前置酸體系研究-工作進(jìn)度匯報(bào)課件

《前置酸壓裂酸液體系優(yōu)化》鄂爾多斯盆地大型巖性地層油氣藏勘探開發(fā)示范工程承擔(dān)單位：中國石油長慶油田公司聯(lián)合單位：西南石油大學(xué)階段工作進(jìn)展及下步工作安排2010年03月匯報(bào)提綱1、主要技術(shù)路線2、研究思路3、研究目標(biāo)與技術(shù)指標(biāo)4、完成的實(shí)物工作量5、取得的階段成果6、下一步工作安排中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院1、主要技術(shù)路線中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院2、研究思路通過對儲層的分析，為確定前置酸酸液類型、配方提供依據(jù)；通過以往增產(chǎn)措施的調(diào)研，分析目前蘇里格氣田砂巖儲層增產(chǎn)改造措施存在的問題；通過儲層敏感性和傷害因素分析，為增產(chǎn)措施工藝選擇、配方研究等提供基礎(chǔ)；通過實(shí)驗(yàn)研究、理論分析及效果評價，研究適用于蘇里格氣田砂巖儲層前置酸壓裂的工作液配方體系（前置酸、壓裂液、隔離液）；通過模擬計(jì)算，確定前置酸壓裂工藝關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)；最終研制出一套既適合于蘇里格氣田儲層特點(diǎn)，又滿足前置酸壓裂工藝的前置酸液體系及前置酸壓裂配套工藝技術(shù)。中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院3、總體目標(biāo)與技術(shù)指標(biāo)研究前置酸壓裂改造的可行性；研制出幾套適合儲層特點(diǎn)和前置酸壓裂工藝的酸液體系；形成一套前置酸壓裂配套工藝技術(shù)；通過現(xiàn)場實(shí)施，驗(yàn)證酸液體系及工藝技術(shù)的適應(yīng)性。總體目標(biāo)中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院3、總體目標(biāo)與技術(shù)指標(biāo)研制出的前置酸體系高效、針對性強(qiáng)，滿足儲層特點(diǎn)及工藝技術(shù)要求；提出的前置酸壓裂技術(shù)參數(shù)合理、易于實(shí)施；成果規(guī)?；瘧?yīng)用后單井工藝成功率>90%，措施有效率>75%，單井平均增產(chǎn)幅度>30%；研究成果在國內(nèi)核心期刊發(fā)表論文2-3篇，SCI或EI檢索論文1-2篇。

技術(shù)指標(biāo)中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院4、完成的實(shí)物工作量序號完成的主要工作工作量項(xiàng)目描述1壓裂液對支撐裂縫傷害評價試驗(yàn)石英砂支撐裂縫3套2人造陶粒支撐裂縫2套3新型多氫酸體系研究多氫酸酸度特性研究2套4靜態(tài)腐蝕對比試驗(yàn)6套5礦物溶蝕性研究2套6抑制二次沉淀試驗(yàn)研究7套7新型TiF62-緩速酸研究單礦物溶蝕對比試驗(yàn)3種8抑制沉淀試驗(yàn)4套9巖芯流動試驗(yàn)2套10前置酸改善水力壓裂機(jī)理研究前置酸減少粘土傷害的機(jī)理試驗(yàn)6套11酸液對壓裂液濾餅溶解試驗(yàn)6套12酸液促進(jìn)壓裂液破膠6套13酸液對支撐裂縫的清洗實(shí)驗(yàn)5套14前置酸液對支撐劑性能影響試驗(yàn)前置酸液對石英砂性能影響試驗(yàn)5套15前置酸液對陶粒性能影響試驗(yàn)5套16酸巖反應(yīng)前后微觀分析X衍射定量分析4套17酸化前后SEM分析16套18反應(yīng)產(chǎn)物能譜分析2套19前置酸預(yù)處理降低破裂壓力實(shí)驗(yàn)分析相同注酸量、不同酸液濃度的影響4套20相同酸濃度、不同注液量的影響4套中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果前置酸酸液類型的優(yōu)選儲層及工藝對前置酸體系的要求1、酸巖反應(yīng)速度慢，酸液有效作用時間長；2、長時間作用下二次傷害??；3、能有效解除各種堵塞；4、加強(qiáng)對基質(zhì)的溶蝕；5、與壓裂液具有較好的配伍性；6、對支撐劑的溶蝕率低。中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院砂巖酸化常用酸液：土酸（MudAcid）緩速酸(RetardedAcid)

氟硼酸氟鋁酸(如Halliburton公司的RHF等)

有機(jī)土酸

磷酸土酸

SHFBRMASGMA存在的幾個問題：高溫下反應(yīng)速度太快二次沉淀問題結(jié)晶石英溶解量少工藝復(fù)雜新型高效酸液體系5、取得的階段成果前置酸酸液類型的優(yōu)選中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院多氫酸具有很好的緩速性，特別是在反應(yīng)初期，其反應(yīng)速度約是其他酸液的30%左右；多氫酸具有極強(qiáng)的吸附能力，盡管反應(yīng)速度比土酸慢，但隨時間的增加，石英的溶解度將增加，對石英的溶解度比土酸的要高出50%左右；多氫酸具有較好的防垢性能，能較好的延緩/抑制近井地帶沉淀物的生成，其對硅酸鹽沉淀的控制能力明顯優(yōu)于常規(guī)土酸、緩速土酸等；多氫酸能保持或恢復(fù)地層的水濕性，與土酸相比，該酸液體系對石英潤濕性更強(qiáng)。5、取得的階段成果新型多氫酸體系研究中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院多氫酸酸度特性研究SA601與鹽酸相比具有很好的緩沖性，濃度越大緩沖效果越好；多氫酸初始PH較低，可有效降低酸液對設(shè)備及管道的腐蝕，同時有助于減少二次沉淀的產(chǎn)生。5、取得的階段成果新型多氫酸體系研究中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院靜態(tài)腐蝕對比試驗(yàn)SA601的腐蝕速率比鹽酸低50％試驗(yàn)編號酸液體系試驗(yàn)溫度℃酸蝕速率g/(m2·h)1土酸60506.0722多氫酸111.8863土酸902097.7514多氫酸537.232初始狀態(tài)60℃90℃多氫酸土酸多氫酸土酸多氫酸體系腐蝕速率遠(yuǎn)低于土酸實(shí)驗(yàn)編號酸液（300ml）鋼片面積（mm2）反應(yīng)時間（h）鋼片初始重量（g）反應(yīng)后重量（g）失重（g）腐蝕速率（g/(m2·h)）15％HCl1360410.498.831.66305.1522％HCl+4％SA6011360411.069.431.63200.375、取得的階段成果新型多氫酸體系研究中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院多氫酸體系與石英的溶蝕試驗(yàn)多氫酸體系與粘土溶蝕反應(yīng)多氫酸對石英的溶蝕率高于土酸和氟硼酸，對粘土的溶蝕率遠(yuǎn)低于土酸礦物溶蝕性研究5、取得的階段成果新型多氫酸體系研究中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院抑制二次沉淀對氟化物沉淀的抑制作用初始狀態(tài)第一次加碳酸鈉第二次加碳酸鈉PH值沉淀PH值沉淀PH值沉淀12%HCL+3%HF1.1無1.4渾濁2.1有9%HCL+3%HF+3%SA6021.9無2.2無3.5有3%HF+3%SA602+9%SA6012.6無4.4無7.6無硅酸鹽沉淀的抑制作用加入不同體積的硅酸鈉溶液后沉淀情況1ml2ml3ml12%HCL+3%HF無無有12%HCL+3%HF+1.2%SA602無無微渾濁RHF酸少量有有RSM酸(BJ)有有有5、取得的階段成果新型多氫酸體系研究對金屬離子的絡(luò)合作用較好的抑制氟化物和硅酸鹽沉淀的形成中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院新型TiF62-緩速酸研究土酸對礦物的溶蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果

6%FTC酸對礦物的溶蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果與土酸相比，F(xiàn)TC酸對粘土的溶解速率更慢單礦物溶蝕試驗(yàn)5、取得的階段成果中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院新型TiF62-緩速酸研究

FTC較常規(guī)HF溶液而言，具有較好的減少和抑制氟化鈣、氟化鋁沉淀的能力。抑制沉淀試驗(yàn)5、取得的階段成果中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果新型TiF62-緩速酸研究巖心流動試驗(yàn)X64-36-15巖心

D64-66-3巖心采用FTC酸化后最終滲透率均恢復(fù)到了較高水平。中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果壓裂液傷害評價壓裂液破膠以后，殘?jiān)鼩埩粼趦又卸氯缀砗土芽p。著重研究壓裂液對支撐裂縫的傷害。模擬支撐裂縫：石英砂和陶粒制成人造巖心(石英砂28MPa下壓實(shí)和陶粒35MPa下壓實(shí))。序號樣品注壓裂液前基液(k/ko)壓裂液破膠后基液(k/ko)傷害率(%)1石英砂1#10.54462石英砂2#10.55453石英砂3#10.60404陶粒1#10.53475陶粒2#10.4060壓裂液對填砂裂縫的傷害都在40%以上，最大達(dá)到60%。中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果前置酸對改善水力壓裂效果機(jī)理研究1)前置酸減少粘土傷害的機(jī)理試驗(yàn)酸液類型配

方

酸

液24小時膨脹率(%)終膨脹率降低值(%)淡水/97.85鹽酸9%HCl+添加劑59.2339.5有機(jī)酸3%HCl+6%HAC+添加劑60.3738.3氟硼酸9%HCl+8%HBF4+添加劑55.3443.4土酸9%HCI+1%HF+添加劑59.3039.4多氫酸3%SA601+2%SA701+4%HCl+添加劑59.2139.5淡水處理后的鈉粘土膨脹率最大達(dá)97.85%，酸液處理后的遠(yuǎn)低于該值；終膨脹率降低值均在40%左右；前置酸對粘土的穩(wěn)定、溶解的綜合作用可從根本上減少粘土傷害。

中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果前置酸對改善水力壓裂效果機(jī)理研究2)酸液對壓裂液濾餅溶解試驗(yàn)酸液對濾餅的溶解率較高，可見酸液可以有效解除壓裂液濾餅傷害。酸液溶解時間(h)溶解程度(%)HBF4280鹽酸490土酸283多氫酸275有機(jī)酸443FTC271中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果壓裂液凍膠加入酸液以后，破膠時間都有大幅度的縮短；溫度越高，壓裂液破膠的時間越短。3）酸液促進(jìn)壓裂液破膠

前置酸對改善水力壓裂效果機(jī)理研究中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果前置酸對改善水力壓裂效果機(jī)理研究4）酸液對支撐裂縫的清洗實(shí)驗(yàn)酸液樣品k/ko滲透率提高率(%)注壓裂液前基液注壓裂液破膠后基液注酸液注基液有機(jī)酸鮮酸石英砂1#10.540.630.7233陶粒1#10.530.670.7338陶粒2#10.400.630.6870有機(jī)酸殘酸石英砂3#10.60.730.7525鹽酸鮮酸石英砂3#10.550.860.8860酸液清洗后支撐裂縫滲透率有較大提高，滲透率提高率25%~70%中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果前置酸液對支撐劑性能影響試驗(yàn)研究酸液酸前陶粒重(g)濾紙重(g)巖粉陶粒紙(g)陶粒失重(g)溶蝕率(%)有機(jī)酸19.99731.005620.94160.06130.31鹽酸19.99941.017620.90120.11580.58土酸19.99641.014220.51470.49592.48氟硼酸20.00461.007820.55490.45752.29多氫酸19.99491.008520.53090.47252.36酸液酸前石英砂重(g)濾紙重(g)石英砂加濾紙(g)石英砂失重(g)溶蝕率(%)有機(jī)酸20.00831.021420.90550.12420.62鹽酸20.00361.126820.90550.22491.12土酸19.99961.016220.61580.40002.00氟硼酸20.00461.012420.7640.25301.26多氫酸20.00871.012820.71980.30171.51各種酸液對陶粒和石英砂的溶蝕率均不超過2.5%，酸液處理不會影響支撐劑的支撐能力。陶粒石英中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果前置酸預(yù)處理降低破裂壓力實(shí)驗(yàn)分析酸處理措施微觀上改變巖石的物理性質(zhì)巖石比面滲透率孔隙度宏觀上改變巖石的力學(xué)參數(shù)楊氏彈性模量泊松比單向抗拉強(qiáng)度中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果前置酸預(yù)處理降低破裂壓力實(shí)驗(yàn)分析酸液配方楊氏模量（Mpa）降低率%泊松比降低率%未注酸1.45——0.29——10%HCl+1%HF1.2613.00.26010.310%HCl+2%HF0.88238.90.20130.310%HCl+3%HF0.63556.60.15646.5相同注酸量（50PV）不同酸液濃度的影響隨著酸液濃度的增加，巖石的楊氏模量和泊松比的下降幅度增加中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果前置酸預(yù)處理降低破裂壓力實(shí)驗(yàn)分析注液量，pv楊氏模量（Mpa）降低率%泊松比降低率%未注酸1.45——0.29——201.2415.80.2726.3400.89238.20.20531.1600.67153.60.16643.5相同酸濃度在不同注液量時的影響隨著注酸量的增加，巖石的楊氏模量和泊松比的下降幅度增加中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果有必要開展長時間作用下酸與不同巖石礦物的反應(yīng)動力學(xué)機(jī)理研究前置酸預(yù)處理降低破裂壓力實(shí)驗(yàn)分析酸處理后巖石力學(xué)性質(zhì)的改變與巖石成分密切相關(guān)，這取決于不同的巖石成分與酸的反應(yīng)動力學(xué)存在差異。酸與巖石中的高嶺石、蒙脫石、鈉長石、鉀長石、鈣長石的反應(yīng)動力學(xué)具有本質(zhì)區(qū)別；酸液類型決定了酸巖反應(yīng)快慢和反應(yīng)量，決定了巖石力學(xué)性質(zhì)改變的程度。中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院礦物的標(biāo)定與實(shí)驗(yàn)程序使用JSM-5900Lv能譜電子顯微鏡、菲利普公司X-射線衍射儀，原子吸收光譜等分析手段對實(shí)驗(yàn)所用的單礦物進(jìn)行了篩選與標(biāo)定對砂巖中的常見礦物分析表明，儲層中常見的單礦物有以下七種骨架顆粒：石英，斜長石，鉀長石填隙物：綠泥石，高嶺石，蒙脫石，伊利石為避開復(fù)雜的地層流體和礦物自身結(jié)構(gòu)差異的影響，在研究中選擇成分單一的單礦物進(jìn)行系統(tǒng)研究礦物與酸作用的規(guī)律特點(diǎn)5、取得的階段成果酸與不同巖石礦物反應(yīng)動力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果酸與不同巖石礦物反應(yīng)動力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析鉀長石石英斜長石HF、土酸與鉀長石、斜長石反應(yīng)快，顯強(qiáng)酸性；30min硅、鋁元素離子濃度達(dá)到極值中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果酸與不同巖石礦物反應(yīng)動力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析伊利石

蒙脫石高嶺石綠泥石酸反應(yīng)前后能譜分析圖中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院鋁元素比硅元素更容易從硅酸鹽礦物中淋漓出來，且元素濃度大于硅，因此鋁酸鹽垢不可忽視；蒙脫石與氟硼酸、土酸反應(yīng)后晶體結(jié)構(gòu)遭受嚴(yán)重破壞；會增加可移動微粒；酸化是將粘土等地層微粒粒徑變小，降低或解除橋堵顆粒，一般不會將顆粒全部溶蝕或轉(zhuǎn)化為其它礦物。

通過固相參數(shù)分析表明5、取得的階段成果酸與不同巖石礦物反應(yīng)動力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果酸巖反應(yīng)前后微觀分析井號層位狀態(tài)非粘土礦物(＞4μ)絕對含量相對含量石英鉀長石斜長石方解石地64-36長4+5反應(yīng)前90.6127.6217.4349.145.81地64-36長4+5反應(yīng)后95.3330.4718.0651.470.00井號層位狀態(tài)粘土礦物(<4μ)絕對含量相對含量高嶺石綠泥石伊利石伊/蒙間層地64-663(43/56)反應(yīng)前9.3970.6115.536.077.79地64-663(43/56)反應(yīng)后4.6783.209.152.155.51有機(jī)酸反應(yīng)前后巖芯XRD分析結(jié)果

多氫酸反應(yīng)前后巖芯XRD分析結(jié)果

X衍射定量分析反應(yīng)后粘土礦物絕對含量大幅降低，以高嶺石為主。中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果酸巖反應(yīng)前后微觀分析酸化前后SEM分析

注酸前注酸后酸液溶解巖石內(nèi)部可溶礦物，改變巖石本身的各礦物成分含量，增加巖石孔隙。同時，一定程度上也改變了巖石孔隙本身的連通性。中國石油長慶油田公司西南石油大學(xué)石油工程學(xué)院5、取得的階段成果酸巖反應(yīng)前后微觀分析酸類反應(yīng)時間元素百分含量％NaFOCaKClPAlNSiFeB氟硼酸0.5h0.9138.5620.184.21---12.46--2.1021.572h1.4638.3420.379.36---9.34--3.0318.104h-20.4535.414.94---5.41-5.372.19