多氫酸酸化技術(shù)

多氫酸酸化技術(shù) 砂巖儲(chǔ)層酸化技術(shù)在經(jīng)歷了近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，特別是進(jìn)入 70年代以后的迅速發(fā)展，已經(jīng)由單一的工藝方法發(fā)展成為一門包括多學(xué)科，多專業(yè)的綜合技術(shù)，這種發(fā)展集中反映了近年來(lái)出現(xiàn)的新工藝，新技術(shù)和新材料，形成了適應(yīng)于不同儲(chǔ)層條件及不同增產(chǎn)措施要求的酸液體系和酸化工藝 。 砂巖酸化酸液體系 土酸（ 土酸與礦物反應(yīng)速度快，酸消耗于井眼附近 ，使酸化液的有效距離降低 , 而且使井壁巖石遭到破壞 二次沉淀對(duì)滲透率有新的傷害 緩速酸 ( 氟硼酸、氟鋁酸、有機(jī)土酸、磷酸 仍不能克服粘土和石英表面積的巨大反差，而導(dǎo)致酸巖反應(yīng)速度過(guò)快 砂巖酸（ 順序注 化氨酸化工藝 （ 自生土酸酸化工藝（ 緩沖調(diào)節(jié)土酸工藝（ 砂巖深部酸化酸液 可以稍微增加酸液的穿透距離，但是某些酸化工藝比較繁瑣，而且仍然不能解決沉淀堵塞問(wèn)題 砂巖儲(chǔ)層酸化工藝 常規(guī)酸化工藝 籠統(tǒng)酸化工藝 機(jī)械分層酸化工藝 化學(xué)分流酸化工藝 超壓分流酸化工藝 化學(xué)微粒分流酸化 泡沫分流酸化 自轉(zhuǎn)向酸液分流酸化 變粘轉(zhuǎn)向酸化 多氫酸體系的概念及其優(yōu)越性 多氫酸體系的概念 多氫酸為一種新型的砂巖儲(chǔ)層酸化酸液體系，它是由一種特殊復(fù)合物代替 氫酸為一中強(qiáng)酸，本身存在電離平衡，該酸液體系可以在不同化學(xué)計(jì)量條件下通過(guò)多級(jí)電離分解釋放出多個(gè)氫離子。多氫酸酸液體系主要由主劑 多氫酸的優(yōu)越性 多氫酸體系的概念及其優(yōu)越性 多氫酸具有很好的緩速性 。多氫酸與地層開(kāi)始反應(yīng)時(shí)，由于化學(xué)吸附作用，在粘土表面形成硅酸 個(gè)薄層將阻止粘土與小粘土溶解度，并且防止了地層基質(zhì)被肢解，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 ，能催化 管反應(yīng)速度比土酸慢，但隨時(shí)間的增加，石英的溶解度將增加，對(duì)石英的溶解度比土酸的要高出 50%左右； 多氫酸具有較好的分散性和防垢性能 ，能較好的延緩 /抑制近井地帶沉淀物的生成，有利于提高注水井酸化有效期和油井產(chǎn)能。酸巖反應(yīng)環(huán)境中，其對(duì)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 。 多氫酸性能研究 多氫酸酸度特性研究 02468101214160 20 40 60 80且曲線的突變部分是很陡峭的，說(shuō)明 溶液中 H+一級(jí)完全電離。 且突變部分是平滑的，說(shuō)明 溶液中 H+多級(jí)電離。 多氫酸酸度特性研究 對(duì)于不同濃度的 濃度越大的最終能釋放的 H+量越大 。 說(shuō)明 02468101214160 20 40 60 80多氫酸酸度特性研究 多氫酸體系酸度曲線分析 01002003004005006007008000 50 100 150 200 250極電位(%氫酸體系的 H+也是逐級(jí)電離的，而且曲線變化也比較平滑，說(shuō)明多氫酸同樣具有緩沖性 隨著 明 多氫酸酸度特性研究 多氫酸酸度曲線應(yīng)用分析 從 H+是逐漸釋放的，這樣生成 可以長(zhǎng)時(shí)間的維持酸液中低濃度的 此就可以降低 明在這個(gè)過(guò)程中可以比較穩(wěn)定的維持反應(yīng)速度。 多氫酸的初始 概接近 3，這樣在酸化過(guò)程中就可以降低酸液對(duì)設(shè)備及管道的腐蝕，從而可以減小緩蝕劑的用量。 由于多氫酸酸液體系的這些性質(zhì)，對(duì)于高溫砂巖地層酸化時(shí)為了控制反應(yīng)速度，可采用多氫酸體系以提高酸作用范圍 多氫酸溶蝕性能研究 04812160 20 40 60 80 100 120時(shí)間 / m i 多氫酸土酸氟硼酸多氫酸對(duì)石英的溶蝕率從反應(yīng)開(kāi)始就一直高于土酸和氟硼酸 土酸的最終溶蝕率為 氟硼酸為 多氫酸體系與石英的溶蝕試驗(yàn) 多氫酸溶蝕性能研究 多氫酸混合酸液與粘土的反應(yīng)速度較土酸更慢，對(duì)粘土的溶蝕率較低。這是由于多氫酸在粘土礦物表面形成一層“薄層”，抑制了酸液體系與粘土的反應(yīng)速度。 多氫酸體系與粘土溶蝕反應(yīng) 0501000 40 80 120時(shí)間 / m 土酸多氫酸H C 試驗(yàn)采用多氫酸和土酸的混合酸液，分別考察混合酸液與粘土試驗(yàn)樣品反應(yīng)之后在甲苯和甲醇中的互溶情況。 從試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，混合酸液體系處理之后的粘土樣品在甲苯中分散，在甲醇中凝聚。 試驗(yàn)結(jié)果表明用多氫酸和土酸的混合酸液體系處理后的地層是水濕性質(zhì)。這說(shuō)明多氫酸體系能夠在粘土地層保持水濕，有利于儲(chǔ)層滲流。 靜態(tài)腐蝕試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 酸液 （ 300 鋼片面積 （ 反應(yīng)時(shí)間 （ h） 鋼片初始重量 （ g） 反應(yīng)后重量 （ g） 失重 （ g） 腐蝕速率 （g/(m2h)） 1 5 360 4 2 360 4 不加緩蝕劑的情況下，吊片反應(yīng)，水浴恒溫 65 ，反應(yīng) 4小時(shí) 從結(jié)果看出多氫酸的腐蝕比鹽酸低 50 多氫酸的分散和防垢性能 定性描述 多氫酸加堿調(diào)至中性 熱 80 兩小時(shí) 熱 80 兩小時(shí) 多氫酸酸液體系多氫酸酸液體系具有很好的阻垢和分散能力。 多氫酸鰲合 在酸性條件下是澄清透明的，到中性條件下溶液就變的不透明。但是我們?cè)谒峄瘯r(shí)酸液直到返排出來(lái)時(shí)都是呈酸性的。 熱 80 兩小時(shí) 多氫酸酸液體系加堿調(diào)至中性 熱 80 兩小時(shí) 多氫酸的分散和防垢性能 定性描述 從圖中三種溶液的顏色對(duì)比可以看出，多氫酸對(duì) 較好的鰲合能力。所以能一定程度的減少金屬離子沉淀的產(chǎn)生，從而改善酸化效果 溶液中無(wú)y = m 的螯合量， 定性描述 在蒸餾水中加入定量的 加入 浴加熱 60 ，然后用 滴定溶液中剩余 量可得到不同量的 的螯合量。 實(shí)驗(yàn)方法 多氫酸對(duì) 的螯合能力很強(qiáng)，也就是說(shuō)多氫酸的阻垢能力很強(qiáng)。 編號(hào) 酸 液 濾紙重 (g) 巖粉重 (g)反應(yīng)后濾紙巖粉總重 (g)巖粉失重 (g) 溶蝕率 (%) 反應(yīng)酸量 ( 3%添加劑 002 3% 3 添加劑 003 3% 6 添加劑 004 3% 6 添加劑 005 3% 6 添加劑 006 3% 6 %添加劑 007 3% 6 %添加劑 008 3% 6 %添加劑 009 3% 6 0%添加劑 00重復(fù)試驗(yàn) 3% 6 %添加劑 00重復(fù)試驗(yàn) 3% 6 0%添加劑 00井號(hào)： 實(shí)驗(yàn)溫度： 60 反應(yīng)時(shí)間： 4 小時(shí)，多氫酸溶蝕試驗(yàn)多氫酸的濃度 實(shí)際巖心 實(shí)際巖心溶蝕試驗(yàn)表明：對(duì) 多氫酸酸化效果室內(nèi)評(píng)價(jià) 0 60 90累計(jì)孔隙體積倍數(shù)(P V)滲透率比(K/0 60 90 120 150 180 210累計(jì)孔隙體積倍數(shù)(P V)滲透率比(K/0 60 90 120累計(jì)孔隙體積倍數(shù)(P V)滲透率比(K/理液反基液基液 前置液后置液正基液處理液 1是 8%F 處理液 2是 8%8%透率比 K/化處理效果不理想 8% 8%多氫酸 最終滲透率 K/酸化處理效果欠佳 最終滲透率比 K/酸化處理效果很好 多氫酸更適合水平井酸化 水平井酸化方面的難點(diǎn)： 井段長(zhǎng)，物性參數(shù)變化大 酸液用量大，均勻布酸困難，泵注時(shí)間長(zhǎng) 傷害范圍不一致，一頭大，一頭小 布酸困難 由于多氫酸反應(yīng)速度慢，其本身具有防垢除垢能力、以及防止二次沉淀的作用，對(duì)于水平井長(zhǎng)時(shí)注液更適合 結(jié)論 （ 1）多氫酸酸液體系是一種多元中強(qiáng)酸體系，在酸化過(guò)程中能逐漸釋放 H+，可以保持溶液的 保持酸液的 （ 2）多氫酸酸液體系的初始 降低酸對(duì)鋼材的腐蝕速度，減少了緩蝕劑的用量。 （ 3）室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果表明：多氫酸電離速度慢，屬中強(qiáng)酸，與砂巖作用反應(yīng)速度慢，能夠?qū)崿F(xiàn)深部穿透，但溶解能力較強(qiáng)； （ 4）多氫酸酸具有良好的防垢性能和分散性能，可以抑制井眼附近的地層傷害，可較好的解決酸化過(guò)程中二次沉淀造成的新的傷害； 特別是對(duì)于水平井酸化，由于液量大、注酸時(shí)間長(zhǎng)，使用多氫酸能有效防止長(zhǎng)時(shí)反應(yīng)易于引起的酸化二次傷害和增加酸液作用時(shí)間。 （ 5）多氫酸酸液體系是一種緩沖酸液體系，有利于提高酸液有效作用距離，對(duì)高溫砂巖油氣藏儲(chǔ)層更為適合。 （ 6）多氫酸與地層發(fā)生反應(yīng)時(shí)，通過(guò)化學(xué)吸附在粘土上形成保護(hù)膜，這層膜在 在水和 制了酸與粘土的進(jìn)一步反應(yīng)，從