第07章酸化處理

第七章酸處理技術(shù)主要內(nèi)容：1、碳酸鹽巖地層鹽酸處理2、酸化壓裂技術(shù)3、砂巖油氣層的土酸處理4、酸液及添加劑5、酸處理工藝酸化原理:通過(guò)酸液對(duì)巖石膠結(jié)物或地層孔隙、裂縫內(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)或提高地層孔隙和裂縫的滲透性。酸化分類：按照工藝可分為酸洗、基質(zhì)酸化和壓裂酸化。①酸洗：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；②常規(guī)酸化（基質(zhì)酸化和解堵酸化）：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；③壓裂酸化(酸壓)：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(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。油水分離裝置預(yù)置保護(hù)膜擠前置液+酸擠替擠液關(guān)井反應(yīng)排酸酸化工藝過(guò)程儲(chǔ)層：碳酸鹽地層砂巖地層

鹽酸土酸（鹽酸+氫氟酸）

碳酸鹽地層：(1)礦物成分是方解石(CaCO3)和白云石[CaMg(CO3)2];(2)儲(chǔ)集空間為孔隙、裂縫；第一節(jié)碳酸鹽巖地層的鹽酸處理第一節(jié)碳酸鹽巖地層的鹽酸處理酸處理目的：解除孔隙、裂縫中的堵塞物質(zhì)，或擴(kuò)大溝通油氣巖層原有的孔隙和裂縫，提高油氣層的滲流性一、鹽酸與碳酸鹽巖的化學(xué)反應(yīng)2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2↑4HCl+MgCa(CO3)2→CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑

2HCl+CaCO3==CaCl2+H2O+CO27310011118441m3,28%32043848679193(kg)

液重1140kg相當(dāng)于0.162m3體積以CaCO3為例說(shuō)明其反應(yīng)過(guò)程第一節(jié)碳酸鹽巖地層的鹽酸處理

酸處理后，地層的滲透性能否得到改善，不僅取決于所溶解的碳酸鹽巖，還取決于反應(yīng)生成物的狀態(tài)。如果反應(yīng)生成物都沉淀在孔隙里或裂縫里，或者即使不沉淀，但粘度很大，在現(xiàn)有工藝條件下排不出來(lái)，那么，即使巖石被溶解掉了，但對(duì)于地層滲透性的改善仍是無(wú)濟(jì)于事的。

假設(shè)反應(yīng)生成物氯化鈣全部溶解于水，則此時(shí)氯化鈣的重量濃度35%

當(dāng)溫度為30℃時(shí)，氯化鈣的溶解度為52%，此值大大超過(guò)了35%。因此，氯化鈣是溶解狀態(tài)，不會(huì)沉淀。①氯化鈣1）反應(yīng)生成物的狀態(tài)193kg的CO2在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積為98m3。設(shè)地層溫度為75℃，地層壓力為20MPa，則1m3殘酸液中只能溶解5m3(標(biāo)準(zhǔn))，剩下93m3(標(biāo)準(zhǔn))則仍為氣態(tài)，在該地層條件下，約為0.59m3，主要呈小氣泡分散在殘酸水中，有助于殘酸溶液從油氣層中排出。

②CO2

①生成物氯化鈣：全部溶解于殘酸中，其密度和粘度都比水高。這種粘度較高的溶液：有利：攜帶固體微粒的能力較強(qiáng)，能把酸處理時(shí)從地層中脫落下來(lái)的微粒帶走，防止堵塞；不利：流動(dòng)阻力增大，對(duì)滲流不利。

②

CO2氣泡：從相滲和飽和度來(lái)作具體分析。2）反應(yīng)生成物對(duì)滲流的影響③其他：殘酸液一般都具有較高的界面張力，有時(shí)殘酸液和地層油還會(huì)形成乳狀液。這種乳狀液有時(shí)相當(dāng)穩(wěn)定，對(duì)地層滲流非常不利。殘酸:當(dāng)酸濃度降低到一定程度(如2%～3%)，基本上已失去溶蝕能力的酸液。油氣層中含有Al2O3，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)eS等雜質(zhì)，在鹽酸與碳酸鹽反應(yīng)的同時(shí)，也會(huì)生成AlCl3,FeCl3。再經(jīng)過(guò)水解反應(yīng)產(chǎn)生Fe(OH)3，Al(OH)3沉淀，這些膠狀物是很難從地層中排出來(lái)的，形成了所謂二次沉淀，堵塞地層裂縫，對(duì)滲流極為不利。

鹽酸溶解碳酸鹽巖的過(guò)程，就是鹽酸被中和或被消耗的過(guò)程。這一過(guò)程進(jìn)行的快慢，可用鹽酸與碳酸鹽巖的反應(yīng)速度（酸巖反應(yīng)速度）來(lái)表示。3)酸-巖化學(xué)反應(yīng)速度

酸巖反應(yīng)速度：指單位時(shí)間內(nèi)酸濃度降低量。從酸液角度看酸巖反應(yīng)速度

酸巖反應(yīng)(固液相反應(yīng))是復(fù)相反應(yīng)，其特點(diǎn)是反應(yīng)只能在相接觸界面上進(jìn)行。把與酸液接觸的巖石看成為一個(gè)壁面。3)酸-巖化學(xué)反應(yīng)速度酸巖復(fù)相反應(yīng)速度：指單位時(shí)間內(nèi)巖石單位反應(yīng)面積的溶蝕量。從巖石角度看酸巖反應(yīng)速度

表面反應(yīng)：酸液里的H+在巖面上與碳酸巖的反應(yīng)。在恒溫、恒壓下，酸巖反應(yīng)速度的數(shù)學(xué)表達(dá)式:3)酸-巖化學(xué)反應(yīng)速度表面化學(xué)反應(yīng)鹽酸與石灰?guī)r地層的表面反應(yīng)速度非常快，幾乎是H+一接觸巖面，立刻就反應(yīng)完了。H+在巖面上反應(yīng)后，就在接近巖面的液層里堆積起生成物、氣泡。巖面附近這一堆積生成物的微薄液層為擴(kuò)散邊界層。圖7-2擴(kuò)散邊界層的濃度分布溶液內(nèi)部：沒(méi)有離子濃度差邊界層內(nèi)部：存在離子濃度差

由于邊界層內(nèi)存在離子濃度差，反應(yīng)物和生成物在各自的離子濃度梯度作用下向相反的方向傳遞。這種由于離子濃度差而產(chǎn)生的離子移動(dòng)，稱為離子的擴(kuò)散作用。①擴(kuò)散邊界層和離子的擴(kuò)散作用3)酸-巖化學(xué)反應(yīng)速度②對(duì)流作用3)酸-巖化學(xué)反應(yīng)速度a)自然對(duì)流作用：由于因密度差異而產(chǎn)生的離子移動(dòng)。b)強(qiáng)迫對(duì)流作用：由于裂隙壁面十分粗糙，極不規(guī)則，容易形成旋渦，所以，將會(huì)產(chǎn)生離子的強(qiáng)迫對(duì)流作用。3)酸-巖化學(xué)反應(yīng)速度酸液中H+的傳遞方式：對(duì)流和擴(kuò)散H+的傳質(zhì)速度：H+透過(guò)邊界層達(dá)到巖面的速度。菲克定律：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)與濃度梯度垂直的單位面積上的H+的流通量。酸-巖過(guò)程：（1）酸液中的H+傳遞到碳酸鹽巖表面；（2）H+在巖面上與碳酸鹽巖進(jìn)行反應(yīng)；（3）反應(yīng)生成物Ca2+、Mg2+和CO2氣泡離開(kāi)巖面。3)酸-巖化學(xué)反應(yīng)速度表面化學(xué)反應(yīng)酸-巖過(guò)程：（1）酸液中的H+傳遞到碳酸鹽巖表面；（2）H+在巖面上與碳酸鹽巖進(jìn)行反應(yīng)；（3）反應(yīng)生成物Ca2+、Mg2+和CO2氣泡離開(kāi)巖面。3)酸-巖化學(xué)反應(yīng)速度影響反應(yīng)速度因素：H+傳質(zhì)速度(最慢)H+反應(yīng)速度（最快）生成物離開(kāi)巖面速度整個(gè)復(fù)相反應(yīng)中，主要取決于H+的傳質(zhì)速度。菲克定律二、影響酸巖反應(yīng)速度的因素(一)酸巖復(fù)相反應(yīng)速度表達(dá)式酸巖復(fù)相反應(yīng)速度主要取決于H+的傳質(zhì)速度，根據(jù)菲克定律，導(dǎo)出表示酸巖反應(yīng)速度和擴(kuò)散邊界層內(nèi)離子濃度梯度的關(guān)系式：酸巖瞬間的反應(yīng)速度H+的傳質(zhì)系數(shù)面容比酸液濃度梯度面容比：巖石反應(yīng)表面積與酸液體積之比1.面容比：巖石反應(yīng)表面積與酸液體積之比當(dāng)其它條件不變時(shí)，面容比越大，單位體積酸液中H+的傳遞到巖面的數(shù)量越多，反應(yīng)速度就越快。地層中的裂縫越寬，面容比越小，則酸巖反應(yīng)速度越慢。（二）影響酸巖復(fù)相反應(yīng)速度的因素分析流速增大，反應(yīng)速度加快。低速時(shí)，流速對(duì)反應(yīng)速度并無(wú)顯著的影響；高速時(shí)，由于酸液液流的攪拌作用，離子的強(qiáng)迫對(duì)流作用大大加強(qiáng)，H+的傳質(zhì)速度顯著增加，致使反應(yīng)速度隨流速增加而明顯加快。提高注酸排量可以增加活性酸深入地層的距離。（為什么？）2.酸液的流速（二）影響酸巖復(fù)相反應(yīng)速度的因素分析

各種類型的酸液，其電離度相差很大。分析：若近似認(rèn)為邊界內(nèi)H+濃度呈線性變化，酸溶液內(nèi)部H+濃度c，巖面上H+濃度Cs，邊界層厚度δ，則

對(duì)酸與石灰?guī)r反應(yīng)來(lái)說(shuō)，由于表面反應(yīng)速度極快，故可認(rèn)為Cs=0，則上式反應(yīng)速度與酸溶液內(nèi)部H+濃度正比。因此，采用強(qiáng)酸時(shí)反應(yīng)速度快，采用弱酸時(shí)反應(yīng)速度慢。3.酸液的類型（二）影響酸巖復(fù)相反應(yīng)速度的因素分析（二）影響酸巖復(fù)相反應(yīng)速度的因素分析圖7-3鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)反應(yīng)速度的影響24％～25％實(shí)線：各種濃度的鮮酸的初始反應(yīng)速度:1）當(dāng)鹽酸濃度<24%時(shí)，濃度增加則初始反應(yīng)速度增加；2）鹽酸濃度>24%后,濃度增加則初始反應(yīng)速度反而下降。虛線：各種不同初始濃度的鮮酸在反應(yīng)過(guò)程中，其反應(yīng)速度的變化規(guī)律:濃酸的初始反應(yīng)速度雖然較快，但當(dāng)其變?yōu)?5%濃度的余酸時(shí)，其反應(yīng)速度就比15%濃度的鮮酸反應(yīng)速度慢得多，初始濃度越高，余酸的反應(yīng)速度越慢。這說(shuō)明濃酸的反應(yīng)時(shí)間比稀酸的反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，有效作用距離遠(yuǎn)。4.酸濃度15％電離度和酸濃度，酸濃度愈高，電離度愈小。同離子效應(yīng)高濃度鹽酸處理的優(yōu)點(diǎn)：(1)濃度越高，其溶蝕能力越強(qiáng)，溶解一定體積的碳酸鹽巖石所需要的濃酸體積較少，殘酸溶液也較少，易于從油、氣層中排出。(2)能解決酸化中的腐蝕問(wèn)題，可獲得較好的酸化效果。(3)高濃度鹽酸活性耗完時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)，酸液滲入油氣層的深度也較大，酸化效果好。5、溫度溫度升高，H+熱運(yùn)動(dòng)加劇，傳質(zhì)速度加快，酸巖反應(yīng)速度加快圖7-4溫度對(duì)反應(yīng)速度的影響6、壓力壓力增加，反應(yīng)速度減慢圖7-5壓力對(duì)反應(yīng)速度的影響7、其它因素巖石的化學(xué)組分、物理化學(xué)性質(zhì)、酸液粘度等

活性酸的有效作用距離:酸液由活性酸變?yōu)闅埶嶂八鹘?jīng)裂縫的距離。

殘酸:酸壓時(shí)，酸液沿裂縫向地層深部流動(dòng)，酸濃度逐漸降低。當(dāng)酸濃度降低到一定程度(如2%～3%)，基本上已失去溶蝕能力的酸液。提高酸化效果的措施：降低面容比,提高酸液流速,使用稠化鹽酸、高濃度鹽酸和多組分酸，以及降低井底溫度等。（三）酸液的有效作用距離第二節(jié)酸化壓裂技術(shù)酸化壓裂：用酸液作為壓裂液，不加支撐劑的壓裂。作用原理：(1)靠水力作用形成裂縫；(2)靠酸液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。酸壓與水力壓裂相比：相同點(diǎn)：基本原理和目的相同。不同點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)其導(dǎo)流性的方式不同。裂縫有效長(zhǎng)度導(dǎo)流能力酸液的濾失特性取決于酸液對(duì)地層巖石礦物的溶解量以及不均勻刻蝕的程度酸壓效果酸巖反應(yīng)速度裂縫內(nèi)的流速控制一、酸液的濾失濾失主要受酸液的粘度控制

用壓裂液的濾失系數(shù)CI公式計(jì)算控制酸液的濾失常用的方法和措施(1)固相防濾失劑硅粉：添滿或橋塞酸蝕孔道和天然裂縫。刺梧桐膠質(zhì)：在酸中膨脹并形成鼓起的小顆粒，在裂縫壁面形成橋塞，阻止酸蝕孔道的發(fā)展，降低濾失面積。大顆粒堵塞大的孔隙；親油的樹(shù)脂形成更小的顆粒，變形后堵塞大顆粒的孔隙，從而有效地降低酸液的濾失。粒徑大小不等的油溶樹(shù)脂：(2)前置液酸壓優(yōu)點(diǎn)：(1)采用前置液破裂地層形成裂縫，并在裂縫壁面形成濾餅，可以降低活性酸的濾失；(2)冷卻井筒和地層，減緩酸液對(duì)油管的腐蝕，降低酸巖反應(yīng)速度，增大酸液有效作用距離。(3)膠化酸以某些表面活性劑作酸液的稠化劑，能夠形成類似于鏈狀結(jié)構(gòu)的膠束稠化酸。優(yōu)點(diǎn)：(1)受剪切后膠束鏈能很快重新形成,穩(wěn)定性好；(2)粘度大,在形成廢酸前能有效地防止酸液濾失。(4)乳化酸和泡沫酸二、酸液的損耗影響酸沿碳酸鹽巖地層裂縫行進(jìn)距離的因素：

酸液的類型、酸液濃度、注入速度、地層溫度、裂縫寬度及地層礦物成分等圖7-6注入速率對(duì)酸穿透距離影響注入速率增加，穿透距離增加圖7-8溫度及酸濃度與酸穿透距離關(guān)系圖7-7裂縫寬度對(duì)酸穿透距離影響裂縫寬度增加，穿透距離增加溫度增加，穿透距離減小濃度增加，穿透距離增加三、酸巖復(fù)相反應(yīng)有效作用距離殘酸：當(dāng)酸濃度降低到一定濃度時(shí)，酸液基本上失去溶蝕能力。活性酸的有效作用距離：酸液由活性酸變?yōu)闅埶嶂八鹘?jīng)裂縫的距離。裂縫的有效長(zhǎng)度：酸液由活性酸變?yōu)闅埶嶂八鹘?jīng)裂縫的距離。(一)酸巖反應(yīng)的室內(nèi)試驗(yàn)方法簡(jiǎn)介靜態(tài)試驗(yàn)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)恒溫、恒壓、恒面容比；靜止反應(yīng)；定時(shí)測(cè)量酸濃度和巖石溶蝕量(高溫高壓反應(yīng)釜)流動(dòng)模擬試驗(yàn)動(dòng)力模擬試驗(yàn)?zāi)M酸液在地下流動(dòng)反應(yīng)的情況巖心轉(zhuǎn)動(dòng)而酸液靜止，利用相似模擬處理方法(二)裂縫中酸濃度的分布規(guī)律研究方法數(shù)學(xué)模擬：求出裂縫中酸濃度分布物理模擬：確定H+傳質(zhì)系數(shù)DH+1.酸液在裂縫中流動(dòng)反應(yīng)的偏微分方程基本假設(shè)：①恒溫恒壓下，酸沿裂縫呈穩(wěn)定層流狀態(tài)；②酸液為不可壓縮液體；③酸密度均一；④傳質(zhì)系數(shù)與濃度無(wú)關(guān)。對(duì)流擴(kuò)散偏微分方程：2.酸濃度分布規(guī)律及計(jì)算圖的應(yīng)用邊界條件（1）裂縫入口端酸濃度為初始濃度C0（2）裂縫壁面處，對(duì)鹽酸與石灰?guī)r反應(yīng)來(lái)說(shuō)，表面反應(yīng)速度與傳質(zhì)速度相比，可視為無(wú)限大，故壁面上的酸濃度C=0（3）裂縫中心位置且垂直于壁面的方向上，酸濃度梯度為零圖7-9酸沿平板流動(dòng)反應(yīng)俯視示意圖圖中縱坐標(biāo)為貝克來(lái)數(shù)：橫坐標(biāo)為無(wú)量綱距離數(shù)：有濾失情況下酸液有效作用距離計(jì)算圖圖版應(yīng)用方法：方法一：（已知斷面位置x求酸濃度C值）1）根據(jù)物理參數(shù)計(jì)算皮克利特?cái)?shù)NP2）根據(jù)給定裂縫中任意斷面的位置x，計(jì)算相應(yīng)的無(wú)因次距離LD3）利用計(jì)算圖，兩坐標(biāo)位置的垂線相交，得到x位置的無(wú)因次酸濃度值，即任意斷面位置x的酸濃度C值。圖版應(yīng)用方法：方法二：（已知C/C0求活性酸的有效作用距離x值）

根據(jù)皮克利特?cái)?shù)NP,給定的C/C0值,利用圖版查出相應(yīng)的無(wú)因次距離LD;從而算出酸濃度降至預(yù)定的C/C0時(shí),活性酸的有效作用距離x值。求酸裂后某一時(shí)間的活性酸有效作用距離的步驟：①由濾失系數(shù)C計(jì)算酸液平均濾失速度；②計(jì)算時(shí)間t時(shí)的動(dòng)態(tài)裂縫尺寸（長(zhǎng)度L及平均縫寬W）；③根據(jù)排量Q、油層有效厚度h及縫寬W求裂縫入口端平均流速u0；④根據(jù)H+有效傳質(zhì)系數(shù)求皮克利特?cái)?shù)NP；⑤根據(jù)圖版查無(wú)因次距離數(shù)LD；⑥求酸液有效作用距離x。3.確定有效傳質(zhì)系數(shù)的物理模擬原理①物理模型的簡(jiǎn)化圖7-11無(wú)濾失情況下酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)示意圖假設(shè)巖板不濾失對(duì)流擴(kuò)散微分方程②簡(jiǎn)化偏微分方程的解用分離變量法和傅立葉級(jí)數(shù),得到x方向任一橫斷面上平均酸濃度為令x=L,裂縫出口酸濃度與入口酸濃度比值++==HHDWQLhWuLDS2202pp4.有效傳質(zhì)系數(shù)曲線圖圖7-12有效傳質(zhì)系數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線圖注意事項(xiàng)：注意：必須選用實(shí)際產(chǎn)層溫度條件下的曲線，巖性不同，所得的DH+值不同。

用產(chǎn)層巖石做室內(nèi)流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)，確定出DH+值(H+有效傳質(zhì)系數(shù))。實(shí)驗(yàn)條件：恒溫，恒壓，壁面無(wú)漏失，穩(wěn)定流動(dòng)。增加酸液有效作用距離的方法或措施：(1)在地層中產(chǎn)生較寬的裂縫(2)較低的氫離子有效傳質(zhì)系數(shù)(3)采用較高的排量(4)盡可能降低濾失速度礦場(chǎng)措施：(1)采用泡沫酸、乳化酸或膠化酸等以減少氫離子傳質(zhì)系數(shù)(2)采用前置液酸壓的方法以增加裂縫寬度(3)適當(dāng)提高排量及添加防濾失劑以增加有效酸液深入縫中的能力四、前置液酸壓設(shè)計(jì)方法前置液酸壓：在酸壓過(guò)程中，用高粘液體當(dāng)作前置液，先把地層壓開(kāi)裂縫，然后再注入酸液的這樣一種壓裂工藝。優(yōu)點(diǎn)：粘度高，濾失量小，可形成較寬、較長(zhǎng)的裂縫作用機(jī)理：減少裂縫的面容比，從而降低酸液的反應(yīng)速度，增大酸的有效作用距離預(yù)先冷卻地層，巖石溫度下降，起緩蝕作用酸液在高粘液體中指進(jìn)現(xiàn)象。圖7-15酸液指進(jìn)示意圖設(shè)計(jì)步驟：(1)計(jì)算裂縫幾何尺寸(2)計(jì)算縫中酸液溫度(3)計(jì)算酸液有效作用距離(4)計(jì)算酸壓后裂縫導(dǎo)流能力(5)計(jì)算增產(chǎn)比簡(jiǎn)化計(jì)算方法：認(rèn)為縫的幾何尺寸由注入的前置液造成。簡(jiǎn)化為在某一平均溫度下的酸的反應(yīng)。用上一節(jié)的酸液有效作用距離計(jì)算方法。先求出在壁面上均勻溶蝕的縫寬和縫的理論導(dǎo)流能力，再考慮裂縫在應(yīng)力作用下的導(dǎo)流能力。課本中(p314)用一例題說(shuō)明了酸壓的計(jì)算步驟(自學(xué))。系統(tǒng)組成：由地面和井下兩大部分組成。地面部分有壓裂車、混砂車、大罐、酸化壓裂車及酸罐車。井下部分有475—9封隔器、噴砂器、工作簡(jiǎn)、擋球短節(jié)，球與座等。

用高粘液體將油層壓開(kāi)裂縫后，接著快速向油層擠入土酸，使酸液沿著裂縫滲入油層，達(dá)到深度解堵的目的。

酸壓工藝第三節(jié)砂巖油氣層的土酸處理砂巖砂粒粒間膠結(jié)物石英和長(zhǎng)石硅酸鹽類(如粘土)和碳酸鹽類物質(zhì)砂巖油氣層的酸處理

通過(guò)酸液溶解砂粒之間的膠結(jié)或孔隙中的泥質(zhì)堵塞物,或其它酸溶性堵塞物以恢復(fù)、提高井底附近地層的滲透率。土酸：由10%～15%濃度的鹽酸和3%～8%濃度的氫氟酸與添加劑按不同比例所組成的混合液,通常之稱為土酸(MudAcid)。表7-2典型砂巖礦物的化學(xué)組成一、砂巖地層土酸處理

土酸中的鹽酸(HCl)只能與碳酸鹽巖反應(yīng)，不能和粘土礦物反應(yīng)，土酸中的氫氟酸(HF)是強(qiáng)酸，HF對(duì)砂巖中的一切成分(石英、粘土、碳酸鹽)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，其主要原因有下述兩個(gè)方面：（一）酸化原理：（一）酸化原理：

1)氫氟酸與硅酸鹽類以及碳酸鹽類反應(yīng)時(shí),其生成物中有氣態(tài)物質(zhì)和可溶性物質(zhì),也會(huì)生成不溶于殘酸液的沉淀。2HF+CaCO3=CaF2↓+CO2↑+H2O16HF+CaAl2Si2O8=CaF2↓+2AlF3+2SiF4↑+8H2O對(duì)CaF2，當(dāng)酸濃度高時(shí)，處于溶解狀態(tài)，當(dāng)酸濃度低時(shí)，處于沉降狀態(tài)。做法：酸液中包含有HCl時(shí)，依靠HCl維持酸液較低的pH值，以提高CaF2的溶解度。（一）酸化原理：氫氟酸與石英的反應(yīng)：6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O

反應(yīng)生成的氟硅酸(H2SiF6)在水中可解離為H+和SiF62-，而后者又能和地層水中的Ca++、Na+、NH4+等離子相結(jié)合。生成的CaSiF6易溶于水，不會(huì)產(chǎn)生沉淀，而Na2SiF6為不溶物質(zhì)會(huì)堵塞地層。做法：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。

土酸中的鹽酸成分可先把碳酸鹽類溶解掉，從而能充分發(fā)揮氫氟酸溶蝕粘土和石英成分的作用。（一）酸化原理：2)氫氟酸與砂巖中各種成分的反應(yīng)速度各不相同。

VHCl—碳酸鹽>VHF-碳酸鹽

VHF-碳酸鹽>VHF-硅酸鹽>VHF-石英

氫氟酸與碳酸鹽的反應(yīng)速度最快，其次是硅酸鹽(粘土)，最慢是石英:鹽酸與碳酸鹽的反應(yīng)速度比氫氟酸還要快:

總之，依靠土酸液中的HCl成分溶蝕碳酸鹽類，并維持酸液較低的pH值，依靠HF溶蝕石英和泥質(zhì)成分，恢復(fù)和增加近井地帶的滲透率。砂巖酸化過(guò)程中，影響反應(yīng)速度的主要因素是HF濃度、HCl濃度、溫度、礦物組成等。1)氫氟酸濃度：酸巖反應(yīng)速度除蒙脫石外大多數(shù)砂巖礦物都與氫氟酸濃度成正比，因此，為了防止疏松地層破碎，應(yīng)該用低濃度(1.5%)的氫氟酸進(jìn)行酸處理。2)鹽酸濃度：酸巖反應(yīng)速度一般在強(qiáng)酸介質(zhì)中加快，高濃度的余酸的反應(yīng)速度小于同濃度的鮮酸，鹽酸的主要作用是保持低pH值，防止二次沉淀。(二)影響土酸反應(yīng)速度的因素3)溫度：礦物的溶解是一種熱活化現(xiàn)象，因此，反應(yīng)速度隨溫度增加而明顯增加，對(duì)石英礦物，每增加25℃，速度增加約1倍，但活性酸的穿透深度相應(yīng)地減小。4)壓力：壓力增加，總?cè)芙夥磻?yīng)速度略微加快，因?yàn)槿芙獾牧趸杩梢圆糠肿優(yōu)樗嵝粤?H2SiF6)且能迅速引發(fā)進(jìn)一步反應(yīng)。5)礦物組成及可接觸表面積：酸巖反應(yīng)過(guò)程中，要接觸巖石的礦物性質(zhì)和總可接觸表面積將決定總反應(yīng)速度。粘土反應(yīng)速度比長(zhǎng)石快，長(zhǎng)石反應(yīng)速度則比石英基質(zhì)快。接觸表面積越大，反應(yīng)速度越快。二、土酸處理設(shè)計(jì)10～15％的HCl及3～8％的HF混合成的土酸當(dāng)泥質(zhì)含量較高時(shí)，氫氟酸濃度取上限，鹽酸濃度取下限；當(dāng)碳酸鹽含量較高時(shí)，鹽酸濃度取上限，氫氟酸濃度取下限。逆土酸：氫氟酸濃度超過(guò)鹽酸濃度(如6％HF+3％HCl)。（一）土酸酸化設(shè)計(jì)步驟1.確信處理井是由于油氣層損害造成的低產(chǎn)或低注入量2.選擇適宜的處理液配方3.確定注入壓力或注入排量，以便在低于破裂壓力下施工4.確定處理液量前置液(預(yù)沖洗液）酸化液替置液(后沖洗液)避免地層水與HF接觸，防止HF與碳酸鹽反應(yīng)生成沉淀，以提高HF的酸化效果。根據(jù)損害半徑來(lái)確定用經(jīng)驗(yàn)方法確定將正規(guī)處理酸液驅(qū)離井筒半徑12～15倍以外。（一）土酸酸化設(shè)計(jì)步驟（二）提高土酸處理效果的方法影響土酸處理效果的因素：在高溫油氣層內(nèi)由于HF的急劇消耗，導(dǎo)致處理的范圍很少；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(lái)的石英和粘土等顆粒隨液流運(yùn)移，堵塞地層。提高酸處理效果的方法（1）同時(shí)將氟化銨水溶液與有機(jī)脂(甲酸甲脂)注入地層，一定時(shí)間后有機(jī)脂水解生成有機(jī)酸(甲酸)，有機(jī)酸與氟化銨作用生成氫氟酸。（2）利用粘土礦物的離子交換性質(zhì)，在粘土顆粒上就地產(chǎn)生氫氟酸(自生土酸)。（3）使用替換酸，如氟硼酸。第四節(jié)酸液及添加劑一、常用酸液種類及性能(一)鹽酸高濃度鹽酸處理的優(yōu)點(diǎn)①酸巖反應(yīng)速度相對(duì)變慢，有效作用范圍增大；②單位體積鹽酸可產(chǎn)生較多的CO2，利于廢酸的排出；③單位體積鹽酸可產(chǎn)生較多氯化鈣、氯化鎂，提高了廢酸的粘度，控制了酸巖反應(yīng)速度，并有利于懸浮、攜帶固體顆粒從地層中排出；④受到地層水稀釋的影響較小。主要缺點(diǎn)：①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；②鹽酸會(huì)使金屬坑蝕成許多麻點(diǎn)斑痕，腐蝕嚴(yán)重；③H2S含量較高的井，鹽酸處理易引起鋼材的氫脆斷裂。(二)甲酸和乙酸優(yōu)點(diǎn)有機(jī)弱酸，反應(yīng)速度比同濃度的鹽酸要慢幾倍到十幾倍，適用于高溫深井。(三)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,主要起緩速作用,可以得到較大的有效酸處理范圍。(四)乳化酸乳化酸即為油包酸型乳狀液，其外相為原油。要求：在地面條件下穩(wěn)定(不易破乳)和在地層條件下不穩(wěn)定(能破乳)。主要作用（或優(yōu)點(diǎn)）①粘度較高，能形成較寬的裂縫，減少裂縫的面容比，有利于延緩酸巖的反應(yīng)速度。②酸滴不會(huì)立即與巖石接觸，油酸乳狀液可把活性酸攜帶到油氣層深部，擴(kuò)大了酸處理的范圍。③酸液并不與井下金屬設(shè)備直接接觸，可很好地解決防腐問(wèn)題。主要缺點(diǎn)摩阻較大，施工注入排量受到限制(五)稠化酸指在鹽酸中加入增稠劑(或稱膠凝劑)，使酸液粘度增加。主要作用①降低氫離子向巖石壁面的傳遞速度