第六章 酸化技术.docx

PAGE

PAGE10

第六章 酸 化

概述：

一．酸化概念

酸化：利用酸液的溶蚀作用及向地层挤酸时的水利作用，解除油气层堵塞，扩大和连通油层孔隙，恢复和提高油气层近井地带的渗透率，从而提高采收率。

二．酸处理的目的和作用

目的：油水井增产增注。

作用：解除生产井和注水井井底附近的污染，清除孔隙或裂缝中的堵塞物质，或者沟通(扩大)地层原有孔隙或裂缝，提高地层渗透率，从而实现增产增注。

三．酸化工艺类型

（一）酸洗

概念：将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。主要用来清除井筒表面或炮眼上沉积的酸溶性污垢。

（二）常规酸化（基质酸化）

概念：是在低于地层破裂压力条件下泵注酸液，依靠酸液的溶蚀作用解除近井地带的污染和堵塞，提高渗透率。

（三）酸压（酸化压裂）

概念：是在高于底层破裂压力下将酸液注入地层，在底层中形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀，形成高导流能力的裂缝。

§6—1 酸化增产增注原理一．油层岩石的类型1．碳酸盐岩：

（1）主要矿物成分：方解石（CaCO3）、白云石CaMg(CO3)2

其中：CaCO3含量超过50%叫石灰岩，CaMg(CO3)2含量超过50%叫白云岩。

储集空间：溶洞、裂缝、孔隙。

酸化目的：解除堵塞、扩大和沟通原有裂缝和孔隙，提高采收率。

2．砂岩

主要矿物成分：主要是由砂粒和胶结物及其它杂质等组成。砂粒：主要由长石（如NaAISi3O8钠长石）和石英（SiO2）组成。

胶结物：主要由粘土（高岭石Al4(Si4O10)(HO)8、伊利石、蒙脱石等）和碳酸盐矿

物组成。

其它杂质：主要由F3+ F2+的氧化物及盐类组成。

e e

储集空间：孔隙（毛细管）

酸化目的：通过酸液溶解砂粒间的胶结物和部分砂粒，或孔隙中的泥质堵塞物及其它结垢物，以恢复提高井底附近地层的渗透率。

二．酸化机理

（一）碳酸盐岩酸化机理

酸液类型：盐酸HCL 其浓度由地层性质而定。

碳酸盐岩地层的盐酸处理机理：通过控制（或延缓）酸化速度，来解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝，提高油气层渗透性。

盐酸与碳酸盐岩的化学反应

2HCl+CaCO3═CaCl2+H2O+C02↑

24HCl+CaMg(C03)═CaCl2+MgCI2+2H20+2C02↑

2

反应物：氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中，二氧化碳气体小部分溶解到地层液体

中，大部分分散在残酸溶液中一起排出。

盐酸的浓度越高，其溶蚀能力越强，但腐蚀也越厉害。解决了腐蚀问题，使用高浓度盐酸酸化效果较好。

酸化是盐酸被消耗的过程，其进行的快慢可用酸岩反应速度表示。

酸岩反应速度

酸岩反应速度概念

酸岩反应速度:单位时间内酸浓度的降低值，单位mol/L·S。

或单位时间内岩石单位反应面积的溶蚀量，单位mg/cm2·S。

酸岩反应过程

酸岩反应是复相反应（复相：是指固—液反应系统。）其特点是反应只在酸岩界面上进行，如图5—1所示，其反应过程可看成由以下三个步骤组成：

①酸液中的H+传递到碳酸盐岩表面；

②H+在岩面与碳酸盐岩进行反应；

③反应生成物Ca2+、Mg2+、CO2气泡离开岩面。

表面反应——H+在岩面上与碳酸盐岩的反应。速度快，H+接触岩面，立刻完成。扩散边界层——H+在岩面上反应后，就在接近岩面的液层里堆积起生成物Ca2+、

Mg2+和CO2气泡。岩面附近这一堆积生成物的微薄液层，称为扩散边界层。边界层与溶液内部的性质不同。溶液内部垂直于岩面的方向上，没有离子浓度差，边界层内部垂直于岩面的方向上存在离子浓度差。如图5—2所示。

边

边

界层

溶液内部

图5—1酸岩反应系统示意图 图5—2扩散边界层的浓度分布

离子扩散作用：由于离子浓度差而产生的离子移动。由于在边界层内存在着上述的离子浓度差，反应物和生成物就会在各自的离子浓度梯度作用下，向相反的方向传递。

自然对流作用：在离子交换过程中因密度差异而产生的自然对流作用。

结论：酸液中的H+是通过对流和扩散两种方式，透过边界层传递到岩面的。

传质速度

H+的传质速度：在酸岩反应中，H+透过边界层达到岩面的速度。H+的传质速度与流

动条件有密切关系。在流动条件下酸岩反应时(H+扩散传质和对流传质)，H+传质速度增快，酸岩反应也加快。

影响酸处理效果的因素（影响酸岩反应速度的因素）

（1）面容比

面容比：指单位体积酸液与所接触的岩石表面积之比。当其它条件不变时，面容比越大，单位体积酸液中的H+传递到岩石表面的数量就越多，反应速度也就越快。

酸液的流速

酸岩的反应速度随酸液流动速度的增加而加快。原因：酸液流