1、23概概 述述控制酸化效果的因素控制酸化效果的因素有效作用距离有效作用距离裂缝导流能力裂缝导流能力酸浓度酸浓度酸类型酸类型岩石类型岩石类型酸液流速酸液流速酸液用量酸液用量酸岩反应速度酸岩反应速度酸液滤失酸液滤失酸浓度酸浓度酸类型酸类型岩石类型岩石类型酸液流速酸液流速降滤剂降滤剂粘粘 度度4酸化溶解物酸化溶解物(1)(1)基质矿物基质矿物 (2)(2)堵塞物堵塞物(伤害物伤害物)使用的主要酸液使用的主要酸液(1)(1)盐酸盐酸 (2)(2)磷酸磷酸 (3)(3)硝酸或硝酸硝酸或硝酸+盐酸盐酸反应特点反应特点(1)(1)碳酸盐矿物反应碳酸盐矿物反应 碳酸钙,碳酸镁,少量粘土。碳酸钙,碳酸镁,少量粘
2、土。(2)(2)多孔介质,微裂缝,人工裂缝多孔介质,微裂缝,人工裂缝(3)(3)蚓孔,非均匀刻蚀蚓孔,非均匀刻蚀导流能力导流能力5存在问题存在问题 (1)反应速度快反应速度快(作用半径小作用半径小)(2)沉淀物易产生沉淀物易产生(二次伤害二次伤害)(3)液体置放液体置放研究方向研究方向 (1)添加剂及酸液添加剂及酸液 (2)设备提高设备提高 (3)优化设计优化设计(工艺和参数工艺和参数)6(一一)液体选择液体选择1 1 选择处理液的标准选择处理液的标准 (1)(1)岩石矿物学岩石矿物学 (2)(2)地层伤害地层伤害 (3)(3)岩石力学岩石力学 (4)(4)油井条件油井条件(T(T,P)P)2
3、 2 敏感性敏感性 (1)(1)岩石矿物敏感岩石矿物敏感 (2)(2)裂缝系统裂缝系统应力敏感应力敏感 (3)(3)润湿性的改变润湿性的改变7反应性能:反应性能:化学组成化学组成 表面积表面积 大比面大比面 碳酸盐基质结构图碳酸盐基质结构图基质基质伤害带伤害带井眼井眼8特点:特点:缝窄、孔小缝窄、孔小 比面大比面大 反应速度快反应速度快碳酸盐裂缝基质系统碳酸盐裂缝基质系统微缝微缝基质基质9特点:特点:缝大缝大 比面小比面小 反应速度小反应速度小人工裂缝人工裂缝酸蚀酸蚀井眼井眼基质基质10碳酸盐岩储层酸化时酸液应用指南碳酸盐岩储层酸化时酸液应用指南温度条件温度条件 酸液酸液 低温低温 常规盐酸常
4、规盐酸 高温高温 盐酸盐酸+缓速剂缓速剂 有机酸有机酸 地下自生酸地下自生酸11(二)碳酸盐岩储层酸化分类(二)碳酸盐岩储层酸化分类酸化酸化酸酸 洗洗基质酸化基质酸化酸酸 压压12酸洗酸洗清洗清洗:井筒井筒 射孔眼射孔眼方式方式:正洗正洗 反洗反洗压裂车压裂车13基质酸化基质酸化酸化酸化:地层地层方式方式:油管注液油管注液 套管注液套管注液 环空注液环空注液 封隔器封隔器 压裂车压裂车14压裂酸化压裂酸化压裂压裂:压开裂缝压开裂缝 张开裂缝张开裂缝 酸刻蚀裂缝酸刻蚀裂缝 高导流能力裂缝高导流能力裂缝酸化酸化:地层地层方式方式:油管注液油管注液 套管注液套管注液 环空注液环空注液封隔器封隔器 压
5、裂车压裂车15(三三)碳酸盐岩酸化技术碳酸盐岩酸化技术1.1.酸化机理研究酸化机理研究 石灰岩和白云岩与盐酸反应机理研究石灰岩和白云岩与盐酸反应机理研究 酸岩反应过程酸岩反应过程 系系统反应动力学研究统反应动力学研究 表表面反应动力学研究面反应动力学研究 影影响酸岩反应速度因素研究响酸岩反应速度因素研究 影影响酸蚀形态及导流能力因素的研究响酸蚀形态及导流能力因素的研究 酸酸液滤失机理研究液滤失机理研究 酸酸化效果评价方法研究化效果评价方法研究162.2.酸化工艺技术研究酸化工艺技术研究 2.1 2.1 基质酸化工艺技术基质酸化工艺技术原理原理:利用酸液溶解地层岩石孔隙及裂缝堵塞物利用酸液溶解地
6、层岩石孔隙及裂缝堵塞物,扩大扩大油气渗流通道。油气渗流通道。技术关键技术关键:蚓孔生长发育规律研究;蚓孔生长发育规律研究;最佳注酸速度研究;最佳注酸速度研究;最佳注酸强度研究;最佳注酸强度研究;关井时间及返排速度研究;关井时间及返排速度研究;孔隙型孔隙型,裂缝型及复合型地层基质酸化工艺技术研究裂缝型及复合型地层基质酸化工艺技术研究。可提供可提供:基质酸化优化设计软件基质酸化优化设计软件172.2 2.2 普通酸压工艺技术普通酸压工艺技术原理:原理:用酸液压开并刻蚀裂缝用酸液压开并刻蚀裂缝,获得高导流能获得高导流能力的人工裂缝力的人工裂缝,改善油气渗流条件。改善油气渗流条件。关键技术关键技术:酸
7、液滤失机理;酸液滤失机理;酸液有效作用距离研究;酸液有效作用距离研究;酸蚀裂缝导流能力研究;酸蚀裂缝导流能力研究;普通酸压优化设计方法。普通酸压优化设计方法。可提供:可提供:普通酸压设计软件普通酸压设计软件(正向或逆向正向或逆向)。182.3 2.3 交替相前置液酸压工艺技术交替相前置液酸压工艺技术原理:原理:用不同流体粘度和反应特性差异用不同流体粘度和反应特性差异,在交在交替注入过程中获得非均匀刻蚀裂缝替注入过程中获得非均匀刻蚀裂缝,降低酸液滤失降低酸液滤失,从而获得较长的酸液有效作用距离和较高的酸蚀缝从而获得较长的酸液有效作用距离和较高的酸蚀缝导流能力。导流能力。19关键技术:关键技术:酸
8、液和压裂液的选择:配伍、粘度比、破胶返排;酸液和压裂液的选择:配伍、粘度比、破胶返排;蚓孔生长发育规律的研究蚓孔生长发育规律的研究:滤失控制机理;滤失控制机理;指进现象的产生和模拟指进现象的产生和模拟:界面过渡带处理;界面过渡带处理;各级注入量的优化组合。各级注入量的优化组合。可提供:可提供:交替相前置液酸压设计软件。交替相前置液酸压设计软件。202.4 2.4 降滤是失酸压工艺技术降滤是失酸压工艺技术原理:原理:在酸压过程中随酸液注入降滤剂或改变酸液在酸压过程中随酸液注入降滤剂或改变酸液滤失性滤失性,达到降低滤失达到降低滤失,提高酸液效率的作用。提高酸液效率的作用。关键技术:关键技术:降滤剂
9、的选择及加入方法和加入量的确定;降滤剂的选择及加入方法和加入量的确定;泡沫降滤时泡沫降滤时,起泡剂和泡沫稳定剂的选择;起泡剂和泡沫稳定剂的选择;乳化降滤时乳化降滤时,乳化剂和破乳剂的选择。乳化剂和破乳剂的选择。21可提供可提供 相应的降滤工艺设计方法及优化设计软件相应的降滤工艺设计方法及优化设计软件 油井用降滤剂油井用降滤剂(油溶性油溶性)SWF-1)SWF-1 气井用降滤剂气井用降滤剂(挥发性挥发性)SWF-2)SWF-2222.5 2.5 延迟酸压工艺技术延迟酸压工艺技术原理:原理:针对高温针对高温(120(120度以上度以上)深井储层或微裂缝深井储层或微裂缝酸化酸化,酸岩反应速度特快酸岩
10、反应速度特快,很难达到深度酸化目的很难达到深度酸化目的,使用延迟酸使用延迟酸,让其在地层某一温度下才逐渐释放酸液让其在地层某一温度下才逐渐释放酸液,实现在地层深部产生溶解反应实现在地层深部产生溶解反应,从而达到深度酸化目从而达到深度酸化目的的,增大酸液有效作用距离增大酸液有效作用距离23关键技术:关键技术:据不同地层要求确定延迟剂类型及起始酸释放温度据不同地层要求确定延迟剂类型及起始酸释放温度延迟酸液配方确定延迟酸液配方确定延迟酸化工艺技术参数优化设计延迟酸化工艺技术参数优化设计延迟酸化工艺与其他工艺技术的配合运用延迟酸化工艺与其他工艺技术的配合运用可提供:可提供:延迟酸化优化设计软件延迟酸化
11、优化设计软件242.6 2.6 闭合酸压工艺技术闭合酸压工艺技术原理:原理:酸压形成一定长度的酸蚀裂缝后酸压形成一定长度的酸蚀裂缝后,降低注入降低注入压力压力,使井底裂缝压力低于闭合压力下注酸使井底裂缝压力低于闭合压力下注酸,以提以提高近井带裂缝导流能力。高近井带裂缝导流能力。关键技术:关键技术:酸压过程中闭合时间的确定酸压过程中闭合时间的确定 闭合酸蚀裂缝长度的确定闭合酸蚀裂缝长度的确定 闭合酸化时泵压及排量关系确定闭合酸化时泵压及排量关系确定 闭合段酸液类型及酸液配方确定闭合段酸液类型及酸液配方确定可提供:可提供:闭合酸压设计软件闭合酸压设计软件252.72.7酸压综合技术酸压综合技术原理
12、:原理:结合酸压结合酸压,交替注入交替注入,闭合酸压及延迟酸的酸闭合酸压及延迟酸的酸化工艺技术。化工艺技术。关键技术:关键技术:几种工艺的优化及协调几种工艺的优化及协调可提供:可提供:相应的设计软件相应的设计软件2627引引 言言28有效作用距离有效作用距离孔隙度、渗透率孔隙度、渗透率二次沉淀二次沉淀酸岩反应速度酸化工艺酸浓度酸类型矿物类型酸液流速注酸顺序 岩石结构及胶结情况 酸液置放 酸液用量储层伤害孔缝分布酸浓度酸类型矿物类型伤害产物添加剂关井时间酸液用量29酸化溶解物酸化溶解物 1 1、基质矿物、基质矿物 2 2、堵塞物、堵塞物(伤害物伤害物)主要使用的酸液主要使用的酸液 HF+HCl
13、HF+HCl反应特点反应特点 1 1、多矿物反应、多矿物反应(碳酸盐碳酸盐 粘土粘土 长石长石 石英石英)2 2、多孔介质中、多孔介质中30存在问题存在问题 1 1、反应速度快、反应速度快(作用半径小作用半径小)2 2、沉淀物易产生、沉淀物易产生(二次伤害二次伤害)3 3、伤害带不易确定、伤害带不易确定 4 4、液体置放、液体置放?研究方向研究方向 1 1、酸液及添加剂、酸液及添加剂 2 2、沉淀物的预防、沉淀物的预防 3 3、优化设计、优化设计(工艺和参数工艺和参数)31(一一)液体选择液体选择1 1、选择处理液的标准、选择处理液的标准 (1)(1)岩石矿物学岩石矿物学 (2)(2)地层伤害
14、地层伤害 (3)(3)岩石力学岩石力学 (4)(4)油井条件油井条件322 2、矿物敏感性、矿物敏感性 酸液接触岩石后形成下列现象:酸液接触岩石后形成下列现象:基岩结构的破坏基岩结构的破坏 微粒的释放和沉淀的形成微粒的释放和沉淀的形成 润湿性的改变润湿性的改变3 3、敏感性取决于地层矿物与酸的反应性质、敏感性取决于地层矿物与酸的反应性质 反应性质取决于岩石结构和矿物在岩石中的分布。反应性质取决于岩石结构和矿物在岩石中的分布。33 化学组成化学组成 表面积表面积石英石英长石长石燧石燧石云母云母二次胶结物二次胶结物(碳酸盐、石英碳酸盐、石英)粘土孔隙相嵌粘土孔隙相嵌粘土孔隙充填粘土孔隙充填孔隙充填
15、物孔隙充填物骨架骨架 砂岩的典型结构图砂岩的典型结构图34砂岩矿物的表面积及溶解度砂岩矿物的表面积及溶解度石石 英英燧燧 石石长长 石石云云 母母高高 岭岭 石石伊伊 利利 石石蒙蒙 脱脱 石石绿绿 泥泥 石石方方 解解 石石白白 云云 石石铁白云石铁白云石菱菱 铁铁 矿矿矿物名称矿物名称表表 面面 积积 溶解度溶解度 HCl HCl+HF低低低至中等低至中等 低至中等低至中等低低高高高高高高高高低至中等低至中等低至中等低至中等低至中等低至中等低至中等低至中等不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解低至中等低至中等高溶解高溶解高溶解高溶解高溶解高溶解
16、高溶解高溶解很低很低低至中等低至中等低至中等低至中等低至中等低至中等高溶解高溶解高溶解高溶解高溶解高溶解高溶解高溶解高溶解有高溶解有CaF2沉淀沉淀高溶解有高溶解有CaF2沉淀沉淀高溶解有高溶解有CaF2沉淀沉淀高溶解高溶解35 选液方法选液方法有效地清除伤害有效地清除伤害提高地层渗透率提高地层渗透率防止沉淀防止沉淀溶溶 解解 度度粘土含量粘土含量36砂岩酸化时酸液应用指南砂岩酸化时酸液应用指南注:(1)用15%HCl预冲洗;(2)用螯合的15%HCl预冲洗;(3)用7.5%HCl或10%醋酸预冲洗;(4)5%醋酸预冲洗。Fogler(1976),Hekim(1977),Walsh(1982)
17、,McLeod(1984)et al 条 件 酸 液 HCl溶解度20%仅用 HCl高渗透(100md以上)高石英(80%),低粘土(20%)13.5%HCl+1.5%HF (1)高粘土(20%)6.5%HCl+1%HF (2)高铁绿泥石粘土 3%HCl+0.5%HF 低渗透(10md或更低)低粘土 6%HCl+1.5%HF (3)高绿泥石 3%HCl+0.5%HF (4)37液体选择的其它标准液体选择的其它标准储层物性储层物性渗渗透透率率孔孔隙隙度度储层条件储层条件地地层层温温度度地地层层压压力力伤害清除机理伤害清除机理溶溶解解作作用用溶溶解解悬悬浮浮溶溶解解稳稳定定地层流体地层流体油油和和
18、气气地地层层水水38(二二)砂岩储层酸化分类砂岩储层酸化分类酸化酸化酸酸 洗洗基质酸化基质酸化39酸洗酸洗清洗清洗:井筒井筒 射孔眼射孔眼方式方式:正洗正洗 反洗反洗压裂车压裂车40基质酸化基质酸化对象对象:地层地层方式方式:油管注液油管注液 套管注液套管注液 环空注液环空注液 封隔器封隔器 压裂车压裂车41(三三)砂岩储层酸化技术砂岩储层酸化技术1.1.砂岩储层酸化机理研究砂岩储层酸化机理研究 砂岩与砂岩与HFHF反应动力学反应动力学 砂岩与砂岩与HFHF反应热力学反应热力学 影响砂岩与酸的反应速度因素影响砂岩与酸的反应速度因素 酸液在多孔介质中的反应规律酸液在多孔介质中的反应规律 酸岩反应
19、中的反应前沿及储层渗流条件变化规律酸岩反应中的反应前沿及储层渗流条件变化规律422.2.砂岩储层酸化工艺砂岩储层酸化工艺2.12.1常规酸化工艺常规酸化工艺原理:原理:利用酸液溶解砂岩孔隙及喉道中胶结物和堵利用酸液溶解砂岩孔隙及喉道中胶结物和堵塞物塞物,改善储层渗流条件改善储层渗流条件,提高油气产能。提高油气产能。关键技术:关键技术:针对储层物性及矿物特性选择酸液体系针对储层物性及矿物特性选择酸液体系 酸化工艺参数优选酸化工艺参数优选 施工质量保证施工质量保证可提供:可提供:相应的酸液配方相应的酸液配方,已编制出设计计算软件。已编制出设计计算软件。432.2 2.2 暂堵酸化工艺暂堵酸化工艺原
20、理:原理:在酸液中加入暂堵剂,注酸时暂时堵塞高渗在酸液中加入暂堵剂,注酸时暂时堵塞高渗层,酸化低渗层,实现在多层油藏或大厚层油藏中层,酸化低渗层,实现在多层油藏或大厚层油藏中沿纵向的均匀布酸,均匀解堵改善纵向出油剖面或沿纵向的均匀布酸,均匀解堵改善纵向出油剖面或吸水剖面。吸水剖面。44 多层多层注入能力相差悬殊地层注入能力相差悬殊地层 大厚层大厚层 伤害程度不一伤害程度不一 注入液遵循最小阻力原理注入液遵循最小阻力原理吸酸程度不一吸酸程度不一酸化剖面不均一酸化剖面不均一高渗透层吸酸多高渗透层吸酸多低渗透层吸酸少低渗透层吸酸少45暂堵原理暂堵原理LPAKQiiiLPKLPKLPK 2221114
21、6常用暂堵剂性能常用暂堵剂性能常用暂堵剂性能类 型熔点 0F比重溶解介质井 别粒状岩盐14722.164水 稀酸油井*气井*油溶性树脂颗粒3281.062油 蒸馏液油井 气井*苯甲酸薄片2521.316油 水 酸 气油井 气井 水井苯甲酸颗粒2521.316油 水 酸 气油井 气井 水井泡 沫注:*油气井不产水,可能需用稀酸或盐水进行清洗作业;*气井无蒸馏液溶解OSR,不能使用。47关键技术关键技术 据井层条件选择酸液体系;据井层条件选择酸液体系;据井层条件选择暂堵剂类型;据井层条件选择暂堵剂类型;据储层物性及孔喉大小选择暂堵剂粒径分布;据储层物性及孔喉大小选择暂堵剂粒径分布;暂堵剂注入工艺。
22、暂堵剂注入工艺。暂堵酸化工艺参数的优化。暂堵酸化工艺参数的优化。可提供可提供 分别用于油井、水井、气井酸化的暂堵剂分别用于油井、水井、气井酸化的暂堵剂DZDZ1 1、DZDZ2 2、DZDZ3 3;用于酸化的暂堵剂用于酸化的暂堵剂 暂堵酸化优化设计软件。暂堵酸化优化设计软件。482.3 2.3 深部酸化技术深部酸化技术原理:原理:由于酸在砂岩多孔介质中的反应速度太快由于酸在砂岩多孔介质中的反应速度太快,酸化解堵半径小酸化解堵半径小,采用在地下生成盐酸和采用在地下生成盐酸和HFHF技术,技术,实现深部酸化目的。实现深部酸化目的。这些技术包括:这些技术包括:氟硼酸酸化工艺技术;氟硼酸酸化工艺技术;
23、地下自生土酸技术;地下自生土酸技术;缓冲调节土酸技术;缓冲调节土酸技术;“5H5H+酸酸”酸化技术等。酸化技术等。49技术关键:技术关键:酸液体系及针对具体储层的酸液配方选择;酸液体系及针对具体储层的酸液配方选择;地下生成酸的效率(条件);地下生成酸的效率(条件);据解堵要求的深部酸化工艺参数优化设计。据解堵要求的深部酸化工艺参数优化设计。可提供:可提供:深部酸化的深部酸化的DPHFDPHF和和DPHDPH技术;技术;“5H5H+酸酸”酸化工艺技术;酸化工艺技术;氟硼酸酸化、地下自生土酸、缓冲调节土酸、氟硼酸酸化、地下自生土酸、缓冲调节土酸、“5H5H+酸酸”等酸化设计软件。等酸化设计软件。5
24、02.4 2.4 新型解堵酸化技术新型解堵酸化技术原理:原理:钻井、完井、修井作业过程中可能引入许多钻井、完井、修井作业过程中可能引入许多堵塞物(无机和有机物)堵塞物(无机和有机物),有些堵塞物是用有些堵塞物是用HFHF和和HCLHCL所不所不能溶解的,因而酸化不能有效解堵能溶解的,因而酸化不能有效解堵.研制的新型解堵酸液研制的新型解堵酸液可以溶解目前大多数可以溶解目前大多数HFHF和和HCLHCL所不能溶解的堵塞物所不能溶解的堵塞物,从而从而可以有效地进行酸化解堵,提高酸化效果。可以有效地进行酸化解堵,提高酸化效果。51关键技术:关键技术:新型酸液溶解各种堵塞物的效率。新型酸液溶解各种堵塞物
25、的效率。新型酸液的酸化实施工艺。新型酸液的酸化实施工艺。酸化工艺参数的优化。酸化工艺参数的优化。已研制出:已研制出:新型解堵酸液体系及配套的实施工艺,但未进行新型解堵酸液体系及配套的实施工艺,但未进行现场实验。现场实验。522.5 2.5 堵水酸化联作技术技术堵水酸化联作技术技术原理:原理:油井生产中后期,有些产层含水高达油井生产中后期,有些产层含水高达9898 100100,已不具备开采价值,但相当一部分产层还有很大生产已不具备开采价值,但相当一部分产层还有很大生产潜力,潜力,问题在于问题在于堵住水层,释放油层。堵住水层,释放油层。本项技术采用耐酸堵剂堵塞水层,然后酸化释放本项技术采用耐酸堵
26、剂堵塞水层,然后酸化释放油层,酸化时在酸液中加入暂堵剂,注酸时暂时堵塞油层,酸化时在酸液中加入暂堵剂,注酸时暂时堵塞高渗层,酸化低渗层,实现在多层油藏或大厚层油藏高渗层,酸化低渗层,实现在多层油藏或大厚层油藏中沿纵向的均匀布酸,均匀解堵改善纵向出油剖面,中沿纵向的均匀布酸,均匀解堵改善纵向出油剖面,提高油井产能。提高油井产能。53关键技术:关键技术:据井层条件选择耐酸堵剂;据井层条件选择耐酸堵剂;据井层条件选择酸液体系;据井层条件选择酸液体系;据井层条件选择酸化暂堵剂类型、粒径;据井层条件选择酸化暂堵剂类型、粒径;堵水及堵水及暂堵剂注入工艺;暂堵剂注入工艺;堵水、堵水、暂堵酸化工艺参数的优化。
27、暂堵酸化工艺参数的优化。可提供:可提供:耐酸耐酸堵水剂堵水剂NSNS1 1;酸化用暂堵剂酸化用暂堵剂DZDZ1 1(油井油井)、DZDZ2 2(水井水井)、DZDZ3 3(气井气井);堵水堵水暂堵酸化优化设计软件。暂堵酸化优化设计软件。5455(一一)酸化室内评价技术酸化室内评价技术 1 1 酸液类型筛选及据储层条件确定酸液配方酸液类型筛选及据储层条件确定酸液配方 2 2 酸液添加剂筛选评价酸液添加剂筛选评价 3 3 酸岩反应动力学参数测定试验酸岩反应动力学参数测定试验 4 4 酸岩反应热力学参数测定试验酸岩反应热力学参数测定试验 5 5 酸化效果评价试验酸化效果评价试验 6 6 各种酸化设计
28、方法及软件编制各种酸化设计方法及软件编制56(二二)主要研究方向主要研究方向 1 1、理论研究:、理论研究:酸岩反应机理研究酸岩反应机理研究 酸化数学模型研究酸化数学模型研究 物理模拟及数值模拟研究物理模拟及数值模拟研究57(二二)主要研究方向主要研究方向 1 1、理论研究:、理论研究:酸岩反应机理研究酸岩反应机理研究 酸化数学模型研究酸化数学模型研究 物理模拟及数值模拟研究物理模拟及数值模拟研究582 2、应用研究、应用研究 酸化工艺的引进消化和发展酸化工艺的引进消化和发展 形成应用技术形成应用技术 新工艺及新材料的研制新工艺及新材料的研制 =改进酸化工艺改进酸化工艺 添加剂及酸液的研制及应用添加剂及酸液的研制及应用 =改善酸化效果改善酸化效果 酸化工艺参数优化酸化工艺参数优化 =形成软件,推广应用形成软件,推广应用 酸化评价技术酸化评价技术 =提高酸化效果,完善酸化工艺提高酸化效果,完善酸化工艺 质量监测技术质量监测技术 =现场跟踪并及时调整实施工艺现场跟踪并及时调整实施工艺59谢谢 谢各位老师的谢各位老师的指导和意见指导和意见!谢谢!