油田中性壓裂解堵劑

1、中性壓裂解堵阻垢劑1前言壓裂酸化改造技術(shù)作為低滲透油氣田開發(fā)的重要手段之一，為中國(guó)低滲透油氣藏的開發(fā)作出了重要貢獻(xiàn)。然而，隨著中國(guó)低/特低滲透油氣藏儲(chǔ)量所占比重逐年增多，低/特低滲透砂巖油氣藏、火山巖油氣藏、酸性油氣藏以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)井的開發(fā)比例越來越大，研究適合不同復(fù)雜類型低滲透油氣藏的大幅度提高單井產(chǎn)量技術(shù)，以及如何提高增產(chǎn)改造有效期，成為目前研究開發(fā)中性壓裂解堵技術(shù)與發(fā)展的核心技術(shù)難題，迫切需要在中性壓裂解堵阻垢機(jī)理、工藝技術(shù)及新材料等方面有所發(fā)展和創(chuàng)新，使其在增儲(chǔ)上產(chǎn)方面發(fā)揮更大的作用。目前該技術(shù)體系已形成了低滲透油藏整體壓裂技術(shù)、開發(fā)壓裂技術(shù)、重復(fù)壓裂技術(shù)、深井/超深井壓裂酸化技術(shù)、復(fù)雜

2、巖性酸壓技術(shù)、碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸壓及加砂壓裂技術(shù)、砂巖基質(zhì)酸化技術(shù)、加重壓裂和加重酸壓技術(shù)、控水鎖低傷害壓裂技術(shù)和泡沫壓裂技術(shù)等具有特色的壓裂酸化工藝技術(shù)與不用儲(chǔ)層的工作液體系；并在水力壓裂油藏工程、壓裂力學(xué)、壓裂酸化材料學(xué)、酸巖反應(yīng)機(jī)理、砂巖酸化二次傷害機(jī)理、裂縫監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)期導(dǎo)流能力、巖石力學(xué)性質(zhì)與儲(chǔ)氣庫(kù)穩(wěn)定性、重復(fù)壓裂前地應(yīng)力場(chǎng)預(yù)測(cè)、水平井井網(wǎng)與人工裂縫優(yōu)化匹配及產(chǎn)量預(yù)測(cè)、考慮啟動(dòng)壓力和長(zhǎng)期導(dǎo)流能力影響的油氣藏?cái)?shù)值模擬、壓裂液對(duì)儲(chǔ)層傷害機(jī)理及儲(chǔ)層應(yīng)力敏感性等機(jī)理性研究方面取得了一定的成就。近年來，環(huán)境保護(hù)越來越受到重視。因此，在壓裂、酸化等井下施工過程中，不僅要注意對(duì)儲(chǔ)層環(huán)境的保護(hù)，提高油氣采收

3、率，而且要重視對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)。1.1酸處理方式酸處理方式常規(guī)酸化（又稱空隙酸化）與酸壓兩種。在低于地層破裂壓力，不壓開裂縫的情況下，把酸液擠入地層，這種酸處理方式稱為常規(guī)酸化。因?yàn)槌Ｒ?guī)酸化主要起解除井底附近地層的堵塞作用，所以亦稱為解堵酸化。解堵酸化就是在新井完成或修井后，以解除泥漿堵塞恢復(fù)地層的滲透性，使之正常投產(chǎn)的一種酸處理措施。由于泥漿的侵入范圍很小，以解除近井地帶堵塞為目的的常規(guī)酸化所采用的酸量一般都不會(huì)很大，常在10m3以內(nèi)，多則10m3左右?？紤]到泥漿可能會(huì)均勻分布在井底附近的空隙、裂隙內(nèi)。為了較好地解除整個(gè)油（氣）層面上的堵塞，應(yīng)該使酸液能均勻地進(jìn)入地層的縱向各層段，避免沿高滲

4、透層段突入。為此，除了有時(shí)采用分層酸化或使用暫時(shí)堵塞劑封堵高滲透層以外，要求注酸泵壓控制在地層初始吸收壓力以上，而又在地層破裂壓力以下，不宜過高以免壓開裂縫不能很好地清除堵塞。由于常規(guī)酸化不壓開裂縫，因此面容比很大，酸巖反應(yīng)速度很快，酸的有效作用范圍很小。對(duì)于堵塞范圍較大的油氣層以及低產(chǎn)，主要原因是油井位于低滲透區(qū)，采用常規(guī)酸化往往不能指望有較大的效果，應(yīng)考慮采用水力壓裂或酸壓措施。酸壓是在高于地層破裂下進(jìn)行的酸化作業(yè)。酸壓一般應(yīng)用于碳酸鹽巖地層，其核心問題是提高酸液的有效作用距離和裂縫的導(dǎo)流能力。1.2酸處理井的排液酸化施工結(jié)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，

5、而且隨著PH值增高，原來不會(huì)沉淀的金屬離子相繼產(chǎn)生金屬氫氧化物沉淀。為了防止生成沉淀堵塞地層空隙，影響酸處理效果，一般來說應(yīng)縮短反應(yīng)時(shí)間，限定殘酸水的剩余濃度在某值以上，如果超出就將殘酸盡可能快速排出。為此，應(yīng)在酸化前就作好排液和投產(chǎn)的準(zhǔn)備工作，施工結(jié)束后立即進(jìn)行排液。殘酸流到井底后，如果剩余壓力（井底壓力）大于井筒液柱壓力，靠天然能量即可自噴。對(duì)于這類井，可以靠地層能量進(jìn)行放噴排液。如果剩余壓力低于井筒液柱壓力，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法可分為兩大類：一類是以降低液柱高度或密度的抽汲、氣舉法；另一類是以助噴為主的增注液體二氧化碳或液氮法。2中性壓裂解堵技術(shù)砂巖儲(chǔ)

6、層酸化技術(shù)從最初的土酸工藝，經(jīng)過不斷的摸索和實(shí)踐，發(fā)展到后來的多種砂巖儲(chǔ)層深部酸化工藝。雖然這些方法可以稍微增加酸液的穿透距離，但是某些酸化工藝比較繁瑣，而且仍然不能解決沉淀堵塞問題。盡管現(xiàn)在油田上廣泛使用的各種緩速酸與土酸比較而言，已經(jīng)取得了良好的酸化效果，但是仍然沒有解決沉淀堵塞的問題。這是因?yàn)樯皫r儲(chǔ)層中的硅鋁酸鹽礦物與氫氟酸將生成各種氟硅酸鹽、氟鹽沉淀物，這些沉淀物很難溶解于酸液，具有很高的潛在堵塞地層的能力，從而影響了酸化效果。正是當(dāng)前的酸液性能和處理效果還不能充分滿足油田開發(fā)和生產(chǎn)的需要，因此世界各國(guó)的石油工程師們一直在致力于酸化用酸的研究工作。3中性壓裂液酸化原理3.1酸化原理（中

7、性絡(luò)合技術(shù)原理）3.2緩速原理從中性壓裂液與粘土的反應(yīng)可以發(fā)現(xiàn)，中性壓裂液對(duì)粘土礦物的溶蝕反應(yīng)有緩速的作用。中性壓裂液抑制反應(yīng)速度和控制粘土溶蝕率的反應(yīng)機(jī)理包括化學(xué)吸附和物理吸附作用。無論巖石表面的靜電極性如何，中性壓裂液都可以吸附在巖石上，每立方米的巖石能夠吸附4.5461L的中性壓裂液。物理吸附主要與巖石的表面積有關(guān)。對(duì)于沙巖地層，中性壓裂液更容易吸附在粘土表面。一般來講，粘土比表面積最大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他礦物，因此，中性壓裂液將吸附在巖石的粘土表面。除了物理吸附作用，化學(xué)吸附也易于作用在含鈣、鐵、鋁成分較高的粘土和填充物上。此時(shí)，中性壓裂液與粘土反應(yīng)，在粘土表面生成鋁硅膦酸鹽的“薄層”。掃描

8、電鏡觀察這個(gè)“薄層”的厚度不超過1m，在弱酸（HF酸、碳酸）和水中的溶解度小，但是在HCl中溶解快，在有機(jī)酸中溶解速度較快。這個(gè)薄層可以阻止粘土與酸液的反應(yīng)，減小粘土的溶解度。動(dòng)態(tài)溶解度測(cè)試表明粘土的溶解度在一定程度上與粘土的比表面積（或者粘土所占體積比）成正比。由于在粘土表面形成的薄層是可溶于酸的，因此可以用少量的鹽酸或者甲酸來調(diào)整粘土的溶解度，達(dá)到酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)。4酸處理技術(shù)酸化是油氣井增產(chǎn)、注入井曾注的又一項(xiàng)有效的技術(shù)措施。其原理是通過酸液對(duì)巖石膠結(jié)物或地層空隙、裂解內(nèi)堵塞物（粘土、鉆井泥漿、完井液）等的溶解和溶蝕作用，恢復(fù)或提高地層空隙和裂縫的滲透性。酸化按照工藝可分為酸洗、基質(zhì)酸化和壓

9、裂酸化（也稱酸壓）。酸洗是將少量酸液注入井筒內(nèi)，清除井筒孔眼中酸溶性顆粒和鉆屑及結(jié)垢等，并疏通射孔孔眼；基質(zhì)酸化是在低于巖石破裂壓力下將酸注入地層，依靠酸液的溶蝕作用恢復(fù)或提高井筒附近較大范圍內(nèi)油層的滲透性；酸壓（酸化壓裂）是在高于巖石破裂壓力下將酸注入地層，在地層內(nèi)形成裂縫，通過酸液對(duì)裂縫壁面物質(zhì)的不均勻溶蝕形成高導(dǎo)流能力的裂縫。4.1酸液及添加劑酸液及添加劑的合理使用，對(duì)酸化增產(chǎn)效果起著重要作用。隨著酸化工藝的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)場(chǎng)使用的酸液和添加劑類型越來越多。4.1.1常用酸液種類及性能碳酸鹽巖油氣層的酸化主要用鹽酸，有時(shí)也用甲酸、醋酸、多組分酸（鹽酸與甲酸或醋酸等的混合酸液）和氨基磺酸等酸

10、液。為了延緩酸的反應(yīng)速度，有時(shí)也采用油酸乳化液、稠化鹽酸液、泡沫鹽酸液等。（1）鹽酸鹽酸是一種強(qiáng)酸，它與許多金屬、金屬氧化物、鹽類和堿類都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。由于鹽酸對(duì)碳酸鹽巖的溶蝕力強(qiáng)，反應(yīng)生成的氯化鈣、氯化鎂鹽類能全部溶解于殘酸水，不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)沉淀；酸壓時(shí)對(duì)裂縫壁面的不均勻溶蝕程度高，裂縫導(dǎo)流能力大；加之成本較低。因此，目前大多數(shù)酸化處理措施仍使用鹽酸，特別是使用28%左右的高濃度鹽酸。鹽酸處理的主要缺點(diǎn)是：與石灰?guī)r反應(yīng)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；此外，鹽酸會(huì)使金屬坑蝕成許多麻點(diǎn)斑痕，腐蝕嚴(yán)重。H2S含量較高的井，鹽酸處理易引起鋼材的氫脆斷

11、裂。為此，碳酸鹽地層的酸化也試用了其他種類的酸液。（2）甲酸和乙酸甲酸和乙酸都是有機(jī)弱酸，它們?cè)谒杏幸恍〔糠蛛x解為氫離子和羧酸根離子，且離解常數(shù)很低（甲酸離解常數(shù)為2.0×104，乙酸離解常數(shù)為1.8×105，而鹽酸接近于無窮大），它們的反應(yīng)速度比同濃度的鹽酸要慢幾倍到十幾倍。所以，只有在高溫深井中，鹽酸液的緩速和緩蝕問題無法解決時(shí)，才使用它們來酸化碳酸鹽巖層。甲酸或乙酸與碳酸鹽作用生成鹽類，在水中的溶解度較小。所以，酸處理時(shí)易生成甲酸鈣或乙酸鈣鎂鹽沉淀堵塞滲流通道。（3）多組分酸多組分酸是一種或幾種有機(jī)酸與鹽酸的混合物。20世紀(jì)60年代初，國(guó)外一度采用這種多組分酸來緩速

12、，取得了較好的效果。（4）乳化酸乳化酸即為油包酸型乳狀液，其外相為原油。為了降低乳化液的粘度，亦可在原油中混合柴油、煤油、汽油等石油餾分，或者用柴油、煤油等輕餾分作外相。其內(nèi)相一般為15%31%濃度的鹽酸，或根據(jù)需要用有機(jī)酸、土酸等。為了配制油包酸型乳狀液，需選用“HLB值”（親水親油平衡值）為36的表面活性劑作為W/O型乳化劑，如酰胺類（烷基酰胺）、胺鹽類（十二烷基苯磺酸胺）、脂類（山梨糖醇酐油酸酯span80）等。乳化劑吸附在油和酸水的相界面上形成有韌性的薄膜，可防止酸滴發(fā)生聚結(jié)而破乳。有些原油本身含有表面活性劑（烷基磺酸鹽等），當(dāng)它們與酸水混合，不另加乳化劑，經(jīng)過攪拌也會(huì)形成油包酸型乳狀

13、液。（5）稠化酸稠化酸是指在鹽酸中加入增稠劑（或稱膠凝劑），使酸液粘度增加。這樣降低了氫離子向巖石壁面的傳遞速度；同時(shí)，由于膠凝劑的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，束縛了氫離子的活動(dòng)，從而起到了緩速的作用。高粘度的稠化酸與低粘度的鹽酸溶液相比，酸壓時(shí)還具有能壓成寬裂縫、濾失量小、摩阻低、懸浮固體微粒的性能好等特性。由于目前的這些增稠劑只能在低溫（338K）下使用，在地層溫度較高時(shí)，它們會(huì)很快在酸液中降解，從而使稠化酸變稀。（6）泡沫酸近來使用于水敏性油氣層、低滲透率碳酸鹽巖油氣層的泡沫酸發(fā)展得很快。泡沫酸是用少量的泡沫劑將氣體（一般用氮?dú)猓┓稚⒂谒嵋褐兴瞥?。泡沫酸的粘度高，在排液中可攜帶出對(duì)導(dǎo)流能力有害的微粒

14、。泡沫酸在降低粘土之不利影響方面的作用，使它得到了應(yīng)用。（7）土酸對(duì)碳酸鹽巖地層往往使用鹽酸酸化就能達(dá)到目的，而對(duì)于砂巖地層，由于巖層中泥質(zhì)含量高，碳酸鹽巖含量少，油井泥漿堵塞較為嚴(yán)重而泥餅中碳酸鹽含量又較低，在這種情況下，用普通鹽酸處理常常得不到預(yù)期的效果。對(duì)于這類生產(chǎn)井或注入井多采用10%15%濃度鹽酸和3%8%濃度的氫氟酸與添加劑所組成的混合酸液進(jìn)行處理。這種混合酸液通常稱為土酸。土酸中的氫氟酸（HF）是一種強(qiáng)酸，我國(guó)工業(yè)氫氟酸的濃度一般為40%。氫氟酸對(duì)砂巖中的一切成分（石英、粘土、碳酸鹽等）都有溶蝕能力，但不能單獨(dú)用氫氟酸，而要和鹽酸混合配制成土酸使用，這是由于氫氟酸與碳酸鈣和鈣長(zhǎng)石

15、（硅酸鈣鋁）等反應(yīng)生成氟化鈣沉淀堵塞地層。4.1.2酸液添加劑酸化時(shí)要在酸液中加入某些物質(zhì)，以改善酸液性能和防止酸液在油氣層中產(chǎn)生有害影響，這些物質(zhì)統(tǒng)稱為添加劑。常用的添加劑種類有：緩蝕劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、緩速劑、有時(shí)還加入增粘劑、減阻劑、暫時(shí)堵塞劑及破乳劑等。（1）緩蝕劑緩蝕劑的作用主要在于減緩局部的電池的腐蝕作用。其機(jī)理有三方面： 抑制陰極腐蝕； 抑制陽極腐蝕； 于金屬表面形成一層保護(hù)膜。緩蝕劑的類型不同，其主導(dǎo)作用的方面也不一樣。國(guó)內(nèi)外使用的鹽酸緩蝕劑分為兩大類：無機(jī)緩蝕劑，如含砷化合物（亞砷酸鈉、三氯化砷等）；有機(jī)緩蝕劑，如胺類（苯胺、松香胺）、醛類（甲醛）、喹啉衍生物、烷基吡啶、

16、炔醇類化合物等。有機(jī)緩蝕劑比無機(jī)緩蝕劑的緩蝕效能高，有機(jī)和無機(jī)組成的復(fù)合緩蝕劑緩蝕效果最好，例如炔醇類化合物和碘化物（碘化鉀、碘化鈉）混合成的復(fù)合緩蝕劑，能在120高溫條件下，對(duì)28%HCl起較好的緩蝕效果。（2）表面活性劑酸液中加入表面活性劑，可以降低酸液的表面張力，減少注酸和排除殘酸時(shí)的毛細(xì)管阻力，防止在地層中形成油水乳狀物，便于殘酸的排出。一般較多地采用陰離子型和非離子型表面活性劑，如陰離子型的烷基碘酸鈉（AS），烷基苯磺酸鈉（ABS）和非離子型聚氧乙烯辛基苯酚醚（OP）等。其用量0.1%1%，如證實(shí)油層酸化時(shí)有層內(nèi)確有乳化物生成時(shí)，可于酸中加入破乳劑，如有機(jī)胺鹽類，或季銨鹽類和聚氧乙烯

17、烷基酚類活性劑。（3）穩(wěn)定劑酸液與金屬設(shè)備及井下管柱解除，溶解鐵垢和腐蝕鐵金屬，使酸液含鐵量增多。為防止氫氧化鐵沉淀，避免發(fā)生地層堵塞現(xiàn)象，而加入的某些化學(xué)物質(zhì)，成為穩(wěn)定劑。常用的穩(wěn)定劑有醋酸、檸檬酸，有時(shí)用乙二胺四醋酸（EDTA）及氮川三乙酸鈉鹽（NTA）等（4）增粘劑和減阻劑高粘度酸液能延緩酸巖反應(yīng)速度，增大活性酸的有效作用范圍。常用的增粘劑為部分水解聚丙烯酰胺、羥乙基纖維素等，一般能于150內(nèi)使鹽酸增粘幾個(gè)至十幾個(gè)mPa·s，長(zhǎng)時(shí)間保持良好的粘溫性能。上述增粘劑同時(shí)也是很有效的減阻劑，可使稠化酸的摩阻損失低于水。（5）暫時(shí)堵塞劑將一定數(shù)量的暫時(shí)堵塞劑加入酸液中，隨液流進(jìn)入高滲透

18、層段，可將高滲透層段的孔道暫時(shí)堵塞起來，使以后泵注的酸液進(jìn)入低滲透層段起溶蝕作用。常用的膨脹性聚合物，如聚乙烯、聚甲醛、聚丙烯酰胺等。4.1.3砂巖油氣層的土酸處理砂巖油氣層通常采用水力壓裂增產(chǎn)措施，但對(duì)于膠狀物較多或堵塞嚴(yán)重的砂巖油氣層，也常采用以解堵為目的的常規(guī)酸化處理。砂巖是由砂粒和粒間膠結(jié)物組成，砂粒主要是石英和長(zhǎng)石，膠結(jié)物主要為硅酸鹽類（如粘土）和碳酸鹽類物質(zhì)。砂巖的油氣儲(chǔ)集空間和滲透通道就是砂粒與砂粒之間未被膠結(jié)物完全充填的空隙。砂巖油氣層的酸處理，就是通過酸液溶解砂粒之間的膠結(jié)物和部分砂粒，或孔隙中的泥質(zhì)堵塞物，或其他酸溶性堵塞物以恢復(fù)、提高井底附近地層的滲透率。4.1.3.1砂

19、巖地層土酸處理原理一般地，砂巖油氣層骨架由硅酸鹽顆粒、石英、長(zhǎng)石、燧石及云母構(gòu)成，骨架是原先沉積的砂粒，在原生孔隙空間沉淀的次生礦物是顆粒膠結(jié)物及自生粘土，這意味著巖石初期形成后粘土即沉淀于孔隙空間，這些新沉淀的粘土以空隙鑲嵌或孔隙充填出現(xiàn)。從礦物學(xué)觀點(diǎn)看，影響砂巖反應(yīng)性的因素有兩個(gè)：一是化學(xué)組成，二是表面積。從砂巖礦物組成和溶解度可以看到，對(duì)砂巖地層僅僅使用鹽酸是達(dá)不到處理目的的，一般都用鹽酸和氫氟酸混合的土酸作為處理液。氫氟酸與碳酸鈣反應(yīng)，生成不溶物氟化鈣易二次堵塞地層。依靠土酸液中的鹽酸成分溶蝕碳酸鹽類物質(zhì)，并維持酸液較低的PH值，依靠氫氟酸成分溶蝕泥質(zhì)成分和部分石英顆粒，從而達(dá)到清除井

20、壁的泥餅及地層中的粘土堵塞，恢復(fù)和增加近井地帶的滲透率的目的。土酸的高溶解能力可能局部破壞巖石的結(jié)構(gòu)造成出砂；反應(yīng)后脫落下來的石英和粘土等顆粒隨液流運(yùn)移，堵塞地層。5中性解堵阻垢處理壓裂技術(shù)用中性解堵阻垢劑作為壓裂液，不加支撐劑的壓裂稱為中性壓裂解堵阻垢處理壓裂。中性壓裂解堵阻垢處理過程中一方面靠水力作用形成裂縫，另一方面靠中性解堵阻垢劑的溶蝕作用把裂縫的壁面溶蝕成凹凸不平的表面。停泵卸壓后，裂縫壁面不能完全閉合，具有較高的導(dǎo)流能力，可達(dá)到提高地層滲透性的目的。中性解堵阻垢劑和水力壓裂增產(chǎn)的基本原理和目的都是相同的，目標(biāo)是為了產(chǎn)生有足夠長(zhǎng)度和導(dǎo)流能力的裂縫，減少油氣水滲流阻力。主要差別在于如何

21、實(shí)現(xiàn)其導(dǎo)流性，對(duì)水力壓裂，裂縫內(nèi)的支撐劑阻止停泵后裂縫閉合，酸壓一般不使用支撐劑，而是依靠中性解堵阻垢劑對(duì)裂縫壁面的不均勻刻蝕產(chǎn)生一定的導(dǎo)流能力。因此，中性壓裂解堵阻垢處理壓裂應(yīng)用通常局限于碳酸鹽巖地層，很少用于砂巖地層。因?yàn)榧词故菤浞嵋膊荒苁沟貙涌涛g得到足夠的導(dǎo)流能力的裂縫。但是，在某些含有碳酸鹽充填天然裂縫的砂巖地層中，使用中性壓裂解堵阻垢處理壓裂也可以獲得很好的增產(chǎn)效果。與水力壓裂類似，中性壓裂解堵阻垢處理效果最終也體現(xiàn)于產(chǎn)生的裂縫有效長(zhǎng)度和導(dǎo)流能力。對(duì)中性壓裂解堵阻垢處理，有效的裂縫長(zhǎng)度是受中性解堵阻垢劑的濾失特性、清洗劑巖反應(yīng)速度及裂縫內(nèi)的流速控制的，導(dǎo)流能力取決于處理液對(duì)地層巖石

22、礦物的溶解量以及不均勻刻蝕的程度。由于儲(chǔ)層礦物分布的非均質(zhì)性和裂縫內(nèi)處理液濃度的變化，導(dǎo)致處理液對(duì)裂縫壁面的溶解也是非均勻的，因此本處理液壓裂后能保持較高的裂縫導(dǎo)流能力。6酸處理工藝中性壓裂解堵阻垢處理效果與許多因素有關(guān)，諸如選井選層，選用適宜的中性壓裂解堵阻垢處理技術(shù)，合理地選擇中性壓裂解堵阻垢處理工藝參數(shù)等。為了提高中性壓裂解堵阻垢處理的效果，應(yīng)在中性壓裂解堵阻垢處理機(jī)理的指導(dǎo)下，做好各個(gè)環(huán)節(jié)的工作。6.1中性壓裂解堵阻垢處理井層的選擇一般地說，為了能夠得到較好的處理效果，在選井層方面應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 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。 優(yōu)先選擇鄰井高產(chǎn)而本井低產(chǎn)的井層。

23、對(duì)于多產(chǎn)層的井，一般應(yīng)進(jìn)行選擇性（分層）處理，首先處理低滲透地層。對(duì)于生產(chǎn)歷史較長(zhǎng)的老井，應(yīng)臨時(shí)堵塞開采程度高、油藏壓力已衰減的層位，選擇處理開采程度低的層位。7壓裂、酸化基本原理水力壓裂是油氣井增產(chǎn)、注水井增注的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，廣泛用于低滲透油氣藏的增產(chǎn)改造。近年來，在中、高滲油氣藏的增產(chǎn)改造中取得了很好的效果。酸化是油氣井解除污染、增加產(chǎn)量的另一項(xiàng)重要技術(shù)措施，在砂巖地層改造中發(fā)揮著重要的作用。8壓裂時(shí)間的影響油井在不停生產(chǎn)，在沒有外來能量的補(bǔ)充下，地層能量勢(shì)必會(huì)不斷衰減，壓裂實(shí)施時(shí)間的選取，對(duì)油井產(chǎn)量勢(shì)必產(chǎn)生一定的影響。壓裂實(shí)施時(shí)間越早，地層能量越充足，措施實(shí)施后，增產(chǎn)幅度也就越大。對(duì)

24、于低滲透、特低滲透油藏來說，如果產(chǎn)能未達(dá)到工業(yè)要求，對(duì)油井進(jìn)行壓裂措施改善，不失為一種有效的措施。9中性壓裂解堵阻垢工藝9.1中性壓裂解堵選井選層原則在選井選層時(shí)，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)資料、試井資料及生產(chǎn)情況等進(jìn)行綜合分析，選擇儲(chǔ)量充足，具有一定地層滲透能力和油、氣、水邊界清楚，固井質(zhì)量好的井進(jìn)行中性壓裂解堵阻垢處理。中性壓裂解堵阻垢處理選井選層的工作目標(biāo)是：（1）客觀地描述儲(chǔ)層的油氣儲(chǔ)集性能；（2）客觀地描述儲(chǔ)層的滲濾特征及堵塞特征；（3）推薦可供增產(chǎn)作業(yè)改造的井和層段、一般地，選井選層的基本原則如下：（1）儲(chǔ)層含油氣飽和度高，儲(chǔ)層能量較為充足；（2）產(chǎn)層受污染的井；（3）鄰井高產(chǎn)而本井低產(chǎn)的井；（4

25、）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；（5）產(chǎn)層應(yīng)具有一定的滲透能力；（6）油、氣、水邊界清楚；（7）固井質(zhì)量好和井況好的井。在考慮具體井的中性壓裂解堵阻垢處理方式和中性壓裂解堵阻垢處理規(guī)模時(shí)，應(yīng)對(duì)井的動(dòng)態(tài)資料進(jìn)行綜合分析，確定儲(chǔ)層物性參數(shù)，并根據(jù)物性參數(shù)及油井的歷史情況綜合分析，準(zhǔn)確確定出油氣井產(chǎn)量下降或低產(chǎn)（注水井欠注）的原因以及該井可改造的程度，為中性壓裂解堵阻垢處理作業(yè)提供地質(zhì)依據(jù)。例如，油井位于斷層附近、鼻狀凸起、長(zhǎng)軸等構(gòu)造應(yīng)力強(qiáng)，裂縫較發(fā)育的構(gòu)造部位，巖性條件較好，電測(cè)曲線解釋為具有滲透層的特征，在鉆井過程中有井涌井噴、放空等良好油氣顯示的井，低產(chǎn)的原因主要是儲(chǔ)層污

26、染所致，一般只要進(jìn)行常規(guī)酸化，均能取得較好的酸化效果。9.2施工工藝參數(shù)確定（1）施工排量；砂巖基質(zhì)中性壓裂解堵阻垢處理是在不壓開地層的情況下注入處理?，F(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)表明，地層被壓開往往是導(dǎo)致施工失敗的主要因素，因此必須合理地確定施工壓力和排量。（2）最大注液地面壓力；（3）底層破裂壓力確定；（4）液柱壓力確定；（5）孔眼摩阻確定；（6）井筒摩阻確定；（7）最大水馬力確定。10清潔自轉(zhuǎn)向中性壓裂解堵阻垢處理技術(shù)10.1引言由于表面活性劑獨(dú)特的性能，其在許多油井處理中具有重要和關(guān)鍵性的作用。表面活性劑可以用于降低表面張力、改變潤(rùn)濕性、清除殘余油、作為腐蝕抑制劑等，也可用作反泥漿劑等。如此廣泛的應(yīng)用是由

27、于表面活性劑在不同表面吸附，由此而連接不同溶液本體的能力，以及形成膠束結(jié)構(gòu)的性能。表面活性劑分子由水溶性基團(tuán)（頭部）和油溶性基團(tuán)（尾端）組成。其性能依賴于表面活性劑頭部的大小、尾端的長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)、表面的電荷、離子強(qiáng)度以及溫度等。在轉(zhuǎn)向劑的發(fā)展過程中已經(jīng)使用過聚合物凝膠、泡沫、油溶性樹脂和巖鹽等作為轉(zhuǎn)向劑。然而，這些轉(zhuǎn)向劑的油田應(yīng)用需要解堵阻垢和轉(zhuǎn)向劑注入的多階段交替過程。為了簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)向劑的油田使用，急需一種既具有壓裂解堵功能，又要兼有阻垢作用的處理劑。添加粘彈性表面活性劑體系一般可為上述雙子季銨鹽類表面活性劑，當(dāng)處理液體系進(jìn)入高滲透地層之后，它會(huì)同碳酸鹽基巖發(fā)生反應(yīng)，并在地層中形成條蟲狀酸蝕孔洞。

28、根據(jù)在水中表面活性劑聚集結(jié)構(gòu)的不同，粘彈性壓裂液可分為膠束表面活性劑和泡囊結(jié)構(gòu)表面活性劑。依賴于表面活性劑溶液，上述兩種結(jié)構(gòu)對(duì)于水力壓裂液都可以提供足夠的粘度。對(duì)于一種線形或者交聯(lián)聚合物基壓裂液，液體的粘性主要來自相對(duì)分子質(zhì)量為200×104500×104的聚合物分子之間的相互作用。中性壓裂解堵阻垢處理過程中的添加劑都與其相匹配。地層中堵塞物垢與表便活性劑反應(yīng)，形成長(zhǎng)蠕蟲狀或者棒狀膠束。該種膠束相互纏繞，導(dǎo)致高粘度。與傳統(tǒng)的交聯(lián)流體不同的是，這種新的流體不含如鐵和鋯之類的金屬交聯(lián)劑。因此，特別是在酸性氣井中，不會(huì)因?yàn)榱蚧瘹渑c鐵反應(yīng)而產(chǎn)生不溶的硫化鐵。在油田應(yīng)用中，粘彈性表面

29、活性劑作為解堵阻垢轉(zhuǎn)向劑的主要優(yōu)點(diǎn)是：粘彈性表面活性劑處理液容易制備，具有不產(chǎn)生地層傷害的特性，支撐劑填充層具有高保留傳導(dǎo)性。由于中性壓裂解堵阻垢劑與碳酸鹽反應(yīng)，增高的Ca2+的濃度和中性壓裂解堵阻垢劑的濃度降低，住進(jìn)了中性壓裂解堵阻垢劑中球形結(jié)構(gòu)向蠕蟲型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化，即發(fā)生中性壓裂解堵阻垢劑就地凝膠化，結(jié)果給予中性壓裂解堵阻垢劑較高的粘度。較高的粘度降低了處理液進(jìn)入蚓孔的幾率，因此使所有地層區(qū)域得到解堵處理。解堵處理完成之后，由于溶劑的后沖洗以及與回流時(shí)地層烴類接觸時(shí)，粘性流體被破壞，因而不會(huì)造成地層傷害。由于粘彈性表面活性劑自轉(zhuǎn)向酸液體系容易清除，并且具有延長(zhǎng)的粘度形成時(shí)間，不必當(dāng)烴類返排時(shí)

30、就降低粘度。因此，其與聚合物自轉(zhuǎn)向凝膠酸液相比，具有持續(xù)的轉(zhuǎn)向作用。其在不傷害地層的條件下，可解決長(zhǎng)裸井段解堵處理的困難。通常，傳統(tǒng)的表面活性劑泡囊結(jié)構(gòu)需要很高的表面活性劑濃度，來產(chǎn)生足夠的粘度。而通過加入一種聚合（高分子）電解質(zhì)，可以幫助泡囊結(jié)構(gòu)的形成，并且降低了表面活性劑的使用濃度，同時(shí)提高了該流體的熱穩(wěn)定性。該流體的流變學(xué)性能可通過流體的pH值、表面活性劑濃度、聚合電解質(zhì)的性能以及溫度來調(diào)節(jié)。在預(yù)定的時(shí)間和溫度下，流體內(nèi)含的解聚劑配方可打破該表面活性劑凝膠，并降低該流體的粘度至接近水的粘度。同時(shí)，巖心實(shí)驗(yàn)表明，在處理巖心過程中沒有產(chǎn)生地層傷害。10.2清潔自轉(zhuǎn)向酸體系自轉(zhuǎn)向酸體系主要包括

31、轉(zhuǎn)向酸體系中的轉(zhuǎn)向劑的確定、酸液體系性能的綜合評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)。（1）自轉(zhuǎn)向中性壓裂解堵阻垢處理的特殊性能中性壓裂解堵阻垢處理是一種新型的壓裂處理體系，該體系除了具有常規(guī)的壓裂處理體系的性能外，還具備其特殊的性能，主要有轉(zhuǎn)向性能、緩速性能、破膠性能和保護(hù)儲(chǔ)層性能。（2）自轉(zhuǎn)向劑作用原理自轉(zhuǎn)向酸液體系在與巖石反應(yīng)前，鮮酸的粘度與清水相當(dāng)，隨著酸巖反應(yīng)的進(jìn)行，pH值升高，壓裂處理在巖石除垢處理的孔、縫表面形成粘度大于1000mPa·s的凝膠。高的液相粘度減緩了處理液向已反應(yīng)的巖石表面擴(kuò)散的過程，也增加了處理液在高滲透層的滲透阻力，從而使鮮酸繼續(xù)向深部穿透和轉(zhuǎn)向其他的低滲和污染嚴(yán)重的儲(chǔ)層。酸液作

32、業(yè)后反排時(shí)，高粘處理殘液在接觸含有烴類的有機(jī)物后，又會(huì)徹底破膠，無需外加任何破膠劑。破膠后的粘度相當(dāng)于清水，只需很小的壓力就可反排徹底且無任何殘留物，對(duì)改造的儲(chǔ)層具有良好的保護(hù)作用，從而達(dá)到對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行高效改造。（3）緩速性能的評(píng)價(jià)中性壓裂解堵阻垢處理主要是通過吸附在巖石表面形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)束縛絡(luò)合反應(yīng)的活動(dòng)降低處理反應(yīng)速度。隨著處理反應(yīng)的不斷進(jìn)行，處理殘液粘度不斷提高，減小了處理液向地層巖石表面擴(kuò)散的速度，增強(qiáng)了對(duì)多孔介質(zhì)的降濾失作用，這樣就增長(zhǎng)了新鮮處理液的作用距離，同時(shí)可利用其顯著的降阻性能，以提高處理效果。11壓裂酸化作業(yè)中儲(chǔ)層傷害機(jī)理酸化壓裂作為油氣井重要的增產(chǎn)和投產(chǎn)措施，在石油工業(yè)生產(chǎn)中

33、得到了廣泛的應(yīng)用。特別是對(duì)于受到傷害的儲(chǔ)集層，把壓裂酸化作為投產(chǎn)措施，能在一定程度上解除堵塞物，恢復(fù)油氣井產(chǎn)能。然而，壓裂酸化措施也潛在著對(duì)儲(chǔ)集層造成新的傷害的危險(xiǎn)。在油氣井生產(chǎn)的許多實(shí)踐中，采用酸化壓裂措施后，油氣井產(chǎn)能并未得到恢復(fù)或提高。相反，有的井卻在酸化壓裂措施后造成減產(chǎn)。各油田都普遍存在這種情況，只是程度不同而已。據(jù)一些資料表明，酸化、壓裂成功率普遍低于70%，其中壓裂成功率稍高，碳酸鹽巖儲(chǔ)集層前置液酸壓成功率較低，碳酸鹽巖儲(chǔ)集層鹽酸直接酸壓成功率較高。而在大量的砂巖儲(chǔ)集層酸化中，作業(yè)由于使用HF作為處理液的主體酸，有時(shí)對(duì)地層造成的傷害比較嚴(yán)重，使砂巖儲(chǔ)集層酸化成功率最低。即使是壓裂

34、酸化取得成功的井例，壓裂酸化措施本身也可能對(duì)儲(chǔ)集層帶來傷害，使該項(xiàng)措施不能發(fā)揮最大效益。因此，重視壓裂酸化措施過程中對(duì)儲(chǔ)集層的保護(hù)有兩點(diǎn)實(shí)際意義：其一，可以提高解堵成功率，有效的恢復(fù)油氣井產(chǎn)能；其二，可以最大限度地發(fā)揮壓裂酸化作用的效果，達(dá)到少投入多產(chǎn)出的目的。在新油田勘探階段壓裂酸化作為一種投產(chǎn)措施，其作用更為突出。在新油田的勘探階段，由于各種儲(chǔ)集層參數(shù)資料缺乏，鉆井完井過程中儲(chǔ)集層難免受到傷害，使油氣井測(cè)試不具備工業(yè)產(chǎn)能。在這種井成功地采用壓裂酸化措施，解除儲(chǔ)集層堵塞，恢復(fù)原有產(chǎn)能，從而有助于新油田的發(fā)現(xiàn)；反之，如果措施失敗，將會(huì)漏掉產(chǎn)層，降低勘探成功率。11. 1酸化作業(yè)中儲(chǔ)集層傷害由于

35、儲(chǔ)集層巖石成分、結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)集層中流體的不同，導(dǎo)致酸化技術(shù)的復(fù)雜性，使得有的酸化作業(yè)不但不能解除原有儲(chǔ)集層堵塞，反而可能帶來對(duì)儲(chǔ)集層進(jìn)一步的傷害。因此，酸化作業(yè)中如何采取積極有效的措施，保護(hù)儲(chǔ)集層使酸化作業(yè)充分發(fā)揮其效益成了酸化中的首要問題。在酸化施工過程中，由于設(shè)計(jì)及處理不當(dāng)，可能造成嚴(yán)重的儲(chǔ)集層傷害。最常見的儲(chǔ)集層傷害主要在于酸化后二次產(chǎn)物的沉淀，酸液與儲(chǔ)集層巖石，流體的不配伍以及儲(chǔ)集層潤(rùn)濕性的改變，毛管力的產(chǎn)生，酸化后疏松顆粒及微粒的脫落后運(yùn)移堵塞、產(chǎn)生乳化劑等。11.1. 1酸液與儲(chǔ)集層流體的配伍性（1）儲(chǔ)集層原油與酸液的配伍性當(dāng)酸液與儲(chǔ)集層中含瀝青原油接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生酸渣。酸渣由瀝青、樹脂

36、、石蠟和其他高分子碳?xì)浠衔锝M成，是一種膠狀的不溶性產(chǎn)物，一旦產(chǎn)生，會(huì)對(duì)儲(chǔ)集層帶來永久性傷害，一般很難消除。原油中的瀝青物質(zhì)是以膠態(tài)分散相形式存在，它是以高相對(duì)分子質(zhì)量的聚芳烴分子為核心。此核心被較低相對(duì)分子質(zhì)量的中性樹脂和石蠟包圍，周圍靠吸附著較輕的芳香族特性較少的組分所組成。在無化學(xué)變化時(shí)，這種膠態(tài)分散相相當(dāng)穩(wěn)定，但當(dāng)與酸接觸時(shí)，酸與原油在油酸界面上開始反應(yīng)，并形成不溶性薄層，該薄層的凝聚導(dǎo)致酸渣顆粒的形成。研究表明，在酸液中若不加入適當(dāng)?shù)目顾嵩砑觿?，一般都有產(chǎn)生酸渣的危險(xiǎn)，且用酸濃度越高，酸渣生成越多，如圖 1所示。當(dāng)酸液中含有一定量的Fe3+和Fe2+時(shí)，將大大增加酸渣的生成量，其中

37、Fe3+針對(duì)酸渣的影響特別明顯，如圖 2所示。（2）儲(chǔ)集層中水與酸液的配伍性儲(chǔ)集層中水與酸接觸帶來的危害，主要是反應(yīng)生成沉淀。若不考慮注入酸液與巖石反應(yīng)，酸與儲(chǔ)集層中水接觸產(chǎn)生的危害不大。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，用不同配方的酸液與NaHCO3型儲(chǔ)集層水反應(yīng)，在80條件下反應(yīng)4h，未產(chǎn)生不溶物，但冷卻后可見到少量沉淀物。但要注意，當(dāng)儲(chǔ)集層中水富含Na+，K+，Mg2+，Ca2+，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+，Al3+等時(shí)（這些離子有些是原儲(chǔ)集層水中本身就存在的，這些是由于酸化過程中不斷產(chǎn)生的），酸液特別是HF將與這些離子作用而產(chǎn)生有害沉淀物。因此，酸化時(shí)要設(shè)法避免HF與儲(chǔ)集層水接觸。11.1. 2酸液與儲(chǔ)集層巖石的

38、配伍性儲(chǔ)集層巖石礦物成分復(fù)雜，酸液注入后對(duì)不同礦物產(chǎn)生的溶解機(jī)理不同，會(huì)帶來不同類型和不同程度的儲(chǔ)集層傷害。粘土礦物普遍存在于油、氣儲(chǔ)集層中，最常見的是蒙脫石、伊利石、混層粘土（以伊利石蒙脫石為主）、高嶺石以及綠泥石。不同的粘土礦物，其組成、結(jié)構(gòu)以及理化性質(zhì)不同，酸液對(duì)其反應(yīng)亦各異，產(chǎn)生的傷害機(jī)理也不同。（1）酸液引起粘土礦物膨脹酸液注入含蒙脫石或伊利石蒙脫石含量較高的儲(chǔ)集層，酸液中水被蒙脫石所吸收，引起這類粘土礦物的膨脹。特別是高含Na蒙脫石類粘土，膨脹體積可達(dá)610倍，因而使孔道變窄甚至堵死孔道，使儲(chǔ)集層喪失滲透性。即使酸液溶解掉部分粘土礦物，也很難抵消其造成的傷害。（2）酸液的沖刷及溶解

39、作用造成微粒運(yùn)移高嶺石類粘土在儲(chǔ)集層中大多松散地附著在沙粒表面，隨著酸液的沖刷，剝落下來的微粒將發(fā)生遷移，造成空隙喉道的堵塞，進(jìn)而降低滲透率。伊利石類粘土在砂巖中可以形成大體積的微孔（蜂窩狀），這些微孔可以束縛酸中水，有時(shí)在空隙中還可發(fā)育成類似毛狀的晶體，增加了空隙的彎曲性，降低滲透率。在酸化過程中或酸化后隨酸液或流體流動(dòng)而破碎遷移，引起孔道堵塞。不論是哪類粘土礦物，酸化過程中酸溶解膠結(jié)物不同程度地使儲(chǔ)集層顆?；蛭⒘Ｋ缮ⅲ撀涠\(yùn)移堵塞，這些微粒隨酸液的流動(dòng)攪拌極易促進(jìn)酸液與儲(chǔ)集層中原油一起形成穩(wěn)定的乳化液，產(chǎn)生液堵。（3）酸液溶解含鐵礦物產(chǎn)生不溶產(chǎn)物綠泥石類粘土是水合鋁硅酸鹽，常常含有大量的

40、Fe和Mg，對(duì)酸和含氧的水非常敏感，它很容易溶于稀酸，用酸處理時(shí)可以被溶解掉，但當(dāng)酸耗盡時(shí)，F(xiàn)e3+可以再次以氫氧化鐵凝膠沉淀出來，堵塞儲(chǔ)集層，這種情況特別是酸液未加螯合劑時(shí)，更為嚴(yán)重。（4）酸化后產(chǎn)物的結(jié)垢酸化過程中產(chǎn)生過剩的Ca2+，在酸化后若不能及時(shí)排出，將與油層中的CO2作用生成碳酸鈣再次沉淀結(jié)垢，這些垢與砂子及重油等伴隨一起堵塞儲(chǔ)集層。（5）酸化產(chǎn)生液堵和巖石潤(rùn)濕性改變酸液注入儲(chǔ)集層后，井壁附近含水大大增加，當(dāng)水油流度比大于1時(shí)會(huì)出現(xiàn)水鎖，因此應(yīng)加強(qiáng)酸化后排液工作。酸液中的表面活性劑可能改變巖石潤(rùn)濕性引起儲(chǔ)集層傷害，若酸化時(shí)形成乳化、泡沫等，兩相流動(dòng)阻力增大，特別是當(dāng)氣泡、液滴流經(jīng)喉

41、道時(shí)，產(chǎn)生賈敏效應(yīng)封堵喉道。11. 1.3酸液與儲(chǔ)集層礦物反應(yīng)產(chǎn)生二次沉淀?yè)p害在酸化過程中，酸溶解礦物以擴(kuò)大空隙或裂隙空間。但若溶解后的產(chǎn)物再次沉淀出來，則會(huì)重新堵塞孔道。酸化后的再次沉淀物一般如下：（1）鐵質(zhì)沉淀在酸化時(shí)，除上述綠泥石被溶解釋放出鐵離子之外，儲(chǔ)集層中其他礦物的溶解也可能釋放鐵離子。此外，酸液本身在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)過程中都污染有鐵離子（一般含量為180ppm左右）。其中軋屑、鱗屑等外來溶于酸液中的鐵大多為三價(jià)，而儲(chǔ)集層礦物溶于酸中的鐵多為二價(jià)（黃鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦）。這些鐵離子可以水化沉淀或與儲(chǔ)集層內(nèi)部物質(zhì)反應(yīng)生成沉淀。殘酸pH值的改變鐵在酸中的溶解度與酸液的pH值有密切關(guān)系，三價(jià)

42、鐵離子（Fe3+）在酸液pH值為2.2時(shí)就開始以Fe（OH）3的形式產(chǎn)生沉淀，當(dāng)pH值為3.2時(shí)，F(xiàn)e3+完全沉淀；二價(jià)鐵離子（Fe2+）只有在pH值達(dá)到7以上才開始沉淀。由于殘酸通常能達(dá)到的最大pH值為5.5左右，因此，在殘酸排除儲(chǔ)集層之前，引起堵塞的主要是三價(jià)鐵離子的沉淀。鐵離子與儲(chǔ)集層中硫化氫反應(yīng)當(dāng)酸化含硫化氫的油氣儲(chǔ)集層時(shí)，酸化產(chǎn)生的Fe3+與H2S相遇要發(fā)生氧化還原反應(yīng)（H2S為還原劑）和沉淀反應(yīng)。2Fe3+ H2S S 2Fe2+ 2H+Fe3+ 3H2O Fe（OH）3 3H+ 其結(jié)果生成硫和氫氧化鐵沉淀，另一方面二價(jià)鐵離子與H2S反應(yīng)也會(huì)生成沉淀： Fe2+ H2S FeS 2

43、H+FeS在酸液pH值升到1.9時(shí)便開始沉淀，當(dāng)pH值升值3.55時(shí)，則完全沉淀。因此對(duì)于含有H2S的井，無論是三價(jià)鐵離子還是二價(jià)鐵離子都能形成沉淀，故需添加性能較好的鐵離子穩(wěn)定劑。鐵與瀝青質(zhì)原油結(jié)合當(dāng)酸化作業(yè)時(shí)，瀝青質(zhì)原油對(duì)Fe3+、Fe2+非常敏感。形成的鐵化物即為酸渣形式的膠體沉淀，既可堵塞儲(chǔ)集層，又是一種乳化穩(wěn)定劑，促使瀝青膠質(zhì)堵塞儲(chǔ)集層。（2）氫氟酸反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)生沉淀砂巖儲(chǔ)集層酸化使用的酸液，不論屬于何種體系，其主要酸都為HF，HF與儲(chǔ)集層礦物反應(yīng)后可產(chǎn)生多種沉淀，這歷來受到人們的重視。鈣鹽沉淀HF與CaCO3反應(yīng)生成細(xì)白粉末狀氟化鈣沉淀。 CaCO3 2HF CaF2 H2O CO2

44、CaF2很容易沉淀，但由于CaF2粒子很小而且分散，若能在流動(dòng)通道中移動(dòng)，可減少其堵塞作用。CaF2沉淀是由于酸液在儲(chǔ)集層中停留時(shí)間太長(zhǎng)，并且隨著酸的消耗，pH值上升所致。加入HCl可增加CaF2的溶解度，減輕傷害。一般情況下保持低pH值和適當(dāng)?shù)年P(guān)井時(shí)間，是防止CaF2大量沉淀的行之有效的措施。Na鹽和K鹽沉淀氫氟酸與砂子及粘土等反應(yīng)產(chǎn)生氟硅酸和氟鋁酸。SiO2 6HF H2SiF6 2H2OAl2Si4O10 ( OH ) 236HF 4H2SiF6 12H2O 2H3AlF6NaAlSi3O8 22HF 3H2SiF6 AlF3 NaF 8H2O氫氟酸與砂子及粘土反應(yīng)生成的兩種酸，又將與儲(chǔ)

45、集層巖石中或儲(chǔ)集層水中的鉀、鈉等離子反應(yīng)產(chǎn)生不溶性沉淀物。H2SiF6 2Na+ Na2SiF62H+H2SiF6 2K+ K2SiF62H+H2AlF6 3Na+ Na3AlF63H+H2AlF6 3K+ K3AlF63H+這些氟硅酸鹽和氟鋁酸鹽是膠狀物質(zhì)，沉淀下來后可占據(jù)大量的空隙空間，它們牢牢地粘附在巖石表面上，產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p害。水化硅沉淀研究表明，水化硅的生成是由于HF與砂巖反應(yīng)后的殘酸再與粘土礦物發(fā)生二次反應(yīng)的結(jié)果。當(dāng)酸化時(shí)，隨著HF的不斷消耗，當(dāng)游離F濃度減至13mol/L時(shí)，最初溶解于酸中的硅又將以水化硅膠態(tài)沉淀下來。其反應(yīng)方程式如下：Al2SiO5 (OH) 4 18HF 2H2S

46、iF6 2AlF3 9H2O H2SiF6 4H2O Si (OH) 46HF 水化硅在巖石基質(zhì)內(nèi)沉淀會(huì)傷害儲(chǔ)集層。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)用H2SiF6（殘酸液）巖心滲透率下降20%左右。然而，由于產(chǎn)生的膠狀水化硅沉淀覆蓋于粘土表面，對(duì)其水敏性產(chǎn)生一定的抑制作用。為了減輕水化硅沉淀，酸化后可迅速排液。研究表明，殘酸在巖心中停留的時(shí)間越長(zhǎng)，水化硅沉淀量越多。HF濃度越低，溶解的硅越少，沉淀出的硅自然也少。注水井可采用過量沖洗，將近井帶的殘酸驅(qū)至遠(yuǎn)離井壁。11. 1.4妨礙酸反應(yīng)的有機(jī)覆蓋層處理后對(duì)油層的損害酸化中存在的一個(gè)普遍問題是酸不能穿透巖石或結(jié)垢表面上的有機(jī)覆蓋層而使處理失敗。這對(duì)瀝青質(zhì)原油的儲(chǔ)集層尤為

47、突出。這類儲(chǔ)集層酸化前，采用溶劑或酸/溶劑混合物作預(yù)處理，也可采用注熱油處理。但若施工不當(dāng)，把被溶解的有機(jī)沉淀物注到儲(chǔ)集層中，發(fā)生再沉淀，也會(huì)堵塞儲(chǔ)集層。酸化時(shí)則要在酸液中加入抗酸渣劑以免酸與原油作用產(chǎn)生酸渣。11.1.5添加劑選擇不當(dāng)會(huì)造成儲(chǔ)集層損害針對(duì)不同儲(chǔ)集層巖石和流體，酸液中應(yīng)加入相應(yīng)的添加劑，加入的添加劑應(yīng)在使用類型和用量上精確設(shè)計(jì)，否則達(dá)不到防止傷害，提高酸化效果的目的。11.1.6酸液濾失造成的損害濾失問題發(fā)生在各種酸化施工過程中，當(dāng)碳酸鹽巖基質(zhì)酸化時(shí)，酸液沿大孔道競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)的結(jié)果是產(chǎn)生溶蝕孔道，大多數(shù)酸液進(jìn)入溶蝕孔不斷加長(zhǎng)和擴(kuò)大溶蝕孔而提高近井帶流體滲流能力，酸液沿溶蝕孔向基巖發(fā)

48、生漏失，漏失直接影響溶蝕孔的長(zhǎng)度和大小。碳酸鹽巖酸壓主要靠酸蝕縫來提高儲(chǔ)集層流體滲透能力；酸壓時(shí)縫壁也會(huì)產(chǎn)生溶蝕孔，但這些溶蝕孔帶來的后果是增加了酸液沿縫壁的濾失，溶蝕孔越多、越大，酸液向儲(chǔ)集層中濾失的液量越多，直接影響酸蝕縫長(zhǎng)和縫寬，而影響酸蝕縫的導(dǎo)流能力，降低酸壓效果。 酸液濾失造成的儲(chǔ)集層傷害，一是酸液或前置液滲入細(xì)微的粒間孔道，產(chǎn)生毛管阻力，返排時(shí)壓差不能克服毛管阻力，造成這些流道的液阻；二是酸液中固相顆粒，酸液溶蝕下來的儲(chǔ)集層微粒，特別是高粘前置液中殘?jiān)仍诳椎乐羞\(yùn)移堵塞孔道，并在裂縫壁面形成濾餅。酸壓后若這種堵塞不能解除，給儲(chǔ)集層流體流動(dòng)帶來阻力。酸液中基液滲入基巖后，使基巖中的水

49、敏性礦物膨脹吸附或遷移，減小粒間孔道或堵塞。因此，酸液的濾失可能帶來較大的傷害，嚴(yán)重時(shí)可能使酸壓措施完全失效，實(shí)際工作中應(yīng)重視酸液濾失問題。11. 1.7施工參數(shù)選擇不當(dāng)酸化施工參數(shù)包括酸濃度、施工泵壓、施工排量、酸液用量等。酸濃度對(duì)酸化效果的影響占首要地位。酸濃度高，溶解一定量曠物需酸量少。但濃度過高一是緩蝕問題難以解決，可能嚴(yán)重腐蝕管材而引人大量鐵離子等有害物進(jìn)入儲(chǔ)集層造成傷害；二是可能大量溶蝕基質(zhì)顆粒，在砂巖儲(chǔ)集層中造成巖石骨架的破壞，引起大量出砂或儲(chǔ)集層坍塌，進(jìn)而堵塞儲(chǔ)集層流道。因此，酸液濃度的選擇要結(jié)合室內(nèi)溶解試驗(yàn)和巖心流動(dòng)試驗(yàn)確定。施工泵壓的選擇對(duì)于基質(zhì)酸化而言，要根據(jù)儲(chǔ)集層吸酸能

50、力限制泵壓，不能壓破儲(chǔ)集層，否則可能造成壓破遮擋層，引起油井過早見氣、見水，產(chǎn)生兩相流動(dòng)，過早消耗儲(chǔ)集層能量。砂巖基質(zhì)酸化壓破儲(chǔ)集層后，酸主要沿裂縫流動(dòng)，不能達(dá)到解除其他部位儲(chǔ)集層傷害的目的。此外，酸化結(jié)束時(shí)，裂縫立即閉合，由于不能形成酸蝕裂縫導(dǎo)致產(chǎn)生的懸浮物和沉淀物不能排出儲(chǔ)集層造成新的傷害。酸液用量要選擇適當(dāng)，解堵酸化設(shè)計(jì)用酸量應(yīng)以剛好解堵為佳，過多的酸量進(jìn)入儲(chǔ)集層時(shí)，若不能順利返排將帶來上述一系列儲(chǔ)集層傷害問題。11. 1.8施工過程引入的儲(chǔ)集層傷害配酸過程中操作不嚴(yán)格，使用不清潔的基液引入固體顆粒雜質(zhì)、細(xì)菌等帶人儲(chǔ)集層造成傷害。臟管柱洗井不好將管中雜物及銹垢等帶人儲(chǔ)集層造成堵塞且有些雜

51、物與酸作用產(chǎn)生二次沉淀。例如，酸從油管注入，由套管環(huán)空返出，帶出一噸多從管子上清除下來的油污和固體，按一般的程序，這些污泥固體混合物將在酸之前注入儲(chǔ)集層，其對(duì)儲(chǔ)集層的傷害可想而知。因此，施工中注意酸液的配制過程，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求配酸，注液時(shí)清洗凈管材，將大大減少酸化對(duì)儲(chǔ)集層的傷害，提高酸化效果。酸化過程對(duì)儲(chǔ)集層造成的傷害原因很多，但只要認(rèn)真處理酸化中每一個(gè)環(huán)節(jié)，始終考慮到儲(chǔ)集層保護(hù)問題，采取一些必要的措施就能防止或減輕傷害，使酸化技術(shù)充分發(fā)揮其效盆。11.2壓裂作業(yè)中造成的儲(chǔ)集層傷害壓裂是油氣井增產(chǎn)、水井增注的有效措施之一。特別適于低滲透油氣藏的整體改造，也是解除儲(chǔ)集層傷害，恢復(fù)油氣井產(chǎn)能的重要

52、手段。理論上講，壓裂形成的高導(dǎo)流能力填砂裂縫 ，大大改善了儲(chǔ)集層流體向井內(nèi)流動(dòng)的能力，因而壓裂后必然提高油氣井產(chǎn)能。然而在實(shí)際壓裂施工中，并非每口壓裂井都能獲得成功，有的井經(jīng)壓裂后增產(chǎn)幅度很小，有的甚至造成減產(chǎn)。事實(shí)上，壓裂作業(yè)中壓裂液進(jìn)入儲(chǔ)集層后，總會(huì)干擾儲(chǔ)集層原有平衡條件，給儲(chǔ)集層帶來某些傷害。壓裂措施本身包含了改善儲(chǔ)集層和傷害儲(chǔ)集層雙重作用，當(dāng)前者占主導(dǎo)時(shí)壓裂增產(chǎn)；反之則造成減產(chǎn)。為了獲得增產(chǎn)效果，就應(yīng)充分發(fā)揮其改善儲(chǔ)集層的作用，盡量減少傷害儲(chǔ)集層的因素。11. 2.1壓裂液在儲(chǔ)集層中滯留產(chǎn)生液堵在壓裂施工中，向儲(chǔ)集層注入了大量壓裂液，壓裂液沿縫壁滲濾人儲(chǔ)集層，改變了儲(chǔ)集層中原始含油飽和

53、度，并產(chǎn)生兩相流動(dòng)，流動(dòng)阻力加大。毛管力的作用致使壓裂后返排困難和流體流動(dòng)阻力增加。如果儲(chǔ)集層壓力不能克服升高的毛細(xì)管力，則出現(xiàn)嚴(yán)重和持久的水鎖。故選擇壓裂液時(shí)首先應(yīng)考慮壓裂液向儲(chǔ)集層的滲濾引起流動(dòng)阻力增加，儲(chǔ)集層壓力能否克服該附加阻力。壓裂流體導(dǎo)致的儲(chǔ)集層傷害主要是毛細(xì)管堵塞。利用雙相二維差分模型研究氣層壓裂時(shí)，也認(rèn)為儲(chǔ)集層壓力如幣能克服毛管壓力，將出現(xiàn)嚴(yán)重水鎖現(xiàn)象。因毛細(xì)管力正比于表面張力，壓裂液破膠后表面張力增大導(dǎo)致毛管力增大，造成儲(chǔ)集層傷害。在低滲儲(chǔ)集層壓裂時(shí)，努力降低壓裂流體的表面張力，是減少儲(chǔ)集層傷害的重要一環(huán)，添加低相對(duì)分子質(zhì)量醇類及高效表面張力降低劑，可有效地降低表面張力，減輕 對(duì)儲(chǔ)集層的傷害。注入CO2或N2幫助排液町減小毛管力，從而減小液體滯留。注入CO2還可使壓裂液的pH值降低，減少沉淀生成。11. 2.2壓裂液殘?jiān)鼘?duì)儲(chǔ)集層造成的損害殘液的來源是基液和成膠物質(zhì)中的不溶物、防濾失劑或支撐劑的微粒及由于壓裂液對(duì)儲(chǔ)集層巖石的侵泡沖刷作用而脫落下來的微粒。例如龍膠壓裂液殘?jiān)?/p>