石油開采-壓裂與酸化

石油開采-酸化與壓裂1概述海洋油氣田有兩個特點(diǎn)：一是儲層以中高滲透性砂巖和微裂縫型碳酸鹽巖為主，連通通道好，但在對儲層的各種作業(yè)中容易造成污染，使儲層的連通狀況變差；另一方面，海上施工場地小，安全環(huán)保要求嚴(yán)格，運(yùn)輸困難，不易實施大型油層改造措施。因此，選擇以酸化和小型壓裂等為主的清除地層的污染方法是海洋油氣田增產(chǎn)措施的主要方法之一。海洋油氣田特點(diǎn)2目錄一、壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用二、酸化工藝技術(shù)與應(yīng)用3壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用一、水力壓裂1、水力壓裂：水力壓裂是用高壓泵，以高于儲層吸入能力的速度，向井下注入壓裂液，使井筒內(nèi)壓力增高，儲層出現(xiàn)破裂，形成對稱于井眼的裂縫。為了在停泵后不使裂縫閉合，在注入壓裂液時攜帶一定粒徑的固體支撐物，支撐裂縫保持一定的張開程度。這些裂縫為油氣提供了高導(dǎo)流能力的通道，提高了油（氣）井的產(chǎn)量。從油藏工程觀點(diǎn)出發(fā)，水力壓裂技術(shù)可分為單井壓裂與整體壓裂。4壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用水力壓裂分類：水力壓裂以單井為工作單元，即單井水力壓裂，它以研究單井滲流方式與滲流阻力的變化來實現(xiàn)單井產(chǎn)能提高為主要內(nèi)容，其經(jīng)濟(jì)優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)函數(shù)是取得單井壓后的最大凈現(xiàn)值，即單井施工后獲得的累積產(chǎn)量的總經(jīng)濟(jì)收入減去壓裂施工支出費(fèi)用而獲得的最大經(jīng)濟(jì)效益。但對低滲油藏而言，它包含了提高采收率的效果，水力壓裂以低滲油藏（區(qū)塊）為工作單元，即低滲油藏（區(qū)塊）整體壓裂，它以建立的油藏注水開發(fā)井網(wǎng)與水力裂縫優(yōu)化組合的滲流系統(tǒng)實現(xiàn)單井產(chǎn)能與掃油效率的提高為其主要內(nèi)容。通常，不但對油井進(jìn)行壓裂，而且也對相對應(yīng)的注水井進(jìn)行壓裂。其優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)將是油藏采油速度、采出程度與經(jīng)濟(jì)效益等諸因素的關(guān)系，以實現(xiàn)油藏在整個開發(fā)期的最大凈現(xiàn)值。5壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用2、壓裂的作用：部分地或全部地變徑向流為線性流，改變了油（氣）流動模式，減少了油（氣）流入井底的阻力；解除近井堵塞；溝通高滲透帶提高油氣井的產(chǎn)量；注水井?dāng)U大注水的滲濾面積，增大注水量。水力裂縫增產(chǎn)機(jī)理：低滲油藏中的井，壓裂投產(chǎn)后非穩(wěn)態(tài)流的作用，將在生產(chǎn)史上持續(xù)較長的時間。當(dāng)前，提出的最通用的分析模型為有限導(dǎo)流的垂直裂縫模型，如右上圖所示。模型假設(shè)無限大板狀油藏，油藏均質(zhì)與各向同性，由水力裂縫在垂向穿透并被上、下不滲透的遮擋層所限制。由于存在水力裂縫，改變了油層流體原有的徑向滲流方式與滲流阻力，而顯著地提高了單井產(chǎn)量。非穩(wěn)態(tài)的壓力行為將包含4個流動期：（1）初始的裂縫線性流；（2）地層與裂縫的雙線性流；（3）地層線性流；（4）最終的擬徑向流，如右圖所示。6壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用3、支撐劑：在水力壓裂中支撐劑的作用在于充填壓裂產(chǎn)生的水力裂縫，使之不再閉合，且形成一個具有高導(dǎo)流能力的流動通道。壓裂用支撐劑可大致分為天然的與人造的兩大類型。前者以石英砂為代表，后者則是通常稱之為陶粒的支撐劑。應(yīng)用最多的是石英砂：因為：①石英砂貨源廣，價格便宜；②3000m以內(nèi)的淺井和中深井都可使用；③圓度較好的砂子，當(dāng)其破碎成小片時仍能提供一定的或較高的滲透率。石英砂最大的缺點(diǎn)是強(qiáng)度低，群體破碎壓力約為28MPa，在深井中裂縫導(dǎo)流能力可能低到原來的十分之一或更多，所以對深井壓裂，石英砂難以使用。7壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用人造陶粒支撐劑優(yōu)點(diǎn)：①陶粒強(qiáng)度高，在相同的閉合壓力下，與石英砂比較具有破碎率低，導(dǎo)流能力高的性能；②陶粒具有抗鹽、耐溫性能，在150-200℃含10%鹽水中240h抗壓強(qiáng)度不變；③隨閉合壓力的增加或承壓時間的延長，陶粒的破碎率要比石英砂低得多，導(dǎo)流能力的遞減率也要慢得多。缺點(diǎn)：①陶粒的顆粒相對密度較高，對壓裂液性能（如粘度，流變性等）及泵送條件（如排量，設(shè)備功率等）都提出了更高的要求；②陶粒的顆粒相對密度與抗壓強(qiáng)度均取決于物料中氧化鋁的含量。因此，陶粒的物料選擇與制造過程都比其它支撐劑要嚴(yán)格、復(fù)雜得多。樹脂包層砂在砂子上面包一層熱固性樹脂膜，在高壓下砂子雖然破碎，但碎屑少，能防止微粒流動，仍能提供一定的導(dǎo)流能力，并且密度低有利輸送。8壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用4、壓裂液：壓裂液按液體的性質(zhì)可以分為：水基、油基、乳狀、泡沫、酸基和醇基共六大類。前置液：它的作用是擴(kuò)張裂縫、冷卻地層，造成一條具有一定寬度和長度的裂縫，以備后面的攜砂液和支撐物進(jìn)入裂縫。作業(yè)結(jié)束時，前置液接近全部濾入儲層，故要求前置液保護(hù)油層的性能高于攜砂液。攜砂液：它的主要作用是將一定濃度的支撐物按設(shè)計濃度要求輸送到裂縫內(nèi)的預(yù)定位置。頂替液：它將地面管匯和井筒內(nèi)的攜砂液頂替至裂縫中。頂替液要求用量準(zhǔn)確。9壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用（a）砂液比例泵示意圖（b）車載砂液比例泵組大型壓裂作業(yè)典型設(shè)備示意圖用于將各種材料傳輸?shù)奖壤玫纳纤到y(tǒng)，由于壓裂液和支撐劑等不同類型，各地都不一樣。流體可存于：土坑、運(yùn)輸車和固定儲罐中。它們的容量和結(jié)構(gòu)也不相同。在比例泵和流體源之間連接軟管就構(gòu)成了標(biāo)準(zhǔn)的上水管匯。因為所用流體、支撐劑和化學(xué)劑可能差別很大，所以可以組裝成多種不同的上水系統(tǒng)。10壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用5、水基壓裂液：水基壓裂液是以水作溶劑或分散介質(zhì)，與各種添加劑配制而成的壓裂液。適用范圍：除少數(shù)低壓、油潤濕，強(qiáng)水敏地層外，水基壓裂液適用于大多數(shù)油氣層和不同規(guī)模的壓裂改造。水基壓裂液配方參見右表：11壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用6、壓裂工藝：⑴選井層①有足夠的孔隙壓力、含油飽和度，這是壓裂取得效果的基本條件；②地層系數(shù)（Kh）對壓裂效果有很大的影響。地層系數(shù)過低，從地層向裂縫供油氣能力太弱，得不到好效果，國外的經(jīng)驗是：地層系數(shù)過大，要取得一定效果，必須有很高的裂縫導(dǎo)流能力，有時作到這一點(diǎn)是困難的。這是壓裂主要用來對付低滲透層的一個原因。③注水開發(fā)的油田，油水井對應(yīng)壓裂并以注水井為主，在一定的裂縫方位條件下，能提高驅(qū)油效果。注水一般能保持地層能量，在注水見效的油層采用壓裂措施易于見到效果。④選井要注意井況，包括套管強(qiáng)度，距邊底水、氣頂?shù)木嚯x，有無較好的遮擋層等。12壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用6、壓裂工藝：⑵分層壓裂①投球選壓：適用于油氣井段大于50m，層間巖性、物性、厚度差異大的油氣井。采用包著橡膠的塑料球，密度是1.05-1.3g/cm3。將堵球裝入地面投求器內(nèi)。投球器與高壓管匯連接，堵球隨第一次壓裂施工頂替液以10-20個/min的速度投入井內(nèi)，投球時施工排量應(yīng)大于3.0m3/min，投球數(shù)附加量是10%-15%。②封隔器投球分壓：適用于油氣井段大于50m，且層間巖性、物性、厚度差異較小的油氣井。這類油氣井不易確定投球數(shù)量，因此采用頂封隔器與投球相結(jié)合的分壓工藝。③封隔器分壓：封隔器的種類很多，可分為自封式、壓縮式、楔入式和擴(kuò)張式四種。這是一種方便的分壓方法。13壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用6、壓裂工藝：⑶深層壓裂深層的巖石一般變得致密堅硬，閉合壓力增大，地溫也高，摩阻也大，這些特點(diǎn)使深層壓裂在設(shè)備、壓裂液、井下工具、支撐劑幾個方面遇到新的要求，一般壓裂工藝難以解決這些問題。14壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用7、壓裂效果評價⑴作業(yè)評價①與壓裂設(shè)計的符合率：包括井口壓力、前置液量，攜砂液量、加砂量、頂替液量和總?cè)刖毫?。②整個壓裂作業(yè)的連續(xù)性，壓裂施工一次成功率及安全作業(yè)。③壓裂液，支撐劑量。④井底應(yīng)少沉砂或不沉砂，壓裂前后井底沉砂高度。⑤壓裂施工資料全準(zhǔn)率：包括施工記錄、施工曲線，瞬時停泵壓力、井溫剖面記錄曲線，測試壓裂記錄曲線、壓裂后壓力下降曲線等。15壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用7、壓裂效果評價⑵效果評價①增產(chǎn)量評價：壓裂后實際增產(chǎn)倍數(shù)與設(shè)計效果預(yù)測增產(chǎn)倍數(shù)的符合率，實際累計增產(chǎn)量與設(shè)計累計增產(chǎn)量的符合率。②技術(shù)評價：以壓裂前后壓力恢復(fù)曲線試井資料為基礎(chǔ)，對比壓裂前后油氣污染消除及油氣層滲透率，采油指數(shù)變化值。③經(jīng)濟(jì)評價：用增產(chǎn)油量價值扣除壓裂綜合成本后實得利潤指標(biāo)來評價壓裂經(jīng)濟(jì)效益。⑶進(jìn)行評價應(yīng)記錄的資料①壓裂前后穩(wěn)產(chǎn)階段的日產(chǎn)量及產(chǎn)量遞減資料。②壓裂過程中井口壓力動態(tài)曲線資料。③壓裂前后井溫資料。④壓裂前后壓力恢復(fù)試井曲線資料。⑤測試壓裂、裂縫監(jiān)測，瞬時停泵資料。16壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用西江24-3油田壓裂充填實例A8井H4A/4B層進(jìn)行壓裂充填防砂作業(yè)情況17壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用西江24-3油田壓裂充填實例A8井H4A/4B層進(jìn)行壓裂充填防砂作業(yè)情況18壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用西江24-3油田壓裂充填實例A8井H4A/4B層進(jìn)行壓裂充填防砂作業(yè)情況19壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用二、高能氣體壓裂增產(chǎn)技術(shù)高能氣體壓裂是一種既不同于爆炸壓裂，又區(qū)別于水力壓裂的油氣井增產(chǎn)新工藝，見表?；驹硎抢妹}沖加載并控制壓力的上升速度，使迅速釋放的高溫高壓氣體在井筒附近壓開多方位的徑向裂縫，溝通井筒與儲層裂縫，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的。一般情況下可壓出多于兩條的徑向裂縫，增產(chǎn)倍數(shù)一般為1.5-2.5倍。三種壓裂方式的主要參數(shù)20壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用1、特點(diǎn)①能在地層中形成多條裂縫而不傷害井筒和套管；②成本低、工藝簡單、施工時間短、動用設(shè)備少、對施工場地?zé)o特別要求、增產(chǎn)增注效果明顯、經(jīng)濟(jì)效益好、對油層傷害小、對環(huán)境無污染。2、解堵原理①高能氣體壓裂產(chǎn)生的多條徑向裂縫穿過井筒附近的污染帶，形成新的油氣滲流通道；②隨各裝藥段爆燃反應(yīng)的進(jìn)行，不斷產(chǎn)生高溫（﹥2500℃）、高壓（近100MPa）、高頻沖擊氣流，能將油層原生孔隙中造成堵塞的機(jī)械雜質(zhì)、油層巖石剝落的微粒、膨脹性膠結(jié)物絕大部分沖刷、清掃干凈，從而解除堵塞；③產(chǎn)生高能氣體的同時伴隨產(chǎn)生穿透性極強(qiáng)的沖擊波、超聲波、強(qiáng)聲場，可疏通油氣通道，降低毛管壓力，使原油降粘，除垢解堵、清蠟防蠟，抑制地層中細(xì)菌的生長和聚集，從而提高油層泄油能力；④高能氣體壓裂后產(chǎn)生的高溫場可溶解沉積在處理層段的蠟質(zhì)、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，疏通滲流通道，同時降低原油粘度，大大降低了滲流阻力；⑤火藥和推進(jìn)劑燃燒產(chǎn)生的CO、CO2、N2、NO、HCl等攜帶熱能的產(chǎn)物進(jìn)入油層，其中前兩種易溶于原油，降低了原油粘度，提高原油溶解蠟及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的能力，后兩種極易溶于水形成強(qiáng)酸（硝酸和鹽酸），相當(dāng)于對地層進(jìn)行酸處理。高能氣體壓裂增產(chǎn)技術(shù)21壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用3、高能氣體壓裂設(shè)計基本原則低升壓速度（低燃速）、大藥量，以期壓出少（3-5條）而長的裂縫。4、適用范圍在鉆井過程中鉆井液污染的探井和生產(chǎn)井；井下作業(yè)中壓井液污染的探井和生產(chǎn)井；生產(chǎn)過程中機(jī)械雜質(zhì)堵塞的井；酸化后酸渣造成二次堵塞的井；水力壓裂后填砂裂縫被污染或裂縫閉合而使產(chǎn)量下降的井；致密、堅硬的油層因破裂壓力較高，水力壓裂難以實現(xiàn)的井；裂縫發(fā)育的灰?guī)r、砂巖油藏井；水敏、酸敏油氣井；油藏隔層太薄，水力壓裂易壓竄的井；注水井注入壓力太高或需調(diào)剖增注的井；與酸化聯(lián)做，以達(dá)到更好的處理效果；由于設(shè)備、水源、井場或道路等原因，難以實施其它處理措施的井。以上范圍的探井、生產(chǎn)井本身應(yīng)具有一定的產(chǎn)能，否則即使工藝成功，也不會達(dá)到施工目的。高能氣體壓裂增產(chǎn)技術(shù)22目錄一、壓裂技術(shù)與實踐應(yīng)用二、酸化工藝技術(shù)與應(yīng)用23一、概述二、為什么要進(jìn)行酸化三、砂巖酸化增產(chǎn)原理四、砂巖酸化原理五、砂巖酸化機(jī)理研究六、HF酸化模擬技術(shù)七、砂巖酸化工藝八、酸液分流(置放)技術(shù)九、儲層傷害類型十、酸液體系和添加劑選擇十一、酸化設(shè)計方法主要內(nèi)容一、概述1.什么是砂巖酸化？酸化是通過井眼向地層注入一種或幾種酸液，利用酸與進(jìn)入儲層的污染物和儲層中可反應(yīng)礦物的化學(xué)反應(yīng)，清除進(jìn)入儲層連通通道和微裂縫的污染物，恢復(fù)儲層孔隙、裂縫的流動能力，達(dá)到使油氣井增產(chǎn)，注水井增注的目的。252.酸化的三個基本階段地面管流

酸由酸罐經(jīng)過低壓管線到達(dá)壓裂車組，經(jīng)壓裂車組增壓后的酸液進(jìn)入高壓管線到高壓井口。在這個過程中酸液可能腐蝕地層管線及壓裂車組和高壓井口裝置；在高壓管線中酸液流到井口要產(chǎn)生摩阻損失，管線中的酸液流態(tài)由排量和酸液粘度決定，酸液濃度基本不變。一、概述262.酸化的三個基本階段垂直管流

酸液由高壓井口進(jìn)入酸化管柱(或油管柱)到井底的流動。該過程酸液可能腐蝕酸化管柱和套管柱，酸液的位能降低，沿管柱流動產(chǎn)生摩阻損失，流態(tài)由排量、粘度、管徑?jīng)Q定，酸液濃度基本不變，從井口到井底酸液溫度升高。一、概述272.酸化的三個基本階段酸進(jìn)入地層的流動反應(yīng)

酸沿徑向經(jīng)孔隙及微裂縫作流動反應(yīng)，溶解地層各礦物成分及膠結(jié)物。沿徑向酸液濃度逐漸變小失去活性，溫度發(fā)生變化，壓力及流速也發(fā)生變化。近井帶地層孔隙度和滲透率發(fā)生改變。一、概述283.酸液基本分類常規(guī)酸液緩速酸液地下生成酸液一、概述294.酸化工藝基本分類工藝分類：

酸洗基質(zhì)酸化酸壓(一般針對碳酸鹽巖儲層)一、概述30酸洗酸洗：清除井筒中的酸溶性結(jié)垢物，或疏通射孔孔眼的工藝。兩種方式：將酸液注入預(yù)定井段，讓其靜置反應(yīng)，在無外力攪拌的情況下溶蝕結(jié)垢物或射孔孔眼中的堵塞物；酸液通過正反循環(huán)，使酸液沿井筒、射孔孔眼或地層壁面流動反應(yīng)，借助沖刷作用溶蝕結(jié)垢物或堵塞物。特點(diǎn)：

酸液局限于井筒和孔眼附近，一般不進(jìn)入地層或很少進(jìn)入，地面不用加壓或加壓很小。不能改善地層滲流條件。一、概述31一、概述32基質(zhì)酸化(巖體酸化，常規(guī)酸化)原理：不壓破地層的情況下將酸液注入地層孔隙(晶間，孔穴或裂縫)的工藝。利用酸液溶解砂巖孔隙及喉道中膠結(jié)物和堵塞物,改善儲層滲流條件,提高油氣產(chǎn)能。目的：解堵。特點(diǎn)：不壓破地層。一、概述33一、概述34酸化壓裂酸化：地層方式：油管注液套管注液環(huán)空注液壓開裂縫張開裂縫酸刻蝕裂縫高導(dǎo)流能力裂縫封隔器

壓裂車一、概述35酸化壓裂(酸壓)原理：酸或酸的前置液以高于儲層所能承受的排量從套管或油管中注入，使之在井筒中迅速建立壓力，直至超過地層的壓縮應(yīng)力及巖石的抗張強(qiáng)度，從而壓破地層，形成裂縫，連續(xù)注酸使裂縫延伸、酸刻蝕裂縫形成酸蝕裂縫，該裂縫具有比原地層更高的導(dǎo)流能力，因此能提高油氣井產(chǎn)能。目的：增產(chǎn)（解堵是必然結(jié)果）。特點(diǎn)：大排量、高泵壓（壓破地層）。一、概述36酸化工藝的特點(diǎn)及適用情況對照表一、概述37

砂巖儲層的酸化通常不進(jìn)行酸壓的原因砂巖儲層的膠結(jié)疏松，酸壓可能由于大量溶蝕，致使巖石松散，引起油井過早出砂；酸壓可能壓破地層邊界以及水、氣層邊界，造成地層能量虧空和過早見水、見氣；由于酸沿縫壁均勻溶蝕巖石，不能形成溝槽，酸壓后裂縫大部閉合，形成的裂縫導(dǎo)流能力低，且由于用土酸酸壓可能產(chǎn)生大量沉淀物堵塞流道。一、概述385.砂巖儲層酸化在油氣田開采中地位認(rèn)識油氣藏發(fā)現(xiàn)油氣藏恢復(fù)油氣井產(chǎn)能提高油氣井產(chǎn)能一、概述396.酸化處理歷史(1)1895，赫曼佛拉施(HermanFrasch)發(fā)明(2)早期的除垢處理，吉普石油公司，鹽酸作為除垢劑(3)1932，酸化新時代：普爾石油公司與道化學(xué)公司的磋商,HCl正式用于油氣井處理，酸化形成正常應(yīng)用的技術(shù)－－酸化作業(yè)公司的形成(5)1933，Wilson與印第安那標(biāo)準(zhǔn)石油公司申請HF處理砂巖工藝專利(6)1940Dowell公司，土酸的首次工業(yè)性應(yīng)用(7)至今，全面工業(yè)化應(yīng)用一、概述406.酸化處理歷史四個階段：20世紀(jì)50年代－60年代開發(fā)解決乳化、酸渣、返排和覆蓋率的技術(shù)研究石灰?guī)r地層酸化的物理現(xiàn)象和砂巖酸化的二次反應(yīng)20世紀(jì)70年代各種酸液體系的應(yīng)用，重點(diǎn)解決深部穿透問題20世紀(jì)80年代泡沫分流技術(shù)和連續(xù)油管分流技術(shù)的應(yīng)用計算機(jī)輔助工作(選井選層、設(shè)計、實施監(jiān)測)和酸后評估20世紀(jì)90年代計算機(jī)產(chǎn)能預(yù)測、經(jīng)濟(jì)評價、地球化學(xué)模型和現(xiàn)場評價技術(shù)環(huán)保型添加劑的開發(fā)砂巖酸化物理化學(xué)過程的更深層次認(rèn)識一、概述41二、為什么要進(jìn)行酸化油流動過程42油流動過程地層滲流井筒流動地面管線流動Pe=常數(shù)Pw二、為什么要進(jìn)行酸化43(1)地層滲透率低；(2)地層受傷害；(3)地層壓力低；(4)井筒或油管堵塞；(5)地層流體粘度高；(6)井底回壓過高；(7)機(jī)械采油方法不當(dāng)；(8)其它原因。砂巖酸化解堵改善近井地帶的條件二、為什么要進(jìn)行酸化一口井無產(chǎn)能或產(chǎn)能低？44模擬模型評估傷害井產(chǎn)能下降程度評估傷害井酸化增產(chǎn)幅度評估無傷害井酸化增產(chǎn)幅度rerdrwk0kd圖4.1封閉油藏污染井模型示意圖儲層損害對油井產(chǎn)能的影響評估滲透率損害相對程度和損害深度采油指數(shù)計算三、砂巖酸化增產(chǎn)原理45損害程度和損害半徑對產(chǎn)能的影響不同損害半徑下條件下?lián)p害帶滲透率變化對油氣井產(chǎn)能影響

（1）在損害帶半徑一定的條件下，損害程度(kd/K0降低)增加，產(chǎn)能大幅度下降。

損害帶半徑為0.5m條件下，損害帶平均滲透率降低為初始滲透率的10%時，油井產(chǎn)能則降低到自然產(chǎn)能的37.3%；降低到初始滲透率的50%時產(chǎn)能則降低到84.26%。三、砂巖酸化增產(chǎn)原理46不同損害半徑下條件下?lián)p害帶滲透率變化對油氣井產(chǎn)能變化的影響（2）損害半徑超過一定值后，其對產(chǎn)能的影響減弱。（3）一般在損害帶半徑超過1.0m后，產(chǎn)能下降已較緩慢。為酸化半徑的設(shè)計提供了依據(jù)。損害程度和損害半徑對產(chǎn)能的影響三、砂巖酸化增產(chǎn)原理47損害井酸化解堵效果分析對于受損害井，酸化增產(chǎn)倍比較大隨酸化半徑增加，油井產(chǎn)能逐漸增加損害程度不同，產(chǎn)能增加幅度不同：損害程度越嚴(yán)重，產(chǎn)能恢復(fù)幅度越大當(dāng)酸化半徑超過約1.0m左右時，酸化半徑繼續(xù)增加，酸化增產(chǎn)幅度趨緩如在Kd/K0為0.3條件下，酸化半徑在由0.8m增加至1.2m，增產(chǎn)倍比則由1.58增加至1.70，僅增加0.12。酸化半徑對產(chǎn)能影響三、砂巖酸化增產(chǎn)原理48酸化半徑的設(shè)計應(yīng)考慮能夠有效解除堵塞為目的。追求過大酸化半徑，酸化增產(chǎn)倍比不會有顯著增加?？紤]到其損害半徑較大，適宜的酸化半徑為？m。損害井酸化解堵效果分析三、砂巖酸化增產(chǎn)原理49未損害井酸化解堵效果分析未損害井酸化半徑對產(chǎn)能影響不同酸化半徑條件下滲透率改善程度對增產(chǎn)倍比影響三、砂巖酸化增產(chǎn)原理Kd/K050對于無損害儲層酸化增產(chǎn)幅度始終是有限的，極限增產(chǎn)率<40%；

在儲層未受損害的情況下，隨著酸化半徑增大，極限增產(chǎn)率增大；對于陸地油田通常酸化半徑小于0.7m，其極限增產(chǎn)率小于30%，對于SZ36－1這樣的高孔海上油田，酸化半徑可達(dá)1.2m以上，極限增產(chǎn)率也小于40%；對于高孔高滲儲層酸化，酸液建議選擇溶解力相對較弱，但作用半徑相對較大的酸液體系和酸化工藝為首選的酸化技術(shù)。未損害井酸化解堵效果分析三、砂巖酸化增產(chǎn)原理51傷害井和未受傷害井酸化潛在產(chǎn)能改善程度三、砂巖酸化增產(chǎn)原理52三、砂巖酸化增產(chǎn)原理53酸液進(jìn)入孔隙或裂隙與巖石發(fā)生反應(yīng)，溶蝕孔壁或縫壁，增大孔隙體積，擴(kuò)大裂縫寬度，改善流體滲流條件。酸液溶蝕孔道或裂縫中的堵塞物，或破壞堵塞物的結(jié)構(gòu)使之解體，然后隨殘酸液一起排出地層，起到疏通流道的作用，恢復(fù)地層原始滲透能力。

三、砂巖酸化增產(chǎn)原理54研究課題儲層傷害原因及傷害程度分析計算結(jié)果表明：污染地層：在污染半徑一定時，污染程度由輕到重，在酸化解除污染后，所獲得的增產(chǎn)倍比值也在逐漸增大。這說明基質(zhì)酸化對存在污染的井是極有效的。無污染地層：進(jìn)行基質(zhì)酸化處理，效果甚微。地層沒有受到污染堵塞，一般不進(jìn)行基質(zhì)酸化處理。三、砂巖酸化增產(chǎn)原理55四、砂巖酸化原理洗井注前置液注處理液注后置液注頂替液頂替液后置液處理液前置液地層井筒1.典型砂巖酸化注液工序562.各種液體的作用前置液

(1)頂替井筒中的原有積液到油套環(huán)空或排出地面；(2)頂替走近井帶的地層水，避免Na2SiF6、H2SiF6沉淀；(3)優(yōu)先溶解碳酸鹽類，減輕CaF2沉淀，并保持低pH值；同時，避免浪費(fèi)較昂貴的HF等處理液；(4)降低井溫及地層溫度，避免添加劑高溫失效及降低酸巖反應(yīng)速度。四、砂巖酸化原理572.各種液體的作用處理液

注入儲層的主體酸液，溶解地層礦物及膠結(jié)物、堵塞物等，改善地層滲透性后置液隔離處理液和頂替液；加入添加劑可幫助處理液的返排，恢復(fù)地層固相及沉淀性酸反應(yīng)生成物的親水性，提高原油的相對滲透率，防止乳化。頂替液

將井筒中早先注入液頂入地層四、砂巖酸化原理58四、砂巖酸化原理常用酸液體系表593.典型砂巖礦物的化學(xué)組成四、砂巖酸化原理604.砂巖酸化的酸巖反應(yīng)特性酸化溶解物

基質(zhì)礦物堵塞物(傷害物)主要使用的酸液

HF+HClNH4F&HCl反應(yīng)特點(diǎn)

多礦物反應(yīng)(石英<長石<粘土<碳酸鹽)多孔介質(zhì)中四、砂巖酸化原理61存在問題

1、反應(yīng)速度快2、沉淀物易產(chǎn)生(二次傷害)3、儲層結(jié)構(gòu)破壞4、液體置放（分流）

研究方向1、酸液及添加劑2、沉淀物的預(yù)防3、優(yōu)化設(shè)計(工藝和參數(shù))4.砂巖酸化的酸巖反應(yīng)特性四、砂巖酸化原理625.沉淀帶對油井產(chǎn)能的影響e.g.一個250m泄油半徑的一口半徑為0.12m的井，用酸進(jìn)行處理并解除了所有污染。但是，將形成1ft3/ft深的殘酸沉積帶，將使?jié)B透率降為原始滲透率的10%。通過后置液的設(shè)計，可把酸驅(qū)出井筒附近即驅(qū)替到地層的遠(yuǎn)處。確定沉積帶的位置對油井產(chǎn)能的影響。巖石孔隙度是0.15。四、砂巖酸化原理A.n.當(dāng)沉積帶被驅(qū)替遠(yuǎn)離井筒時、井周圍有三個區(qū)帶：井與沉積帶之間的區(qū)域，沉積帶，它的滲透率為原始滲透率的10%；以及遠(yuǎn)離沉積帶的區(qū)域，對這三個串聯(lián)區(qū)域進(jìn)行穩(wěn)定狀態(tài)徑向流計算，采油指數(shù)為635.沉淀帶對油井產(chǎn)能的影響

r1----沉積帶的內(nèi)半徑；

r2----沉積帶的外半徑；

Kp----沉積帶的滲透率；

K----原始油藏滲透率當(dāng)沉積圍繞井筒時，井的采油指數(shù)小于油井潛能的40%；把沉積帶驅(qū)替到遠(yuǎn)離井筒0.6m時，可使PI值恢復(fù)到未污染情況的80%以上四、砂巖酸化原理646.砂巖酸化過程中沉淀的控制方法合適的酸化步驟據(jù)工藝特點(diǎn)而定低的酸液濃度正確、合適的前置液溶解碳酸鹽，隔離土酸與堿金屬離子以及不配伍的流體充足的后置液保持低pH值，恢復(fù)潤濕性，驅(qū)替處理液及反應(yīng)產(chǎn)物材料的應(yīng)用四、砂巖酸化原理65五、砂巖酸化機(jī)理研究砂巖與HF反應(yīng)熱力學(xué)研究砂巖與HF反應(yīng)動力學(xué)研究影響砂巖與酸的反應(yīng)速度因素酸液在多孔介質(zhì)中的反應(yīng)規(guī)律66熱力學(xué)方面酸液與砂巖礦物的反應(yīng)，包括非均相液－固表面反應(yīng)和均相液－液反應(yīng)。由于存在反應(yīng)產(chǎn)物為反應(yīng)物間的競爭反應(yīng)，實際酸巖反應(yīng)十分復(fù)雜；HF溶解粘土的含硅、鋁礦物時，溶液中產(chǎn)生氟鋁絡(luò)離子和氟硅絡(luò)離子，溶解的鋁能與氟形成6種絡(luò)合物在一定條件下達(dá)到熱力學(xué)平衡。1.氫氟酸與砂巖反應(yīng)的化學(xué)平衡五、砂巖酸化機(jī)理研究67熱力學(xué)方面熱力學(xué)平衡

25℃時，離子平衡等式及平衡常數(shù)如下：Al+3+HFAlF+2+H+K1=897AlF+2+HFAlF2++H+K2=68.9AlF2++HFAlF3(液)+H+K3=4.62AlF3(液)AlF3(氣)K4=2.510-4(1.atm/mol)AlF3(液)+HFAlF4－+H+K5=0.36AlF4－+HFAlF52-+H+K6=2.810-2AlF52-+HFAlF63-+H+K7=1.910-3氟絡(luò)合物主要有：SiF4(液)SiF4(氣)K8=7.110-7(1.atm/mol)(3.33)SiF4(液)+HFSiF62-+2H+K9=0.451.氫氟酸與砂巖反應(yīng)的化學(xué)平衡五、砂巖酸化機(jī)理研究68在酸性介質(zhì)(H+濃度大)以及高濃度的HF溶液中HF發(fā)生部分電離和聚合，以多種化學(xué)形式化合成諸如HF2-等絡(luò)合離子型。HFH++F-K10=6.610-4mol/lHFH+HF2--K11=6.610-4mol/l1.氫氟酸與砂巖反應(yīng)的化學(xué)平衡五、砂巖酸化機(jī)理研究熱力學(xué)方面69鹽酸參加反應(yīng)后產(chǎn)生的A1Cl3和SiC14可略去不計。在反應(yīng)初期，HF濃度較高,有利于生成Na2SiF5、K2SiF5、Na3AIF5、K3AlF5和CaF2沉淀。隨著HF不斷消耗，SiF4濃度增加，則有利于發(fā)生SiF4的水解反應(yīng)，生成膠質(zhì)沉淀H4SiO4：SiF4(液)+4H2OH4SiO4(液)+4HFK12=9.3×10-10H4SiO4(液)H4SiO4(沉淀)K13=7.25×102SiF4(液)+4H2OH4SiO4(液)+4HFK14=6.75×10-7(3.39)1.氫氟酸與砂巖反應(yīng)的化學(xué)平衡五、砂巖酸化機(jī)理研究熱力學(xué)方面70當(dāng)HF和SiF4濃度達(dá)到一定值滿足下式時，沉淀即產(chǎn)生：

2K++SiF6-2H2SiF6K15=2.0810-6則產(chǎn)生K2SiF6沉淀的條件是：

2.0810-6[K+]2[SiF6-2]>11.氫氟酸與砂巖反應(yīng)的化學(xué)平衡五、砂巖酸化機(jī)理研究熱力學(xué)方面71溫度和壓力的影響溫度改變，平衡常數(shù)要發(fā)生改變，其關(guān)系可由VanitHoff方程描述壓力對平衡常數(shù)的影響由下式描述對于液相反應(yīng)，體積變化不大，壓力的影響很小，可以忽略。1.氫氟酸與砂巖反應(yīng)的化學(xué)平衡五、砂巖酸化機(jī)理研究熱力學(xué)方面72均相反應(yīng)產(chǎn)物是酸濃度、溫度和巖石溶解量的函數(shù)，酸濃度平衡表達(dá)式2.反應(yīng)產(chǎn)物濃度分布的計算方法對于一定的初始酸濃度和溶解量，給定酸濃度初值。利用相關(guān)方程可算出對應(yīng)的絡(luò)離子濃度，代入相關(guān)方程計算新的酸濃度，反復(fù)選代，直到滿足誤差即可。改變不同的酸液濃度、溫度和礦物溶解量即可求得不同的反應(yīng)產(chǎn)物分布。五、砂巖酸化機(jī)理研究熱力學(xué)方面732.反應(yīng)產(chǎn)物濃度分布的計算方法氟鋁絡(luò)離子與HCl的關(guān)系氟鋁絡(luò)離子與HF濃度的關(guān)系五、砂巖酸化機(jī)理研究熱力學(xué)方面743.砂巖酸化化學(xué)計量系數(shù)的計算土酸與鉀長石反應(yīng)的化學(xué)計量系數(shù)X，Y分別是HF和HCI與鉀長石反應(yīng)的化學(xué)當(dāng)量系數(shù)對F－和H＋分別列出摩爾平衡等式：對于F－：x=n+3m對于H+：x+y=16所以y=16-n-3mn，m是溶液中氟鋁絡(luò)合物和氟硅絡(luò)合物的平均摩爾數(shù)，其值可由均相反應(yīng)產(chǎn)物分布給出五、砂巖酸化機(jī)理研究熱力學(xué)方面753.砂巖酸化化學(xué)計量系數(shù)的計算土酸與鉀長石反應(yīng)的化學(xué)計量系數(shù)AlFj和SiF4表示絡(luò)合物的濃度，moles/L。溶解的鋁絡(luò)合物的總量＝求出n，m后，即可同x和y值五、砂巖酸化機(jī)理研究熱力學(xué)方面763.砂巖酸化化學(xué)計量系數(shù)的計算土酸與其他礦物作用的化學(xué)計量系數(shù)計算與此類似高嶺土的化學(xué)計量系數(shù)鉀長石的計量系數(shù)五、砂巖酸化機(jī)理研究熱力學(xué)方面77動力學(xué)主要研究反應(yīng)速度及影響反應(yīng)的條件。1.HF的締合

HF在低濃度下是弱酸：HFH＋＋F－

平衡常數(shù)為：在高濃度溶液中和在無水氟化氫中，氟化氫的酸性類似于硫酸這樣的強(qiáng)酸，其特征是HF的締合形成強(qiáng)酸HiFi

nHFH++Hn-1Fn-

；n=1，2，…….平衡常數(shù)為：五、砂巖酸化機(jī)理研究動力學(xué)方面782.土酸與砂巖反應(yīng)室內(nèi)研究結(jié)果HF/HCl與鈉長石、鉀長石的反應(yīng)五、砂巖酸化機(jī)理研究79HF/HCl與石英的反應(yīng)五、砂巖酸化機(jī)理研究2.土酸與砂巖反應(yīng)室內(nèi)研究結(jié)果80對某油田岔河集S3砂巖實驗結(jié)果試驗條件40atm，40℃，300rpm，5%HF+12%HCl

用5％HF實驗求得：Ea=8.70335kcal/mol

K0=0.041用土酸5％HF＋12％HCl求得：Ea=7.3397Kcal/mol2.土酸與砂巖反應(yīng)室內(nèi)研究結(jié)果五、砂巖酸化機(jī)理研究81其他動力學(xué)表達(dá)式

a：微斜長石與土酸，F(xiàn)ogleretal實驗求得

b.鈉長石與土酸，Lundetal實驗求得2.土酸與砂巖反應(yīng)室內(nèi)研究結(jié)果五、砂巖酸化機(jī)理研究82其他動力學(xué)表達(dá)式

c：琉態(tài)硅與HF.SiO2(非晶體)+HF

2.土酸與砂巖反應(yīng)室內(nèi)研究結(jié)果五、砂巖酸化機(jī)理研究83總之，土酸與砂巖各種組分的反應(yīng)比較復(fù)雜，且由于測試?yán)щy，難得符合一致的動力學(xué)方程。2.土酸與砂巖反應(yīng)室內(nèi)研究結(jié)果五、砂巖酸化機(jī)理研究843.影響反應(yīng)特性的因素HF濃度反應(yīng)速度與HF濃度成正比(除蒙脫石外)弱膠結(jié)儲層用低濃度酸液HCL濃度鹽酸的存在促進(jìn)HF與砂巖礦物的反應(yīng)反應(yīng)溫度溫度對反應(yīng)速度的影響五、砂巖酸化機(jī)理研究85壓力的影響

壓力升高只輕微地加速溶解反應(yīng)，如已溶的四氟化硅可部分地轉(zhuǎn)化為酸性物質(zhì)(H2SiO6)壓力對滲透率恢復(fù)的影響3.影響反應(yīng)特性的因素五、砂巖酸化機(jī)理研究86礦物組成及易受影響的表面積砂巖礦物的相對比面積3.影響反應(yīng)特性的因素五、砂巖酸化機(jī)理研究87酸流量影響次生沉淀的影響流量對土酸反應(yīng)特性的影響3.影響反應(yīng)特性的因素五、砂巖酸化機(jī)理研究88巖石成分影響不同巖心對土酸反應(yīng)特性的影響3.影響反應(yīng)特性的因素五、砂巖酸化機(jī)理研究89用酸量影響不同酸量對滲透率的影響3.影響反應(yīng)特性的因素五、砂巖酸化機(jī)理研究90六、砂巖酸化技術(shù)液體選擇工藝選擇優(yōu)化設(shè)計91液體選擇六、砂巖酸化技術(shù)酸液設(shè)計的原則

①不破壞儲層骨架；②與儲層及其流體配伍，在地層中液體及反應(yīng)物不產(chǎn)生沉淀；③穩(wěn)定粘土，保持水潤濕；④能解除近井帶污染堵塞物；⑤穩(wěn)定鐵離子、防止二次沉淀；⑥防乳、破乳，降低表面張力；⑦對金屬的腐蝕速度低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；⑧施工方便，安全，經(jīng)濟(jì)。液體選擇選擇處理液的標(biāo)準(zhǔn)

1、巖石礦物學(xué)2、地層傷害3、巖石力學(xué)4、油井條件六、砂巖酸化技術(shù)酸液接觸巖石后形成下列現(xiàn)象:基巖結(jié)構(gòu)的破壞微粒的釋放和沉淀的形成潤濕性的改變敏感性取決于地層礦物與酸的反應(yīng)性反應(yīng)性取決于巖石結(jié)構(gòu)和礦物在巖石中的分布.礦物敏感性六、砂巖酸化技術(shù)94液體選擇反應(yīng)性化學(xué)組成表面積石英長石燧石云母二次膠結(jié)物(碳酸鹽,石英)粘土孔隙相嵌粘土孔隙充填孔隙充填物骨架砂巖的典型結(jié)構(gòu)圖六、砂巖酸化技術(shù)石英燧石長石云母高嶺石伊利石蒙脫石綠泥石方解石白云石鐵白云石菱鐵礦砂巖礦物的表面積及溶解度礦物名稱表面積溶解度

HClHCl+HF低低至中等低至中等低高高高高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低至中等高溶解高溶解高溶解高溶解很低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有CaF2沉淀高溶解有CaF2沉淀高溶解有CaF2沉淀高溶解六、砂巖酸化技術(shù)液體選擇選液方法有效地清除傷害提高地層滲透率防止沉淀溶解度粘土含量六、砂巖酸化技術(shù)砂巖酸化時酸液應(yīng)用指南條件酸液HCl溶解度>20%僅用HCl高滲透(100md以上)高石英(80%),低粘土(<5%)12%HCl+3%HF(1)高長石(>20%)13.5%HCl+1.5%HF(1)高粘土(>20%)6.5%HCl+1%HF(2)高鐵綠泥石粘土3%HCl+0.5%HF低滲透(10md或更低)低粘土6%HCl+1.5%HF(3)高綠泥石3%HCl+0.5%HF(4)注:(1)用15%HCL預(yù)沖洗(2)用螯合的15%HCL

預(yù)沖洗(3)用7.5%HCL或10%醋酸預(yù)沖洗(4)5%醋酸預(yù)沖洗液體選擇六、砂巖酸化技術(shù)液體選擇液體選擇的其它標(biāo)準(zhǔn)儲層條件傷害清除機(jī)理儲層物性滲透率孔隙度地層流體油和氣地層水地層溫度地層壓力溶解作用溶解懸浮溶解穩(wěn)定六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－常規(guī)酸化工藝1.洗井，用1－2m3HCl正替入油管后用清水正洗井一周目的：清除管壁臟物及鐵銹2.注前置液：5－15％鹽酸作預(yù)處理目的：溶解碳酸鹽巖類礦物，防止CaF2

頂走地層水，防止Na2SiF6、K2SiF6清洗近井帶油垢保持較低的pH值3.注處理液：(5-15%)HCl+(1-6%)HF(常用)

作用：HCL溶解碳酸鹽類膠結(jié)物，并保持pH值，HF溶解石英長石及粘土礦物目的：溝通并擴(kuò)大孔道，提高地層滲透性4.注后置液：油井用柴油等或7-15％HCl,氣井用酸或氣(N2,天然氣)目的：恢復(fù)地層固相及沉淀性酸反應(yīng)物的親水性，防止乳化生成5.注頂替液:活性水或NH4Cl溶液6.分流/轉(zhuǎn)向考慮六、砂巖酸化技術(shù)100原理:在酸液中加入暫堵劑,注酸時暫時堵塞高滲層,酸化低滲層,實現(xiàn)在多層油藏或大厚層油藏中沿縱向的均勻布酸,均勻解堵改善縱向出油剖面或吸水剖面達(dá)西定律，酸液線性流過產(chǎn)層小段時各小層均勻進(jìn)酸六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－暫堵酸化工藝101暫堵劑性能要求－物理要求

a.為了使暫堵功效最大，暫堵劑在井壁附近應(yīng)盡可能生成滲透率小于等于最致密層或傷害嚴(yán)重層的濾餅。這樣可使酸液進(jìn)入低滲層酸化地層，同時阻止高滲層過多進(jìn)酸。

b.為了獲得最大的暫堵效益和最小的清洗問題，必須防止暫堵劑顆粒浸入油氣藏深部。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－暫堵酸化工藝102暫堵劑性能要求－化學(xué)要求

a.暫堵劑必須與處理液(酸液)及其添加劑諸如緩蝕劑、表面活性劑及防膨劑、鐵離子穩(wěn)定劑、稠化劑等是配伍的；在油井處理溫度條件下，它必須不與攜帶液起化學(xué)反應(yīng)(即保持化學(xué)惰性)。

b.暫堵劑必須在產(chǎn)出液(生產(chǎn)井)或注入液(注入井)中是完全可溶的，也即當(dāng)酸化起到暫堵作用后，在生產(chǎn)過程中，它們必須能被快速而完全地清洗掉，恢復(fù)井處于無暫堵狀況。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－暫堵酸化工藝103化學(xué)暫堵劑性能注：①油氣井不產(chǎn)水，可能需要用稀酸或鹽水進(jìn)行清洗作業(yè)②氣井無凝析物溶解OSR，不能使用③顆粒將通過20/40目礫石六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－暫堵酸化工藝104--關(guān)鍵技術(shù)

據(jù)井層條件選擇酸液體系

據(jù)井層條件選擇暫堵劑類型

據(jù)儲層物性及孔喉大小選擇暫堵劑粒徑分布暫堵劑注入工藝。

暫堵酸化工藝參數(shù)的優(yōu)化六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－暫堵酸化工藝105原理:由于酸在砂巖多孔介質(zhì)中的反應(yīng)速度太快,酸化解堵半徑小,采用在地下生成鹽酸和HF技術(shù)，實現(xiàn)深部酸化目的。包括：氟硼酸酸化工藝技術(shù)(HBF4)；相繼注入工藝技術(shù)（SHF）地下自生土酸技術(shù)(SGMA);緩沖調(diào)節(jié)土酸技術(shù)(BRMA);“5H+酸”酸化技術(shù)。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－深部酸化工藝106氟硼酸酸化工藝

砂巖地層HBF4處理屬于深部酸化工藝，用土酸處理砂巖地層，要增加處理深度Le就要增大酸量，但由于HF與地層粘土等膠結(jié)物反應(yīng)快，過量的HF將破壞地層骨架的結(jié)構(gòu)，使井筒附近巖石強(qiáng)度受到損害，因此土酸酸化不能獲得較深的穿透。此外，土酸處理井往往初期增產(chǎn)而后期遞減迅速，因此受到限制。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－深部酸化工藝107氟硼酸酸化工藝Thomas和Crowe(1981)推薦

混合硼酸(H3BO3)、氟化銨(NH4F.HF)及鹽酸很易配制。氟化銨，氫氟酸的一種酸性鹽，首先與鹽酸反應(yīng)生成氫氟酸：NH4FHF＋HCl2HF+NH4Cl氟硼酸是作為硼酸和氫氟酸反應(yīng)產(chǎn)物按下式生成的：H3BO3+3HFHBF3OH+2H2O（快反應(yīng)）HBF3OH+HFHBF4+H2O（慢反應(yīng)）六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－深部酸化工藝108氟硼酸－緩速、穩(wěn)定粘土顆粒

用HBF4處理可以克服酸化初期增產(chǎn)后期遞減快的普遍性問題。國內(nèi)外現(xiàn)場使用表明是一種較為有效的方法，當(dāng)HBF4進(jìn)入地層時能緩慢水解生成HF，因而在酸耗盡前可深入地層內(nèi)部較大范圍。

此外還可以使任何不溶解的粘土微粒產(chǎn)生化學(xué)熔化，熔化后的微粒在原地膠結(jié)，使得處理后流量加大而引起的微粒移動受到限制.室內(nèi)試驗還表明：通過不相溶流體的接觸，用HBF4處理過的粘土敏感性下降，不易膨脹或分散。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－深部酸化工藝109氟硼酸與土酸流動試驗結(jié)果六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－深部酸化工藝110①HBF4的水解反應(yīng)

HBF4在水溶液中發(fā)生水解反應(yīng)，且是多級電離

HBF4+H2O←→HBF3ＯH+HF(慢)氟硼酸羥基氟硼酸

HBF3OH+H2O←→HBF2(OH)2+HF(快)

HBF2(OH)2＋H2O←→HBF(OH)3+HF(快)

HBF(OH)3+H2O←→H3BO3+HF(快)六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－深部酸化工藝111

②影響HBF4水解速度的因素

HBF4的水解速度可表示為

HBF4水解速度主要受濃度和溫度的影響·濃度對HBF4水解速度的影響25℃時，第一級水解反應(yīng)的平衡常數(shù)為

顯然，當(dāng)HBF4濃度增大，為了使K為常數(shù)，[HF]及[HBF3(OH)]也要增大，即HBF4濃度越大，水解的[HF]也越多，因而酸巖反應(yīng)速度也加快。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－深部酸化工藝112·溫度對水解度的影響溫度升高，HBF4第一級水解反應(yīng)的平衡常數(shù)也增大

HBF4一級水解反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度變化關(guān)系隨著溫度的升高，水解速度常數(shù)遵循Arrhenius經(jīng)驗公式

K1=1.44×1017EXP(-26183/RT）壓力對HBF4反應(yīng)速度的影響。壓力對HBF4反應(yīng)速度幾乎沒有影響。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－深部酸化工藝113適用對象氟硼酸酸化適合于解除泥漿污染且粘土礦物含量高，地層溫度低，地層微粒易發(fā)生運(yùn)移的地層，但其溶解能力有限，純粹的粘土酸酸化，要求關(guān)井候酸反應(yīng)時間較長，這可能使靜態(tài)條件下的反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)生二次傷害；氟硼酸結(jié)合土酸形成多組分酸，或氟硼酸與土酸相繼注入工藝既可在一程度上發(fā)揮粘土酸的優(yōu)點(diǎn)，又可在一定程度上避免粘土酸的缺點(diǎn)，進(jìn)一步改善近井帶的流體滲流條件。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－深部酸化工藝114典型施工工序(1)清洗油管8－12％HCl(2)注鹽酸8－12％HCl(3)注HBF48－12％HBF4(4)注土酸12％HCl＋3％HF(5)注后置液，可注幾種液體：柴油，4％NH4Cl液，活性水，粘土穩(wěn)定劑。美國DS公司，EXXON公司也提出過HBF4施工工序，其不同之處是第(4)步改為第(3)步施工，而第(3)步改為第(4)步施工。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－深部酸化工藝115國外典型設(shè)計方案(1)先用過濾淡水配制3%的NH4Cl溶液，確定注入速度；

(2)注15%HCl，用量為0.62~1.24m3/m；

(3)擠7.5%HCl+3%HF，用以清除井壁周圍的粘土礦物。其用量為1.24~1.86m3/m。

(4)用3%NH4Cl溶液作隔離液，以免氟硼酸與土酸混合。

(5)擠氟硼酸，其用量為1.24~1.86m3/m(6)用3%NH4Cl溶液或柴油頂替，將氟硼酸替入地層。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－深部酸化工藝116多元酸由磷酸+添加劑組成，其起主要作用的是磷酸；考慮到對粘土礦物的溶解，可在磷酸體系中加入了氫氟酸，以增強(qiáng)酸液的溶解能力；文獻(xiàn)報道為PPAS體系。這種酸可解除硫化物、腐蝕產(chǎn)物及碳酸鹽類堵塞物。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－多元酸酸化工藝117磷酸(H3PO4)可以解除硫化物，腐蝕產(chǎn)物及碳酸鹽類堵塞物，其主要反應(yīng)是：

MCO3+2H3PO4=M(H2P04)2+CO2↑+H2OMS+2H3PO4=M(H2PO4)2+H2S↑FeO+2H3PO4=Fe(H2PO4)2+H2OFe2O3+6H3PO4=3Fe(H2PO4)2+3H2O六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－多元酸酸化工藝118由于H3PO4是中強(qiáng)酸，又是三元酸，在水中發(fā)生分級電離，電離平衡式可表示如下：

H3PO4→H++H2PO-4(慢)

H2PO-4→H++HPO2-4H2PO42-→H++PO33-25℃條件下它的三級電離常數(shù)為：六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－多元酸酸化工藝119磷酸酸化緩速原理酸性強(qiáng)弱由第一級電離所決定，H3PO4的K1=7.5×10-3，磷酸酸化可延緩反應(yīng)，達(dá)到深穿透目的。反應(yīng)產(chǎn)物CO2殘留在酸液中，也可抑制正反應(yīng)的進(jìn)行，起一定緩速作用。磷酸和地層的碳酸鹽巖反應(yīng)后可生成磷酸二氫鹽，磷酸與磷酸二氫鹽可形成緩沖溶液，保持PH值在一定范圍六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－多元酸酸化工藝120CreigJ.C1ark等人指出：在地層條件下磷酸便成為一種“自生緩速”的酸。與地層接觸時間較長，其PH值很少增加到3以上，室內(nèi)常壓下的試驗表明，在碳酸鹽巖過量的情況下，24小時PH值仍在3以下，PH值低可防止許多不利產(chǎn)物的沉淀。磷酸緩速酸適合于泥質(zhì)含量低，碳酸鹽含量高的地層。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－多元酸酸化工藝121--技術(shù)關(guān)鍵

酸液體系及針對具體儲層的酸液配方選擇；地下生成酸的效率（條件）；據(jù)解堵要求的深部酸化工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－多元酸酸化工藝122殼牌石油公司（ShellOilCo）研制出兩類高PH值緩速酸化系統(tǒng)用于砂巖地層深部酸化。一類通過酯類水解控制反應(yīng)速度，叫做自生土酸系統(tǒng)(SGMA)；另一類通過弱酸和弱酸鹽的緩沖作用控制反應(yīng)速度，叫做緩沖調(diào)節(jié)土酸系統(tǒng)(BRMA)。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－高PH值緩速酸化工藝（PH4-6）123自生土酸系統(tǒng)（SGMA,Self-GeneratingMudAcid

）用一種含有氟離子的溶液和另一種能以控制速度產(chǎn)生有機(jī)酸的酯類相互反應(yīng)，在地層中以很慢的速度產(chǎn)生HF。SGMA系統(tǒng)根據(jù)所用酯類的不同分為三種：（1）SG—MF即甲酸甲酯(methylformate)；（2）SG—MA即乙酸甲酯(mathylacetate)；（3）SG—CA即一氯代醋酸銨(ammoniumsaltofmonochloroaceticacid)。適用于不同的井底溫度：SG—MF:130～180℉（54～82℃）；SG—CA:180～215℉（82～102℃）；SG—MA：190～280℉（88～138℃）。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－高PH值緩速酸化工藝（PH4-6）124原理:鉆井、完井、修井作業(yè)過程中可能引入許多堵塞物（無機(jī)和有機(jī)物），有些堵塞物是用HF和HCL所不能溶解的，因而酸化不能有效解堵，研制新型解堵酸液可以溶解目前大多數(shù)HF和HCL所不能溶解的堵塞物，從而可以有效地進(jìn)行酸化解堵，提高酸化效果。關(guān)鍵技術(shù)新型酸液溶解各種堵塞物的效率新型酸液的酸化實施工藝酸化工藝參數(shù)的優(yōu)化六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－新型固體酸解堵酸化工藝125王水固化原理王水固化時采用的固化劑為固體化合物，其水溶液的pH值為7.2，其互變異構(gòu)體具有兩性離子的結(jié)構(gòu)，能夠和酸反應(yīng)生成鹽：M＝0－六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－新型固體酸解堵酸化工藝126刻蝕石灰?guī)r和白云巖的原理：灰?guī)r白云巖六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－新型固體酸解堵酸化工藝127氧化棉籽殼、核桃殼、橡膠小顆粒混合物原理：王水中的硝酸具有較強(qiáng)的氧化性，它能將棉籽殼、橡膠顆粒、核桃殼等物質(zhì)慢慢氧化成含氧化合物，從而逐漸形成可溶于水的化合物。同時硝酸可促使橡膠老化，使得橡膠結(jié)構(gòu)慢慢變成脆性材料，從而使堵塞物強(qiáng)度變小，易于解堵。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－新型固體酸解堵酸化工藝128酸化背景：土酸液與砂巖中的粘土及近井地帶的非膠結(jié)基質(zhì)的反應(yīng)速度快；反應(yīng)過程中HF與礦物反應(yīng)的某些中間產(chǎn)物(如硅膠、氟化鹽類，溶解度很小)會沉淀下來，堵死部分孔喉，造成對地層的永久性二次傷害。這在很大程度上限制了酸化效果，且由于穿透深度小，酸化井初期增產(chǎn)而后期迅速遞減。六、砂巖酸化技術(shù)工藝選擇－5H+酸酸化工藝129特性：能夠有效地解除砂巖儲層的堵塞；5H+酸與氟化物反應(yīng)生成的酸液體系反應(yīng)產(chǎn)生有效溶解地層礦物的酸液較鹽酸而言要慢的多，對礦物的溶解速度較慢，而對礦物的總體溶解量較土酸體系大。反應(yīng)產(chǎn)物溶解性較好，其本身是一種懸浮劑和分散劑