重庆科技学院增产技术讲义第二章 酸化
酸化技术 PPT课件
2
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
7
(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
油水井增产增注技术 2 酸处理技术
1、面容比
面容比越大，反应速度也越快 2、酸液的3、酸液的类型
强酸反应速度快，弱酸反应速度慢 4、盐酸的质量分数
24％～25％
盐酸浓度增加，反应速度增加
盐酸浓度过高，反应速度反而降低
相同浓度条件下，初始浓度越大，余
酸的反应速度越慢，因此浓酸的反应 图7-3 盐酸质量分数对反应速
粒径大小不等的油溶树脂： 大颗粒桥塞大的孔隙；亲油的树脂形成更小的颗粒，变形 后堵塞大颗粒的孔隙，从而有效地降低酸液的滤失。
油水井增产增注技术
(2)前置液酸压 优点： (1) 采用前置液破裂地层形成裂缝，并在裂缝壁面形成滤饼， 可以降低活性酸的滤失； (2) 冷却井筒和地层，减缓酸液对油管的腐蚀，降低酸岩反 应速度，增大酸液有效作用距离。 (3)胶化酸 以某些表面活性剂作酸液的稠化剂，能够形成类似于链状 结构的胶束稠化酸。 优点： (1）受剪切后胶束链能很快重新形成，稳定性好； (2）粘度大，在形成废酸前能有效地防止酸液的滤失。 (4)乳化酸和泡沫酸
一、盐酸与碳酸盐岩的化学反应
2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2↑ 4HCl+MgCa(CO3)2→CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑ 生成物状态：氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳 气体大部分呈游离状态的微小气泡，分散在残酸溶液中， 有助于残酸溶液从油气层中排出。
油水井增产增注技术
油水井增产增注技术 二、酸液的损耗 影响酸沿碳酸盐岩地层裂缝行进距离的因素： 酸液的类型、酸液浓度、注入速度、地层温度、裂缝 宽度及地层矿物成分等。
注入速率增加， 穿透距离增加
图7-6 注入速率对酸穿透距离影响
油水井增产增注技术
油气井增产技术-酸化
绪论第1章酸化基本原理第2章油井酸化工艺技术第3章酸化设计第4章酸化过程中的储层伤害及评价第5章酸化技术发展现状1绪论第1章酸化基本原理第2章油井酸化工艺技术第3章酸化设计第4章酸化过程中的储层伤害及评价第5章酸化技术发展现状2绪论油层酸化是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，增加油气产量的一种增产措施。
目前国内的油气储层酸化分为砂岩储层酸化和碳酸盐岩储层酸化。
3绪论第1章酸化基本原理第2章油井酸化工艺技术第3章酸化设计第4章酸化过程中的储层伤害及评价第5章酸化技术发展现状4第1章酸化基本原理1.1 油气层伤害机理1.2 酸化增产原理5一、油气层伤害源1、钻井伤害钻井过程中的伤害是由钻井液中的颗粒及侵入地层的滤液引起的。
钻井液中的颗粒伤害可能是比较严重的。
2、完井伤害完井伤害是由完井液侵入地层、注水泥、射孔或增产措施等引起的。
完井液中的固体成分完井液与地层流体的不配伍6一、油气层伤害源3、生产伤害生产期间的地层伤害是由于地层中的微粒运移或沉淀引起的。
原因：井筒附件孔隙介质中的高速流动。
4、注入伤害注入水与地层水的不配伍性、注入水中的固体颗粒、注入水中细菌的生长等。
7二、油气层伤害机理固体颗粒对孔隙空间的堵塞、孔隙介质的结构性破坏或物理风化、乳状液的生长或相对渗透率的变化等流体效应，都可引起地层的伤害。
其中，固体颗粒对孔隙的堵塞是最常见的，包括将颗粒注入地层、岩石粘土的分散、沉淀及细菌的生长等。
8油气层伤害的主要表现1、颗粒对孔隙空间的堵塞2、化学沉淀3、流体伤害流体自身的变化而不是岩石渗透率的变化，如流体粘度的变化、相对渗透率的变化等。
这些伤害是暂时的，可以从近井地带排除。
4、机械伤害（物理破碎、压实作用）5、生物伤害注入水中的细菌在地层中与有机物作用生产沉淀第一节完91.2 酸化增产原理一、砂岩储层酸化增产的基本原理1、表皮效应(增产第3版P1－11图）假定地层未受伤害区的渗透率为k，受伤害区为k d ，伤害半径为rd。
酸化及酸液添加剂
二次沉淀：在残酸中HF的浓度已很低，溶解在残酸中的氟硅 酸可能发生如下水解反应，产生硅质胶状沉淀。
H2SiF6+4H2O→Si(OH)4+6HF Si(OH)4+nH2O→Si(OH)4· nH2O(胶状沉淀)
解决办法：
为避免产生CaF2 沉淀，可先用HCl处理，溶解掉石灰岩，防 止Ca2+与HF接触，一般碳酸盐含量大于20%的砂岩地层，只 用HCl处理。 为避免产生氟硅酸盐和氟铝酸盐沉淀，可采用前置液预处 理。 泵入土酸
用盐酸溶解孔隙，裂缝中的堵塞物或扩大沟通油气层原有的 孔隙、裂缝，提高油气层的渗透率，降低油气渗流阻力，从而提 高油气井的产量。
２、碳酸盐岩基质酸化原理
（１）酸—岩化学反应 碳酸盐岩酸化 ：常用盐酸、多组分酸，特殊情况用醋酸和甲酸。 反应如下：
2HCl+CaCO3→CaCl2+CO2↑+H2O 4HCl+CaMg(CO3)2→CaCl2+MgCl2+2CO2↑+2H2O 2HCOOH+CaCO3→Ca(HCOO)2+CO2↑+H2O 2CH3COOH+CaCO3 →Ca(CH 3COO)2+CO2↑+H2O
第二节 酸化增产原理
一、碳酸盐岩油气层酸化
1、碳酸盐岩分类：
组成 分类 特点： 多数碳酸盐岩由粒度较大颗粒、基质(碳酸盐泥)和胶结物组 成，碳酸盐岩比砂岩更为密实。
石灰岩(方解石CaCO3含量>50%) 白云岩(白云石MgCa(CO3)2含量>50%)
根据孔隙和裂缝在地层中主次关系分类:
孔隙型（孔隙是油气的主要储集空间和渗流通道） 孔隙-裂缝性（孔隙是油气的主要储集空间，裂缝是主要 渗流通道） 裂缝性（微小裂缝、溶蚀孔洞是油气的主要储集空间， 较大裂缝是主要渗流通道）
油水井酸化
1
目录
一、酸化的概念 二、酸化的目的 三、酸化的分类 四、酸处理的施工工艺 五、影响酸处理效果的因素 六、小结
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一、酸化的概念： 酸化又称酸处理，是油层改造、增产增注的重要措施之一。
它是将酸液注入到地层中，依靠酸液的化学溶蚀作用，使酸液与油层岩 石中的粘土矿物、碳酸盐岩类等成分发生化学作用来提高油层的渗透性，
改善油、气、水的流动状况，从而增加油、气井的产量或注水井注入 量的工艺方法。
3
主要油田样品统计：胶结 物
总含量平均16.6%。粘土胶 结物8.91%，碳酸盐胶结物
5.08%，……
1、改造低渗透地层，提高油层渗透率。 二、酸化的目的：
2、解除油层孔隙堵塞，打开油气流入井的通道。
4
三、酸化的分类
按酸化工艺分： (1)常规酸化：注入压力＜油层破裂压力 (2)压裂酸化：注入压力＞油层破裂压力
19
五、影响酸处理效果的因素 1、油层方面的因素
井底不清洁，会阻碍酸液进入 地层与岩石作用，还会使酸液 失去一部分活性，在注入压力 大的情况下还可能将污物带到 地层深处，造成深部堵塞。 所以井底一定要清洁。
包括油层岩石的成分、物理性质，油层的温度、压力和井底的清洁程
度等。
2、酸液本身的因素
酸液浓度及用量。浓度过大，会使反应物浓度升高而难以排出，还
CaAI2Si2O8+16HF=CaF2↓+2AIF3+2SiF4↑+8H2O 2HF+CaCO3=CaF2↓+CO2 ↑ +H2O
当油层岩石中含有碳酸盐时，碳酸盐不仅与盐酸反应，同时也会和
氢氟酸反应而生成CaF2、MgF2沉淀，这将部分堵塞油层孔道，为了尽
酸化解堵技术
酸化解堵技术介绍酸化是油井增产、水井增重视要方法。
酸化目是为了恢复和改善地层近井地带渗透性, 提升地层导流能力。
达成增产增注目。
一、酸化增产原理碳酸盐岩储层关键矿物成份是方解石CaCO3和白云石CaMg(CO3)2, 储集空间分为孔隙和裂缝两种类型。
其增产原理关键是用酸溶解孔隙、裂缝中方解石和白云石物质以及不一样类型堵塞物, 扩大、沟通地层原有孔隙, 形成高导流能力油流通道, 最终达成增产增注目。
二、酸化类型1 、一般盐酸酸化技（适适用于碳酸盐岩地层: 见附件1: 晋古1－1井施工统计）一般盐酸酸化是在低于破裂压力条件下进行酸化处理工艺, 它只能解除井眼周围堵塞。
通常采取15％－28％盐酸加入添加剂, 经过酸液直接溶解钙质堵塞物和碳酸盐岩类钙质胶结岩石。
优点是施工简单、成本低, 对地层溶蚀率较强, 反应后生成产物可溶于水, 生成二氧化碳气体利于助排, 不产生沉淀; 缺点是与石灰岩作用反应速度太快, 尤其是高温深井, 因为地层温度高, 与地层岩石反应速度快, 处理范围较小。
此项技术已在华北油田、大港油田、青海油田、大庆油田、中原油田、辽河油田、河南油田、冀东油田（唐海）、长庆油田共施工2698井次, 用盐量38979.2方, 成功率98％, 有效率达成92.8％。
2 、常规土酸酸化技术（适适用于砂岩地层: 见附件2: 晋95－16井施工统计）碎屑岩油气藏酸化较碳酸盐岩油气藏难度大, 工艺也比较复杂。
常规土酸是由盐酸加入氢氧酸和水配制而成酸液, 是解除近井地层损害, 实现油井增产增注常见方法。
它对泥质硅质溶解能力较强。
所以适适用于碳酸盐含量较低, 泥质含量较高砂岩地层。
优点是成本低, 配制和施工简单, 所以广泛应用。
此项技术已在华北油田、大港油田、中原油田共施工1768井次, 用酸量26872.9方, 成功率97％, 有效率达成91.5％。
3、泡沫酸酸化技术（碳酸盐岩地层）泡沫酸是由酸液, 气体起泡剂和泡沫稳定剂组成。
酸化解堵技术
主讲内容
第一讲 酸化解堵技术概述 第二讲 砂岩酸化技术 第三讲 碳酸岩酸化技术
第一讲 酸化解堵技术概述
酸化是油气井投产、增产和注水井增注的主要措施之 一。酸化是通过酸液在地层孔隙的晶间、孔穴及微裂缝中 的流动和反应，来溶解井眼附近地层在钻井、完井、修井 及注水、增注等过程中的各种固相微粒和杂质，解除其对 地层渗透率的伤害，疏通流体的渗透通道，从而恢复和提 高油井的产能。
无机缓蚀剂主要为锌、镍、铜、砷和锑以及其它金 属的盐类，最广泛使用的为含砷的化合物。有机缓蚀剂 由能吸附在金属表面的极性有机物组成。常用的缓释增 效剂为碘化钾、碘化亚铜等，增效剂可大幅度提高缓释 剂的效率。
（2）铁离子稳定剂
酸化作业过程中，当PH值大于2.2时，Fe3+开始生 成Fe（OH）3沉淀。当PH值4.3时Fe（OH）3沉淀完全。 Fe2+在PH值=5.5~6.5时会生成Fe（OH）2沉淀。由于残 酸PH值一般小于5，加入铁离子稳定剂的主要目的是避 免Fe3+沉淀。
③雾化型。泡沫特征值大于90%的泡沫酸称为“雾化 酸”。此时气相或气中夹液作为连续相,而酸液则作为分 散相。雾化酸像气体一样具有很低的密度、黏度和表面张 力,具有较高的流动能力,因而易于进入岩石的孔隙间,使注 入压力比常规注酸压力低得多。
通常所用泡沫酸的泡沫特征值为60%~80%。与常规 酸化相比,泡沫酸酸化具有选择性、缓蚀效果好、容易返 排、对产层伤害小等优点。
（2）氟硼酸酸化
氟硼酸用于疏松砂岩的酸化，不仅可以起到深度解 堵作，而且还可以起到稳定地层微粒作用。氟硼酸是一 种强酸，其强度可与盐酸比拟，电离方程式为: HBF4+H20=H30++BF4氟硼酸酸化是靠其缓慢水解生成HF，HF再与储层矿物 和堵塞物反应，从而解除储层污染，恢复或提高储层原 始渗透率。
油水井增产增注措施之酸化
油水井增产增注措施之酸化
通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙、裂缝内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝渗透性能的工艺措施称为酸化。
酸化按照工艺不同可分为酸洗、基质酸化和压裂酸化(也称酸压)。
酸洗是将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及垢等，并疏通射孔孔眼。
基质酸化是在低于岩石破裂压力下将酸注人地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。
压裂酸化是在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。
酸化靠酸液溶蚀地层的岩石，改善油流通道，提高油井产量。
地层的岩石不同，使用的酸液也不同。
例如,盐酸对石灰岩的处理效果好，土酸对砂岩的处理效果好。
酸化施工时使用诸如水泥车、泵车一类的施工车辆，将酸性水溶液(如盐酸、氢氟酸、有机酸)注入地层。
注入的酸液会溶解地层岩石或胶结物，从而增加地层渗透率，使油气的产出、驱替水注入更加方便。
（油田酸化施工现场）
在酸化作业前后，准确掌握原油中的含水量，对于评估地层渗透性改善效果、优化生产策略至关重要。
ALC05井口原油含水分析仪通过实时监测原油含水率，能够即时反馈酸化作业对地层孔隙及裂缝渗透性能的影响，帮助油田管理者精准调整酸化方案，实现更高效、更经济的开采过程。
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《油气井增产技术》 酸化
1.网格
2.酸浓度和矿物浓度分布模型
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∂C ⎧ ∂ (φC ) +u =R ⎪ ⎪ ∂t ∂r ⎨ ∂ (1 − φ )C j ⎪ = rj (j = 1,2,⋯ , J ) ⎪ ∂t ⎩
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《油气井增产技术》 酸化
4.求解
有限差分+追赶法，与酸浓度分布模型迭代求解
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《油气井增产技术》 酸化
5.计算结果
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《油气井增产技术》 酸化
三、酸浓度和矿物浓度分布模型
假设条件： �忽略分子扩散作用； �孔隙中垂向上没有酸浓度梯度； �储层岩石矿物为有限成分，分别按各自的动力学反 应； �流体在多孔介质中作单相径向，且满足达西定律； �储层中的碳酸盐岩矿物已被前置液消耗完。
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《油气井增产技术》 酸化
8.化学缓速酸酸压技术
工艺：酸液+缓速剂
缓速原理： �添加剂吸附在避面，阻止酸岩接触； �添加剂与CO2生成泡沫，隔离。
添加剂类型：阴离子型、非离子型
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《油气井增产技术》 酸化
9.泡沫酸酸压技术
酸液组成：酸液+气体+添加剂 泡沫酸的优点：
适用性： �水敏性地层； �低压地层；
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《油气井增产技术》 酸化
10.乳化酸酸压技术
酸液组成：酸液+油+乳化剂 类型： 工艺原理： 优点： 缺点：
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《油气井增产技术》 酸化
11.多级注入酸压技术
原理： 目的： 适用性：低渗、特低渗；重复酸压井
一、基础参数和设计内容
1. 基础参数
�井参数； �地层参数； �生产历史和措施历史； �测试或试油资料； �酸液参数；
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《油气井增产技术》 酸化
2. 设计内容
�酸化工艺； �酸液类型； �最大施工排量； �酸液浓度、酸液用量； �有效作用距离的计算； �增产效果预测； �排液工艺；
酸蚀蚓孔的最大穿深：
0.000633Kt tD = 2 µφC f rw
2. 经验估计法
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《油气井增产技术》 酸化
3. 尼罗德图版法
蚓孔流动雷诺数：
蚓孔滤失雷诺数：
蚓孔施密特数：
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《油气井增产技术》 酸化
七、增产倍数预测
1.图版法 2.解析法 3.数值法
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《油气井增产技术》 酸化
二、酸化工艺的确定 三、酸液类型的确定 四、最大施工排量的确定
Qmax = KH ( G f H − pr ) R µ (ln e + S ) rw
五、酸液配方和用量的确定
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《油气井增产技术》 酸化
经验 酸液体系 室内实验 经验法估算： 酸液用量
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2.数学模型
建立方法：微元法
λ f ∂ 2T ∂T ∂T u +v = ∂x ∂y C f ρ f ∂y 2
边界条件；
⎧ ⎪ x=0 ⎪ ⎪ ⎨ y=0 ⎪ ⎪y = ± W ⎪ 2 ⎩
T = Tw ∂T =0 ∂y λf
∂T = K s C sm (− ∆H R ) + qh ( y, t ) ∂t
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《油气井增产技术》 酸化
二、设计步骤
�给定工作液类型和数量； �计算最大施工排量； �计算工作液的综合滤失系数； �计算酸液有效作用距离； �确定酸蚀裂缝导流能力； �增产效果预测； �经济评价。
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三、缝内酸浓度分布
1.假设条件
�酸液沿裂缝作二维层流流动和稳定流动反应； �酸液为不可压缩流体； �酸液密度均一，忽略自然对流的影响。
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5.前置液酸压技术
工艺过程：
原理：粘性指进
目的：
前置液的作用：
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6.胶凝酸酸压技术
酸液组成：酸液+胶凝剂 原理：降滤；降阻 适用性：中高渗透地层 应用：四川、长庆、塔里木、青海、玉门
7.冻胶酸酸压技术
[
]
初始条件和边界条件：
⎧C (r ,0 ) = 0 ⎪ ⎪C (rw , t ) = Co ⎨C (R ,0 ) = 0 e ⎪ ⎪ ⎩C (r > Ref , t ) = 0
C J (r ,0) = C oJ C J (rw , t ) = CirJ C J ( Re ,0) = C oJ C J (r > Ref , t ) = CoJ
如果：
C (ri , t ) = ε , Ref = ri Co
负则插值处理
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四、酸化后地层孔隙度和渗透率分布模型
孔隙度分布计算式
J
φ = φ0 + (1 − φ0 )∑ (COj − C ji )
j =1
Wj ρj
渗透率分布计算式
⎛φ ⎞ K ⎟ = M⎜ ⎜ ⎟ K0 φ ⎝ 0⎠
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1.网格划分
2.原理
先导出不考虑不计反应热的模型。 实际的酸液温度=算出的酸液温度+反应热使酸液升 高的值。
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《油气井增产技术体的热量+传入 单元体的热量-传出单元体的热量=单元体的热量变 化
12.闭合酸压技术 13.平衡酸压技术
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第二章 酸化
内容提要
�酸化原理 �酸化设计 �酸化工艺 �酸化试验 �酸化经济评价 �酸化设计软件的使用
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&1 酸化原理
一、酸化工艺分类
解堵酸化 按作用 原理分 深穿透酸化 基质酸化 按施工 压力分 压裂酸化
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经验 室内实验 模拟计算
∑V
a
= (2 ~ 4 )Vφ
a
∑V
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= βH
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六、酸液有效作用距离的计算
温度 反应热 同离子效应 影响因素 氢离子传质系数 酸液浓度 酸量 注酸速度
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《油气井增产技术》 酸化
1. 威廉斯计算式
(
)
(3η − η )
3
2y η= W
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六、酸液有效作用距离
判定标准：实验
七、酸蚀裂缝导流能力
理想酸蚀裂缝宽度：
Wai = XV 2(1 − φ )hLe
真实裂缝导流能力：
WK f = C1 exp(− 142C2 pc )
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四、酸液与砂岩的化学反应
1. 氢氟酸与碳酸盐岩矿物的反应
2. 氢氟酸与石英的反应
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3. 与硅酸盐矿物的反应
五、酸岩反应的基本理论
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《油气井增产技术》 酸化
&2 碳酸盐岩基质酸化设计
3
《油气井增产技术》 酸化
2. 压裂酸化增产原理
增产作用： �增大油气向井渗流的渗流面积； �改变油气向井流动时的流态； �消除近井附近的储层污染； �沟通原理井筒的裂缝带、储层深部裂缝系统及油气 区。
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三、酸液与碳酸盐岩的化学反应
1. 与方解石、白云石的反应 2. 甲酸的反应 3. 乙酸的反应 4. 酸液的溶解能力 5. 酸岩反应速度 6.酸岩反应的化学平衡
八、酸化后排液方法
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《油气井增产技术》 酸化
&3 砂岩基质酸化设计
一、酸液类型、浓度和用量
1.前置液 2.处理液
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《油气井增产技术》 酸化
3.后置液 4.顶替液
二、地层温度场计算
假设条件： �地层为各向同性的均质地层； �忽略地层纵向上的热交换； �热力学参数为定值； �流体在多孔介质中作层流流动，且流动反应质量守 恒； �酸液流经多孔介质时，酸液温度与其接触的壁面温 度相同。
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2.影响酸压效果的主要因素
酸液有效作用距离
3.提高酸压效果的途径
关关键键因因素素
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