酸化的机理和选井原则
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↑
井下作业技术油水井措施酸化课件解析
浓度,% 密度,g/cm3 浓度,% 密度,g/cm3 浓度,% 密度,g/cn13
1
1.002
35
1.085
75
1.177
5
1.012
40
1.096
80
1.186
10
1.025
45
1.109
85
1.195
15
1.037
50
1.121
90
1.204
20
1.049
浓度,% 22.86 25.75 28.61 30.55
密度,g/cm3 1.115 1.13 1.145 1.155
(1)盐酸 盐酸处理的主要优点： ①属于强酸，与许多金属、金属氧化物、盐类和碱类都
能发生化学反响； ②由于盐酸对碳酸盐岩的溶蚀力强，反响生成的氯化钙
、氯化镁盐类能全部溶解于残酸水，不会产生化学沉 淀； ③反响生成的CO2部分溶于残酸，部分呈小气泡状态分布 于残酸中，对酸化效果影响较小； ④本钱较低。
酸岩反响速度根据氢离子浓度 而定。多组分酸中的氢离子数
6、乳化酸
乳化酸即为油包酸型乳状液，其 外相为原油，或在原油中混合柴 油、煤油、汽油等石油馏分，或 为柴油、煤油等轻馏分。其内相 一般为15～31％浓度的盐酸，Байду номын сангаас 有机酸、土酸等。
7、稠化酸 稠化酸是指在盐酸中参加增稠剂，
使酸液粘度增加。 ①降低了氢离子向岩石壁面的传递
②氢氟酸与石英的反响:
6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O
反响生成的氟硅酸(H2SiF6)在水中可解离为H+
S和iF62
,而后者又能和地层水中的Ca+、
酸化措施工艺流程的描述
一、酸化措施前的准备工作：1 根据我厂生产实际情况，根据厂、所领导的措施工作量安排。
上报药品材料计划，包括药品数量、名称、规格、型号、生产厂家、预计价格。
2 药品进来后由物资管理部门负责验收。
按油田有关部门的有关规定通知采油院进行药品检测，经检验合格后，方可进行施工准备。
3严格按工艺措施要求，围绕“三个清楚”和“三关”即酸化目的清楚，对结垢井分布规律、程度、部位认识清楚，酸化的潜力清楚；把住酸洗前选井关、酸化中的监督关、酸化后的管理关。
三个清楚：1、酸化目的清楚：酸化的目的：维持油井正常生产需要、解除近井地带堵塞,发挥油井最大产能，延长油井免修期,实现经济效益最大化。
2、结垢成因及分布规律、结垢程度、结垢部位认识清楚：扶余采油厂经历了三十多年的注水开发，存在着注入水与地层水配伍性不好、水质差等问题，且频繁的井下作业，使大量的压裂液、洗井液及其它措施的工作液注入油层，在采油过程中，流体由地层、井底、井筒的温度、压力等条件的变化，促成油水混合物中的Ca2+和Mg2+在油层中、套管、油管外壁、泵筒等部位形成化合物CaCO3、MgCO3等沉淀,原油中的重组分与垢共同析出，使油井产量下降。
注水见效越好的区块、越容易造成结垢。
即酸化目的清楚，对结垢井分布规律、程度、部位认识清楚，酸化的潜力清楚；把住酸洗前选井关、酸化中的监督关、酸化后的管理关。
二、酸化措施目的：维持油井正常生产需要、解除近井地带堵塞,恢复油井生产能力，延长油井免修期、实现经济效益最大化。
三、选井方向：从全厂结垢现状，酸化的适应性等分析看，选井方向还要放在主力区块和注采完善区块，对其它区块进行控制。
主力区块含油饱和度高，注采井网完善，地层能量补充及时，地层压力稳定，酸化后增产幅度大，并且有效期较长，有效率也高，80%以上的结垢井适合酸化。
接替区块和其他区块注采井网完善程度差，能量补充不及时，增产效果较差，有效率也低，只有小部分井适合酸化。
所以我们要合理分配资金，争取以最小的投入，获得最大的经济效益。
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。
第七章酸化
Ct ——边界液层内，垂直岩面方向的酸浓度梯度
， y
S 克分子/升·厘米； V
——岩石反应表面积与酸液体积之比，简称面容
比
,
厘米2/厘米3；
DH+——H+传质系数，厘米2／秒
（三）影响酸—岩复相反应速度的因素
由于盐酸和碳酸盐岩的反应很复杂，涉及很 多化学动力学的基础理论，目前研究的不够成熟 ，因此只能结合一些实验资料定性的予以讨论。
1、面容比
当其它条件不变，面容比越大，单位体积酸 液中的H+传递到岩面的数量越多，反应速度就越 快。
2、酸液的流速
图5-8. 剪切速率对反应速度的影响
3、酸液的类型
各种类型的酸液，其离解度相差很大。如盐酸在18℃、 0.1当量浓度时，离解度为92%，绝大部分HCl分子能离 解成为H+ 和C1-；而醋酸在相同条件下的离解度仅为 1.3%。因此，在溶液中的H+数量多，即H+的浓度大。
（5-5）
(320) (438)（486） （79）（193）
两个克分子重量的氯化氢与一个克分子重量的碳酸钙反 应，生成一个克分子重量的氯化钙、一个克分子重量的 水和一个克分子重量的二氧化碳。
表5-1. 不同浓度盐酸与碳酸钙作用情况表
注：CaCO3的比重按2.71计。
（二）反应生成物的状态
从盐酸溶解碳酸盐岩的数量关系来看，渗透性应有 明显的增加。然而酸处理后，地层的渗透性能是否得到 改善，仅仅根据盐酸能溶解碳酸盐岩还是不够的。可以 设想，如果反应生成物都沉淀在孔隙或裂缝里，或者即 使不沉淀但粘度很大，以致在现有工艺条件下排不出来 。1、氯化钙的溶解能力：
压裂酸化----
•压开裂缝 •张开裂缝 •酸刻蚀裂缝 •高导流能力裂缝
油水井酸化
（一）土酸
酸化常用酸液体系
土酸：一般组成为3％－6％氢氟酸＋10％－ 15％盐酸的混合液。 氢氟酸作用：与砂岩反应溶解泥质和二氧化硅。
盐酸作用：（1）与碳酸盐岩反应，先把大部分碳酸盐溶解掉，防止CaF2等 生成物沉淀。
（2）碳酸把地层水顶走，避免氢氟酸与低层水接触，防止低层 水中的Na+、K+与H2SiF6作用生成沉淀物，从而充分利用土 酸对粘土、石英和长石等的溶蚀作用。
储层内的流体、岩石的反应 地层岩石的 润湿性反转 生物作用 热力开采造成的矿物溶解和矿物转化
酸岩反应：
酸岩反应是在液固两相（酸液与岩石）间的界面上进行的复相反应。
质量传递过程：酸液中的H＋传递到碳酸盐岩表面； 表面反应过程：H＋在岩面上与碳酸盐岩进行反应； 质量传递过程：反应生产物离Ca2＋、Mg2＋和CO2离开岩面。
害的反应产物。
其他的常规酸液体系
含醇土酸
含醇土酸为土酸与异丙醇或甲醇（达50％）的混合物，主要用于低渗 透干气层。用乙醇稀释可降低酸与矿物的反应速度，起缓速作用；且混合物 蒸汽压增加时易于返排；同时因酸表面张力被己醇减小，使气体渗透率因水 饱和度下降而得以增加。
有机土酸
常规土酸反应速递快，受温度的影响很大。甲酸和乙酸为弱离子型、 慢反应的有机弱酸。用甲酸或乙酸替代 盐酸，能延缓氢氟酸的消耗，适用于 高温油井（高于120℃）
压裂酸化: 其增产原理与水力压裂基本相同，即沟通井筒附近高渗带或其它裂缝系统、清除井 壁附近污染、增大有其向井流通面积、改善油气向井流动方式和增大井附近渗流能 力。
❖ 酸浸：是将浓度在6%以下的酸液泵入井内，关井2-6小时，使粘附在孔 眼的盐类和油气层表面的堵塞物被溶解掉，再用大排量将井内赃 物冲洗干净，以提高酸化效果。
酸化的机理和选井原则
一、酸化及其历史简介酸化是一种使油气井水井增产增注的主要工艺方法之一，已经有100多年的历史。
油气井酸化的方法最早是1890年代提出的，最初使用的酸是盐酸，主要用于地层解堵。
随后开发了适用于各种地层的酸液以及各种添加剂。
现在常用的氢氟酸酸化方法是1933年由J.R.Wilson 首次提出，同年A.M.Mepherson首次把此方法应用于现场。
1940年道威尔公司把土酸用于油井中钻井液沉积物的清除获得了成功。
到70年代酸化技术形成了较完善的系统，80年代至今，酸化技术主要集中于增加活性酸的作用距离，延缓酸岩反应时间方面，并且形成了一些成熟的工艺方法，开发各种工作酸液体系和添加剂。
近年来国外已经有人开发了酸化专家系统，并且用它结合工程师的经验来对酸化的工艺设计。
二、酸化的机理及分类1．酸化的原理酸化是一种使油气井增产的有效方法，它是通过井眼向地层注入工作酸液，利用酸与地层中可反应的矿物的化学反应，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，从而使油气井增产或注水井增注的一种工艺措施。
2.酸化的分类按照酸液在地层中的作用可分为基质酸化（常规酸化）和压裂酸化。
（1）基质酸化基质酸化也称常规酸化或解堵酸化，是指在井底施工压力小于储层破裂压力的条件下，将酸液注入地层，解除井筒附近的伤害，恢复储层产能的酸化。
在基质酸化中酸液不压开地层，酸液主要在岩石孔隙和天然裂缝内流动，并与孔隙或裂缝中的堵塞物质反应，使之溶解于酸液中达到解堵的目的。
基质酸化广泛应用于砂岩和碳酸盐岩储层。
对砂岩储层进行常规酸化作业时一般使用土酸，它是由盐酸和氢氟酸以及多种添加剂组成。
氢氟酸主要溶蚀孔隙中的石英、粘土、泥浆颗粒和泥饼等硅酸盐矿物，盐酸主要用于防止氢氟酸与粘土等硅酸盐类以及碳酸盐反应生成沉淀，同时盐酸与砂岩储层中的碳酸盐矿物反应可以使氢氟酸能够充分发挥溶蚀粘土的作用。
对碳酸盐岩储层进行基质酸化时，工作酸液常用盐酸，另外辅加多种添加剂。
酸化工艺技术介绍讲解
作用，可降低粘土膨胀或分散。一般与盐酸、土酸联合使用。
13
13
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。
4
4
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。
3
3
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、酸化及其历史简介
酸化是一种使油气井水井增产增注的主要工艺方法之一，已经有100多年的历史。
油气井酸化的方法最早是1890年代提出的，最初使用的酸是盐酸，主要用于地层解堵。
随后开发了适用于各种地层的酸液以及各种添加剂。
现在常用的氢氟酸酸化方法是1933年由J.R.Wilson 首次提出，同年A.M.Mepherson首次把此方法应用于现场。
1940年道威尔公司把土酸用于油井中钻井液沉积物的清除获得了成功。
到70年代酸化技术形成了较完善的系统，80年代至今，酸化技术主要集中于增加活性酸的作用距离，延缓酸岩反应时间方面，并且形成了一些成熟的工艺方法，开发各种工作酸液体系和添加剂。
近年来国外已经有人开发了酸化专家系统，并且用它结合工程师的经验来对酸化的工艺设计。
二、酸化的机理及分类
1．酸化的原理
酸化是一种使油气井增产的有效方法，它是通过井眼向地层注入工作酸液，利用酸与地层中可反应的矿物的化学反应，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，从而使油气井增产或注水井增注的一种工艺措施。
2.酸化的分类
按照酸液在地层中的作用可分为基质酸化（常规酸化）和压裂酸化。
（1）基质酸化基质酸化也称常规酸化或解堵酸化，是指在井底施工压力小于储层破裂压力的条件下，将酸液注入地层，解除井筒附近的伤害，恢复储层产能的酸化。
在基质酸化中酸液不压开地层，酸液主要在岩石孔隙和天然裂缝内流动，并与孔隙或裂缝中的堵塞物质反应，使之溶解于酸液中达到解堵的目的。
基质酸化广泛应用于砂岩和碳酸盐岩储层。
对砂岩储层进行常规酸化作业时一般使用土酸，它是由盐酸和氢氟酸以及多种添加剂组成。
氢氟酸主要溶蚀孔隙中的石英、粘土、泥浆颗粒和泥饼等硅酸盐矿物，盐酸主要用于防止氢氟酸与粘土等硅酸盐类以及碳酸盐反应生成沉淀，同时盐酸与砂岩储层中的碳酸盐矿物反应可以使氢氟酸能够充分发挥溶蚀粘土的作用。
对碳酸盐岩储层进行基质酸化时，工作酸液常用盐酸，另外辅加多种添加剂。
在进行酸化作业时，注入酸液在低于地层破裂压力下，酸液首先进入近井地带高渗透区，依靠酸液中盐酸的溶蚀作用形成溶蚀孔道，从而解除近井地带的堵塞，提高了储层的渗流能力。
（2）压裂酸化又称为酸压，一般只应用于碳酸盐岩储层，酸压时的井底压力高于地层的破裂压力或天然裂缝的闭合压力，酸液张开的裂缝流动并与缝壁反应，形成在施工结束后也不能完全闭合的流动槽沟，最终在储层中形成具有一定导流能力的油气通道，从而提高了储层的渗流能力。
酸化的效果与酸化作用的有效距离以及酸岩的反应速度有关，增加酸化的有效距离和降低酸岩反应速度是酸化取得良好效果的关键。
3. 酸液的类型
酸化最初主要是使用盐酸处理，后来又增加了氢氟酸，形成了盐酸和氢氟酸的复配酸（土酸），一直到目前这两种酸仍是油水井酸化处理的基本酸系。
4.酸液添加剂
缓蚀剂、表面活性剂、互溶剂、铁控制剂、转向剂
5．酸化新技术
除了常规的酸化及酸压工艺技术之外，近年来，国内外已经形成了许多种酸化新技术，现列举如下：暂堵酸化技术，闭合酸化技术，泡沫酸酸化技术，固体复合酸酸化技术，液体转向酸酸化技术，乳化酸酸化技术，稠化酸酸化技术等。
另外，国外还出现了许多酸化软件及专家系统。
三、酸化选井选层原则
1.原则
酸化选井选层是酸化措施成功与否的一个重要方面，酸化效果的好坏取决于储层的渗透能力和是否受到损害。
低渗污染储层的酸化在短期内有效，中高渗污染储层可获得较好的效果，无污染储层酸化效果差，要大幅度提高需采用加砂压裂等其它措施。
2.酸化选井选层一般要考虑如下因素:
①目的层具有较为充足的能量和相当的压力梯度;
②目的层具有一定的渗流能力，国内外早期推荐的渗透率值必须大于IOx 1 0-'JAM'
或地层系数大于50x 10-'Om'-m;近年提高到大于5x 10-'ltmz或地层系数至少大于
30x 10-'}tm'-m;目前随着东部油田开发的主要对象逐步转到低渗透储层，酸化水平的进
一步提高，渗透率大于0.5x 10 -'um'的储层只要采取适宜的工作液体系和工艺措施，也
可望获得较好的增注效果;
③能够判断目的层受到污染，具有一定的表皮系数，确定损害带半径和损害带渗
透率及损害程度;
④对目的层矿物成份及重复酸化资料进行分析，确定酸化规模和用酸类型，看是
否与原设计方案有较大出入;
⑤固井质量要好，以免酸化窜层:因重复酸化对固井质量有影响，更应注意;
⑥油、气、水边界清楚，以免造成油并过早见水。
四、建议及注意事项
1．对于具体的油井及注水井进行酸化时，一定要先分析储层的岩石以及流体的性质，储层伤害的原因，然后根据室内实验来选择具体的酸化方法和工作酸液以及添加剂。
2．深入地对储层伤害的机理进行研究，并建立实际的应用模型和酸化软件。
3．加强开发低伤害和无伤害的酸化产品的研究，同时开发对环境无公害个酸化产品和添加剂。