析
• 一、普通酸压工艺 原理：用酸液压开并刻蚀裂缝,获得高导流能力的
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酸液流变性研究
岩石力学参数实验研究
岩心核磁共振测试
模拟油藏就地条件（地应 力、孔隙压力、温度），研究 岩石孔隙度和渗透率与有效就 地应力的关系，测量岩石的杨 氏模量、泊松比、压缩系数、 断裂韧性、热传导系数、孔隙 弹性系数和地应力方向等
岩石力学实验系统
多裂缝形态与多层压裂裂缝形态
液体粘弹性测试系统
现场应用技术 前置酸酸压技术 多级注入酸压闭合酸化技术 稠化酸酸压技术 泡沫酸酸压技术 降阻酸酸压技术 乳化酸酸压技术
酸化优化设计软件 三维酸压优化设计软件 拟三维酸压优化设计软件 多级注入酸压闭合酸化设计 酸压试井解释软件 酸压压力降落分析软件 基质酸化优化设计软件
碳酸盐岩储层酸压技术
酸压前后储层评估技术 酸压裂机理试验研究
酸岩反应动力学研究 酸蚀裂缝导流能力试验研究 酸液滤失模拟试验研究 VY101 稠化酸体系研究 HJZ-2 降阻酸体系研究 CFR-11 化学缓速酸体系研究 多级注入酸压闭合酸化设计软件 三维、拟三维酸压优化设计软件 酸压裂压力降落分析软件
深度酸化酸液体系
目标：为经济有效开发低渗透油气
藏提供技术支持
“压裂酸化技术服务中心”的任务
为决策部门提供综合性、长远性、战略性的技 术信息与科学依据；
从事压裂酸化应用技术与应用基础理论的研究 攻关，解决生产关键与技术难题，提出新理论 、新工艺、新技术、新方法；
面对全国油气田增产改造的需要提供技术咨询 、技术服务与技术培训。
多功能流动回路简介：该回路是与美国CER公司共同设计组 装的大型模拟实验装置，可在模拟温度历史、剪切历史及其化 学破胶降解条件下，测定交联或未交联压裂流体及泡沫流体随 时间变化的流变参数，定量描述泡沫质量、泡沫粒径及其结构 分布，以及压裂流体的流动摩阻和动态滤失性能等。
流体表界面张力测试仪
泡沫系统
HV酸 ( 含 P缓速酸 )
注水井重复酸化 增注技术 目 标:
油井增产 水井增注
稠油井酸化解堵技术
乳化酸 泡沫酸
砂岩酸化优化设计
优化设计专家系统 “两酸三矿物”模型 泡沫转向基质 酸化技术
基质酸化实时监测与评估
砂岩基质酸化技术
酸化前后储层评估技术 酸岩反应及二次伤害机理研究
团公司油气藏改造重点实验室的主体实验室。
中国石油油气藏改造重点实验室组织机构
CNPC\PetroChina
油气藏改造重点实验室学术委员会
油气藏改造重点实验室
水力 压裂 模拟 重点 研究 室 （石 油大 学）
油气藏 改造试 井与评 价重点 研究室 （大庆 石油学 院）
高 能 气 体 压 裂 重 点 研 究 室 （西 安 石 油 学 院）
Service Co
Southwest Oil Service Co
Xinjiang Oil Service Branch
Liaohe Oil Service Branch
Daqing Oil Service Branch
CNPC
…...
Various Petro-chemical & sales branches
可模拟地层温度、压力、 流速条件下，评价不同 酸液体系对地层的酸化 效果及二次伤害程度。 岩心长可达25厘米，分 为六段测定渗透率变化
旋转圆盘流动试验仪
高温酸岩反应动力学试验研究
酸岩反应形态比较
(120℃ 20%盐酸)
普通酸
稠化酸 高温酸岩反应动力学试验研究
耐酸旋转粘度计
原子吸收光谱
动态腐蚀仪
10
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8 6 4 2 0
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120
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140
实验室装置
140万美圆
78万美圆
酸化工程实验室
酸蚀裂缝导流实验仪、 长岩心酸化流动实验仪、 泡沫系统 、 耐酸管式流变仪、 旋转园盘反应实验仪、 原子吸收光谱
RV-20耐酸旋转粘度计
RV-30耐酸旋转粘度计 ESEM-2020环境扫描电镜 CC-10动态腐蚀仪 CC-10S动态腐蚀仪 DCA-312动态接触角仪
耐酸管式流变仪
酸蚀裂缝 导流试验仪
输酸系统
自动控制与 数据采集
长岩心酸化 流动试验仪
耐酸旋转 粘度计
旋转圆盘酸岩 反应试验仪
酸化工程实验室
动态腐蚀仪 原子吸收光谱
泡沫系统
耐酸管式流变仪
酸蚀裂缝导流试验仪
稠化酸酸压酸蚀裂缝导流能力试验研究
常规酸酸压酸蚀裂缝导流能力试验研究
长岩心酸化流动试验仪
气 藏 改 造 工 程 研 究 室
压 裂 工 程 实 验 室
流 体 研 究 室
油气藏改造重点实验室介绍
压裂酸化技术服务中心面对油气田改造的要求，建
立了五个具有国际90年代水平的基础实验室与数值模拟 研究体系，拥有各类实验设备 200 多台套，固定资产 3200多万。具备了在岩石力学与地应力场、流体力学、 压裂酸化机理、压裂酸化设计与评估以及压裂酸化专用 材料评估、研制等方面技术研究与技术服务的能力。 压裂酸化技术服务中心实验室是中国石油天然气集
教授级高工 高级工程师 工 程 师 助理工程师
聘请专家4人
主要压裂酸化技术
开发压裂技术 低渗油藏整体压裂技术 深井超深井压裂酸化技术 重复压裂技术 煤层气井压裂技术
泡沫压裂技术
稠化酸酸压多级注入酸压闭合酸化技术
砂岩基质酸化技术
碳酸盐岩储层酸化技术研究与应用
碳酸盐岩储层酸化技术研究
十五年 Fifteen Year 五年 Five Year 战略 年度 Annual Strategy 低渗油藏开发 Low Permeability Reservoir Dev. 环保 Environment Protection 重大项目组织 煤层气 Coal-bed Methane Key projects organize 新区跟踪 Pilot Area 天然气 Natural Gas 低渗油 天然气 渗流流 藏开发 勘探开发 体力学 服务 Service Low 环保 Natural Permeability Porous Environment 研究与开发 R & D Flow Gas Exp. Reservoir & Dev. Development Mechanics Protection
流体作用前后岩心微观结构对比
HPG压裂液处理前后（2h，100℃） 局部放大500倍，处理前后变化不明显
局
部
放 大
处理前（放大500倍）
处理后（放大500倍）
不同应力条件下岩石断裂韧性的实验研究
研究方法：
采用美国专利“在模拟地层条件下测量岩石断裂韧性的方法” 根据线弹性断裂力学，假设岩石为均质各 项同性材料，并且在完全破坏前，岩石破 坏未弹脆性破裂。裂缝的非弹性区很小， 因此裂缝应力常表现为奇异性，应力奇异
φ10mm
强度即应力集中系数为k。对于Ⅰ型裂缝，
根据Irwins断裂准则，当应力集中系数大于 或等于岩石自身的断裂韧性，即KIKIC时， 岩石发生破裂，裂缝开始延伸。
φ75mm 17mm
75mm
不同应力条件下岩石断裂韧性的实验研究
应力集中系数
KI =KI*J（l，w）Pimax
a
(1)
其中：KI*J：围压条件下的一个无量刚函数，可由如图所示的 Bowie ,O.L.等的 分析式 获得，见图 ； w：岩样内外径之比，w=a/b； l： 无量刚缝长，l=L/[(w-1)a]，L为实际缝长； a： 岩样内孔直径； Pimax：岩石开始破裂时的最大内孔压力。
Pipeline Branch
PetroChina
Southwest Oil Branch
Xinjiang Oil Branch Liaohe Oil Branch Daqing Oil Branch
.….
RIPED
科研组织管理
Scientific Research Organizational Management
酸岩反应动力学
灰岩：传质控制动力学 白云岩：更易进入表面反应控制动力学 区域 胶凝酸、乳化酸：
同样条件下，胶凝酸的有效扩散系数是普通 酸的1/3 同温、同样酸浓度下，乳化酸的有效扩散系 数比胶凝酸小10到100倍
高温酸岩反应动力学实验结果
普通酸反应动力学方程
20%HCl
80℃ J=5.472×10-6C1.460
长岩心酸化流动模拟试验
残酸离子分析
环境扫描电镜微观分析 岩石力学参数研究
“两酸三矿物”砂岩基质酸化模拟及优化设计 低伤害缓速酸液体系 基质酸化现场实时监测评估技术
碳 酸 盐 岩 酸 压 技 术
酸压裂室内试验研究 酸液滤失模拟试验 酸岩反应动力学研究 多级注入闭合酸化模拟 酸液流变学研究 酸化工作液体系研究 稠化酸 地下交联酸 降阻酸 泡沫酸 乳化酸 酸压前置液
可模拟地层 温度，动态模拟 酸液对油管、套 管的腐蚀。
应用长岩心夹持 器的串、并联的不同 组合模拟油气井暂堵 酸化过程，筛选评价 酸化暂堵剂
暂堵酸化岩心流动试验仪
可对含有油水岩心 经酸浸泡或岩心流动模拟试 验前后进行实体定位对比观 察
ESEM－2020 环境扫描电镜