第四章 酸化及酸液添加劑

1、.,酸化及酸液添加劑,遼寧石油化工大學應化系油田化學專業(yè),第四章,酸化及酸液添加劑Acid Treatments & Acidizing Chemicals,酸化增產原理,酸液及油井酸化,酸化試驗,酸液添加劑,1,2,3,4,緩速酸酸化技術,暫堵(分層)酸化技術,5,6,4.1酸化增產原理,酸化是靠酸液的化學溶蝕作用及向地層擠酸的水力作用來提高地層的滲透性能的施工錯施 酸化是通過井眼向地層注入一種或幾種酸液或酸性混合液，利用酸與地層中部分礦物的化學反應，溶蝕儲層中的連通孔隙或天然(水力)裂縫壁面巖石，增加孔隙、裂縫的流動能力，從而使油氣井增產或注水井增注的一種工藝措施,化學基礎： CaCO3

2、+ HCl CaCl2 + CO2 SiO2 + HF SiF4 + H2O,發(fā)展史 首次嘗試用酸來提高碳酸鹽巖油藏的原油產量是在1895年，當時曾發(fā)布了用于此目的的鹽酸和硫酸兩種專利。雖然進行了若干次油井處理作業(yè)，但是此方法并沒有引起人們的普遍興趣，原因是酸會嚴重腐蝕油井套管和其它金屬設備。 直到1932年砷緩蝕劑的發(fā)現(xiàn)才使油井酸化再次引起人們的關注。砷緩蝕劑可使酸同地層反應時不會嚴重腐蝕油井的金屬設備。當時的Pure石油公司和Dow化學公司應用這種緩蝕劑同鹽酸一起處理了一口石灰?guī)r地層的油井，取得了顯著的效果，酸化作業(yè)由此誕生 在酸化工藝和技術發(fā)展的過程中，新型酸液及添加劑的應用著重是降低酸

3、對管線和設備的腐蝕、控制酸巖反應速度、提高酸化效果、防止地層污染和降低施工成本,4.1.1酸處理工藝分類,酸化分類 按油氣層類型： 碳酸鹽巖酸化 砂巖酸化 按酸液的組成和性質： 常規(guī)酸酸化：HCl、土酸(HCl + HF)等 緩速酸酸化：潛在酸、稠化酸、乳化酸、泡沫酸、化學緩速酸等 按酸化處理工藝(酸化施工的方式和目的)： 酸洗(Acid washing) 基質酸化(Matrix acidizing) 壓裂酸化(Fracture acidizing),1、酸洗 定義：酸洗就是用少量的酸，在無外力攪拌作用下，對施工或采油過程中可能造成的射孔孔眼的堵塞和井筒中的酸溶性結垢進行溶解并及時返排酸液，以

4、防止酸不溶物(如管線涂料、石蠟、瀝青、重晶石粉垢等)重新堵塞孔眼和井壁的一種油氣井增產措施。 目的：清除井筒中酸溶性結垢或疏通孔眼 特點： 酸用量少 溶解法 及時返排酸液防止造成二次傷害,2、基質酸化 定義：基質酸化是在低于地層巖石破裂壓力（Parting Pressure)條件下，將酸液注入地層孔隙空間，利用酸液溶蝕近井地帶的堵塞物以恢復地層滲透率或用酸液溶解孔隙中的細小顆粒、膠結物等以擴大孔隙空間、提高地層滲透率的一種增產措施 特點： 低于地層巖石破裂壓力條件下施工(不形成裂縫) 解除近井地帶因污染而造成的滲透率下降 僅靠化學溶蝕作用,成功的基質酸化作業(yè)能在不增加出水量或出氣量(即保持天然

5、的液流邊界)的情況下提高產油量。因此，確定地層破裂壓力的大小對酸化施工是很必要的 “破碎”試驗：試驗步驟是先用低速向地層注入水或清潔油并逐步增大注入速度，記錄壓力，直至注入速度曲線發(fā)生轉折，如圖4-1中B點(破裂點),凡由于下述一個或一個以上的原因，可以選用基質酸化 (1)清除原生的或誘發(fā)的地層堵塞 (2)壓裂前降低地層的破裂壓力 (3)均勻疏通所有的射孔孔眼 (4)不破壞隔層 (5)降低施工成本,3、壓裂酸化 定義：壓裂酸化也叫酸壓，是在足以壓開地層形成裂縫或張開地層原有裂縫的壓力條件下的一種擠酸工藝 特點： 酸壓施工的泵注壓力應大于地層破裂壓力 壓裂+化學溶蝕形成高導流油氣通道,分類：酸壓

6、工藝可分為： 普通酸壓：直接用酸液壓開地層產生裂縫并溶蝕裂縫壁面 前置液酸壓：采用粘度較高的前置液壓開裂縫，然后注酸。酸液在高粘前置液中指進并溶蝕裂縫壁面 交替進行前置液和酸液或加砂酸壓：可獲得更長的酸液有效作用距離 酸壓適用性：主要適用于低滲透性碳酸鹽巖儲層而不適用于砂巖地層 原因： 酸液溶蝕了砂巖中膠結物，砂粒均勻脫落并被酸液帶走，不會形成溶蝕溝槽，卸壓后裂縫會完全閉合。 容易破壞天然垂直滲透性較差的遮擋層，使之與鄰近不需要壓開的地層連接,酸化壓裂泵注壓力計算按下式： P泵注PFPH+Pr,PF地層破裂壓力； PH液柱壓力； Pr垂直管柱、地面管線和孔眼摩阻之和,4.1.2酸化增產原理,一

7、口油井要能產出工業(yè)性油氣流應具備三個基本條件: 油氣層的油氣飽和度大 壓力高 滲透性能好 酸化就是靠酸液的化學溶蝕作用及擠酸時的水力作用來提高地層滲透性能 對于基質酸化，其增產作用表現(xiàn)在下述兩方面： 酸液進入孔隙或天然裂縫與其中巖石或砂粒之間的膠結物反應溶蝕孔壁或裂縫壁面，增大孔徑，提高地層滲透率 溶蝕孔道或天然裂縫中的堵塞物，破壞泥漿、水泥、巖石碎屑等堵塞物的結構，使之與殘酸一道排出地層，從而解除堵塞物的影響，恢復地層原有滲透率,一、井底壓力分布(壓力漏斗),油氣流在井底的流動特點 為了進一步理解酸化的增產原理，首先分析油氣流在井底的流動特點。油氣流從地層徑向流入井內，越靠近井底，流通面積越

8、小，流速越高，流體所受阻力愈大，因而克服摩阻所需要消耗的壓力愈大，即油氣 流在井筒附近流動處于一個壓力變化較大的環(huán)境，呈一漏斗形狀(一般稱為壓力漏斗),Rr (即R邊)為供油半徑(邊界)，一般為井距的1/2 P地為地層壓力 PR為近井地帶某點C的壓力 P地PR 為B點到C點的壓力降 ，表示油氣從R邊流到R處克服摩阻所損失的壓能,對于氣井，由于氣體隨壓力降低而膨脹，所以越靠近井底其流速增加比油井更為顯著，摩阻更大，曲線更陡，壓力損耗也更大。 一般距井軸10m以內，油井的壓力消耗要占全部壓力降的80% 90%，而氣井則為90%。 因此，提高井底附近地層的滲透能力，降低壓力損耗，在生產壓差不變時，油

9、氣產量能顯著增加。如果井筒附近地層受到污染和堵塞使?jié)B透率下降，將導致油氣產量降低,井周圍地層壓力分布曲線示意圖,污染井污染前后產液量,污染井污染前后產液量之比關系(美，M.Muckat),Js污染后油氣井產量，t/d Jo無污染時油氣井產量，t/d Ks/Ko污染程度 Ks污染帶內平均滲透率，m2 Ko該地層平均有效滲透率，m2 Re泄流半徑，m Rw井眼半徑，m Rs污染帶半徑，m,該式可用于理想條件下對裸眼井鉆井、完井造成地層污染引起產量下降和提高污染帶滲透率時增產倍數(shù)的計算,受損害井基質酸化后產能計算,例如：假設井眼徑向Rw =0.1m范圍內的產層受損害，損害半徑為 Rs =0.4m，受

10、損害地層平均滲透率s =0.85m2，地層滲透率K0 為 10 m2 ，e 為200m，試計算通過基質酸化清除傷害所能獲得的產能增加倍數(shù),同前例，假設井初始時未受損害（Rw 0.1m ；K0 =10 m2 ； e 為200m ），為使井眼周圍Rs =0.4m半徑范圍內的層段滲透率增 加到10倍，求所能形成的井產能增加倍數(shù)為多少？,故未受傷害井通過增加滲透率的增產效果不太大,如果Re為201.2m，Rs為0.152m，Ks/Ko=0.05則Js/Jo=0.3。這樣的污染井如果酸化后酸有效作用半徑為Rs (即0.152m)，而井附近污染帶滲透率恢復到Ko，那么，處理后產液量將增加到3.3倍。 同樣

11、，通過基質酸化將無污染的裸眼井在半徑R1內將原滲透率Ko均勻地提高到K1，設井徑Rw=0.18m，Re=200m，當K1/Ko=10，R1=3m，則J1/Jo=1.68，即增產倍數(shù)為0.68。如果增加酸化半徑，設R1=12m，則增產倍數(shù)為1.31 可以看出，對于無污染地層，均勻地提高井底地層的滲透率可使油井增產百分之幾十到百分之一百以上，最多不超過百分之二百。從經(jīng)濟角度來講，均勻改善區(qū)的面積不宜過大。例如處理半徑從3m增加到12m，面積增大了15倍，但油井產量僅增63%，顯然不合算 結論：基質酸化對于有嚴重污染的碳酸鹽巖和砂巖油氣層特別有益，但對無污染的井增產效果不顯著,HF酸穿透深度對增產的

12、影響,酸化成功與否首先與地層是否被傷害，以及傷害的范圍、 傷害的程度和類型有重要關系 土酸進行受傷害地層的基質酸化，其產量增長最為明顯； 而對于未受傷害地層，在多數(shù)情況下酸化效果并不顯著,壓裂酸化增產原理,酸化壓裂施工能在井筒附近油氣層中形成裂縫，從而大大改善油氣向井內的流動狀況并顯著降低油氣流動摩阻，其增產效果優(yōu)于基質酸化。 經(jīng)酸壓施工后，產液量的增產倍數(shù)可以根據(jù)施工參數(shù)進行理論計算。對于無污染的均質地層酸壓的增產倍數(shù)一般為13倍。但在實際施工中也常出現(xiàn)增產十多倍甚至幾十倍的情況。這是由于壓開的裂縫突破了近井地帶的嚴重堵塞。酸壓裂縫的主要作用是在堵塞中開辟了一條輸油通道。此外，由于碳酸鹽巖孔

13、隙分布極不均勻，裂縫可能把井底和新的裂縫體系統(tǒng)溝通或使近井地帶的低滲透率區(qū)與高滲透區(qū)相連通。,酸壓裂縫示意圖,酸壓的增產作用有三個方面： 撐開并擴大天然裂縫或壓開新裂縫，改造和提高油氣層內部的滲透能力 解除堵塞 使井底與高滲透帶或新的裂縫系統(tǒng)溝通 上述三個方面常常是綜合作用，所以酸壓增產效果往往很好。為了充分發(fā)揮上述作用，需要盡量造成延伸遠、寬度大的裂縫，相應地在工藝上采取加大排量、降低漏失、減緩酸的反應速度等措施,復習,酸化：油氣井重要的增產措施，是利用酸液的化學溶蝕作用及向地層擠酸的水力作用，解除油層堵塞，擴大和連通油層孔縫，恢復和提高油層近井地帶的滲透率，從而增加油氣井產量的工藝措施 酸

14、洗 清除井筒中酸溶性結垢和疏通孔眼(射孔孔眼) 基質酸化 解除近井地帶因污染而造成的滲透率下降 對于有嚴重污染的碳酸鹽巖和砂巖油氣層特別有益，但對無污染的井增產效果不顯著 壓裂酸化 分為普通酸壓和前置液酸壓 主要適用于低滲透性碳酸鹽巖儲層而不適用于砂巖地層,4.1.3地層的傷害,酸化成功與否首先與地層是否被傷害以及傷害的范圍、傷害的程度和類型有重要關系。室內和現(xiàn)場研究表明：幾乎所有的油田作業(yè)鉆井、固井、射孔、礫石充填、采油、修井甚至油井增產措施如酸化、壓裂、堵水、注水等都可能引起油井傷害 引起傷害的原因大致可分為四類： 工作液中固相微粒堵塞孔眼或地層孔隙 工作液中離子與地層或地層流體中離子生成

15、沉淀 地層巖石中微粒分散、運移、堵塞喉道。粘土礦物的水化膨脹降低地層滲透率，對于砂巖，嚴重時還可能導致基質崩解和坍塌 巖石表面潤濕反轉或生成乳狀液形成乳堵,1、鉆井液 鉆井液粘土會不同程度地侵入地層孔隙和天然裂縫之中，尤其對于高產的碳酸鹽巖油層。其侵入程度與鉆井時間、地層滲透率、泥漿種類、鉆井作業(yè)中起下鉆次數(shù)有關 鉆井液濾液還會引起粘土膨脹和運移。 地層水中HCO3-離子還可能同高鈣泥漿的Ca2+離子生成沉淀堵塞在井筒附近 近些年來，鉆井正向著低傷害的趨勢發(fā)展，尤其是無固相鉆井液、低固相鉆井液、油基鉆井液以及氣體鉆井技術的運用，使得鉆井過程對地層的傷害大為降低,2、固井水泥漿 水泥漿中含有大量

16、Ca2+離子、OH-離子和H2SiO42-離子。它們進入地層后可能生成沉淀，也可能促使粘土分散或者造成乳堵,3、射孔 射孔時射孔彈的碎屑可能堵塞孔道。射孔過程造成壓實和巖石碎屑填充孔隙。如果使用泥漿或其他有雜質的射孔液(如不清潔的原油等)都可能造成射孔傷害。一般認為：由于射孔使這些液體或雜質具有高滲透速率，因而地層傷害更為嚴重,4、礫石充填 粘稠攜砂液可能將管內涂層、氧化層或其他污染物帶進炮眼，應盡可能避免把這類雜質擠入炮眼。充填礫石前沖洗炮眼，也會造成粘土膨脹,5、采油采氣過程 原油開采過程中，油層砂粒運移，粘土膨脹，無機物沉淀(CaCO3、CaSO4、BaSO4等)以及石蠟、瀝青在井底附近

17、沉淀，都可能造成堵塞。室內和現(xiàn)場實驗表明，在完井或修井作業(yè)后采取高流量排液采油都可能造成微粒運移形成孔隙堵塞。任何外來流體的流速較原來流速快時，礦物微粒易分散運移導致滲透率降低，即所謂“速敏”現(xiàn)象 此外，修井液、注表面活性劑溶液都可能造成井底附近的傷害。酸化施工也能引起的油層傷害 上述原因造成井筒附近地層的傷害降低了該地層的滲透能力，流體流動阻力增大，井筒附近的壓力損耗也相應增大，因而使油井產量下降。研究和計算表明，對于未受傷害的油井進行酸化施工，一般收效甚微。只有弄清了地層傷害的類型和程度，堵塞物、巖石及膠結物的組成，才能選出優(yōu)良的酸液配方,6、傷害評估 地層的傷害評估是酸化設計中最重要的因

18、素之一，酸化設計過程通常都是從選井和地層傷害開始的。 在徑向油氣藏的穩(wěn)定流動狀態(tài)下，達西定律定義的產量公式：,Q油氣產量，m3/d K地層滲透率，10-3m2 h油氣層厚度，m pe油氣層壓力，kPa Pwf井筒壓力，kPa,B地層體積系數(shù)，油氣藏條件下的 體積/產出后的體積 地層流體粘度，mPas re油氣藏半徑，m rw井筒半徑，m s表皮系數(shù),提高滲透率，降低表皮系數(shù)數(shù)可提高油氣產量,表皮系數(shù)是地層傷害程度的數(shù)學表征，可采用Hawkins公式來定量表示,K地層滲透率， 10-3m2 Ks傷害帶滲透率， 10-3m2 rs傷害帶半徑，m rw井筒半徑，m,如果油氣井被傷害(Ks0 Ks和K

19、之間差異越大，同時傷害帶越深(rs越大)，S就越大 如果油氣井被增產(KsK) ，S0 通常S-5是很少見的，只有形成長的，具有導流能力的水力裂縫(支撐裂縫)才可能出現(xiàn),地層的滲透率和表皮系數(shù)可以通過壓力恢復試井得到。試井可以在任何時候，增產前或增產后進行,St總表皮系數(shù) Sc+因部分完井形成的表皮系數(shù) Sp不完全射孔形成的表皮系數(shù) Sd因傷害引起的表皮系數(shù) 擬表皮系數(shù)之和(相態(tài)和流速相關的效應),砂鹽酸化是一種僅能去除酸溶性傷害Sd的增產方法。對于未傷害的砂巖型井進行酸化，效果并不明顯，最好的情況下可將油氣產量提高1倍 碳酸鹽酸化是一種穿透傷害帶的方法，對于未傷害的碳酸鹽巖井進行酸化，仍能獲

20、得較好的增產效果(碳酸鹽巖酸化的裂縫能夠通過擴展井筒半徑的方式進行有效地激勵地層，而與表皮系數(shù)的大小無關),4.2酸液及油井酸化,4.2.1酸液類型和用途 主要有鹽酸、土酸、乙酸、甲酸、多組分酸、粉狀有機酸以及近幾年來發(fā)展起來的各種緩速酸體系等。作為特殊酸化也使用硫酸、碳酸、磷酸等 酸液的選擇 酸化時必須針對施工井層的具體情況選用適當?shù)乃嵋?，選用的酸液應符合以下幾個要求： 能與油氣層巖石反應并生成易溶的產物； 加入化學添加劑后，配制成酸液的化學性質和物理性質能滿足施工要求(特別是能夠控制與地層的反應速度和有效地防止酸對施工設備的腐蝕)； 施工方便，安全，易于返排； 價格便宜，來源廣,1、鹽酸(

21、hydrochloric acid) 鹽酸可以溶蝕白云巖、石灰?guī)r以及其他碳酸鹽巖，能解除高鈣泥漿，氫氧化鈣沉淀，硫化物及氧化鐵沉淀造成的近井地帶的污染，恢復地層滲透率；鹽酸還可作為土酸酸化砂巖的前置液或碳酸鹽含量較高的砂巖酸化液；鹽酸還是某些酸敏性大分子凝膠的破膠劑，用于壓裂液或封堵凝膠的破膠 鹽酸作為酸化液具有成本低，生成物可溶的優(yōu)點 用途最廣泛，使用濃度一般為5%15%；也常用高濃度酸，質量分數(shù)可達25%35%(工業(yè)鹽酸濃度為3134%),使用高濃度鹽酸酸化的好處： (1)酸巖反應速度相對變慢，有效作用半徑增大 (2)單位體積鹽酸可產生較多的二氧化碳，利于殘酸的排出 (3)單位體積鹽酸可產

22、生較多的氯化鈣、氯化鎂，提高了殘酸的粘度，控制了酸巖反應速度，并有利于懸浮、攜帶固體顆粒從地層排出 (4)受到地層水稀釋的影響較小 鹽酸處理的主要缺點是： 與石灰?guī)r反應速度快，特別是高溫深井。由于地層溫度高，鹽酸與地層作用太快，因而處理不到地層深部 鹽酸對管道具有很強的腐蝕性，尤其在高于120時更為顯著。同時，鹽酸還會使金屬坑蝕形成許多麻點斑痕，腐蝕嚴重。對于二氧化硫含量高的井，鹽酸處理易引起鋼材的氫脆斷裂,鹽酸相對密度與濃度的關系是配制酸液時常用的數(shù)據(jù)，溫度一定的條件下，鹽酸的相對密度隨濃度的增大而增大，鹽酸的相對密度和濃度的關系可通過以下方式獲得： 采油技術手冊查詢 經(jīng)驗公式估算：,HCl

23、 -鹽酸相對密度 C -鹽酸濃度，%,2、乙酸 弱酸，25離解常數(shù)Ka=1.810-5 乙酸鈣溶解度較小，其酸化液中乙酸的質量分數(shù)常為10%12%，單獨使用也可達19%23% 乙酸對金屬的腐蝕速度遠低于鹽酸和氫氟酸，腐蝕均勻，無嚴重坑蝕。它不腐蝕鋁合金材料，可用于與酸接觸時間長的帶酸射孔作業(yè)。 由于乙酸的酸巖反應速度低于鹽酸，因而活性酸穿透距離更長，可作緩速酸。 乙酸對Fe3+具有絡合作用，可防止氫氧化鐵沉淀生成,3、甲酸 甲酸的離解常數(shù)Ka=1.7510-4，工業(yè)品甲酸中甲酸的質量分數(shù)在0.90以上 甲酸的酸性和對鋼鐵的腐蝕性均大于乙酸 甲酸同碳酸鈣或碳酸鎂反應生成能溶于水的甲酸鈣或甲酸鎂

24、甲酸同乙酸一樣具有緩速緩蝕的特點，可用于高溫深井酸化作業(yè)。,4、土酸(mud acid)及多組分酸 土酸是鹽酸和氫氟酸的混合酸，用于砂巖地層的酸化 氫氟酸可以溶蝕砂巖中的石英、長石以及蒙脫石等粘土礦物 鹽酸溶解砂巖地層中含有的碳酸鈣(鎂)或其他堿金屬鹽類(氫氟酸與之反應則生成CaF2、MgF2和其他沉淀 )；使酸液保持低的pH，以發(fā)揮HF酸對砂鹽的溶蝕作用 由10%15%的HCl與3%8%的HF配制成的土酸足以溶解不同成分的砂巖油氣層，酸化效果好 配制土酸通常用氟化銨、氟化氫銨(NH4FHF)按適當比例與鹽酸混合而成 多組分酸：由兩種或兩種以上的酸組成的混合酸稱多組分酸。如乙酸-鹽酸，甲酸-鹽

25、酸，甲酸-氫氟酸等。這些酸液多適用于高溫地層，既考慮到鹽酸成本低，又利用有機酸在高溫下的緩蝕和緩速作用,5、固體酸 酸化用固體酸主要有氨基磺酸和氯乙酸以及固體硝酸粉末等。固體酸呈粉狀、粒狀、球狀或棒狀，以懸浮液狀態(tài)注入注水井以解除鐵質、鈣質污染 與鹽酸比較，固體酸具有使用和運輸方便，有效期長，不破壞地層孔隙結構，能酸化較深部地層等優(yōu)點 對于存在鐵、鈣質堵塞，又存在硅質堵塞的注水井，可以采用固體酸和氟化氫銨交替注入法以消除污染,氨基磺酸在85下易水解，不宜用于高溫。氨基磺酸可以作為酸敏性大分子凝膠的破膠劑，具有延緩破膠的作用 FeS+2NH2SO3H(NH2SO3)2Fe+H2S CaCO3+2

26、NH2SO3H(NH2SO3)2Ca+CO2+H2O NH2SO3H+2H2ONH3H2O+2H+SO42- 氯乙酸酸性比氨基磺酸強且耐高溫，使用時其質量分數(shù)可達36%以上。濃度愈高，酸巖反應速度愈慢。其水解反應如下 CH2ClCOOH+H2OHCl+CH2OHCOOH 與氯乙酸特點相近的還有芳基磺酸，如苯磺酸、鄰(間)甲苯磺酸、乙基苯磺酸及間苯二磺酸等。它們使用時其濃度大于35%，甚于可達50%(質量分數(shù))以上,6、其他無機酸 硫酸：硫酸濃度比鹽酸高。酸化反應產物硫酸鈣為微細顆粒懸浮在殘酸中返排出來 碳酸：碳酸可以溶蝕碳酸鹽，產物溶于水。碳酸可用于注水井酸化 CaCO3+H2CO3Ca(HC

27、O3)2 磷酸：磷酸是中等強度酸，Ka=7.510-3(25)，磷酸比鹽酸酸巖反應速度慢得多。H3PO4和反應產物Ca(H2PO4)2形成緩沖溶液。酸液pH值在一定時間內保持較低值(pH3)，使其自身成為緩速酸，且對二次沉淀有抑制作用。磷酸適合于鈣質含量高的砂巖油水井酸化，也可以同氟化氫銨或氟化銨混合對砂巖油水井進行深部酸化。 CaCO3+2H3PO4Ca(H2PO4)2+CO2+H2O (反應物包括硫化物或Fe2O3),7、緩速酸 所謂緩速酸是指酸巖反應速度比鹽酸、土酸的酸巖反應速度低得多的酸化液。具體內容詳見本章第4.5 緩速酸酸化技術。,4.2.2酸處理井層的選擇,影響酸處理效果的諸因素

28、中，起決定作用的是地質因素，選好井層是搞好酸化工作的重要環(huán)節(jié)，必須對井層的具體情況有一充分的了解，包括油層巖性、礦物組成(特別是碳酸鈣和粘土的含量)、油層壓力、含水情況和油井低產的原因等。一般來說，為了能得到較好的酸化效果，在選井選層方面應考慮以下幾點： (1)優(yōu)先選擇在鉆井過程中油氣顯示好、而試油效果差的井層 (2)優(yōu)先選擇鄰井高產而本井低產的井層 (3)對于多產層位的井，一般應進行暫堵(分層)酸化，首先處理低滲透地層。對于生產史較長的老井，應臨時堵塞開采程度高、地層壓力已衰減的層位，選擇處理開采程度低的層位 (4)靠近油氣或油水邊界的井，或存在氣水夾層的井，應慎重對待，一般只進行常規(guī)酸化，

29、不宜進行酸壓 (5)對套管破裂變形，管外竄槽等井況，不適宜酸處理的井，應先進行修復，待井況改善再處理,4.2.3碳酸鹽巖的酸化,1、碳酸鹽巖的組成 主要礦物： 方解石：CaCO3 白云石：MgCa(CO3)2 文石、菱鎂礦、菱鐵礦等碳酸鹽礦物以及混有的泥質和陸源碎屑等，有些還可能含有黃鐵礦 碳酸鹽巖分類： 石灰?guī)r類：方解石質量分數(shù)大于0.50的碳酸鹽巖 白云巖類：白云石質量分數(shù)大于0.50的碳酸鹽巖 過渡類型，如：含泥質灰?guī)r、泥灰?guī)r、砂質石灰?guī)r等,多數(shù)碳酸鹽巖由粒度較大顆粒、基質(碳酸鹽泥)和膠結物組成?；|是直徑極小的微晶碳酸鹽質點，而膠結物是充填于顆粒間的直徑大于0.01mm的結晶方解石。

30、 如果方解石的晶體結構中Ca2+的位置有一半被Mg2+替代，并沿對角線交替排列，則為白云石的結構。 碳酸鹽巖比砂巖更為密實，它的油氣層儲集空間分為孔隙和裂縫兩種類型,方解石晶體結構,2、碳酸鹽巖的基質酸化 碳酸鹽巖酸化常用鹽酸或多組分酸。 特殊情況下用醋酸或甲酸酸化：在井下裝有鋁或鉻設備或在深井高溫情況下(高溫時，大多緩蝕劑在鹽酸中失效或效果不佳)，如果缺乏有效的緩蝕劑，而油管又不能經(jīng)受鹽酸腐蝕時可用醋酸或甲酸酸化 2HCl+CaCO3CaCl2+CO2+H2O 4HCl+CaMg(CO3)2CaCl2+MgC12+2CO2+2H2O 2HCOOH+CaCO3Ca(HCOO)2+CO2+H2O

31、 2CH3COOH+CaCO3Ca(CH3COO)2+CO2+H2O 生成產物CaCl2、MgC12、Ca(HCOO)2、Ca(CH3COO)2全部溶于殘酸中。CO2除少量溶解于殘酸外大部分以微氣泡形式分散在殘酸中隨排液過程脫離地層，并能起助排劑的作用,酸蝕孔洞：通常也叫作“蚓孔” 酸蝕孔洞是否分枝取決于注酸速率。在剛好產生酸蝕孔洞的臨界注酸速率時，只產生大的酸蝕孔洞；而當增大其注入速率，則產生稠密的網(wǎng)絡狀細小隧道。 使用強酸時生成數(shù)量少、直徑大的孔道；而使用弱酸(如醋酸)則生成大量的小孔徑孔道?？椎篱L度可由幾厘米至1米 酸化過程通常是先用稀酸沖洗井筒(前置液)，然后擠入酸液并注入足量的活性水

32、或油作為后置液以清洗井內、管線內的酸液。酸液中可根據(jù)地層情況加入緩蝕劑、除垢劑、絡合劑、破乳劑等酸液添加劑 碳酸鹽巖油層的酸化效果與油層的滲透率和孔隙度的均一性有關。油層越均一，效果越好,3、碳酸鹽巖的壓裂酸化 壓裂酸化施工是泵注酸液進入所需處理的碳酸鹽巖地層以獲得高導流能力的裂縫。近些年來，國內外更多地采用了前置液壓裂酸化，可以獲得更長和更寬的裂縫。即先用粘度高、濾失量小的前置液在地層中造成較寬的裂縫后，再注入酸液。低粘酸液指進高粘前置液，有利于降低酸液的濾失，也使溶蝕面凹凸不平，特別利于較均質碳酸鹽巖的酸化。 活性酸的有效作用距離Lef的大小是衡量酸化效果的重要依據(jù)。它取決于酸的濾失速度、

33、酸巖反應速度以及酸沿裂縫的流動速度等因素,(1)濾失速度對酸液Lef的影響 酸液濾失速度可以影響裂縫的形狀，酸液向垂直于壁面的方向濾失則使裂縫壁面形成“溶蝕洞”。如果酸液的濾失速度超過單獨擠前置液的濾失速度，則裂縫可能縮短并接近沒有前置液的酸壓施工所得裂縫的形狀和長短 在酸液中加入有效的降濾失劑是增大酸液有效作用距離Lef的關鍵 (2)擠酸速度對酸液Lef的影響 提高擠酸速度將增大酸液有效作用距離 (3)酸巖反應速度對酸液Lef的影響 當酸巖反應速度快時，距離井底較遠的裂縫不容易受到活性酸的溶蝕而使活性酸在酸壓裂縫中有效作用距離變小，降低酸巖反應速度成為酸化作業(yè)中受到普遍重視的研究課題 (4)

34、其他因素的影響,酸巖反應速度是指單位時間內酸液濃度的降低量，酸反應時間是指酸液在選定的地層條件下，濃度降低到起始濃度的10%時所需要的時間。這時的酸液稱為殘酸。 影響和控制酸巖反應的因素對Lef的影響如下： 酸巖面容比：面容比是指單位體積酸液所接觸的巖石面積。在酸液體積一定時，酸液所接觸的巖石表面積愈大，則反應速度愈快。 溫度：溫度升高。氫離子傳質速度增加，酸巖反應速度加快，酸液Lef減小。 壓力：在低于3.0MPa壓力時，壓力對酸反應速度影響較大；當壓力大于5.0MPa時，壓力對酸反應速度幾乎沒有影響。 酸濃度,當鹽酸質量分數(shù)在20%以下時，隨酸濃度增加酸巖反應速度增大； 當鹽酸質量分數(shù)超過

35、25%時，隨濃度增加酸巖反應速度降低,高濃度酸酸化不僅能增加酸巖反應時間和酸的有效作用距離，還具有較高的裂縫導流能力以保證生產和增注的持續(xù)穩(wěn)定性,(4)其他因素的影響 裂縫的寬度對Lef有影響。如：寬裂縫能使H+到達壁面所需移動的距離變長使Lef增大 地層類型對Lef也有較大影響。如：鹽酸與白云巖反應比與石灰?guī)r緩慢 地層流體中存在Ca2+、C1-等離子，其濃度增加將減小酸液反應速度，增加酸液Lef 溫度對白云巖酸化有明顯影響，而對石灰?guī)r影響不大。因為后者的反應速度主要受H+傳質速度的控制，溫度就不再是主要因素,4、常用的碳酸鹽巖酸化工藝 (1)籠統(tǒng)酸化工藝 籠統(tǒng)酸化就是全井眼酸化，整個酸化井段

36、處于一個壓力系統(tǒng)下，施工工藝較為簡單。但由于酸化井段的地層滲透率不盡相同，使得整個井段的吸酸強度不同，高滲透層可能酸化強度過大，而低滲透層酸化效果差，容易引起或擴大層間矛盾 (2)分層酸化工藝 分層酸化工藝分為機械分層酸化和化學暫堵劑轉向酸化兩種方式： 機械分層酸化的首要條件是各層之間要有足夠的夾層厚度，便于座封隔器和橋塞。酸化管柱的組合可以達到封隔上層酸化下層，封隔上、下層酸化中間層，封隔下層酸化上層。 化學暫堵劑轉向酸化，可達分層酸化和均勻布酸的目的。這種方法特別適用于套管變形，無法下封隔器的井和多層段的井以及層間有竄流的井。通過暫堵劑暫堵高滲透層，可酸化低滲透層。若多次進行交替、轉向，則

37、可達分層酸化和均勻布酸的目的,工藝技術 碳酸鹽巖基質酸化工藝技術 通常采用濃度為15%的鹽酸來進行處理，處理用酸量一般為 1030m3 高溫井可采用有機酸進行酸化處理 對于污染較深的油氣層，可用稠化酸、乳化酸等進行酸化處理 由于稠化酸和乳化酸向低滲透油氣層注入困難，一般采用濃度為28%的鹽酸來對低滲透油氣層進行酸化處理,碳酸鹽巖壓裂酸化工藝技術 前置液酸壓 先用高粘度前置液壓開并延伸裂縫，然后泵入低粘度酸液，使酸液從高粘度前置液中指狀穿過，形成指狀酸蝕縫。一般采用多級交替前置液酸壓工藝 稠化酸酸壓 對致密的均質油氣層，首先使用高粘度前置液在油氣層中壓開一條寬而長的水力裂縫，然后利用稠化酸沿裂縫

38、剖而蝕出一條高導流深穿透裂縫。 泡沫酸酸壓：見P174 乳化酸酸壓：見P175 首先在配乳車內配制出所需乳化酸；然后通過并聯(lián)的壓裂車組將乳化酸從井口壓入油氣層；并井反應；開井放噴生產 其他酸化壓裂 一些適應于特殊地層或酸液體系的酸壓工藝：均是在地面配制成各種酸液后，經(jīng)壓裂車注入地層，并井酸化一段時間后再放噴進行生產,4.2.4砂巖地層的酸化,1、砂巖的組成 砂巖是由砂粒和膠結物組成 砂粒包括：石英、長石及各種巖屑 石英有：-SiO2、-SiO2、-SiO2三種晶型 長石有正長石(如鉀長石KAlSi3O8)、斜長石(如鈣長石CaAl2Si2O8、鈉長石NaAlSi3O8) 砂巖的膠結物有碳酸鹽(

39、CaCO3，CaMg(CO3)2等)、粘土礦物高嶺石、伊利石、蒙脫石、綠泥石以及微晶二氧化硅等 常見的粘土礦物理想化表達式如下：高嶺石Al4Si4O10(OH)8，蒙脫石Al2Si4O10(OH)2，伊利石K(Al,Fe,Mg)22.5AlSiO10(OH)2，三八面體綠泥石(Mg,Fe,A1)6AlSi3O10(OH)8,砂巖的油氣儲集空間和滲流通道都是砂巖孔隙,2、酸巖反應 對砂巖地層進行酸化的目的是解除近井地帶的粘土傷害或施工濾液引起的地層傷害以及采油過程中可能引起的傷害，以增加地層滲透率。處理砂巖地層一般使用土酸酸化 HF與石英砂的反應，反應不劇烈，故石英顆粒溶解較慢 SiO2+4HF

40、SiF4+2H2O SiF4+2HFH2SiF6(氟硅酸) HF與長石的反應 NaAlSi3O8+22HF3H2SiF6+AlF3+NaF+8H2O 粘土礦物蒙脫石與HF反應，由于粘土表面積比同等質量的砂粒表面積大200倍以上，所以該反應幾乎是瞬間完成的 Al2Si4O10(OH)2+36HF4H2SiF6+2H3A1F6+12H2O,用土酸進行受傷害地層的基質酸化，其產量增長最為明顯。而對于未受傷害地層，在多數(shù)情況下酸化效果并不顯著。 活性氫氟酸的穿透距離取決于地層中粘土的含量、地層溫度、氫氟酸初始濃度、反應速度以及泵的排量,砂巖酸化增產倍數(shù)曲線,3、主要工藝過程 注入前置液：在注入土酸前要

41、用由質量分數(shù)為5%15%的鹽酸+緩蝕劑+其他添加劑配成的前置液對地層進行預處理 原因：土酸與砂巖地層的化學反應會生成氟硅酸和氟鋁酸。它們能與井筒附近流體中的K+或Na+生成不溶性沉淀 H2SiF6+2Na+Na2SiF6+2H+ H2SiF6+2K+K2SiF6+2H+ H3A1F6+3Na+Na3A1F6+3H+ H3A1F6+3K+K3A1F6+3H+ 這些膠狀沉淀占據(jù)被溶蝕的孔隙空間造成二次傷害。注入前置液對地層進行預處理，將井筒內的水及近井地帶含有K+、Na+的原生水替置；同時用HCl溶解碳酸鹽巖，以防止它同HF產生CaF2沉淀,注土酸 酸中HCl的作用在于保持酸化液的低PH值，抑制H

42、F的反應生成物發(fā)生沉淀。此外HCl也可能與酸化過程中暴露出來的碳酸鹽膠結物反應。 在常規(guī)土酸酸化液中，氫氟酸的質量分數(shù)一般不高于3%，避免因砂粒間膠結物溶解過多而導致地層巖石結構的破壞。對于某些結構堅固的砂巖地層也可以用含質量分數(shù)5%的氫氟酸的酸液。,注頂替液 為了提高土酸處理效果，須把氫氟酸全部頂替到地層中去。頂替液可用質量分數(shù)5%12%鹽酸，活性水或油品。如果需要，頂替液中尚須加入助排劑、防乳化劑等。 注入頂替液后一小時內就應很快返排殘液。 因為在殘酸中HF的濃度已很低，溶解在殘酸中的氟硅酸可能發(fā)生如下水解反應，產生硅質膠狀沉淀，即所謂二次沉淀。 H2SiF6+4H2OSi(OH)4+6H

43、F Si(OH)4+nH2OSi(OH)4nH2O(膠狀沉淀) 殘酸中還可能有脫落的微粉、粘土，也可能在酸化后形成乳化液，這些因素都可能對地層產生傷害。及時返排殘酸，恢復生產，能減少上述傷害,4、常用的砂巖酸化工藝 (1)常規(guī)土酸酸化：一般的施工順序為：注前置液注土酸液注后置液注頂替液 (a)注前置液 前置液一般由濃度為515%的鹽酸加入各種酸液添加劑配制而成 若井筒中沒有碳酸鹽垢或油氣層中沒有碳酸鹽礦物。則可用柴油、原油或氯化銨溶液作前置液 (b)注處理液(土酸) 鹽酸溶解殘存的碳酸鹽類，并保持低pH值 氫氟酸溶解粘土礦物及其他堵塞物，擴大油氣滲流通道 常規(guī)土酸：12%HCl+3%HF； 土

44、酸： 12%HCl+6%HF； 超級土酸： 12%HCl+HF(6%),(c)注后置液 目的是驅替HF遠離井筒地帶，防止常常在近井附近發(fā)生 后置液一般是濃度為28%的氯化銨溶液；也可使用濃度為35%的醋酸或弱的HCl以及柴油甚至輕質原油等；如果單獨使用醋酸，應當加入5%的氯化銨以提高粘土穩(wěn)定性；對于有的氣井或極端水敏性地層，一般使用液氮作后置液；如果使用了含有油溶性顆粒的暫堵劑，應考慮采用芳香族溶劑作后置液 (d)注頂替液 注頂替液的作用是將后置液從管注替入孔眼內。常用淡水作頂替液。氮氣也可作為頂替液，特別是氣井更加適合,(2)砂巖深部酸化工藝 砂巖深部酸化的基本原理是注入本身不含HF的化學劑

45、進入儲層后發(fā)生化學反應，緩慢生成HF，從而增加活性酸的穿透深度，解除粘土對儲層深部的堵塞，達到深部解堵目的。 主要包括SHF工藝、SGMA工藝、BRMA工藝、HBF4工藝、磷酸酸化、砂巖酸酸化、固體酸酸化工藝等(P198潛在酸地層深部酸化),4.2.5前置液與后置液,前置液的作用： 注入非活性流體的前置液，可保證后續(xù)的泵注在可接受的排量和壓力下進行 前置液可以去除近井區(qū)域的油，并使礦物和傷害物表現(xiàn)為水潤濕性，這可增加酸的溶解速度 在有的油井酸化中使用CO2作前置液來去除油并增加酸的有效性；在用土酸酸化時，注入前置酸(鹽酸或有機酸)去除近井區(qū)域的碳酸鈣和碳酸鐵或氧化物，這可減少氟化鈣-鐵引起的傷

46、害問題。 一旦注入狀況可接受且地層處于正確的條件，即可注入主體酸液，主體酸由后置液驅入地層。,后置液的作用 從管柱中去除活性和腐蝕性流體并使處理液與近井筒區(qū)域的接觸程度達到最大。 是否注入后置液決定于增產措施類型。 如果被溶解或分散的傷害物被徑向替入地層后可能會對地層造成傷害，則應避免注入油藏。 如傷害物中含有蠟質溶劑、泥漿、粉砂分散液則不采用后置液。 如果是砂巖HF酸化，此時必須注入后置液。目的是減少二次沉淀或使二次沉淀發(fā)生在油層的深部，深處產生沉淀對產能的影響較小。,4.2.6酸液返排,原因： 酸化施工結束后，停留在地層中的殘酸水由于其活性已基本消失，不能繼續(xù)溶蝕巖石，而且隨著PH值的上升

47、，原來不會沉淀的金屬離子會相繼產生金屬氫氧化物沉淀。為了防止殘酸濃度過分降低，造成二次沉淀堵塞地層孔隙，損害和污染油氣層，影響酸處理效果，一般說來應縮短反應時間，限定殘酸水的剩余濃度在某值以上，就將殘酸盡可能排出。為此，應在酸化前就作好排液和投產的準備工作，施工結束后立即進行排液 酸液返排方式： 殘酸流到井底后，如果剩余壓力(井底壓力)大于井筒液柱回壓，靠天然能量即可自噴。對于這類井，可依靠地層能量進行憋壓放噴排液。如果剩余壓力低于井中液柱回壓，就要用人工方法將殘酸從井筒排至地面。目前常用的人工排液方法有：抽汲排液法、氣舉排液法以及各種助排方法,1、憋壓放噴排液法 油氣井如果位于裂縫發(fā)育地帶，

48、有廣闊的供油、氣區(qū)，且地層能量充足，往往經(jīng)解堵或溝通裂縫后，一開井就可連續(xù)自噴。對于這類井應本著既要盡快排盡殘酸，又要少消耗能量的原則，選擇合適的油嘴，適當控制回壓進行放噴。油嘴的選擇，一般是根據(jù)油氣和酸水的多少以及壓力的變化情況，由大到小進行倒換 2、抽汲排液法 抽汲就是不斷排除井內液體，從而降低井內液柱高度，即降低井筒中液柱的回壓，促使殘酸流入井底。伴隨殘酸流入井底的地層流體(原油及天然氣)的量增多后，井筒內液柱混氣程度將逐漸增高，比重亦相應下降。在這種情況下，通過多次抽汲、激動和誘導，有時可將油氣井誘噴。若誘噴成功，則可自噴排液，否則應繼續(xù)進行抽汲。 抽汲的主要問題是：效率低、速度慢，不

49、能及時快速排出殘酸，除非能很快轉化為自噴，否則對酸化效果有影響,3、氣舉排液法 氣舉排液就是用高壓壓風機將高壓壓縮氣體或鄰近的高壓天然氣，從環(huán)形空間注入井內，壓迫套管液面下降，當液面下降到油管管鞋時，氣體進入油管，使液柱混氣并噴至地面。如果井較深，液柱回壓超過壓風機的最大工作壓力(額定工作壓力)時，壓縮氣體則不能通過油管管鞋進入油管。此時，可采用“氣舉閥”以完成深井酸化氣舉排液作業(yè)。 氣舉的主要問題是：需要有高壓壓風機或天然高壓氣源，另外這種方法要控制得當，否則由于產生較大的壓力波動，對疏松地層容易引起出砂。,4、助排方法 以上幾種排液方式，都是靠降低回壓來使地層中的酸化處理液返排出。對于地層

50、能量較低，滲透性差的井，靠這幾種方式排液，很難克服處理液的表面張力和毛管阻力，不利于清除地層的堵塞，不能迅速完全地將處理液返排出。而且，返排時間將較長，有的井需要花費近半個月長的時間進行排液，不利于提高試油時效、縮短試油周期、降低酸化作業(yè)成本。針對上訴原因，在酸化施工中大多還需使用助排措施來促進殘酸返排。常用的助排方法有：氣體助排(增注液態(tài)二氧化碳及氮氣排液)、熱力助排、多級氣舉排液技術和酸液中添加助排劑(聚氧乙烯醚和含氟活性劑)助排等,4.2.7酸化效果評價,酸化效果的評價 主要是通過油井的酸化施工曲線、酸化前后關井壓力恢復曲線、酸化前后日產油量或采油指數(shù)的對比、生產有效期長短、經(jīng)濟效益等來

51、進行效果評價 1、利用施工曲線分析酸化效果 酸化施工曲線記錄了在進行酸化全過程中，地面泵排量、油壓、累計注入量、吸水指數(shù)等隨時間變化的關系，基本上能反映整個施工情況。通過它可以檢測施工是否連續(xù)，各參數(shù)是否達到設計要求，同時也可以根據(jù)曲線特征，分析酸化是否起到解堵，溝通地層等作用 酸化施工曲線一般的特點是：施工初始，在一定排量下注酸，擠酸壓力會上升到一定值，然后突然下降，之后在較低壓力下，大排量注酸。壓力突然下降說明酸化起到了解堵、溝通地層的作用，是地下流動阻力的降低，因而在低壓下可大排量注酸。如果地層原始滲透率較好，在注入一定量酸液后，壓力下降可能不明顯，而排量、吸水指數(shù)將同時明顯上升，表明酸

52、化起到了解堵或溝通裂縫的作用,2、用酸化前后關井壓力恢復曲線對比酸化效果,將酸化前后實測壓力恢復曲線疊合起來對比，看關井初期壓力恢復情況，如果酸化后關井初始階段壓力上升速度比酸化前上升快，說明酸化后地層滲透性變好，酸化效果較好。如果前后壓力恢復初期速度相等(近似)，則酸化效果不好,利用壓力恢復曲線求得地層參數(shù)K加以對比，用酸化前后測得的壓力恢復曲線的直線段分別求得斜率I1、I2，并用I1和I2分別計算其井的完善系數(shù)、地層滲透率及采油指數(shù)。圖4-9為某井酸化前后測得的壓力恢復曲線，通過計算可知井底附近滲透率提高，酸化效果顯著,3、油氣產量對比分析 酸化前后油氣井產量的變化，是分析酸化效果的直接資

53、料 采用酸化前后相同工作制度下的穩(wěn)定產量進行對比(或用采油指數(shù))，常用的增產倍數(shù)表示為：,酸化前后的油氣井產量的選值，均應選用穩(wěn)定的產量 對于產量遞減很快的井，不能用上面的公式來計算增產倍數(shù)，通常用對酸化前后產量隨時間的變化曲線來估計措施效果,4、用酸化實時監(jiān)測與評估技術來評價酸化效果 所謂酸化實時監(jiān)測與評估技術就是通過測量酸化處理過程中注入排量和注入壓力來分析計算井底表皮系數(shù)的變化，從而實時判斷酸化的效果。這種酸化效果評價方法不僅能評價酸化效果，還具有以下用途： (1)分析表皮系數(shù)的變化曲線，確定何時停注，以最小酸液量取得最佳酸化效果 (2)對于使用轉向劑或暫堵劑的酸化施工，判斷轉向技術的成

54、功性 (3)優(yōu)選適合區(qū)域特性的酸液配方，增強酸液針對性 (4)分析監(jiān)測資料，優(yōu)化酸液用量 (5)對單井酸化效果做綜合評估，確定放噴時間，預測有效期等參數(shù)。,4.3酸化試驗,在進行酸化施工設計之前，必須進行系統(tǒng)的室內試驗。這些試驗主要包括巖石物性及化學組分分析、酸液性能評價、酸液與儲層的相容性試驗等方面 4.3.1酸液性能評價試驗 1、酸液常規(guī)評定試驗 (1)腐蝕性評價：靜態(tài)評價方法和動態(tài)評價方法 (2)反應速度評定：靜態(tài)反應評定法、流動反應評定試驗和旋轉巖盤評定試驗 (3)殘酸性能評定試驗：目前現(xiàn)場主要評定殘酸表面張力和接觸角兩種指標,2、酸液的特殊評定試驗 是指對一些有特定使用性能的酸液體系

55、進行其性能指標的評定，以便進行施工設計計算 (1)流變性試驗 用于測定已改造成非牛頓液體的酸液體系(如膠凝酸、乳化酸及泡沫酸等)的流變性參數(shù)，并用來進行施工設計計算。 (2)摩阻試驗 用于測定酸液(主要用于非牛頓型酸液體系)在管內流動中的摩擦阻力系數(shù)R，并用來進行酸化施工設計。 (3)酸液濾失速度評價 酸液的濾失速度對其有效穿透距離影響很大，是酸化壓裂施工設計計算必需的參數(shù)之一。但因酸液是可反應液體，濾失將隨溶蝕增加而變化，測定難度比較大，故應使用精度高的儀器。,4.3.2酸液與儲層的相容性評定試驗 1、酸化效果試驗 用于評價基質酸化后，儲層中經(jīng)酸液溶蝕部分巖石的滲透率改善程度，用以評價基質酸

56、化效果 2、傷害評定 在有些地層(特別是碎屑巖類儲層)中，含有一定數(shù)量的酸敏礦物，如綠泥石、石膏、氧化鐵、高嶺土等。酸處理后，在某些特定的條件下可能出現(xiàn)二次沉淀。從而使地層滲透率反而下降，因此對酸液也應進行傷害評價 3、乳化和破乳試驗 若儲層流體為原油，且其中含有某些可能產生乳化的活性物質時，在酸化施工的泵注和返排過程中，可能會因流動攪拌而產生乳化。在這種情況可能發(fā)生時，須在酸液中加入防乳破乳劑。乳化和破乳試驗就是用來了解乳化程度并評價防乳破乳劑的使用效果 4、酸蝕裂縫導流能力試驗 用于酸化壓裂施工設計時的增產效果計算,4.4酸液添加劑,使用酸液添加劑的原因： 酸化作業(yè)可能產生許多生產上的問題

57、，如： 使粉粒脫落而堵塞地層 形成乳狀液 產生淤泥 腐蝕鋼鐵 定義： 酸化時，加入酸液中用于抑制酸液對施工設備和管線的腐蝕，減輕酸化過程中對地層產生新的傷害，提高酸化效率使之達到設計要求的化學物質稱為酸液添加劑,常用添加劑種類： 緩蝕劑 corrosion inhibitor 鐵離子穩(wěn)定劑 iron control 防乳破乳劑 demulsifying agent 互溶劑 mutual solvent 防膨劑 clay stabilizing 降濾失劑 fluid-loss additives 暫堵劑 diverting agent 助排劑 cleanup additives 稠化劑 visc

58、osifying agent 抗渣劑 anti-sludge agent 緩蝕增效劑 inhibitor extender,理想的添加劑應滿足下述要求： (1)效能高，處理效果好 (2)對油氣層不產生有害影響 (3)用量少，價格便宜，貨源廣 (4)安全，使用方便，不污染環(huán)境等,4.4.1緩蝕劑,定義：添加于腐蝕介質中能明顯降低金屬腐蝕速度的物質稱為緩蝕劑 酸液對金屬鐵的腐蝕屬于電化學腐蝕 陽極反應(氧化)：FeFe2+2e- 陰極反應(還原)：2H+2e-H2 總反應：Fe+2H+Fe2+H2 有氧存在時，部分鐵以Fe3+的形式進入酸液中，并得以穩(wěn)定 按緩蝕機理，緩蝕劑可分為陽極型和陰極型 陽

59、極型緩蝕劑的作用機理是通過緩蝕劑與金屬表面共用電子對，由此而建立的化學鍵能中止該區(qū)域金屬的氧化反應，緩蝕劑的極性基團的中心原子應具有孤對電子，如極性基因中含有O、S、N等原子 陰極型緩蝕劑主要通過靜電引力作用，使其吸附在陰極區(qū)上，形成一層保護膜，避免酸液對金屬的腐蝕 通過成膜作用，隔離或減少酸液與金屬的接觸面積而抑制腐蝕,砷化合物緩蝕劑： 如亞砷酸鈉，三氯化砷等無機緩蝕劑，盡管它們在高溫(260)下仍具有良好的緩蝕性能，而且價格低廉，鑒于對人體的毒害和對煉油催化劑的毒化，目前已不再使用 強陽離子物質緩蝕劑 ： 由于大多數(shù)緩蝕劑為強陽離子物質，使用不當會使油藏的潤濕性改變，從而產生新的傷害。所以在足夠的緩蝕性能條件下，不要過多使用。砂巖酸化時，應避免含有緩蝕劑的酸液進行重復酸化 目前大量使用的是有機物緩蝕劑，可分以下幾種類型 醛類、含硫類活性劑、含氧類活性劑、磺酸鹽活性劑、胺類、吡啶類緩蝕劑、炔醇類、曼尼希(Mannich)堿,1、醛類 醛類緩蝕劑主要使用的是甲醛 由于醛類具有極性基團CHO，其中心原子O有