第五章：酸化工藝技術(shù)

1、第五章第五章 酸酸 化化概述概述一酸化概念一酸化概念酸化酸化：利用酸液的溶蝕作用及向地層擠酸時(shí)的水利作用，解利用酸液的溶蝕作用及向地層擠酸時(shí)的水利作用，解除油氣層堵塞，擴(kuò)大和連通油層孔隙，恢復(fù)和提高油氣層近井除油氣層堵塞，擴(kuò)大和連通油層孔隙，恢復(fù)和提高油氣層近井地帶的滲透率，從而提高采收率。地帶的滲透率，從而提高采收率。二酸處理的目的和作用二酸處理的目的和作用1目的：目的：油水井增產(chǎn)增注。油水井增產(chǎn)增注。 2作用：作用： 解除生產(chǎn)井和注水井井底附近的污染，清除孔隙解除生產(chǎn)井和注水井井底附近的污染，清除孔隙或裂縫中的堵塞物質(zhì)，或者溝通或裂縫中的堵塞物質(zhì)，或者溝通(擴(kuò)大擴(kuò)大)地層原有孔隙或地層原有

2、孔隙或裂縫，提高地層滲透率，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增注。裂縫，提高地層滲透率，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增注。三酸化工藝類型三酸化工藝類型（一）酸洗（一）酸洗概念概念：將少量酸液注入井筒內(nèi)，清除井筒孔眼中酸溶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。主要用來(lái)性顆粒和鉆屑及結(jié)垢等，并疏通射孔孔眼。主要用來(lái)清除井筒表面或炮眼上沉積的酸溶性污垢。清除井筒表面或炮眼上沉積的酸溶性污垢。 （二）常規(guī)酸化（基質(zhì)酸化）（二）常規(guī)酸化（基質(zhì)酸化）概念概念：是在低于地層破裂壓力條件下泵注酸液，依靠是在低于地層破裂壓力條件下泵注酸液，依靠酸液的溶蝕作用解除近井地帶的污染和堵塞，提高滲酸液的溶蝕作用解除

3、近井地帶的污染和堵塞，提高滲透率。透率。（三）酸壓（酸化壓裂）（三）酸壓（酸化壓裂）概念概念：是在高于底層破裂壓力下將酸液注入地層，在是在高于底層破裂壓力下將酸液注入地層，在地層中形成裂縫，通過(guò)酸液對(duì)裂縫壁面物質(zhì)的不均勻地層中形成裂縫，通過(guò)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。溶蝕，形成高導(dǎo)流能力的裂縫。5 51 1 酸化增產(chǎn)增注原理酸化增產(chǎn)增注原理一一油油層層巖巖石石的的類類型型碳碳酸酸鹽鹽巖巖砂砂巖巖（1）主要礦物成分）主要礦物成分：方解石（方解石（CaCOCaCO3 3）、）、 白云石白云石CaMg(COCaMg(CO3)2（2）儲(chǔ)集空間）儲(chǔ)集空間：溶洞、裂縫、孔隙。溶洞

4、、裂縫、孔隙。（3）酸化目的：）酸化目的：解除堵塞、擴(kuò)大和溝通原解除堵塞、擴(kuò)大和溝通原 有裂縫和孔隙，提高采收率。有裂縫和孔隙，提高采收率。其中：其中：CaCO3含量含量超過(guò)超過(guò)50%叫叫石灰?guī)r，石灰?guī)r， CaMg(CO3)2含量超過(guò)含量超過(guò)50%叫白云叫白云巖。巖。（3）酸化目的）酸化目的：通過(guò)酸液溶解砂粒間的膠結(jié)物和部分砂粒，或孔通過(guò)酸液溶解砂粒間的膠結(jié)物和部分砂粒，或孔隙中的泥質(zhì)堵塞物及其它結(jié)垢物，以恢復(fù)提高井底附近地層的滲透率。隙中的泥質(zhì)堵塞物及其它結(jié)垢物，以恢復(fù)提高井底附近地層的滲透率。主要由長(zhǎng)石長(zhǎng)石（如 NaAISi3O8 鈉長(zhǎng)石）和石英石英（SiO2）組成。（1）主要礦）主要礦

5、物成分物成分砂粒砂粒膠結(jié)物膠結(jié)物雜質(zhì)雜質(zhì)主要由粘土粘土（高嶺石Al4(Si4O10)(HO)8、伊利石、蒙脫石等）和碳酸鹽礦物碳酸鹽礦物組成。 主要由主要由Fe3+ Fe2+的氧化物及鹽類組成。的氧化物及鹽類組成。（2）儲(chǔ)集空間）儲(chǔ)集空間：孔隙（毛細(xì)管）孔隙（毛細(xì)管）二酸化機(jī)理二酸化機(jī)理（一）碳酸鹽巖酸化機(jī)理（一）碳酸鹽巖酸化機(jī)理2 2碳酸鹽巖地層的鹽酸處理機(jī)理碳酸鹽巖地層的鹽酸處理機(jī)理： 通過(guò)控制（或延緩）酸化速度，來(lái)解除孔隙、裂縫中的堵塞物通過(guò)控制（或延緩）酸化速度，來(lái)解除孔隙、裂縫中的堵塞物質(zhì)，擴(kuò)大溝通油氣巖層原有的孔隙和裂縫，提高油氣層滲透性。質(zhì)，擴(kuò)大溝通油氣巖層原有的孔隙和裂縫，提高

6、油氣層滲透性。 1 1）鹽酸與碳酸鹽巖的化學(xué)反應(yīng)）鹽酸與碳酸鹽巖的化學(xué)反應(yīng) 2HCl + CaCO3 CaCl2 + H2O + CO2 4HCl + CaMg(CO3)2 CaCl2 + MgCI2 + 2H2O + 2CO2反應(yīng)物：反應(yīng)物：氯化鈣、氯化鎂氯化鈣、氯化鎂全部溶于殘酸中，二氧化碳?xì)怏w小部全部溶于殘酸中，二氧化碳?xì)怏w小部分溶解到地層液體中，大部分分散在殘酸溶液中一起排出。分溶解到地層液體中，大部分分散在殘酸溶液中一起排出。鹽酸的濃度越高，其溶蝕能力越強(qiáng)，但腐蝕也越厲害。解決鹽酸的濃度越高，其溶蝕能力越強(qiáng)，但腐蝕也越厲害。解決了腐蝕問(wèn)題，使用高濃度鹽酸酸化效果較好。酸化是鹽酸被消了

7、腐蝕問(wèn)題，使用高濃度鹽酸酸化效果較好。酸化是鹽酸被消耗的過(guò)程，其進(jìn)行的快慢可用耗的過(guò)程，其進(jìn)行的快慢可用酸巖反應(yīng)速度酸巖反應(yīng)速度表示。表示。1 1酸液類型：酸液類型：鹽酸鹽酸HCL HCL 其濃度由地層性質(zhì)而定。其濃度由地層性質(zhì)而定。 酸巖反應(yīng)是復(fù)相反應(yīng)（復(fù)相：是指固酸巖反應(yīng)是復(fù)相反應(yīng)（復(fù)相：是指固液反應(yīng)系統(tǒng)。）其液反應(yīng)系統(tǒng)。）其特點(diǎn)是反應(yīng)只在酸巖界面上進(jìn)行，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是特點(diǎn)是反應(yīng)只在酸巖界面上進(jìn)行，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是酸液中的氫酸液中的氫離子與巖石礦物反應(yīng)生成金屬離子離子與巖石礦物反應(yīng)生成金屬離子。如圖。如圖5151所示，其反應(yīng)所示，其反應(yīng)過(guò)程可看成由以下三個(gè)步驟組成：過(guò)程可看成由以下三個(gè)步驟組成：

8、反應(yīng)生成物反應(yīng)生成物 CO2 2氣泡離開巖面。氣泡離開巖面。（1 1）酸巖反應(yīng)速度概念）酸巖反應(yīng)速度概念（2 2）酸巖反應(yīng)過(guò)程）酸巖反應(yīng)過(guò)程2Ca2 2）酸巖反應(yīng)速度）酸巖反應(yīng)速度酸液中的酸液中的 傳遞到碳酸鹽巖表面；傳遞到碳酸鹽巖表面； 在巖面與碳酸鹽巖進(jìn)行反應(yīng)；在巖面與碳酸鹽巖進(jìn)行反應(yīng)；HH 單位時(shí)間內(nèi)酸濃度的降低值，單位單位時(shí)間內(nèi)酸濃度的降低值，單位 mol/L S mol/L S ?；騿挝??；騿挝粫r(shí)間內(nèi)巖石單位反應(yīng)面積的溶蝕量，單位時(shí)間內(nèi)巖石單位反應(yīng)面積的溶蝕量，單位 mg/ cm S mg/ cm S 。2Mg圖圖51 51 酸巖反應(yīng)系統(tǒng)示意圖酸巖反應(yīng)系統(tǒng)示意圖 圖圖52 52 擴(kuò)散

9、邊界層的濃度分布擴(kuò)散邊界層的濃度分布H H+ 在巖面上與碳酸鹽巖的反應(yīng)。在巖面上與碳酸鹽巖的反應(yīng)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：速度快，速度快，H+H+接觸巖接觸巖面，立刻完成。面，立刻完成。H H+ 在巖面上反應(yīng)后，就在接近巖面的液層里堆積在巖面上反應(yīng)后，就在接近巖面的液層里堆積起生成物起生成物Ca2+Ca2+、Mg2+Mg2+和和COCO2 2氣泡。巖面附近這一堆積氣泡。巖面附近這一堆積生成物的微薄液層，稱為擴(kuò)散邊界層。邊界層與溶生成物的微薄液層，稱為擴(kuò)散邊界層。邊界層與溶液內(nèi)部的性質(zhì)不同。溶液內(nèi)部垂直于巖面的方向上，液內(nèi)部的性質(zhì)不同。溶液內(nèi)部垂直于巖面的方向上，沒(méi)有離子濃度差，邊界層內(nèi)部垂直于巖面的方向上

10、沒(méi)有離子濃度差，邊界層內(nèi)部垂直于巖面的方向上存在離子濃度差。如圖存在離子濃度差。如圖5 52 2所示。所示。擴(kuò)散邊界層擴(kuò)散邊界層: :表面反應(yīng)表面反應(yīng): : H H+的傳質(zhì)速度：的傳質(zhì)速度：在酸巖反應(yīng)中，在酸巖反應(yīng)中，H H+ 透過(guò)邊界層達(dá)透過(guò)邊界層達(dá)到巖面的速度。到巖面的速度。H H+ 的傳質(zhì)速度與流動(dòng)條件有密切關(guān)系。的傳質(zhì)速度與流動(dòng)條件有密切關(guān)系。在流動(dòng)條件下酸巖反應(yīng)時(shí)在流動(dòng)條件下酸巖反應(yīng)時(shí)(H(H+擴(kuò)散傳質(zhì)和對(duì)流傳質(zhì)擴(kuò)散傳質(zhì)和對(duì)流傳質(zhì)) )，H H+ 傳質(zhì)速度增快，酸巖反應(yīng)也加快。傳質(zhì)速度增快，酸巖反應(yīng)也加快。 （3 3）傳質(zhì)速度）傳質(zhì)速度結(jié)論：結(jié)論：酸液中的酸液中的H H+ 是通過(guò)對(duì)流

11、和擴(kuò)散兩種方式，透過(guò)邊界是通過(guò)對(duì)流和擴(kuò)散兩種方式，透過(guò)邊界層傳遞到巖面的層傳遞到巖面的。自然對(duì)流作用：自然對(duì)流作用：在離子交換過(guò)程中因密度差異而產(chǎn)生的自然在離子交換過(guò)程中因密度差異而產(chǎn)生的自然對(duì)流作用。對(duì)流作用。 離子擴(kuò)散作用：離子擴(kuò)散作用： 由于離子濃度差而產(chǎn)生的離子移動(dòng)。由于在邊界層內(nèi)存由于離子濃度差而產(chǎn)生的離子移動(dòng)。由于在邊界層內(nèi)存 在著上述的離子濃度差，反應(yīng)物和生成物就會(huì)在各自的離子在著上述的離子濃度差，反應(yīng)物和生成物就會(huì)在各自的離子濃度梯度作用下，向相反的方向傳遞。濃度梯度作用下，向相反的方向傳遞。3 3影響酸處理效果的因素（酸巖反應(yīng)速度）影響酸處理效果的因素（酸巖反應(yīng)速度）（1 1

12、）面容比）面容比（2 2） 酸液的流速酸液的流速指單位體積酸液與所接觸的巖石表面積之比指單位體積酸液與所接觸的巖石表面積之比。 當(dāng)其它條件不變時(shí)，面容比越大，單位體積酸液中的當(dāng)其它條件不變時(shí)，面容比越大，單位體積酸液中的H+ 傳遞到巖石表面的傳遞到巖石表面的數(shù)量就越多，反應(yīng)速度也就越快。數(shù)量就越多，反應(yīng)速度也就越快。 酸巖的反應(yīng)速度隨酸液流動(dòng)速度的增加而加快。酸巖的反應(yīng)速度隨酸液流動(dòng)速度的增加而加快。原因：酸液流動(dòng)可能會(huì)由原因：酸液流動(dòng)可能會(huì)由層流變?yōu)槲闪?，?dǎo)致層流變?yōu)槲闪?，?dǎo)致H+ H+ 的傳質(zhì)速度顯著增加，反應(yīng)速度也相應(yīng)增加。的傳質(zhì)速度顯著增加，反應(yīng)速度也相應(yīng)增加。 隨著酸液流速的增加，酸

13、巖反應(yīng)速度的增加小于流速的增加。隨著酸液流速的增加，酸巖反應(yīng)速度的增加小于流速的增加。原因：酸液原因：酸液來(lái)不及反應(yīng)完已經(jīng)流人地層深處。因此，提高注酸排量可以增加活性酸的來(lái)不及反應(yīng)完已經(jīng)流人地層深處。因此，提高注酸排量可以增加活性酸的有效作用范圍。有效作用范圍。 酸巖的反應(yīng)速度隨酸液流動(dòng)速度的增加而加快。酸巖的反應(yīng)速度隨酸液流動(dòng)速度的增加而加快。（3 3）酸液的類型）酸液的類型酸巖反應(yīng)速度與酸溶液內(nèi)部的酸巖反應(yīng)速度與酸溶液內(nèi)部的H+ H+ 濃度成正比濃度成正比，強(qiáng)酸反應(yīng)速度快，弱酸反應(yīng)強(qiáng)酸反應(yīng)速度快，弱酸反應(yīng)速度慢速度慢。不同類型酸液，離解程度相差很大，離解的不同類型酸液，離解程度相差很大，離

14、解的H+ H+ 數(shù)量也相差很大數(shù)量也相差很大。鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)反應(yīng)速度的影響鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)反應(yīng)速度的影響（4 4）鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如圖如圖5353所示。圖中實(shí)線表示各種質(zhì)量分?jǐn)?shù)的所示。圖中實(shí)線表示各種質(zhì)量分?jǐn)?shù)的新鮮酸液的初始反應(yīng)速度，如新鮮酸液的初始反應(yīng)速度，如1515的新鮮酸初的新鮮酸初始反應(yīng)速度為始反應(yīng)速度為69mg69mg(cm2s)(cm2s)，2828的新鮮酸的新鮮酸初始反應(yīng)速度為初始反應(yīng)速度為72mg72mg(cm2s)(cm2s)。由酸反應(yīng)曲線可看到：鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在由酸反應(yīng)曲線可看到：鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)在24242525之前，隨鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，反應(yīng)速度之前，隨鹽酸質(zhì)量分

15、數(shù)的增加，反應(yīng)速度也增加；之后，隨鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，反應(yīng)也增加；之后，隨鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，反應(yīng)速度反而降低。原因（流動(dòng)過(guò)程）：由于速度反而降低。原因（流動(dòng)過(guò)程）：由于HCLHCL電離度下降幅度超過(guò)電離度下降幅度超過(guò)HCLHCL分子數(shù)目增加的幅度分子數(shù)目增加的幅度所造成的，因此在酸化處理時(shí)常使用高質(zhì)量分所造成的，因此在酸化處理時(shí)常使用高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽酸。數(shù)的鹽酸。 相對(duì)而言，濃鹽酸的初始反應(yīng)速度雖然較快，但其活性耗完時(shí)間與低相對(duì)而言，濃鹽酸的初始反應(yīng)速度雖然較快，但其活性耗完時(shí)間與低質(zhì)量分?jǐn)?shù)鹽酸相比相對(duì)較長(zhǎng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)鹽酸相比相對(duì)較長(zhǎng)( (如在相同條件下，如在相同條件下，2828的鹽酸活性耗完時(shí)間

16、將的鹽酸活性耗完時(shí)間將比比1515的鹽酸高一倍以上的鹽酸高一倍以上) )，濃鹽酸活性耗完前穿入地層的深度相對(duì)遠(yuǎn)些，濃鹽酸活性耗完前穿入地層的深度相對(duì)遠(yuǎn)些，酸化增產(chǎn)效果比較好。酸化增產(chǎn)效果比較好。（5 5）溫度）溫度 溫度升高，溫度升高，H+H+熱運(yùn)動(dòng)加劇，熱運(yùn)動(dòng)加劇，H+H+傳質(zhì)速度加快，酸巖反應(yīng)速度加快。傳質(zhì)速度加快，酸巖反應(yīng)速度加快。 （6 6）壓力）壓力 壓力對(duì)反應(yīng)速度的影響不大壓力對(duì)反應(yīng)速度的影響不大。 （二）砂巖酸化機(jī)理（二）砂巖酸化機(jī)理1 1酸液類型酸液類型：土酸：為土酸：為HCLHCL+ +HFHF的混合酸液的混合酸液2 2砂巖巖層土酸處理機(jī)理砂巖巖層土酸處理機(jī)理：1 1）土酸與

17、碳酸鹽礦物反應(yīng)）土酸與碳酸鹽礦物反應(yīng)（1 1）HCLHCL： 鹽酸和碳酸鹽礦物反應(yīng)鹽酸和碳酸鹽礦物反應(yīng) CaMg(COCaMg(CO3 3) )2 2( (白云石白云石)+ 4HCLCaCL)+ 4HCLCaCL2 2+Mg CL+Mg CL2 2+ CO+ CO2 2+H+H2 2O O 鹽酸和鐵質(zhì)礦物反應(yīng)：鹽酸和鐵質(zhì)礦物反應(yīng)： FeFe2 2O O3 3( (三氧化二鐵三氧化二鐵)+6HCL2FeCL)+6HCL2FeCL3 3+3H+3H2 2O O砂巖油層砂巖油層酸化處理酸化處理時(shí)，為何時(shí)，為何不能單獨(dú)不能單獨(dú)用氫氟酸用氫氟酸? ?CaCOCaCO3 3（方解石或石灰石）（方解石或石灰

18、石）+2HCLCaCL+2HCLCaCL2 2+CO+CO2 2+H+H2 2O OFeSFeS（硫化亞鐵）（硫化亞鐵）+2HCLFeCL+2HCLFeCL2 2+H+H2 2SS（2 2）HFHF（氫氟酸）（氫氟酸） 氫氟酸與碳酸鹽類礦物反應(yīng)：氫氟酸與碳酸鹽類礦物反應(yīng)： 上述反應(yīng)中生成的上述反應(yīng)中生成的CaFCaF2 2、MgFMgF2 2，當(dāng)酸液濃度高時(shí)，處于溶解狀，當(dāng)酸液濃度高時(shí)，處于溶解狀態(tài)；當(dāng)酸液濃度降低后，即會(huì)沉淀。因此，酸液中依靠態(tài)；當(dāng)酸液濃度降低后，即會(huì)沉淀。因此，酸液中依靠HCIHCI將將酸液維持在較低酸液維持在較低( (酸性酸性）的的pHpH值，以提高值，以提高CaFCaF

19、2 2的溶解度。的溶解度。 HLHL有兩個(gè)作用：有兩個(gè)作用：CaMg(COCaMg(CO3 3) )2 2+4HFCaF+4HFCaF2 2+MgF+MgF2 2+2CO+2CO2 2+H+H2 2O OCaCOCaCO3 3+2HFCaF+2HFCaF2 2+ CO+ CO2 2+H+H2 2O O一是首先同碳酸鹽礦物和鐵質(zhì)反應(yīng)，溶解碳酸鹽一是首先同碳酸鹽礦物和鐵質(zhì)反應(yīng)，溶解碳酸鹽 和鐵質(zhì)。和鐵質(zhì)。 二是平衡酸化過(guò)程中酸液的濃度，防止硅酸鹽二二是平衡酸化過(guò)程中酸液的濃度，防止硅酸鹽二 次沉淀。次沉淀。2 2）土酸與石英、硅酸鹽類礦物反應(yīng)：）土酸與石英、硅酸鹽類礦物反應(yīng)：（1 1）氫氟酸與砂粒

20、反應(yīng)）氫氟酸與砂粒反應(yīng)SiOSiO2 2（石英）（石英）+4HFSiF+4HFSiF4 4+2H+2H2 2O OSiFSiF4 4+2HF+2HFH H2 2SiFSiF6 6H+ + H+ + SiFSiF6 6NaALSiNaALSi3 3O O8 8( (鈉長(zhǎng)石鈉長(zhǎng)石)+22HFNaF+ALF)+22HFNaF+ALF3 3+3+3H H2 2SiFSiF6 6+8H+8H2 2O O（2 2）氫氟酸與膠結(jié)物（粘土）反應(yīng)）氫氟酸與膠結(jié)物（粘土）反應(yīng) ALAL4 4(Si(Si4 4O O1010)(HO)(HO)8 8（高嶺石）（高嶺石）+36HF4+36HF4H H2 2SiFSiF

21、6 6+4ALF+4ALF3 3+18H+18H2 2O O反應(yīng)生成的氟硅酸反應(yīng)生成的氟硅酸(H(H2 2SiFSiF6 6) )在水中可解離為在水中可解離為 和和SiFSiF6 6 ，SiFSiF6 6和地層水和地層水中的中的 等離子相結(jié)合，生成的等離子相結(jié)合，生成的CaSiFCaSiF6 6、(NH(NH4 4) )2 2SiFSiF6 6易溶于易溶于水，而生成的水，而生成的NaNa2 2SiFSiF6 6及及K K2 2SiFSiF6 6均為不溶物質(zhì)，會(huì)堵塞地層。因此在酸處理均為不溶物質(zhì)，會(huì)堵塞地層。因此在酸處理過(guò)程中，應(yīng)先將地層水頂替走，避免與氫氟酸接觸，過(guò)程中，應(yīng)先將地層水頂替走，避

22、免與氫氟酸接觸，一般用鹽酸作為預(yù)沖一般用鹽酸作為預(yù)沖洗液來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。洗液來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。 綜上所述，綜上所述，如果單獨(dú)用氫氟酸處理沙巖油層，一是氫氟酸與地層中的碳酸如果單獨(dú)用氫氟酸處理沙巖油層，一是氫氟酸與地層中的碳酸鹽類礦物反映的生成物，在酸濃度較低時(shí)容易沉淀；二是如果單獨(dú)用氫氟酸酸鹽類礦物反映的生成物，在酸濃度較低時(shí)容易沉淀；二是如果單獨(dú)用氫氟酸酸化，酸濃度消耗在碳酸鹽和鐵質(zhì)成分上，而達(dá)不到酸化砂巖的目的。依靠土酸化，酸濃度消耗在碳酸鹽和鐵質(zhì)成分上，而達(dá)不到酸化砂巖的目的。依靠土酸液中的鹽酸成分溶蝕碳酸鹽類物質(zhì)，并維持酸液在較低的液中的鹽酸成分溶蝕碳酸鹽類物質(zhì)，并維持酸液在較低的pH值

23、，依靠氫氟酸成值，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)到清除井壁的泥餅及地層中的粘土堵分溶蝕泥質(zhì)成分和部分石英顆粒，從而達(dá)到清除井壁的泥餅及地層中的粘土堵塞，恢復(fù)和增加近井地帶滲透率的目的。塞，恢復(fù)和增加近井地帶滲透率的目的。NHKNaCa、2H 52 酸化工藝設(shè)計(jì)酸化工藝設(shè)計(jì)一、酸化施工設(shè)計(jì)內(nèi)容一、酸化施工設(shè)計(jì)內(nèi)容1 1酸化施工設(shè)計(jì)目的酸化施工設(shè)計(jì)目的是在綜合考慮儲(chǔ)層及流體、工作液的性質(zhì)和相互間物理化學(xué)作是在綜合考慮儲(chǔ)層及流體、工作液的性質(zhì)和相互間物理化學(xué)作用的基礎(chǔ)上，計(jì)算酸化的有效距離，優(yōu)化方案，達(dá)到最好效果用的基礎(chǔ)上，計(jì)算酸化的有效距離，優(yōu)化方案，達(dá)到最好效果和最大投入產(chǎn)出比

24、。和最大投入產(chǎn)出比。2 2酸化施工設(shè)計(jì)書的內(nèi)容酸化施工設(shè)計(jì)書的內(nèi)容（1 1）油水井基本數(shù)椐：酸化井基本數(shù)椐、酸化層位數(shù)椐、生產(chǎn)數(shù)椐。）油水井基本數(shù)椐：酸化井基本數(shù)椐、酸化層位數(shù)椐、生產(chǎn)數(shù)椐。（2 2）施工目的及依據(jù)）施工目的及依據(jù)（3 3）施工參數(shù)的計(jì)算及方案優(yōu)化結(jié)果：污染指數(shù)、酸化半經(jīng)、施工壓力、）施工參數(shù)的計(jì)算及方案優(yōu)化結(jié)果：污染指數(shù)、酸化半經(jīng)、施工壓力、 預(yù)測(cè)效果。預(yù)測(cè)效果。（4 4）工作液的配方及主要性能：主要成分及用量、溶蝕能力、腐蝕情況。）工作液的配方及主要性能：主要成分及用量、溶蝕能力、腐蝕情況。（5 5）施工步驟）施工步驟（6 6）施工準(zhǔn)備及分工）施工準(zhǔn)備及分工（7 7）安全注

25、意事項(xiàng)）安全注意事項(xiàng)（8 8）設(shè)備材料及施工費(fèi)用預(yù)算）設(shè)備材料及施工費(fèi)用預(yù)算（9 9）附圖）附圖 井下管柱圖、設(shè)備擺放流程圖井下管柱圖、設(shè)備擺放流程圖二、基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)二、基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)根據(jù)酸化井層段的巖石物性和儲(chǔ)層特征、堵塞情況，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)根據(jù)酸化井層段的巖石物性和儲(chǔ)層特征、堵塞情況，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選用合適的酸液、添加劑及其濃度；然后制定切實(shí)可行數(shù)據(jù)，選用合適的酸液、添加劑及其濃度；然后制定切實(shí)可行的施工工藝，一般分為前置液的施工工藝，一般分為前置液處理液處理液頂替液，依次由頂替液，依次由油管注入。其設(shè)計(jì)步驟如下：油管注入。其設(shè)計(jì)步驟如下： （一）碳酸鹽巖基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)（一）碳酸鹽巖基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)1.

26、1.確定地層破裂梯度確定地層破裂梯度（1）按鄰近井層資料確定。）按鄰近井層資料確定。（2）按壓裂施工瞬時(shí)關(guān)井壓力估算：）按壓裂施工瞬時(shí)關(guān)井壓力估算：HPPh/ )(瞬瞬P 壓裂施工瞬時(shí)關(guān)井壓力，壓裂施工瞬時(shí)關(guān)井壓力，kPakPa P Ph h井筒內(nèi)液柱壓力，井筒內(nèi)液柱壓力，kPakPa； 地層破裂梯度，地層破裂梯度，kPakPam m； H H 儲(chǔ)集層深度，儲(chǔ)集層深度，m m。式中式中 （3 3）估算公式：）估算公式：HPaas）（0a式中式中 地層破裂梯度，地層破裂梯度，kPakPam m； 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，101012kPa12kPam m； 0 0上覆巖層壓力梯度，上覆巖層壓力梯度，

27、242428kPa28kPam m；P Ps s儲(chǔ)集層壓力，儲(chǔ)集層壓力，kPakPa；H H 儲(chǔ)集層深度，儲(chǔ)集層深度，m m。2 2確定擠酸排量確定擠酸排量）（）（wesrrInPHKhQmax式中式中 Q Qmax不壓開地層的最大排量，不壓開地層的最大排量，m m minmin； K K地層平均滲透率，地層平均滲透率，1/101/10 ； h h油層有效厚度，油層有效厚度，m m； r re e 油井的供油（泄油）邊緣半徑，油井的供油（泄油）邊緣半徑，m m； r rw 井筒半徑，井筒半徑，m m； 酸液粘度，酸液粘度，mPasmPas。為安全起見(jiàn)，擠酸排量不高于為安全起見(jiàn)，擠酸排量不高于0

28、.9Q0.9Qmax。3 3確定最大施工壓力確定最大施工壓力 ( (泵壓泵壓) ) 以不壓裂儲(chǔ)集層為基本原則，注液初期可適當(dāng)提高泵壓。一旦注酸成功，以不壓裂儲(chǔ)集層為基本原則，注液初期可適當(dāng)提高泵壓。一旦注酸成功，應(yīng)降低排量以控制泵壓。通常，最大注入壓力按破裂壓力與酸液靜液柱壓應(yīng)降低排量以控制泵壓。通常，最大注入壓力按破裂壓力與酸液靜液柱壓力之差估計(jì)。力之差估計(jì)。4 4確定酸液類型確定酸液類型酸液類型應(yīng)按儲(chǔ)層巖性室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定。酸液類型應(yīng)按儲(chǔ)層巖性室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定。 5 5確定酸液用量確定酸液用量一般為每米處理層用酸一般為每米處理層用酸0.40.42.5m32.5m3。使用經(jīng)驗(yàn)方法時(shí)，合理的用

29、酸量應(yīng)按。使用經(jīng)驗(yàn)方法時(shí)，合理的用酸量應(yīng)按有效作用距離推算，一般為酸液穿透距離內(nèi)地層孔隙體積的有效作用距離推算，一般為酸液穿透距離內(nèi)地層孔隙體積的2 24 4倍。倍。6 6計(jì)算預(yù)計(jì)的增產(chǎn)量計(jì)算預(yù)計(jì)的增產(chǎn)量7 7計(jì)算回報(bào)率計(jì)算回報(bào)率先計(jì)算完成施工應(yīng)投入的資金總量?jī)衄F(xiàn)值先計(jì)算完成施工應(yīng)投入的資金總量?jī)衄F(xiàn)值 ( (含設(shè)備、材料和施工費(fèi)用含設(shè)備、材料和施工費(fèi)用) )，并，并用凈現(xiàn)值方法折算增產(chǎn)油用凈現(xiàn)值方法折算增產(chǎn)油 ( (氣氣) ) 實(shí)物量的收益凈現(xiàn)值，從而計(jì)算出投資回報(bào)實(shí)物量的收益凈現(xiàn)值，從而計(jì)算出投資回報(bào)率。一般情況下，以完成施工油井投產(chǎn)率。一般情況下，以完成施工油井投產(chǎn)1 12 2年的增產(chǎn)量作

30、為經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)收益量。年的增產(chǎn)量作為經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)收益量。8 8優(yōu)選施工方案優(yōu)選施工方案改變施工參數(shù)改變施工參數(shù) ( (如酸液類型、濃度、排量和用酸量等如酸液類型、濃度、排量和用酸量等) )，重復(fù)，重復(fù)5 57 7步的計(jì)算，步的計(jì)算，得出不同施工參數(shù)的投資回報(bào)率，并可根據(jù)回報(bào)率優(yōu)選出最佳施工方案。得出不同施工參數(shù)的投資回報(bào)率，并可根據(jù)回報(bào)率優(yōu)選出最佳施工方案。9 9按選出的最佳施工方案編寫施工設(shè)計(jì)任務(wù)按選出的最佳施工方案編寫施工設(shè)計(jì)任務(wù)書書（二）砂巖基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)（二）砂巖基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)1 13 3同同“碳酸鹽巖基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)步驟碳酸鹽巖基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)步驟” 4 4確定酸液類型確定酸液類型按儲(chǔ)集層巖心的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

31、結(jié)果選擇按儲(chǔ)集層巖心的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇配伍好的土酸、泥酸等酸液體系。配伍好的土酸、泥酸等酸液體系。 5 5確定酸液濃度及用量確定酸液濃度及用量1 1） 酸液濃度確定酸液濃度確定實(shí)際處理時(shí)，所用酸量、土酸液的成分主要是依巖石成分和性質(zhì)而定。實(shí)踐實(shí)際處理時(shí)，所用酸量、土酸液的成分主要是依巖石成分和性質(zhì)而定。實(shí)踐表明，由表明，由1015 的的HCI及及38 的的HF混合成的土酸足以溶解不同成分混合成的土酸足以溶解不同成分的砂巖地層以及堵塞物。當(dāng)碳酸巖含量少，泥質(zhì)含量較高且膠結(jié)致密的砂巖時(shí)，的砂巖地層以及堵塞物。當(dāng)碳酸巖含量少，泥質(zhì)含量較高且膠結(jié)致密的砂巖時(shí)，用用10左右的鹽酸和左右的鹽酸和8左右的氫

32、氟酸混合成的土酸；當(dāng)碳酸鹽含量較高、泥左右的氫氟酸混合成的土酸；當(dāng)碳酸鹽含量較高、泥質(zhì)含量較低且膠結(jié)疏松的砂巖時(shí)，用質(zhì)含量較低且膠結(jié)疏松的砂巖時(shí)，用15左右的鹽酸和左右的鹽酸和3左右的氫氟酸混合左右的氫氟酸混合成的土酸處理。成的土酸處理。酸液濃度是由酸液配方確定的，酸液配方是經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，包括溶蝕試驗(yàn)、酸液濃度是由酸液配方確定的，酸液配方是經(jīng)過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，包括溶蝕試驗(yàn)、配伍試驗(yàn)、緩蝕試驗(yàn)、巖心傷害試驗(yàn)等得到的。配伍試驗(yàn)、緩蝕試驗(yàn)、巖心傷害試驗(yàn)等得到的。土酸配比：土酸配比：施工時(shí)土酸中鹽酸濃度和氫氟酸濃度之比叫土酸配比。例如配比施工時(shí)土酸中鹽酸濃度和氫氟酸濃度之比叫土酸配比。例如配比為為10:8的

33、土酸，表示土酸中的鹽酸濃度的土酸，表示土酸中的鹽酸濃度10，氫氟酸濃度氫氟酸濃度8。逆土酸：氫氟酸濃度超過(guò)鹽酸濃度逆土酸：氫氟酸濃度超過(guò)鹽酸濃度(如如6%HF+3%HCI)，現(xiàn)場(chǎng)稱其為逆土酸。，現(xiàn)場(chǎng)稱其為逆土酸。2 2）酸液用量的確定）酸液用量的確定（1 1）前置液用量：）前置液用量：515HCl，用量主要取決于儲(chǔ)集，用量主要取決于儲(chǔ)集層碳酸鹽含量，最小用量由共生水排替量和經(jīng)油管泵入前置層碳酸鹽含量，最小用量由共生水排替量和經(jīng)油管泵入前置液的酸液混合得出液的酸液混合得出 )()1 (22weHCIrrV式中式中 VHCl鹽酸用量，鹽酸用量，mm； 溶于鹽酸的地層礦物質(zhì)量百分率；溶于鹽酸的地層礦

34、物質(zhì)量百分率； re油井的供油（泄油）邊緣半徑，油井的供油（泄油）邊緣半徑，m； rw井筒半徑，井筒半徑，m； 單位體積酸液的溶解能力，單位體積酸液的溶解能力，mm。式中式中 V V 酸液總用量，酸液總用量，m3m3； R R 酸化半徑，酸化半徑，m m； r r 鉆頭半徑，鉆頭半徑，m m； h h 油層厚度，油層厚度，m m； 油層有效孔隙度，。油層有效孔隙度，。（2 2）土酸液（處理液）用量）土酸液（處理液）用量：( (常規(guī)一般用量為常規(guī)一般用量為1.01.02.02.0mm。),),土酸液的用量，基本上是地區(qū)性的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。土酸液的用量，基本上是地區(qū)性的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。如我國(guó)華北某油田，通常用

35、量為每米油層厚度如我國(guó)華北某油田，通常用量為每米油層厚度0.60.61.71.7m。對(duì)。對(duì)于低滲透、淺堵塞取下限，對(duì)于高滲透、堵塞范圍大的取上限。于低滲透、淺堵塞取下限，對(duì)于高滲透、堵塞范圍大的取上限。 （1 1）酸液總用量）酸液總用量 V V hrRV)(22r r，h h，從井史資料中均可查得，需要確定的是酸處理半徑從井史資料中均可查得，需要確定的是酸處理半徑R R，而而R R應(yīng)大于傷害污染半徑，多數(shù)油田是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定的。應(yīng)大于傷害污染半徑，多數(shù)油田是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定的。（2 2）各種商品酸及清水用量的確定）各種商品酸及清水用量的確定 鹽酸用量的確定鹽酸用量的確定 HCIHCIHClC

36、CVm/式中各參數(shù)意義：式中各參數(shù)意義： mHCl土酸中商品鹽酸的用量，土酸中商品鹽酸的用量，t t； V 酸液用量，酸液用量，m m3 3； 配置土酸液的密度，配置土酸液的密度， g/cm3。（表中查出）。（表中查出） CCHCl土酸中鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)（濃度），。土酸中鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)（濃度），。 CHCL商品鹽酸的濃度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（廠家確定）。商品鹽酸的濃度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（廠家確定）。 氫氟酸用量的確定氫氟酸用量的確定HFHFHFCCVm/式中各參數(shù)的意義：式中各參數(shù)的意義： mHF土酸中商品氫氟酸用量，土酸中商品氫氟酸用量，t； V酸液總量，酸液總量，m3 配置土酸液的密度，配置土酸液的密度， g

37、/cm3。（表中查出）。（表中查出）。 CHF土酸中氫氟酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)（濃度），；（實(shí)驗(yàn)得出）。土酸中氫氟酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)（濃度），；（實(shí)驗(yàn)得出）。 CHF商品氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（濃度），；（廠家確定）。商品氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（濃度），；（廠家確定）。 清水用量的確定清水用量的確定 HFHFHCIHCIOHmmVV2(OH21 g/cm3 ）式中式中VH2O清水用量，清水用量，m3；HCl商品鹽酸的密度，商品鹽酸的密度，tm3；HF商品氫氟酸的密度，商品氫氟酸的密度，tm3。V，mHCl和和mHF從計(jì)算得出從計(jì)算得出，HCl 和和HF 可從表可從表5 51 1和表和表5 52 2查出。查出。結(jié)論：結(jié)論：土酸

38、的用量和氫氟酸的濃度都應(yīng)有所控制，若用量過(guò)多，氫氟酸濃土酸的用量和氫氟酸的濃度都應(yīng)有所控制，若用量過(guò)多，氫氟酸濃度過(guò)大度過(guò)大( (超過(guò)超過(guò)8 8) )時(shí)，一則氫氟酸價(jià)格昂貴，二則由于大量溶解膠結(jié)物，有時(shí)，一則氫氟酸價(jià)格昂貴，二則由于大量溶解膠結(jié)物，有可能使砂粒脫落，破壞砂巖的結(jié)構(gòu)，引起地層出砂?？赡苁股傲Ｃ撀洌茐纳皫r的結(jié)構(gòu)，引起地層出砂。（3）頂替液用量）頂替液用量： 3 31010HClHCl，NHNH4 4C1C1或輕質(zhì)烴，一般為或輕質(zhì)烴，一般為0.30.30.6mm。6 6確定土酸液有效作用半徑和增產(chǎn)比確定土酸液有效作用半徑和增產(chǎn)比7 79 9同同“碳酸鹽巖基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)步驟碳酸鹽巖基質(zhì)

39、酸化設(shè)計(jì)步驟” ” 。常用土酸配方常用土酸配方 (3(3HF+12HF+12HClHCl) ) 對(duì)不同儲(chǔ)集層溫度、不同注酸排量下的對(duì)不同儲(chǔ)集層溫度、不同注酸排量下的有效作用距離用經(jīng)驗(yàn)法計(jì)算。（略）有效作用距離用經(jīng)驗(yàn)法計(jì)算。（略）表表5-15-1鹽酸濃度與密度對(duì)照表鹽酸濃度與密度對(duì)照表(15) (15) 表表5-25-2氫氟酸濃度與密度對(duì)照表在氫氟酸濃度與密度對(duì)照表在P P122122。53 酸液及添加劑酸液及添加劑一、常用酸液種類及性能一、常用酸液種類及性能目前主要是用目前主要是用鹽酸、氫氟酸，鹽酸、氫氟酸，有時(shí)也用有時(shí)也用甲酸、乙酸，多組分酸甲酸、乙酸，多組分酸 ( (鹽酸與甲酸鹽酸與甲酸或

40、醋酸等的混合酸液或醋酸等的混合酸液) )，為了延緩酸的反應(yīng)速度，有時(shí)也采用，為了延緩酸的反應(yīng)速度，有時(shí)也采用乳化酸、稠化乳化酸、稠化酸、泡沫酸酸、泡沫酸等。等。( (一一) ) 鹽酸鹽酸鹽酸為強(qiáng)酸。工業(yè)鹽酸濃度為鹽酸為強(qiáng)酸。工業(yè)鹽酸濃度為31%34%，其規(guī)格列于表，其規(guī)格列于表55中。中。表表 5 55 5 工業(yè)鹽酸標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)鹽酸標(biāo)準(zhǔn) 品品 質(zhì)質(zhì)指標(biāo)（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）指標(biāo)（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）品品 質(zhì)質(zhì)指標(biāo)（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）指標(biāo)（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）氯化氫含量氯化氫含量31.0%31.0%硫酸含量硫酸含量0.07%0.07%鐵含量鐵含量0.01%0.01%砷含量砷含量0.00002%0.00002%優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)碳酸鹽

41、巖的溶蝕力強(qiáng)，反應(yīng)生成不會(huì)產(chǎn)生沉淀；酸壓時(shí)溶對(duì)碳酸鹽巖的溶蝕力強(qiáng)，反應(yīng)生成不會(huì)產(chǎn)生沉淀；酸壓時(shí)溶蝕程度高，裂縫導(dǎo)流能力大；加之成本較低。蝕程度高，裂縫導(dǎo)流能力大；加之成本較低。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：鹽酸與石灰?guī)r反應(yīng)速度快，特別是高溫深井，處理不到地層鹽酸與石灰?guī)r反應(yīng)速度快，特別是高溫深井，處理不到地層深部；腐蝕嚴(yán)重。深部；腐蝕嚴(yán)重。（二）（二） 氫氟酸氫氟酸氫氟酸為氟化氫的水溶液，分子式氫氟酸為氟化氫的水溶液，分子式HF；工業(yè)用氫氟酸質(zhì)量濃度為；工業(yè)用氫氟酸質(zhì)量濃度為40，密，密度為度為1.111.13tm3。氫氟酸為中強(qiáng)酸。氫氟酸為中強(qiáng)酸。特點(diǎn)：特點(diǎn)：氫氟酸能和硅酸鹽反應(yīng)，生成氣態(tài)的四氟化硅。所以不

42、能裝于玻氫氟酸能和硅酸鹽反應(yīng)，生成氣態(tài)的四氟化硅。所以不能裝于玻璃瓶或陶瓷容器中，保存在塑料容器或鉛桶中，并注意通風(fēng)、避光。工業(yè)璃瓶或陶瓷容器中，保存在塑料容器或鉛桶中，并注意通風(fēng)、避光。工業(yè)氫氟酸的標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表氫氟酸的標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表56。表表56 工業(yè)氫氟酸標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)氫氟酸標(biāo)準(zhǔn) 適應(yīng)性：適應(yīng)性：氫氟酸通常都是與鹽酸混合使用，主要用于解除泥質(zhì)、粘土和氫氟酸通常都是與鹽酸混合使用，主要用于解除泥質(zhì)、粘土和鉆井液等造成的堵塞及進(jìn)行砂巖油層的酸處理。鉆井液等造成的堵塞及進(jìn)行砂巖油層的酸處理。( (三三) ) 甲酸和乙甲酸和乙酸酸甲酸又名蟻酸，甲酸又名蟻酸，分子式分子式HCOOHHCOOH。酸性弱于鹽酸但強(qiáng)于醋酸

43、。工業(yè)甲酸的質(zhì)量。酸性弱于鹽酸但強(qiáng)于醋酸。工業(yè)甲酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在分?jǐn)?shù)在9090 以上，用作酸液時(shí)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常為以上，用作酸液時(shí)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常為8 81010，濃度過(guò)高，會(huì)，濃度過(guò)高，會(huì)產(chǎn)生甲酸鈣沉淀。產(chǎn)生甲酸鈣沉淀。乙酸又名醋酸（冰醋酸），乙酸又名醋酸（冰醋酸），分子式分子式CH3COOHCH3COOH（簡(jiǎn)寫為（簡(jiǎn)寫為HACHAC）。工業(yè)乙酸的質(zhì)量）。工業(yè)乙酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為分?jǐn)?shù)為9898以上，用醋酸作酸液時(shí)，醋酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于以上，用醋酸作酸液時(shí)，醋酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于1515；玻璃瓶或鋁；玻璃瓶或鋁桶密封保存，桶密封保存，17173232下置陰涼通風(fēng)處。因?yàn)橐宜嵩诘蜏貢r(shí)會(huì)凝成像冰一樣下置陰涼通風(fēng)處

44、。因?yàn)橐宜嵩诘蜏貢r(shí)會(huì)凝成像冰一樣的固態(tài)，故俗稱為冰醋酸。的固態(tài)，故俗稱為冰醋酸。甲酸和乙酸都是有機(jī)弱酸，甲酸和乙酸都是有機(jī)弱酸，反應(yīng)速度比同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽酸要慢幾倍到十幾倍。反應(yīng)速度比同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鹽酸要慢幾倍到十幾倍。所以，在高溫深井中，當(dāng)鹽酸液的緩速和緩蝕問(wèn)題無(wú)法解決時(shí)，就使用它們所以，在高溫深井中，當(dāng)鹽酸液的緩速和緩蝕問(wèn)題無(wú)法解決時(shí)，就使用它們酸化碳酸鹽巖層。甲酸比乙酸的溶蝕能力強(qiáng)，售價(jià)便宜，如果使用，最好用酸化碳酸鹽巖層。甲酸比乙酸的溶蝕能力強(qiáng)，售價(jià)便宜，如果使用，最好用甲酸。鹽酸與有機(jī)酸的溶蝕能力、反應(yīng)速度見(jiàn)表甲酸。鹽酸與有機(jī)酸的溶蝕能力、反應(yīng)速度見(jiàn)表5757。表表57 鹽酸與有鹽酸與有

45、機(jī)酸溶蝕能力及機(jī)酸溶蝕能力及反應(yīng)速度對(duì)比表反應(yīng)速度對(duì)比表注：相對(duì)反應(yīng)時(shí)注：相對(duì)反應(yīng)時(shí)間以間以15%HCI降降到到1.5%所需時(shí)間所需時(shí)間為為1個(gè)單位。個(gè)單位。 ( (四四) ) 多組分酸多組分酸使用目的使用目的是為了緩速，增加酸化深度。是為了緩速，增加酸化深度。 現(xiàn)場(chǎng)使用，是用鹽酸加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為現(xiàn)場(chǎng)使用，是用鹽酸加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%75%80%80%的脂肪酸，這種的脂肪酸，這種酸液對(duì)金屬腐蝕性更小，適用于碳酸巖鹽層深井高溫酸化。酸液對(duì)金屬腐蝕性更小，適用于碳酸巖鹽層深井高溫酸化。( (五五) ) 乳化酸乳化酸油相比例范圍為油相比例范圍為10105050，可以是原油、柴油、煤油等，鹽酸濃度范圍，

46、可以是原油、柴油、煤油等，鹽酸濃度范圍為為15153131，添加劑有緩蝕劑、乳化劑、乳液穩(wěn)定劑等。，添加劑有緩蝕劑、乳化劑、乳液穩(wěn)定劑等。 要求要求；在地面條件下不易破乳，在地層條件下能破乳在地面條件下不易破乳，在地層條件下能破乳。 原因：原因：由于油包酸，在進(jìn)入地層后，油膜阻礙酸液不直由于油包酸，在進(jìn)入地層后，油膜阻礙酸液不直接與巖石接觸，隨著地層溫度變化和受機(jī)械力影響，或乳接與巖石接觸，隨著地層溫度變化和受機(jī)械力影響，或乳化劑在巖石壁面上的吸附，油膜被破壞，酸液與巖石反應(yīng)。化劑在巖石壁面上的吸附，油膜被破壞，酸液與巖石反應(yīng)。特點(diǎn)：特點(diǎn)：粘度高、濾失小、作用距離遠(yuǎn)。酸壓時(shí)能形成寬且長(zhǎng)粘度高、

47、濾失小、作用距離遠(yuǎn)。酸壓時(shí)能形成寬且長(zhǎng)的裂縫。的裂縫。 一種或幾種有機(jī)酸與鹽酸的混合物一種或幾種有機(jī)酸與鹽酸的混合物。是油和酸的乳化分散體系，油為連續(xù)相，酸為分散相，即油包酸乳液。是油和酸的乳化分散體系，油為連續(xù)相，酸為分散相，即油包酸乳液。特點(diǎn)：特點(diǎn)：在酸壓中由于濾失量低而相對(duì)增加了酸液的溶蝕能力；在酸壓中由于濾失量低而相對(duì)增加了酸液的溶蝕能力；排液能力大，減少了對(duì)油氣層的損害；粘度高，在排液中可攜排液能力大，減少了對(duì)油氣層的損害；粘度高，在排液中可攜帶出有害微粒。帶出有害微粒。 ( (六六) ) 稠化酸稠化酸( (七七) ) 泡沫酸泡沫酸由于膠凝劑的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，束縛了氫離子的活動(dòng)，從而降

48、低由于膠凝劑的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，束縛了氫離子的活動(dòng)，從而降低了氫離子向巖石壁面的傳質(zhì)速度，起到了緩速的作用。特點(diǎn)：了氫離子向巖石壁面的傳質(zhì)速度，起到了緩速的作用。特點(diǎn)：濾失量小、摩阻低、懸浮固體微粒及性能好、能壓成寬裂縫。濾失量小、摩阻低、懸浮固體微粒及性能好、能壓成寬裂縫。是在鹽酸中加入增稠劑是在鹽酸中加入增稠劑 (或稱膠凝劑或稱膠凝劑)，使酸液粘度增加。，使酸液粘度增加。 是用少量泡沫劑將氣體是用少量泡沫劑將氣體 (一般用氮?dú)庖话阌玫獨(dú)? 分散于酸液中所制成。分散于酸液中所制成。氣體的體積含量氣體的體積含量 ( (泡沫干度泡沫干度) ) 約占約占65%65%85%85%，酸液量為，酸液量為15

49、%15%35%35%。在天然裂縫發(fā)育的地層里，常以稠化水為其前置液以減少酸液的在天然裂縫發(fā)育的地層里，常以稠化水為其前置液以減少酸液的濾失。濾失。適用于水敏性油氣層、低滲透率碳酸鹽巖油氣層。適用于水敏性油氣層、低滲透率碳酸鹽巖油氣層。二、酸液添加劑二、酸液添加劑在酸液中加入某些化學(xué)物質(zhì)，以改善酸液性能和防止酸液在油氣層中產(chǎn)生在酸液中加入某些化學(xué)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。有害影響，這些物質(zhì)統(tǒng)稱為添加劑。原因：酸液對(duì)金屬都有腐蝕作用，溫度越高，酸液濃度越大，腐蝕速度越原因：酸液對(duì)金屬都有腐蝕作用，溫度越高，酸液濃度越大，腐蝕速度越快；優(yōu)質(zhì)鋼比碳素鋼

50、腐蝕嚴(yán)重；有硫化氫時(shí)，鹽酸的腐蝕會(huì)加劇鋼材的氫快；優(yōu)質(zhì)鋼比碳素鋼腐蝕嚴(yán)重；有硫化氫時(shí)，鹽酸的腐蝕會(huì)加劇鋼材的氫脆斷裂。常用的有機(jī)類緩蝕劑有：脆斷裂。常用的有機(jī)類緩蝕劑有： 1 1醛類醛類： 主要是甲醛，分子式主要是甲醛，分子式HCHO，工業(yè)甲醛又叫福爾馬林，是含甲醛為，工業(yè)甲醛又叫福爾馬林，是含甲醛為40的水溶液。的水溶液。( (一一) ) 緩蝕劑緩蝕劑一、井溫超過(guò)一、井溫超過(guò)80后緩蝕效果差；后緩蝕效果差；二、井中含硫化氫氣體時(shí)，甲醛與硫化氫反應(yīng)生成沉淀物而損害儲(chǔ)層；二、井中含硫化氫氣體時(shí)，甲醛與硫化氫反應(yīng)生成沉淀物而損害儲(chǔ)層；三、與含有酰胺基團(tuán)的酸液降阻劑、增粘劑聯(lián)合使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)交聯(lián)現(xiàn)象致

51、使三、與含有酰胺基團(tuán)的酸液降阻劑、增粘劑聯(lián)合使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)交聯(lián)現(xiàn)象致使施工失敗。施工失敗。常用的有：常用的有：緩蝕劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、緩速劑，增粘劑、減阻劑、緩蝕劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、緩速劑，增粘劑、減阻劑、暫時(shí)堵塞劑、破乳劑及防膨劑等。暫時(shí)堵塞劑、破乳劑及防膨劑等。為減緩酸液對(duì)金屬的腐蝕所加的化學(xué)物質(zhì)。為減緩酸液對(duì)金屬的腐蝕所加的化學(xué)物質(zhì)。目前很少用甲醛作緩蝕劑。原因有三：目前很少用甲醛作緩蝕劑。原因有三：2 2吡啶類：吡啶類： 國(guó)內(nèi)常用的牌號(hào)國(guó)內(nèi)常用的牌號(hào)77017701，76237623，78127812等均屬此類，一般適用溫度等均屬此類，一般適用溫度低于低于200200，多數(shù)在，多

52、數(shù)在9090120120之間，不能滿足高溫深井施工。之間，不能滿足高溫深井施工。在美國(guó)，用吡啶在美國(guó)，用吡啶( (或喹啉或喹啉) )等雜環(huán)化合物與鹵代烷反應(yīng)制得的緩等雜環(huán)化合物與鹵代烷反應(yīng)制得的緩蝕劑，在蝕劑，在200200以上高溫井中使用效果較好。以上高溫井中使用效果較好。 3 3炔醇類：炔醇類： 炔醇類緩蝕劑性能穩(wěn)定，尤其適用于高溫條件。以乙炔醇、丙炔醇類緩蝕劑性能穩(wěn)定，尤其適用于高溫條件。以乙炔醇、丙炔醇較為常用。炔醇較為常用。 ( (二二) ) 表面活性劑表面活性劑在酸中加入表面活性劑，可防止和減少在地層中形成油水乳化在酸中加入表面活性劑，可防止和減少在地層中形成油水乳化液，便于殘酸液

53、的排出。常用陰離子型的烷基碘酸鈉液，便于殘酸液的排出。常用陰離子型的烷基碘酸鈉(AS)(AS)、烷、烷基苯磺酸鈉基苯磺酸鈉(ABS)(ABS)和非離子型聚氧乙烯辛基苯酚醚和非離子型聚氧乙烯辛基苯酚醚(OP)(OP)等，常等，常用量為用量為0.10.11 1。 表面活性劑表面活性劑：是指那些少量存在就能大大降低表面張力的物質(zhì)。是指那些少量存在就能大大降低表面張力的物質(zhì)。 ( (三三) ) 鐵離子穩(wěn)定劑鐵離子穩(wěn)定劑1 1、酸處理油氣井過(guò)程中，酸液與金屬設(shè)備及井下管柱接觸，能、酸處理油氣井過(guò)程中，酸液與金屬設(shè)備及井下管柱接觸，能夠溶解鐵垢和腐蝕鐵金屬，使酸液含鐵量增多。夠溶解鐵垢和腐蝕鐵金屬，使酸液

54、含鐵量增多。2HCI + Fe + 2Cl2HCI + Fe + 2Cl + H+ H2 2 6HCl + Fe 6HCl + Fe2 20 03 3 2 + 6C1 2 + 6C1 + 3H+ 3H2 20 02 2、油層本身或多或少含有二價(jià)鐵和三價(jià)鐵的氧化物，酸液進(jìn)、油層本身或多或少含有二價(jià)鐵和三價(jià)鐵的氧化物，酸液進(jìn)入地層以后，鹽酸和這些氧化鐵反應(yīng)，也會(huì)生成鐵離子。入地層以后，鹽酸和這些氧化鐵反應(yīng)，也會(huì)生成鐵離子。 2HCl + FeO2HCl + FeO + 2C1 + 2C1 + H+ H2 2O O3 3、二價(jià)或三價(jià)鐵離子在酸液中能否沉淀取決于、二價(jià)或三價(jià)鐵離子在酸液中能否沉淀取決于

55、pHpH值和值和FeClFeCl2 2及及FeClFeCl3 3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。當(dāng)含當(dāng)含F(xiàn)eCIFeCI3 3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.60.6及及pHpH大于大于1.861.86時(shí)，時(shí)，F(xiàn)e3+Fe3+會(huì)水解生成凝膠狀沉淀。會(huì)水解生成凝膠狀沉淀。當(dāng)含當(dāng)含F(xiàn)eCIFeCI2 2質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.60.6及及pHpH大于大于6.846.84時(shí)，時(shí)，F(xiàn)e2+Fe2+也會(huì)水解生成凝膠狀沉淀。也會(huì)水解生成凝膠狀沉淀。 + 3H20 Fe(OH)+ 3H20 Fe(OH)3 3+ 3+ 3+ 2H20 Fe(OH)+ 2H20 Fe(OH)2 2+ 2+ 2為防止氫氧化鐵沉淀，避

56、免發(fā)生地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)。層堵塞現(xiàn)象而加入的某些化學(xué)物質(zhì)。 3Fe3Fe3Fe2Fe2FeHH鐵離子及沉淀機(jī)鐵離子及沉淀機(jī)理理常用的穩(wěn)定劑有常用的穩(wěn)定劑有醋酸醋酸、檸檬酸檸檬酸，有時(shí)用，有時(shí)用乙二胺四醋酸乙二胺四醋酸(EDTA)(EDTA)等，見(jiàn)表等，見(jiàn)表5 59 9。穩(wěn)定劑本身對(duì)地層也有潛在的污染，所以，只有當(dāng)明穩(wěn)定劑本身對(duì)地層也有潛在的污染，所以，只有當(dāng)明顯表明酸化過(guò)程中有顯表明酸化過(guò)程中有FeFe2 20 03 3沉淀時(shí)，才使用這些物質(zhì)。沉淀時(shí)，才使用這些物質(zhì)。表表59 鐵離子穩(wěn)定劑類型鐵離子穩(wěn)定劑類型鐵離子穩(wěn)定劑：鐵離子穩(wěn)定劑：（四）緩速劑（

57、四）緩速劑在酸液中添加緩速劑，可以改變巖石表面的潤(rùn)濕性，降低酸巖的在酸液中添加緩速劑，可以改變巖石表面的潤(rùn)濕性，降低酸巖的反應(yīng)速度，增加酸液的作用距離。即緩速劑在巖石表面形成一層反應(yīng)速度，增加酸液的作用距離。即緩速劑在巖石表面形成一層油膜，使巖石變?yōu)橛蜐?rùn)濕，從而降低了酸與巖石的反應(yīng)速度；另油膜，使巖石變?yōu)橛蜐?rùn)濕，從而降低了酸與巖石的反應(yīng)速度；另外，緩速劑中的有效物質(zhì)可捕獲酸液中的質(zhì)子氫，降低氫離子的外，緩速劑中的有效物質(zhì)可捕獲酸液中的質(zhì)子氫，降低氫離子的傳質(zhì)速率，而達(dá)到延緩酸巖反應(yīng)速度的目的。常用的如十二胺、傳質(zhì)速率，而達(dá)到延緩酸巖反應(yīng)速度的目的。常用的如十二胺、十四胺、脂肪酸酰胺等。十四胺、

58、脂肪酸酰胺等。( (五五) ) 膠凝劑與降阻劑膠凝劑與降阻劑1 1膠凝劑膠凝劑：稠化酸液體系的主要添加劑。可增加酸液粘度，稠化酸液體系的主要添加劑?？稍黾铀嵋赫扯龋泳徦釒r反應(yīng)速度，增大活性酸的有效作用范圍。國(guó)內(nèi)主要延緩酸巖反應(yīng)速度，增大活性酸的有效作用范圍。國(guó)內(nèi)主要有有CT16CT16，VY101VY101，SD19SD19等。等。2 2降阻劑：降阻劑：降低工作液在管路流動(dòng)的沿程摩阻，降低施工壓降低工作液在管路流動(dòng)的沿程摩阻，降低施工壓力。在酸壓施工中，要求以最大排量摻入酸液，而地面泵壓不力。在酸壓施工中，要求以最大排量摻入酸液，而地面泵壓不允許超過(guò)某一規(guī)定值擠入前置液或酸液，就需要降低工作

59、液的允許超過(guò)某一規(guī)定值擠入前置液或酸液，就需要降低工作液的沿程摩阻，而降低施工壓力。方法之一就是在其中加入降阻劑。沿程摩阻，而降低施工壓力。方法之一就是在其中加入降阻劑。（七）破乳劑（七）破乳劑在酸液中加入防乳破乳劑，降低殘酸的表面張力及與原油等地層在酸液中加入防乳破乳劑，降低殘酸的表面張力及與原油等地層流體的界面張力，達(dá)到防乳破乳的目的。防乳破乳劑多為表面活流體的界面張力，達(dá)到防乳破乳的目的。防乳破乳劑多為表面活性物質(zhì)，有陽(yáng)離子型，如有機(jī)胺和季銨鹽；陰離子型，如烷基苯性物質(zhì)，有陽(yáng)離子型，如有機(jī)胺和季銨鹽；陰離子型，如烷基苯磺酸鹽、磷酸酯；非離子型，如磺酸鹽、磷酸酯；非離子型，如EOEOPOP

60、O嵌段共聚物、脂肪醇、聚嵌段共聚物、脂肪醇、聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚。氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚。（八）粘土穩(wěn)定劑（八）粘土穩(wěn)定劑在酸化作業(yè)時(shí)，未了防止粘土礦物發(fā)生膨脹、運(yùn)移而堵塞地層，在酸化作業(yè)時(shí)，未了防止粘土礦物發(fā)生膨脹、運(yùn)移而堵塞地層，影響酸化效果，在酸液中添加粘土穩(wěn)定劑，固定粘土顆粒。影響酸化效果，在酸液中添加粘土穩(wěn)定劑，固定粘土顆粒。 常常用的有有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類。無(wú)機(jī)類有用的有有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類。無(wú)機(jī)類有NHNH4 4CICI，CaClCaCl2 2，KCIKCI等，有等，有機(jī)類為陽(yáng)離子聚合物，如機(jī)類為陽(yáng)離子聚合物，如TDCl5TDCl5等。等。 ( (六六) ) 暫堵劑暫堵劑在進(jìn)