穩(wěn)定劑鐵離子穩(wěn)定劑課件

第七章酸化(Acidizing)酸化是油氣井投產(chǎn)、增產(chǎn)和注水井增注重要技術(shù)措施。本章內(nèi)容：第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理酸二節(jié)化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)第七節(jié)酸液及添加劑第七章酸化(Acidizing)酸化是油氣井投產(chǎn)、增1第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理一、酸化工藝分類酸洗:AcidWash基質(zhì)酸化:MatrixAcidizing酸壓:AcidFracturing第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理一、酸化工藝分類酸洗:A2清洗：井筒射孔眼方式：正洗反洗壓裂車第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理一、酸化工藝分類–酸洗清洗：井筒方式：正洗壓裂車第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理一3

—施工壓力：無(wú)外力或輕微攪動(dòng)。

—注入速度：不流動(dòng)或沿井筒的正、反循環(huán)。

—酸流動(dòng)、溶蝕方式：溶蝕井壁及射孔孔眼。

—適用范圍：砂巖、碳酸鹽巖儲(chǔ)層表皮解堵或射孔孔眼清洗、井筒結(jié)垢及絲扣油的清除。第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理一、酸化工藝分類–酸洗第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理一、酸化工藝分類–酸洗4酸化：地層方式：油管注液套管注液環(huán)空注液封隔器

壓裂車第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理一、酸化工藝分類–基質(zhì)酸化酸化：地層方式：油管注液封隔器壓裂車第一節(jié)酸5

—施工壓力：Ps<Pi<PF。

—注入速度：小于儲(chǔ)層極限吸液速度?！崃鲃?dòng)、溶蝕方式：沿儲(chǔ)層孔隙作徑向流動(dòng)，溶蝕孔隙及其中堵塞物質(zhì)，溶蝕范圍有限。

—適用范圍：解除近井地帶的污染，恢復(fù)或提高儲(chǔ)層的滲透率，能在不增大水、氣產(chǎn)量的情況下增產(chǎn)。第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理一、酸化工藝分類–基質(zhì)酸化—施工壓力：Ps<Pi<PF。第一節(jié)酸化增產(chǎn)6酸化：地層方式：油管注液套管注液環(huán)空注液封隔器

壓裂車壓開(kāi)地層張開(kāi)、延伸裂縫酸刻蝕裂縫形成并保持高導(dǎo)流能力第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理一、酸化工藝分類–壓裂酸化酸化：地層方式：油管注液封隔器壓裂車壓7

—施工壓力：Pi>PF。

—注入速度：大于儲(chǔ)層極限吸液速度。—酸流動(dòng)、溶蝕方式：形成人工裂縫，沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)，有效作用距離可達(dá)幾十到上百米。

—適用范圍：在碳酸鹽巖儲(chǔ)層中形成人工裂縫，解除近井帶污染，改變儲(chǔ)層流型，溝通深部油氣區(qū)，可大幅度提高油氣井產(chǎn)量。第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理一、酸化工藝分類–壓裂酸化—施工壓力：Pi>PF。第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理一8

S、K、Kd、rd、rw的物理意義；

滲透率污染所引起的表皮系數(shù)的影響比污染深度的影響要大得多。

第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理二、酸化增產(chǎn)原理的理論分析井底附近儲(chǔ)層受污染后的表皮系數(shù)可由表示，常用于評(píng)估滲透率污染的相對(duì)程度和污染深度S、K、Kd、rd、rw的物理意義；第一節(jié)酸化9第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理二、酸化增產(chǎn)原理的理論分析rerdrwk0kd圖封閉油藏污染井模型示意圖評(píng)估傷害井產(chǎn)能下降程度評(píng)估傷害井酸化增產(chǎn)幅度評(píng)估無(wú)傷害井酸化增產(chǎn)幅度第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理二、酸化增產(chǎn)原理的理論分析rerdrwk10第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理二、酸化增產(chǎn)原理的理論分析儲(chǔ)層污染引起的產(chǎn)量下降第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理二、酸化增產(chǎn)原理的理論分析儲(chǔ)層污染引起的11第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理二、酸化增產(chǎn)原理的理論分析第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理二、酸化增產(chǎn)原理的理論分析12

—酸液擠入孔隙或天然裂縫與其發(fā)生反應(yīng)，溶蝕孔壁或裂縫壁面，增大孔徑或擴(kuò)大裂縫，提高儲(chǔ)層的滲流能力；

—溶蝕孔道或天然裂縫中的堵塞物質(zhì)，破壞泥漿、水泥及巖石碎屑等堵塞物的結(jié)構(gòu)，使之與殘酸液一起排出儲(chǔ)層，疏通流動(dòng)通道，解除堵塞物的影響，恢復(fù)儲(chǔ)層原有的滲流能力。第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理二、酸化增產(chǎn)原理的理論分析1.基質(zhì)酸化增產(chǎn)原理—酸液擠入孔隙或天然裂縫與其發(fā)生反應(yīng)，溶蝕孔壁或裂縫13儲(chǔ)層嚴(yán)重污染時(shí)，基質(zhì)酸化處理可大幅度提高油氣井產(chǎn)量；對(duì)污染儲(chǔ)層，基質(zhì)酸化一般可獲得較好增產(chǎn)效果。無(wú)污染儲(chǔ)層，基質(zhì)酸化處理效果甚微?；|(zhì)酸化解除污染帶儲(chǔ)層污染后，均勻改善區(qū)不宜過(guò)大，以解除污染帶儲(chǔ)層污染為主要任務(wù)。第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理二、酸化增產(chǎn)原理的理論分析1.基質(zhì)酸化增產(chǎn)原理儲(chǔ)層嚴(yán)重污染時(shí)，基質(zhì)酸化處理可大幅度提高油氣井產(chǎn)量；14壓裂酸化形成裂縫，增大滲流面積，改善油氣流動(dòng)方式，降低井附近的滲流阻力。消除井壁附近的儲(chǔ)層污染。溝通井筒附近的高滲透帶、儲(chǔ)層深部裂縫系統(tǒng)及油氣區(qū)。不能用于砂巖儲(chǔ)層。第一節(jié)酸化增產(chǎn)原理二、酸化增產(chǎn)原理的理論分析2.壓裂酸化增產(chǎn)原理壓裂酸化形成裂縫，增大滲流面積，改善油氣流動(dòng)方式，降低井附近15第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物化學(xué)當(dāng)量、化學(xué)平衡及反應(yīng)速度是酸化處理選用酸時(shí)必須考慮的三個(gè)相關(guān)的化學(xué)因素。酸與儲(chǔ)層礦物作用的化學(xué)當(dāng)量與反應(yīng)物及生成物的分子個(gè)數(shù)比有關(guān)。與酸的化學(xué)當(dāng)量有關(guān)的參數(shù)之一是溶解力酸－巖反應(yīng)及其產(chǎn)物既重要而又復(fù)雜。第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物化學(xué)當(dāng)量、化學(xué)平衡及反16—化學(xué)當(dāng)量：參加反應(yīng)的各種反應(yīng)物及生成物的比例。—化學(xué)當(dāng)量、化學(xué)平衡及反應(yīng)速度是酸化處理選用酸時(shí)必須考慮的化學(xué)因素?！崤c儲(chǔ)層礦物作用的化學(xué)當(dāng)量與反應(yīng)物及生成物的分子個(gè)數(shù)比有關(guān)。

第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量—化學(xué)當(dāng)量：參加反應(yīng)的各種反應(yīng)物及生成物的比例。第二節(jié)酸－17酸巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量酸巖化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物酸與碳酸鹽巖酸與砂巖第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量酸巖化學(xué)酸巖化學(xué)酸與碳酸鹽巖第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)18—碳酸鹽巖是靠化學(xué)及生物化學(xué)的水相沉積或由碎屑搬運(yùn)形成?！妓猁}巖的主要礦物成分是方解石(CaCO3)和白云石[CaMg(CO3)2]。—若方解石含量大于50%，則為石灰?guī)r；若白云巖含量大于50%，則為白云巖。—若雜質(zhì)含量大于50%，則可視為非碳酸鹽巖。第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量1.酸與碳酸鹽巖的化學(xué)反應(yīng)及反應(yīng)當(dāng)量—碳酸鹽巖是靠化學(xué)及生物化學(xué)的水相沉積或由碎屑搬運(yùn)形成19—碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化常用鹽酸—典型反應(yīng)

2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO2↑4HCl+CaMg(CO3)2CaCl2+MgCl2+2CO2↑+2H2O

第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量1.酸與碳酸鹽巖的化學(xué)反應(yīng)及反應(yīng)當(dāng)量—碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化常用鹽酸第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量20

—從反應(yīng)式中可看出反應(yīng)的化學(xué)當(dāng)量?！紤]反應(yīng)式中各種組分的分子量,便可算出溶解一定量碳酸鹽所需的酸量、反應(yīng)生成物的數(shù)量以及其它化學(xué)當(dāng)量數(shù)據(jù)。第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量1.酸與碳酸鹽巖的化學(xué)反應(yīng)及反應(yīng)當(dāng)量—從反應(yīng)式中可看出反應(yīng)的化學(xué)當(dāng)量。第二節(jié)酸－巖21第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量1.酸與碳酸鹽巖的化學(xué)反應(yīng)及反應(yīng)當(dāng)量不同濃度鹽酸與碳酸鈣和碳酸鈣鎂作用情況表第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量122酸的溶解能力第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量反應(yīng)酸單位體積溶解的巖石體積。用表示反應(yīng)酸質(zhì)量與溶解的巖石質(zhì)量之比。酸的溶解能力第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反23

方解石與100%HCl反應(yīng)的100為：

100.09×1石灰?guī)r溶解克數(shù)β100= =1.372

36.5×2 100%鹽酸反應(yīng)克數(shù)

方解石與15%HCl反應(yīng)的100為：

石灰?guī)r溶解質(zhì)量β15=0.15β100 =0.206

15%鹽酸反應(yīng)質(zhì)量 第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量方解石與100%HCl反應(yīng)的100為：第二節(jié)酸－巖24

—定義為：反應(yīng)酸單位體積所能溶解的巖石體積(并用X表示)?！獙?duì)于濃度為15%(重量)的鹽酸計(jì)算結(jié)果為：

酸的體積溶解能力第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量酸的體積溶解能力第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸25第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量26—砂巖主要是由砂粒和膠結(jié)物組成。—砂粒主要是由石英SiO2、長(zhǎng)石?！z結(jié)物主要由粘土和碳酸鹽類及硅質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)物組成。砂巖化學(xué)成分第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量2.酸與砂巖的化學(xué)反應(yīng)及反應(yīng)當(dāng)量—砂巖主要是由砂粒和膠結(jié)物組成。砂巖化學(xué)成分第二節(jié)酸－巖27第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量2.酸與砂巖的化學(xué)反應(yīng)及反應(yīng)當(dāng)量第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量228

—砂巖儲(chǔ)層酸化常用土酸（鹽酸+氫氟酸）。

—典型反應(yīng)：氫氟酸與硅質(zhì)或碳酸鹽巖反應(yīng)簡(jiǎn)單；與粘土或長(zhǎng)石等硅酸鹽反應(yīng)復(fù)雜。表7-5

—?dú)浞崤c硅酸鈉的反應(yīng)代表了砂巖基質(zhì)硅酸鹽的反應(yīng)。

第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量2.酸與砂巖的化學(xué)反應(yīng)及反應(yīng)當(dāng)量—砂巖儲(chǔ)層酸化常用土酸（鹽酸+氫氟酸）。第二節(jié)酸－巖29第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量2.酸與砂巖的化學(xué)反應(yīng)及反應(yīng)當(dāng)量第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量一30第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量2.酸與砂巖的化學(xué)反應(yīng)及反應(yīng)當(dāng)量第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物一、酸巖反應(yīng)化學(xué)當(dāng)量231第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的狀態(tài)1.砂巖儲(chǔ)層酸化反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的32

—?dú)浞崛芙馍皫r礦物時(shí)形成產(chǎn)物比較復(fù)雜。—反應(yīng)副產(chǎn)物溶解度較小，其中某些濃度達(dá)到溶解度極限即可能沉淀?！嵋夯旌衔锵亩鴮?dǎo)致的液相pH的增加，構(gòu)成了沉淀形成的動(dòng)力。第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的狀態(tài)1.砂巖儲(chǔ)層酸化反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)—?dú)浞崛芙馍皫r礦物時(shí)形成產(chǎn)物比較復(fù)雜。第二節(jié)酸－巖33CaCl2狀態(tài)分析—根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式可知，1m328％濃度的鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)，生成486kg的氯化鈣?！僭O(shè)全部溶解于水，則此時(shí)氯化鈣水溶液的重量濃度為：

氯化鈣重量w%= =35%

全部水重量＋氯化鈣重量

第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的狀態(tài)2.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)CaCl2狀態(tài)分析—根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式可知，1m334不同溫度條件下氯化鈣溶解度第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物CaCl2狀態(tài)分析二、酸－巖反應(yīng)生成物的狀態(tài)2.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)不同溫度條件下氯化鈣溶解度第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)35CaCl2溶解度隨溫度升高而增大。儲(chǔ)層中滯留的殘酸液酸性環(huán)境會(huì)使CaCl2鹽類的溶解度更大。

CaCl2極易溶于水。在30℃溶解度為52%。在實(shí)際施工條件下，不會(huì)產(chǎn)生氯化鈣沉淀，可以把殘酸水當(dāng)成水來(lái)考慮。第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物CaCl2狀態(tài)分析二、酸－巖反應(yīng)生成物的狀態(tài)2.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)CaCl2溶解度隨溫度升高而增大。第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量361m328%濃度的鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)，生成193kg重的二氧化碳;在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為98m3。在油層條件下，部分溶解于酸液中，部分呈自由氣狀態(tài)。

CO2的溶解度和儲(chǔ)層溫度、壓力及殘酸水中的氯化鈣溶解量有關(guān)。

第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的狀態(tài)2.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)CO2在儲(chǔ)層條件下的狀態(tài)第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的37第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的狀態(tài)2.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)CO2在儲(chǔ)層條件下的狀態(tài)第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的38儲(chǔ)層溫度愈高、殘酸水中的氯化鈣溶解量愈多、儲(chǔ)層壓力愈低，CO2愈難以溶解。假設(shè)儲(chǔ)層溫度為75oC，儲(chǔ)層壓力為20MPa，根據(jù)CO2的溶解度曲線可知，在以上儲(chǔ)層條件下，每立方米殘酸液中只能溶解5m3(標(biāo)準(zhǔn))CO2，剩下93m3(標(biāo)準(zhǔn))則仍為氣態(tài)。第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的狀態(tài)2.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)CO2在儲(chǔ)層條件下的狀態(tài)儲(chǔ)層溫度愈高、殘酸水中的氯化鈣溶解量愈多、儲(chǔ)層壓力愈低，CO39酸處理后，儲(chǔ)層中大量的碳酸鹽巖被溶解，增加了裂縫的空間體積，為提高孔隙度和滲透性提供了必要條件。反應(yīng)后的殘酸是溶有少量CO2的CaCl2水溶液，同時(shí)有部分CO2呈小氣泡狀態(tài)分布于其中。如存在于裂隙中的反應(yīng)物對(duì)儲(chǔ)層的滲透性沒(méi)有傷害，通過(guò)排液可以排出儲(chǔ)層，那就為提高儲(chǔ)層的滲透性能創(chuàng)造了條件。第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的狀態(tài)3.反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)對(duì)滲流的影響酸處理后，儲(chǔ)層中大量的碳酸鹽巖被溶解，增加了裂縫的空間體積，40第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的狀態(tài)3.反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)對(duì)滲流的影響酸化后溶液和地層的變化：氯化鈣全部溶解于殘酸導(dǎo)致溶液粘度升高；殘酸液和地層油可能會(huì)形成乳狀液；酸與金屬設(shè)備和金屬氧化物雜質(zhì)反應(yīng)生成AlC13、FeCl3，當(dāng)PH值逐漸增加水解生成Fe(OH)3↓、Al(OH)3↓等膠狀物；部分的CO2溶于酸液，CO2大部分都濾失到了基質(zhì)中，滯留在酸蝕孔或裂縫中的僅有一小部分。第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的41第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的狀態(tài)3.反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)對(duì)滲流的影響高粘溶液，對(duì)滲流的影響：有利：由于粘度較高，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)的微粒帶走防止地層的堵塞；不利：由于其粘度較高，流動(dòng)阻力增大，對(duì)地層滲流不利。乳狀液對(duì)流動(dòng)的影響：

形成乳狀液有時(shí)相當(dāng)穩(wěn)定，其粘度有時(shí)高達(dá)幾個(gè)帕·秒，對(duì)地層滲流非常不利。第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的42第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的狀態(tài)3.反應(yīng)產(chǎn)物狀態(tài)對(duì)滲流的影響膠狀物對(duì)滲流的影響：膠狀物是很難從地層中排出來(lái)的，形成了所謂二次沉淀，堵塞了地層裂縫，對(duì)滲流極為不利。溶解態(tài)的CO2和游離態(tài)的CO2對(duì)滲流的影響：有利：壓力逐漸降低時(shí)，游離態(tài)的CO2開(kāi)始膨脹，釋放其能量,溶解態(tài)CO2的開(kāi)始從混合液中釋放出來(lái)，將地層壓力及氣體能量傳遞給處理液，驅(qū)動(dòng)濾失進(jìn)基質(zhì)的殘酸液及部分地層流體反向?yàn)V失，使殘酸液有效地排出。不利：游離狀態(tài)的CO2對(duì)油氣滲流有一定的不利影響，應(yīng)從相滲透率和相飽和度的關(guān)系上作具體的研究分析。第二節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量及反應(yīng)產(chǎn)物二、酸－巖反應(yīng)生成物的43酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酸巖反應(yīng)機(jī)理酸巖反應(yīng)速度反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酸巖酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第三節(jié)酸－巖化學(xué)44—酸與碳酸鹽巖的反應(yīng)為酸巖復(fù)相反應(yīng)，反應(yīng)只在液固界面上進(jìn)行。—液固兩相界面的性質(zhì)和大小都會(huì)影響復(fù)相反應(yīng)的進(jìn)行。—酸與碳酸鹽巖的反應(yīng)歷程：

H+向巖石表面?zhèn)鬟f；被吸附的H+在巖石表面反應(yīng)；

反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)傳質(zhì)離開(kāi)巖石表面。第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一、酸－巖化學(xué)反應(yīng)機(jī)理巖面Ca2+、Mg2+H+—酸與碳酸鹽巖的反應(yīng)為酸巖復(fù)相反應(yīng)，反應(yīng)只在液固界45一、酸－巖化學(xué)反應(yīng)機(jī)理第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一、酸－巖化學(xué)反應(yīng)機(jī)理第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)46酸液里的H＋在巖面上與碳酸鹽巖的反應(yīng)是表面反應(yīng)。對(duì)石灰?guī)r儲(chǔ)層來(lái)說(shuō)，表面反應(yīng)速度非?？臁＋在巖面上反應(yīng)后，就在接近巖面的液層里堆積起生成物Ca2＋、Mg2＋、CO2氣泡。巖面附近這一堆積生成物的微薄液層，稱為擴(kuò)散邊界層，該邊界層與溶液內(nèi)部的性質(zhì)不同。由于在邊界層內(nèi)存在著離子濃度差，反應(yīng)物和生成物就會(huì)在各自的離子濃度梯度作用下向相反的方向傳遞。

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。一、酸－巖化學(xué)反應(yīng)機(jī)理第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酸液里的H＋在巖面上與碳酸鹽巖的反應(yīng)是表面反應(yīng)。對(duì)石灰?guī)r儲(chǔ)47在離子交換過(guò)程中，因密度差異而產(chǎn)生的作用稱為自然對(duì)流作用。實(shí)際酸處理時(shí)，酸液將按不同的流速流經(jīng)裂隙，H＋會(huì)發(fā)生對(duì)流傳質(zhì)。尤其是裂隙壁面十分粗糙，極不規(guī)則容易形成旋渦，酸液的紊流流動(dòng)，將會(huì)產(chǎn)生離子的強(qiáng)迫對(duì)流作用。酸液中的H＋是通過(guò)對(duì)流(包括自然對(duì)流和一定條件下的強(qiáng)迫對(duì)流)和擴(kuò)散二種形式，透過(guò)邊界層傳遞到巖面，H＋透過(guò)邊界層達(dá)到巖面的速度，稱為H＋的傳質(zhì)速度。一、酸－巖化學(xué)反應(yīng)機(jī)理第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)在離子交換過(guò)程中，因密度差異而產(chǎn)生的作用稱為自然對(duì)流作用。48

—酸與巖石的反應(yīng)過(guò)程程進(jìn)行的快慢，可用酸與巖石的反應(yīng)速度來(lái)表示。

—

酸巖反應(yīng)速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)酸濃度的降低值或用單位時(shí)間內(nèi)巖石單位面積的溶蝕量（或稱溶蝕速度)。

鮮酸：未與巖石發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的酸液。

余酸：酸巖反應(yīng)過(guò)程中，含有反應(yīng)產(chǎn)物，但未失去反應(yīng)性的酸。

殘酸：完全失去反應(yīng)能力的酸液。二、酸－巖反應(yīng)速度及動(dòng)力學(xué)方程1.幾個(gè)基本概念第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—酸與巖石的反應(yīng)過(guò)程程進(jìn)行的快慢，可用酸與巖石的反49—根據(jù)質(zhì)量作用定律，在溫度、壓力不變時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速度與各作用物質(zhì)濃度的m次冪乘積成正比。

—對(duì)于酸巖反應(yīng)(液固相反應(yīng))來(lái)說(shuō)，固相反應(yīng)物的濃度可視作不變，在恒溫、恒壓條件下，酸巖反應(yīng)速度可寫(xiě)為：二、酸－巖反應(yīng)速度及動(dòng)力學(xué)方程2.酸/巖反應(yīng)速度－質(zhì)量作用定律第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—根據(jù)質(zhì)量作用定律，在溫度、壓力不變時(shí)，化學(xué)反應(yīng)速度與各作50

—C：反應(yīng)時(shí)間為t的瞬時(shí)酸濃度，mol/L；

—m：反應(yīng)級(jí)數(shù)，表示反應(yīng)物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響程度，無(wú)因次；

—K：反應(yīng)速度常數(shù)，(mol/L)1-m/s，表示反應(yīng)物濃度為單位濃度時(shí)的反應(yīng)速度。反應(yīng)速度常數(shù)與反應(yīng)物質(zhì)的濃度無(wú)關(guān)，只與反應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)、溫度和壓力有關(guān)，其值決定于反應(yīng)物本身和反應(yīng)系統(tǒng)的溫度，由試驗(yàn)確定，每個(gè)反應(yīng)都有表征其本身特性的速度常數(shù)。二、酸－巖反應(yīng)速度及動(dòng)力學(xué)方程2.酸/巖反應(yīng)速度－質(zhì)量作用定律第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—C：反應(yīng)時(shí)間為t的瞬時(shí)酸濃度，mol/L；二、51

—酸與巖石反應(yīng)時(shí)，H＋的傳質(zhì)速度、H＋在巖面上的表面反應(yīng)速度，生成物離開(kāi)巖面的速度均對(duì)反應(yīng)速度有影響，但起主導(dǎo)作用的是其中最慢的一個(gè)過(guò)程。—在層流條件下，H＋傳質(zhì)速度一般比它在灰?guī)r表面上的表面反應(yīng)速度慢得多。因此，酸與灰?guī)r系統(tǒng)的整個(gè)反應(yīng)速度，主要取決于H＋透過(guò)邊界層的傳質(zhì)速度?！趯?shí)際中由于巖性及儲(chǔ)層條件、施工參數(shù)的不同，表現(xiàn)出酸巖反應(yīng)過(guò)程既受表面反應(yīng)控制，又受傳質(zhì)控制的情況，稱為混合動(dòng)力學(xué)。二、酸－巖反應(yīng)速度及動(dòng)力學(xué)方程2.酸/巖反應(yīng)速度－質(zhì)量作用定律第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—酸與巖石反應(yīng)時(shí)，H＋的傳質(zhì)速度、H＋在巖面上的52—斐克定律表示酸巖反應(yīng)速度和擴(kuò)散邊界層內(nèi)離子濃度梯度的關(guān)系式：

－擴(kuò)散邊界層內(nèi)垂直于巖面方向的酸液濃度梯度，mol/L.cm；－巖石反應(yīng)面積和酸體積之比，簡(jiǎn)稱面容比，cm2/cm3；－H＋傳質(zhì)系數(shù)，cm2/s。二、酸－巖反應(yīng)速度及動(dòng)力學(xué)方程3.Fick定律第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—斐克定律表示酸巖反應(yīng)速度和擴(kuò)散邊界層內(nèi)離子濃53—鹽酸與碳酸鹽反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程：表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程：二、酸－巖反應(yīng)速度及動(dòng)力學(xué)方程4.酸/巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—鹽酸與碳酸鹽反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程：表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)54—弱酸與碳酸鹽反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程：二、酸－巖反應(yīng)速度及動(dòng)力學(xué)方程4.酸/巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—弱酸與碳酸鹽反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程：二、酸－巖反應(yīng)速度55—?dú)浞崤c砂巖反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程：二、酸－巖反應(yīng)速度及動(dòng)力學(xué)方程4.酸/巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—?dú)浞崤c砂巖反應(yīng)系統(tǒng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程：二、酸－巖反應(yīng)速度及56—確定酸巖反應(yīng)速度的室內(nèi)試驗(yàn)方法，可歸結(jié)為靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)兩大類?！o態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)不能作為酸化處理設(shè)計(jì)，只能作為酸液配方對(duì)比的依據(jù)?！?jiǎng)討B(tài)酸巖反應(yīng)試驗(yàn)采用旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)儀和裂縫流動(dòng)模擬試驗(yàn)裝置。三、酸－巖反應(yīng)速度的室內(nèi)確定及動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—確定酸巖反應(yīng)速度的室內(nèi)試驗(yàn)方法，可歸結(jié)為靜態(tài)試驗(yàn)和57—酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)是進(jìn)行酸壓設(shè)計(jì)及分析酸巖反應(yīng)速度規(guī)律的重要參數(shù)。隨油田的不同，區(qū)塊的不同，儲(chǔ)層巖石類型及礦物成分不同，參加反應(yīng)的巖石成分也有差異，選用的酸液配方不同，因而酸巖反應(yīng)規(guī)律及動(dòng)力學(xué)參數(shù)也不盡相同。因此，需用室內(nèi)試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定。—反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)：反應(yīng)級(jí)數(shù)、反應(yīng)速度常數(shù)、反應(yīng)活化能、H+有效傳質(zhì)系數(shù)。三、酸－巖反應(yīng)速度的室內(nèi)確定及動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)定第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—酸巖反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)是進(jìn)行酸壓設(shè)計(jì)及分析酸巖反應(yīng)速度58

溫度

酸液濃度

巖石類型

同離子效應(yīng)

酸液類型

酸巖系統(tǒng)的面容比

酸液流速

壓力四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素酸/巖反應(yīng)速度第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)溫度四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素酸/巖第三節(jié)酸－59

—阿累尼烏斯(Arrielius)方程描述：溫度的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)溫度升高，酸巖反應(yīng)速度加劇。溫度的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化60四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力61原理：1、溫度升高，分子運(yùn)動(dòng)加快，單位時(shí)間內(nèi)分子的碰撞次數(shù)增加，有效碰撞次數(shù)的比例隨之增加，導(dǎo)致反應(yīng)速度加快。2、溫度升高，使較多的普通分子獲得足夠多能量而變?yōu)榛罨肿?，因而增大了活化分子的百分?jǐn)?shù)，結(jié)果使單位時(shí)間內(nèi)分子的有效碰撞次數(shù)大大增加，導(dǎo)致反應(yīng)速度升高。3、溫度升高，分子、離子的運(yùn)動(dòng)加劇，H+向巖面的傳質(zhì)速度加快，巖面上的Ca2+、Mg2+離開(kāi)巖面向酸液中的擴(kuò)散也加劇。溫度的升高，還使擴(kuò)散邊界層的粘度降低，從而減小H+離子傳質(zhì)過(guò)程中的阻力，進(jìn)而加快傳質(zhì)速度。因此，不論是表面反應(yīng)控制還是傳質(zhì)控制的反應(yīng)，溫度的升高都會(huì)使酸巖系統(tǒng)的反應(yīng)速度加快。四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理：四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反62

對(duì)于寬W、高H、單翼縫長(zhǎng)L的雙翼垂直裂縫

對(duì)于寬W，半徑為Rf的水平裂縫

對(duì)于直徑為d，長(zhǎng)度為L(zhǎng)的孔隙面容比的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酸巖系統(tǒng)中巖石的反應(yīng)面積與參加反應(yīng)的酸液體積的比值。對(duì)于寬W、高H、單翼縫長(zhǎng)L的雙翼垂直裂縫面63面容比的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)面容比的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖64實(shí)驗(yàn)條件：鹽酸與白云巖溫度80℃，酸濃度20％，流量15ml/s面容比的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)面容比的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖65

—面容比越大，酸巖反應(yīng)速度越快。裂縫越寬，面容比越小，酸巖反應(yīng)速度相對(duì)越慢，活性酸深入儲(chǔ)層距離越遠(yuǎn)，酸壓處理的效果就越顯著?！嫒荼仍酱?，一定體積的酸液與巖石接觸的分子就越多，發(fā)生反應(yīng)的機(jī)會(huì)就越大，反應(yīng)速度就越快。在小直徑孔隙和窄的裂縫中，酸巖反應(yīng)時(shí)間是很短的，這是由于面容比大，酸化時(shí)擠入的酸液類似于鋪在巖面上，鹽酸的反應(yīng)速度接近于表面反應(yīng)速度，酸巖反應(yīng)速度很快?！诼阊劬蔚乃嵯?酸浸)也屬于面容比小，反應(yīng)速度慢情況。因此酸洗要關(guān)井一段時(shí)間，讓其充分反應(yīng)。面容比的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—面容比越大，酸巖反應(yīng)速度越快。裂縫越寬，面容比越66—不同濃度鮮酸的反應(yīng)速度：濃度在20％以前時(shí)，反應(yīng)速度隨濃度的增加而加快；當(dāng)鹽酸的濃度超過(guò)20％，這種趨勢(shì)變慢。當(dāng)鹽酸的濃度達(dá)22～24％時(shí)，反應(yīng)速度達(dá)到最大值；當(dāng)濃度超過(guò)這個(gè)數(shù)值，反應(yīng)速度反而下降?！诜磻?yīng)的酸液（余酸）由初始反應(yīng)速度下降到某一濃度時(shí)反應(yīng)速度的變化規(guī)律：新鮮酸液的反應(yīng)速度最高，余酸的反應(yīng)速度較低。濃酸的初始反應(yīng)速度雖快，但當(dāng)其變?yōu)橛嗨釙r(shí)，其反應(yīng)速度比同濃度的鮮酸的反應(yīng)速度慢得多。酸液濃度的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酸液濃度的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－67酸液濃度的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酸液濃度的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－68—酸巖反應(yīng)速度隨酸液流速增大而加快。—在酸壓中隨著酸液流速的增加，酸巖反應(yīng)速度增加的倍數(shù)小于酸液流速增加的倍數(shù)，酸液來(lái)不及完全反應(yīng)，已經(jīng)流入儲(chǔ)層深處，故提高注酸排量可以增加活性酸深入儲(chǔ)層的距離。酸壓施工時(shí)在井筒條件允許及不壓破鄰近的蓋層和底層的情況下，一般充分發(fā)揮設(shè)備的能量，以大排量注酸。酸液流速的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—酸巖反應(yīng)速度隨酸液流速增大而加快。酸液流速的影響四、影69反應(yīng)速度mg/cm2.s酸液流速，cm/s酸液流速的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)反酸液流速，cm/s酸液流速的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主70—反應(yīng)速度與酸液內(nèi)部H＋濃度成正比。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。從貨源、價(jià)格及溶蝕能力方面來(lái)衡量，鹽酸仍是酸化中應(yīng)用最廣泛的酸。酸液類型的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—反應(yīng)速度與酸液內(nèi)部H＋濃度成正比。采用強(qiáng)酸時(shí)反應(yīng)速度快，71—灰?guī)r同鹽酸的反應(yīng)速度比白云巖同鹽酸的反應(yīng)速度快?！谔妓猁}巖中泥質(zhì)含量較高時(shí)，反應(yīng)速度相對(duì)變慢?！狹g-O間的作用力大，破壞Mg-O鍵比破壞Ca-O鍵所需能量大。儲(chǔ)層巖石的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—灰?guī)r同鹽酸的反應(yīng)速度比白云巖同鹽酸的反應(yīng)速度快。72—反應(yīng)速度隨壓力的增加而減緩。

—試驗(yàn)指出，總的來(lái)說(shuō)，壓力對(duì)反應(yīng)速度的影響不大，特別是壓力高于6.5Mpa后可以不考慮壓力對(duì)酸巖反應(yīng)速度的影響。壓力的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—反應(yīng)速度隨壓力的增加而減緩。壓力的影響四、影響酸－巖反應(yīng)73川東白云巖溫度40℃20%HCl壓力的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)壓力的影響四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化74

延緩反應(yīng)速度的方法和途徑：

造寬裂縫降低面容比

采用高濃度鹽酸酸化

采用弱酸處理

洗井井底降溫

提高注酸排量減緩反應(yīng)速度的措施四、影響酸－巖反應(yīng)速度的主要因素第三節(jié)酸－巖化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)延緩反應(yīng)速度的方法和途徑：減緩反應(yīng)速度的措施四、影75

—設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容：

水動(dòng)力學(xué)參數(shù)、流變性參數(shù)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)、溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、流速場(chǎng)及動(dòng)態(tài)裂縫幾何尺寸、酸蝕裂縫參數(shù)、儲(chǔ)層孔喉、滲濾性能等的變化進(jìn)行模擬。

—對(duì)多種酸化方案進(jìn)行對(duì)比和篩選，達(dá)到優(yōu)化施工規(guī)模和參數(shù)。第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算—設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容：第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算76—酸壓時(shí)，酸液沿裂縫向儲(chǔ)層深部流動(dòng)，酸液濃度逐漸降低。當(dāng)酸液濃度降低到一定程度后(一般為初始濃度的10％)，酸液變?yōu)闅埶?。酸液由活性酸變?yōu)闅埶嶂八鹘?jīng)裂縫的距離稱為酸液的有效作用距離?！诳拷诘哪且欢瘟芽p長(zhǎng)度內(nèi)(即在有效作用距離范圍內(nèi))，由于裂縫壁面的非均質(zhì)性被溶蝕成為凹凸不平的溝槽，施工結(jié)束后，裂縫仍具有相當(dāng)?shù)膶?dǎo)流能力，把此段裂縫的長(zhǎng)度稱為裂縫的有效長(zhǎng)度。

第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算一、酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度分布及有效作用距離1.有效作用距離—酸壓時(shí)，酸液沿裂縫向儲(chǔ)層深部流動(dòng)，酸液濃度逐漸降77第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算一、酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度分布及有效作用距離2.酸液濃度分布方程（對(duì)流擴(kuò)散方程）第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算一、酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度78—常用的方法是有限差分法和Lumping方法。差分方法是直接將酸巖反應(yīng)的對(duì)流擴(kuò)散方程及其邊界條件離散化，用計(jì)算機(jī)求解差分方程，得到沿裂縫方向酸濃度的分布規(guī)律，從而確定出有效作用距離。應(yīng)用時(shí)可把計(jì)算結(jié)果繪成圖板，直接查圖板確定酸液有效作用距離?！紤]了酸液的濾失時(shí)，鹽酸與石灰?guī)r流動(dòng)反應(yīng)的有效作用距離計(jì)算圖版。第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算一、酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度分布及有效作用距離3.酸液濃度分布和有效作用距離的計(jì)算—常用的方法是有限差分法和Lumping方法。差79第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算一、酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度分布及有效作用距離3.酸液濃度分布和有效作用距離的計(jì)算第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算一、酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度80—圖中定義的兩個(gè)無(wú)因次參數(shù)為皮克列特?cái)?shù)無(wú)因次距離第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算一、酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度分布及有效作用距離3.酸液濃度分布和有效作用距離的計(jì)算—圖中定義的兩個(gè)無(wú)因次參數(shù)為皮克列特?cái)?shù)無(wú)因次距離第四節(jié)81—任意斷面Le處的酸液濃度值的計(jì)算：計(jì)算出皮克列特?cái)?shù)Np，再給定任意斷面位置Le，又可計(jì)算出無(wú)因次距離LD。最后利用計(jì)算圖版，兩坐標(biāo)位置的垂線相交，得到Le位置的無(wú)因次濃度C/C0值?！嵋旱挠行ё饔镁嚯xLe值的計(jì)算：根據(jù)皮克列特?cái)?shù)Np和給定的C/C0，便可查出無(wú)因次距離LD，從而計(jì)算出酸液濃度降至預(yù)定的C/C0(如C/C0＝0.1)，酸液的有效作用距離Le值。第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算一、酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)的濃度分布及有效作用距離3.酸液濃度分布和有效作用距離的計(jì)算—任意斷面Le處的酸液濃度值的計(jì)算：計(jì)算出皮克列82—酸蝕裂縫導(dǎo)流能力即酸蝕裂縫寬度和酸蝕裂縫滲透率的乘積。

—理想寬度：定義為裂縫閉合前被酸溶解所產(chǎn)生的裂縫寬度。

X－酸的體積溶解能力，m3/m3；V－注入酸的總體積，m3；

Wai－酸蝕縫寬，m。第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算二、酸蝕裂縫導(dǎo)流能力及其計(jì)算—酸蝕裂縫導(dǎo)流能力即酸蝕裂縫寬度和酸蝕裂縫滲透率83

0<SRE<140MPa，C2＝[13.457-1.3lnSRE]/1000140<SRE<3520MPa，C2＝[2.41-0.28lnSRE]/1000

－閉合應(yīng)力，MPa；

SRe－巖石嵌入強(qiáng)度，MPa。第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算二、酸蝕裂縫導(dǎo)流能力及其計(jì)算0<SRE<140MPa，C2＝[13.4584

—增產(chǎn)倍比：酸化井施工后的采油指數(shù)與施工前的采油指數(shù)之比。

—增產(chǎn)倍比是增產(chǎn)效果好壞的直接體現(xiàn)，是酸化設(shè)計(jì)中的重要指標(biāo)，是進(jìn)行酸化技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)必不可少的參數(shù)。

—壓裂酸化后增產(chǎn)倍比預(yù)測(cè)方法有圖板法和數(shù)值計(jì)算方法。第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算三、酸化增產(chǎn)倍比預(yù)測(cè)—增產(chǎn)倍比：酸化井施工后的采油指數(shù)與施工前的采油指85—酸化前，其產(chǎn)量按穩(wěn)定平面徑向流計(jì)算：第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算三、酸化增產(chǎn)倍比預(yù)測(cè)—酸化前，其產(chǎn)量按穩(wěn)定平面徑向流計(jì)算：第四節(jié)碳86—酸壓后，有效作用距離為L(zhǎng)e，儲(chǔ)層中徑向上形成兩個(gè)不同滲透率區(qū)域，其產(chǎn)量為：第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算三、酸化增產(chǎn)倍比預(yù)測(cè)—酸壓后，有效作用距離為L(zhǎng)e，儲(chǔ)層中徑向上形成兩87—無(wú)污染均質(zhì)儲(chǔ)層，裂縫導(dǎo)流能力為常值時(shí)增產(chǎn)倍比：第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算三、酸化增產(chǎn)倍比預(yù)測(cè)—無(wú)污染均質(zhì)儲(chǔ)層，裂縫導(dǎo)流能力為常值時(shí)增產(chǎn)倍比：88—儲(chǔ)層受污染、裂縫導(dǎo)流能力為常值時(shí)增產(chǎn)倍比：第四節(jié)碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算三、酸化增產(chǎn)倍比預(yù)測(cè)—儲(chǔ)層受污染、裂縫導(dǎo)流能力為常值時(shí)增產(chǎn)倍比：89酸濃度及礦物濃度分布孔隙度和滲透率分布酸化效果預(yù)測(cè)第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算主要內(nèi)容：酸濃度及礦物濃度分布第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算主90—描述多孔介質(zhì)注酸后，孔隙結(jié)構(gòu)中酸濃度分布和滲透率、孔隙度分布的數(shù)學(xué)模型?！Ｐ头譃榧倕?shù)模型和分布參數(shù)模型兩大類?！倕?shù)模型(解析模型)由Lund和McCune，等人提出，認(rèn)為砂巖礦物與土酸反應(yīng)時(shí)用單一成分反應(yīng)速度方程和單一成分的化學(xué)計(jì)量系數(shù)來(lái)近似計(jì)算砂巖多種礦物與土酸的反應(yīng)情況。一、砂巖儲(chǔ)層酸化酸濃度及礦物濃度分布第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算1.概述—描述多孔介質(zhì)注酸后，孔隙結(jié)構(gòu)中酸濃度分布和滲91根據(jù)質(zhì)量平衡建立酸液在徑向上流動(dòng)反應(yīng)時(shí)的摩爾平衡方程

砂巖中總的可溶性礦物的摩爾微分方程第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算2.數(shù)學(xué)模型一、砂巖儲(chǔ)層酸化酸濃度及礦物濃度分布根據(jù)質(zhì)量平衡建立酸液在徑向上流動(dòng)反應(yīng)時(shí)的摩爾平衡92

酸濃度方程和礦物溶解方程間的關(guān)聯(lián)式總的可溶礦物溶解速度定律第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算一、砂巖儲(chǔ)層酸化酸濃度及礦物濃度分布酸濃度方程和礦物溶解方程間的關(guān)聯(lián)式93求解時(shí)定義下述無(wú)因次參數(shù)無(wú)因次時(shí)間無(wú)因次距離無(wú)因次面積第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算3.模型解析解一、砂巖儲(chǔ)層酸化酸濃度及礦物濃度分布求解時(shí)定義下述無(wú)因次參數(shù)無(wú)因次時(shí)間無(wú)因次距離無(wú)因次面積第94無(wú)因次酸濃度無(wú)因次礦物濃度無(wú)因次DamKahler數(shù)

DamKohler數(shù)是反應(yīng)速度與酸通過(guò)砂巖的瞬時(shí)移動(dòng)速度的比值，表征酸－巖反應(yīng)進(jìn)行的快慢。第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算3.模型解析解一、砂巖儲(chǔ)層酸化酸濃度及礦物濃度分布無(wú)因次酸濃度無(wú)因次礦物濃度無(wú)因次DamKahler數(shù)95無(wú)因次酸容量數(shù)酸容量數(shù)NAC是單位體積內(nèi)孔隙中酸量與溶解該體積內(nèi)礦物所需的酸量之比，表征著酸的溶解能力。

第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算3.模型解析解一、砂巖儲(chǔ)層酸化酸濃度及礦物濃度分布無(wú)因次酸容量數(shù)酸容量數(shù)NAC是單位體積內(nèi)孔隙中酸量與溶解該體96第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算3.模型解析解一、砂巖儲(chǔ)層酸化酸濃度及礦物濃度分布第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算3.模型解析解一、砂巖儲(chǔ)層97—在酸化過(guò)程中，酸溶解儲(chǔ)層巖石礦物，使孔隙度發(fā)生變化，利用礦物濃度的體積平衡方程可得酸化后孔隙度計(jì)算公式：第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算二、砂巖儲(chǔ)層酸化的孔隙度和滲透率分布—在酸化過(guò)程中，酸溶解儲(chǔ)層巖石礦物，使孔隙度發(fā)生變化，98—酸化獲得的滲透率增加是由于溶解礦物后孔隙度的改變而引起的；假設(shè)滲透率的變化完全受孔隙度的直接影響。Labrid提出的指數(shù)關(guān)系為：例7-3第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算二、砂巖儲(chǔ)層酸化的孔隙度和滲透率分布—酸化獲得的滲透率增加是由于溶解礦物后孔隙度的改變99—儲(chǔ)層未受污染時(shí),增產(chǎn)倍比：第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算三、砂巖儲(chǔ)層酸化效果預(yù)測(cè)reref,KkoPdPerw—儲(chǔ)層未受污染時(shí),增產(chǎn)倍比：第五節(jié)砂巖儲(chǔ)100—儲(chǔ)層受污染時(shí)(ref>rd),增產(chǎn)倍比：第五節(jié)砂巖儲(chǔ)層酸化設(shè)計(jì)計(jì)算rerd,kdKoPerwref,K三、砂巖儲(chǔ)層酸化效果預(yù)測(cè)—儲(chǔ)層受污染時(shí)(ref>rd),增產(chǎn)倍比：101酸化處理井層的選擇常用酸化工藝及適應(yīng)性壓裂酸化處理設(shè)計(jì)基質(zhì)酸化處理設(shè)計(jì)第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)

本節(jié)主要內(nèi)容：酸化處理井層的選擇第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)本節(jié)主要內(nèi)容：102—客觀描述儲(chǔ)層的滲流條件?！陀^描述儲(chǔ)層的滲濾特征及表皮堵塞特征?！扑]可供增產(chǎn)作業(yè)改造的井和層段。1.選井選層的工作目標(biāo)一、酸化處理井層的選擇第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)—客觀描述儲(chǔ)層的滲流條件。1.選井選層的工作目標(biāo)一、酸化處103—儲(chǔ)層含油氣飽和度高、儲(chǔ)層能量較為充足?！a(chǎn)層受污染的井?！従弋a(chǎn)而本井低產(chǎn)的井應(yīng)優(yōu)先選擇。—優(yōu)先選擇在鉆井過(guò)程中油氣顯示好，而試油效果差的井層。—產(chǎn)層應(yīng)具有一定的滲流能力?！?、氣、水邊界清楚。—固井質(zhì)量和井況好的井。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)2.選井選層的基本原則一、酸化處理井層的選擇—儲(chǔ)層含油氣飽和度高、儲(chǔ)層能量較為充足。第六節(jié)酸化工104在考慮具體井的酸化方式和酸化規(guī)模時(shí)，應(yīng)對(duì)井的動(dòng)態(tài)資料和靜態(tài)資料進(jìn)行綜合分析，確定儲(chǔ)層物性參數(shù)，并根據(jù)物性參數(shù)及油井的歷史情況綜合分析，準(zhǔn)確確定出油氣井產(chǎn)量下降或低產(chǎn)(水井欠注)的原因以及該井可改造的程度，為酸化作業(yè)提供地質(zhì)依據(jù)。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)一、酸化處理井層的選擇在考慮具體井的酸化方式和酸化規(guī)模時(shí)，應(yīng)對(duì)井的動(dòng)態(tài)資料105—在碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化改造中，主要形成和發(fā)展了基質(zhì)酸化技術(shù)和壓裂酸化技術(shù)，習(xí)慣上用:

酸化(MatrixAcidizing)表示基質(zhì)酸化酸壓(Acid-Fracturing)表示壓裂酸化。

1.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝技術(shù)第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性—在碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化改造中，主要形成和發(fā)展了基質(zhì)酸化106—基質(zhì)酸化也稱為常規(guī)酸化或解堵酸化，基本特征是在施工壓力小于儲(chǔ)層巖石破裂壓力的條件下，將酸液注入儲(chǔ)層?！妓猁}巖基質(zhì)酸化的重要特征是酸蝕蚓孔(Wormhole)的形成和微裂縫的擴(kuò)大，其增產(chǎn)機(jī)理與蚓孔密切相關(guān)。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性1.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝技術(shù)－基質(zhì)酸化—基質(zhì)酸化也稱為常規(guī)酸化或解堵酸化，基本特征是在施工壓力107

酸壓是依靠對(duì)裂縫(包括天然裂縫)、不整合的裂縫表面酸蝕以提供導(dǎo)流能力。酸壓效果取決于裂縫導(dǎo)流能力和酸液有效作用距離。研究方向主要集中在三個(gè)方面：降低酸壓過(guò)程中流體或酸液濾失的物質(zhì)和技術(shù)；降低注液過(guò)程中酸巖反應(yīng)速率的物質(zhì)和技術(shù)；提高酸蝕裂縫導(dǎo)流能力的物質(zhì)和技術(shù)。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性1.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝技術(shù)－酸壓技術(shù)酸壓是依靠對(duì)裂縫(包括天然裂縫)、不整合的裂縫表面酸蝕108—酸壓過(guò)程中酸液的濾失問(wèn)題通常考慮從濾失添加劑和工藝兩方面著手；降低酸巖反應(yīng)速率也可以緩速劑的使用及工藝上來(lái)進(jìn)行；加入緩速劑，使用膠凝酸、乳化酸、泡沫酸和有機(jī)酸并結(jié)合有效的酸化工藝可起到較好的緩速效果；提高裂縫導(dǎo)流能力可從選擇酸液類型和酸化工藝著手，其原則是有效溶蝕和非均勻刻蝕?！獕毫阉峄夹g(shù)以能否實(shí)現(xiàn)濾失控制，延緩酸巖反應(yīng)速度形成長(zhǎng)的酸蝕裂縫和非均勻刻蝕劃分為兩大類：普通酸壓和深度酸壓。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性1.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝技術(shù)－酸壓技術(shù)—酸壓過(guò)程中酸液的濾失問(wèn)題通?？紤]從濾失添加劑和109

普通酸壓技術(shù):普通酸壓工藝指以常規(guī)酸酸液直接壓開(kāi)儲(chǔ)層的酸化工藝。酸液既是壓開(kāi)儲(chǔ)層裂縫的流體，又是與儲(chǔ)層反應(yīng)的流體，由于酸液濾失控制差，反應(yīng)速度較快，有效作用距離短，只能對(duì)近井地帶裂縫系統(tǒng)的改造。一般選用于儲(chǔ)層污染比較嚴(yán)重、堵塞范圍較大，而基質(zhì)酸化工藝不能實(shí)現(xiàn)解堵目標(biāo)時(shí)選用該工藝。深度酸壓技術(shù)：以獲得較長(zhǎng)的酸蝕裂縫為目的而采用的不同于普通酸壓技術(shù)的酸壓技術(shù)稱為深度酸壓技術(shù)。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性1.碳酸鹽巖儲(chǔ)層酸化工藝技術(shù)－酸壓技術(shù)普通酸壓技術(shù):普通酸壓工藝指以常規(guī)酸酸液直接壓開(kāi)110—先向儲(chǔ)層注入高粘非反應(yīng)性前置壓裂液，壓開(kāi)儲(chǔ)層形成裂縫，然后注入酸液對(duì)裂縫進(jìn)行溶蝕，改善導(dǎo)流能力。—以前置液粘性指進(jìn)為主，為實(shí)現(xiàn)指進(jìn)酸壓，要求前置液和酸液粘度比和流速比有一定范圍?！爸靡旱闹饕饔茫簤毫言炜p；降低裂縫表面溫度；降低裂縫壁面濾失?！爸靡核釅汗に嚳刹捎枚喾N酸液類型搭配，除了前置液與常規(guī)鹽酸搭配使用外，前置液還可與膠凝酸、乳化酸或泡沫酸進(jìn)行搭配應(yīng)用。前置液酸壓工藝第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性—先向儲(chǔ)層注入高粘非反應(yīng)性前置壓裂液，壓開(kāi)儲(chǔ)層形成裂縫，111

—緩速酸酸壓技術(shù)在工藝特點(diǎn)上與普通酸壓技術(shù)相同，不同之處在于其采用的酸液是膠凝酸、乳化酸、化學(xué)緩速酸或泡沫酸等緩速酸，通過(guò)緩速酸的緩速性能達(dá)到酸液深穿透的目的。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性緩速酸酸壓工藝—緩速酸酸壓技術(shù)在工藝特點(diǎn)上與普通酸壓技術(shù)相同，112—前置液與酸液交替注入的一種酸壓方法，類似前置液酸壓，但其降濾失性及對(duì)儲(chǔ)層的不均勻刻蝕優(yōu)于前置液酸壓?！獮楂@得理想的酸液有效作用距離，有時(shí)交替次數(shù)多達(dá)8次。這一工藝在中、低滲孔隙性及裂縫不太發(fā)育儲(chǔ)層，或?yàn)V失性大，重復(fù)壓裂儲(chǔ)層有較好成效。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性多級(jí)交替注入酸壓工藝—前置液與酸液交替注入的一種酸壓方法，類似前置液酸壓113—砂巖酸化主要是進(jìn)行基質(zhì)酸化。為了滿足不同的儲(chǔ)層特性、污染類型及增產(chǎn)的實(shí)際需要，目前發(fā)展了多種砂巖酸化工藝。不同的工藝其不同之處主要體現(xiàn)在處理液和工序上。—典型的砂巖酸化注液包括：前置液、處理液、后置液、頂替液的順序注入。—砂巖酸化工藝很多，按其注入處理液的類型及能否實(shí)現(xiàn)深穿透可分為常規(guī)酸化和深部酸化技術(shù)。不同的工藝其注液順序也不同。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性2.砂巖儲(chǔ)層酸化工藝—砂巖酸化主要是進(jìn)行基質(zhì)酸化。為了滿足不同的儲(chǔ)層特性114—一般用(3-15)％HCl?！爸靡鹤饔?

前置液中鹽酸把大部分碳酸鹽溶解掉，減少CaF2沉淀，充分發(fā)揮土酸對(duì)粘土、石英、長(zhǎng)石的溶蝕作用。

鹽酸將儲(chǔ)層水頂替走，隔離氫氟酸與儲(chǔ)層水，防止儲(chǔ)層水中的Na+、K+與H2SiF6作用形成氟硅酸鈉、鉀沉淀，減少由氟硅酸鹽引起的儲(chǔ)層再次污染。

維持低PH值，以防CaF2等反應(yīng)產(chǎn)物沉淀。前置液第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性2.砂巖儲(chǔ)層酸化工藝—一般用(3-15)％HCl。前置液第六節(jié)酸化工115—砂巖酸化處理液常用的有土酸，深部酸化的氟硼酸體系、磷酸體系及地下自生酸體系等。—處理液主要實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)層基質(zhì)及堵塞物質(zhì)的溶解，溝通并擴(kuò)大孔道，提高儲(chǔ)層滲透性。

第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)處理液2.砂巖儲(chǔ)層酸化工藝二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性—砂巖酸化處理液常用的有土酸，深部酸化的氟硼酸體系、磷酸116—注后置液的作用在于能迅速凈化儲(chǔ)層，并使之得到充分的改善。要達(dá)到此目的，后置液應(yīng)滿足：

能使儲(chǔ)層中微小顆粒具有水濕性；

能最大限度的提高油氣的相對(duì)滲透率；

對(duì)處理液沒(méi)有不利的反應(yīng)；

有利于排酸，提高酸處理效果。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)后置液二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性2.砂巖儲(chǔ)層酸化工藝—注后置液的作用在于能迅速凈化儲(chǔ)層，并使之得到充分的117

—頂替液一般是由鹽水或淡水加表面活性劑組成的活性水?！斕嬉旱淖饔檬菍⒕仓械乃嵋喉斎雰?chǔ)層。

第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)頂替液二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性2.砂巖儲(chǔ)層酸化工藝第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)頂替液二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性118—常規(guī)土酸酸化:常規(guī)土酸酸化是使用時(shí)間最早，油田應(yīng)用十分普遍的工藝。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性A.常規(guī)土酸酸化工藝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—常規(guī)土酸酸化:常規(guī)土酸酸化是使用時(shí)間最早，油田應(yīng)用十分119—砂巖深部酸化的基本原理是注入本身不含HF的化學(xué)劑進(jìn)入儲(chǔ)層后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，緩慢生成HF，從而增加活性酸的穿透深度，解除粘土對(duì)儲(chǔ)層深部的堵塞，達(dá)到深部解堵目的。

—主要包括SHF工藝、SGMA工藝、BRMA工藝、HBF4工藝及磷酸酸化等。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)B.砂巖儲(chǔ)層深部酸化工藝二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性—砂巖深部酸化的基本原理是注入本身不含HF的化學(xué)劑進(jìn)入儲(chǔ)120—該工藝?yán)谜惩恋奶烊浑x子交換性能，在粘土表面生成HF而就地溶解粘土?！⒁簳r(shí)，HCl和NH4F可根據(jù)需要多次重復(fù)使用，以達(dá)到預(yù)期的酸化深度，SHF法的處理深度取決于HCl和NH4F的用量和濃度。SHF工藝在提高儲(chǔ)層滲透率和穿透深度方面都優(yōu)于常規(guī)土酸?！に噧?yōu)點(diǎn)是工作劑成本較低，穿透深度大。缺點(diǎn)是工藝較復(fù)雜，溶解能力較低。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性B.砂巖儲(chǔ)層深部酸化工藝-順序注鹽酸-氟化氨(SHF)工藝—該工藝?yán)谜惩恋奶烊浑x子交換性能，在粘土表面生成HF而就121—該工藝是向儲(chǔ)層注入一種含F(xiàn)-的溶液和另一種能水解后生成有機(jī)酸的脂類，兩者在儲(chǔ)層中相互反應(yīng)緩慢生成HF，可達(dá)到緩速和深度酸化目的?！摴に囂攸c(diǎn):注入混合處理液后關(guān)井時(shí)間較長(zhǎng)，待酸反應(yīng)后再緩慢投產(chǎn)。這樣長(zhǎng)的時(shí)間選擇添加劑難度大，工藝不當(dāng)易造成二次污染?！摴に囘m于泥質(zhì)砂巖儲(chǔ)層，成功的SGMA酸化可獲得較長(zhǎng)的穩(wěn)產(chǎn)期。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性B.砂巖儲(chǔ)層深部酸化工藝-自生土酸酸化工藝（SGMA）—該工藝是向儲(chǔ)層注入一種含F(xiàn)-的溶液和另一種能水解后生成122—該系統(tǒng)由有機(jī)酸及其銨鹽和氟化銨按一定比例組成，通過(guò)弱酸與弱酸鹽間的緩沖作用，控制在儲(chǔ)層中生成的HF濃度，使處理液始終保持較高的pH值，從而達(dá)到緩速的目的?！彌_調(diào)節(jié)土酸工藝可用于儲(chǔ)層溫度較高的油井酸化，在溫度高達(dá)185℃的含硫氣井進(jìn)行BR－A系列試驗(yàn)，效果良好。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性B.砂巖儲(chǔ)層深部酸化工藝-緩充調(diào)節(jié)土酸工藝（BRMA）—該系統(tǒng)由有機(jī)酸及其銨鹽和氟化銨按一定比例組成，通過(guò)弱酸123—氟硼酸處理工藝HBF4:處理砂巖儲(chǔ)層，既可控制粘土膨脹及顆粒運(yùn)移，又能獲得深穿透。但其溶解巖石的能力不及土酸，國(guó)內(nèi)外廣泛采用HBF4及土酸聯(lián)合施工，這就要求適當(dāng)?shù)氖┕すば蚣斑x擇合理施工參數(shù)。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性B.砂巖儲(chǔ)層深部酸化工藝-氟硼酸處理工藝（HBF4）—氟硼酸處理工藝HBF4:第六節(jié)酸化工藝124—西南石油學(xué)院與勝利油田合作研究給出的典型施工工序?yàn)椋?/p>

注鹽酸前置液注HBF4注土酸注過(guò)量驅(qū)替液酸液用量應(yīng)以HBF4能達(dá)到的深度進(jìn)行計(jì)算?！鐒倮吞铿F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的用量范圍為：鹽酸濃度7-12%每米井段用量0.5-1.0m3HBF4濃度8-12%每米井段用量1.0-1.5m3土酸濃度12％HCl＋3％HF每米井段用量0.5-0.7m3第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性B.砂巖儲(chǔ)層深部酸化工藝-氟硼酸處理工藝（HBF4）—西南石油學(xué)院與勝利油田合作研究給出的典型施工工序?yàn)?25—儲(chǔ)層碳酸鹽含量、泥質(zhì)含量高，含有水敏及酸敏性粘土礦物，污染較重，又不易用土酸深度處理的儲(chǔ)層可用磷酸/HF處理。磷酸可以解除硫化物，腐蝕產(chǎn)物及碳酸鹽類堵塞物。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)二、常用酸化工藝及其適應(yīng)性B.砂巖儲(chǔ)層深部酸化工藝-磷酸處理工藝—儲(chǔ)層碳酸鹽含量、泥質(zhì)含量高，含有水敏及酸敏性粘土礦物1261.酸化處理設(shè)計(jì)應(yīng)收集的資料

井?dāng)?shù)據(jù)

儲(chǔ)層參數(shù)

巖石力學(xué)數(shù)據(jù)

壓裂液

酸液數(shù)據(jù)

巖心分析數(shù)據(jù)

泵注數(shù)據(jù)三、酸壓設(shè)計(jì)第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)1.酸化處理設(shè)計(jì)應(yīng)收集的資料三、酸壓設(shè)計(jì)第六節(jié)酸化工藝設(shè)1272.設(shè)計(jì)應(yīng)包括內(nèi)容：

根據(jù)施工目的、井及儲(chǔ)層條件、室內(nèi)巖心數(shù)據(jù)等選擇適合的酸化工藝。

確定酸化工作液(前置液、酸液、頂替液)的類型、配方、用量。

前置液的基本要求：1)遇酸不降解，具有較好的濾失控制性能；2)在儲(chǔ)層條件下具有足夠的粘度；3)對(duì)儲(chǔ)層無(wú)污染，易于返排；4)成本低，使用安全。前置液用量根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)和施工規(guī)模及施工的要求而定。也可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化而得到。

第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)三、酸壓設(shè)計(jì)2.設(shè)計(jì)應(yīng)包括內(nèi)容：第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)三、酸壓設(shè)計(jì)128

酸液采用是鹽酸體系，主要有常規(guī)鹽酸體系、稠化酸體系、泡沫酸體系、乳化酸體系、化學(xué)緩速酸體系。

酸濃度可由溶蝕試驗(yàn)確定。國(guó)內(nèi)酸化處理鹽酸濃度多介于15－20％。酸液用量則據(jù)酸化改造的范圍和力度來(lái)確定。酸液用量一般為動(dòng)態(tài)裂縫體積的1.5－5倍。酸液用量也可根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求由計(jì)算機(jī)模擬確定。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)三、酸壓設(shè)計(jì)酸液采用是鹽酸體系，主要有常規(guī)鹽酸體系、稠化酸體系、129

頂替液的目的是將井筒及地面管線中的酸液全部頂入儲(chǔ)層中，一般用活性水，或氯化銨溶液，用量以地面管線和井筒體積再附加一定的余量。

第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)三、酸壓設(shè)計(jì)頂替液的目的是將井筒及地面管線中的酸液全部頂入儲(chǔ)層中1303.施工設(shè)計(jì)計(jì)算施工參數(shù)確定:儲(chǔ)層最大吸入能力、破裂壓力、液柱壓力、摩阻計(jì)算，井口極限施工排量、井口施工泵壓和入井液量等。酸化過(guò)程的模擬計(jì)算及效果預(yù)測(cè)：綜合應(yīng)用前面部分碳酸鹽巖酸壓模擬數(shù)學(xué)模型：動(dòng)態(tài)裂縫尺寸、酸液濃度分布規(guī)律及有效作用距離、酸蝕裂縫導(dǎo)流能力及增產(chǎn)倍比等進(jìn)行酸化設(shè)計(jì)模擬，分析不同施工參數(shù)對(duì)酸化效果的影響。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)三、酸壓設(shè)計(jì)3.施工設(shè)計(jì)計(jì)算第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)三、酸壓設(shè)計(jì)1311.酸液驅(qū)替工藝確定

酸化驅(qū)替工藝確定主要是指分層措施及適當(dāng)?shù)挠盟徇x擇和注酸順序。

常用的注酸工藝：籠統(tǒng)酸化、分層酸化

籠統(tǒng)酸化即全井筒酸化，整個(gè)酸化井段處于一個(gè)壓力系統(tǒng)下，施工工藝較為簡(jiǎn)單。

分層酸化工藝分為機(jī)械封隔和化學(xué)暫堵劑分流酸化。四、基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)1.酸液驅(qū)替工藝確定四、基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)1322.最大施工排量的確定

—施工排量qi<qimax，按經(jīng)驗(yàn)常取qi=0.9qmax第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)四、基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)2.最大施工排量的確定—施工排量qi<qimax，1333.酸化工作液類型、濃度及用量的確定

前置液：一般用(3-15)％HCl，用量據(jù)解堵范圍和碳酸鹽巖含量確定。

溶解rd范圍內(nèi)的方解石體積：Vcaco3=(rd2-rw2)(1-0)Cm%溶解Vcaco3所需的鹽酸體積為：V’=Vcaco3/X

清除碳酸鹽后，井筒酸化半徑(等于污染帶半徑)內(nèi)的孔隙體積為：

Vp=Vo+Vcaco3=(rd2-rw2)[0+Cm%(1-0)]注入鹽酸的總體積為：VHCl

=V’+Vp

第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)四、基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)3.酸化工作液類型、濃度及用量的確定第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)1343.酸化工作液類型、濃度及用量的確定

處理液：常用濃度(5-15)%HCl+(1-3)%HF土酸中HCl主要溶解碳酸鹽類膠結(jié)物，并保持酸液PH值，HF酸溶解石英，長(zhǎng)石及各種粘土礦物，溝通并擴(kuò)大孔道，提高儲(chǔ)層滲透性。土酸的用量和氫氟酸的濃度應(yīng)有所控制，若用量太多，氫氟酸濃度過(guò)大，一則是氫氟酸價(jià)格昂貴，二則是大量溶解膠結(jié)物，有可能使砂粒脫落，破壞砂巖的結(jié)構(gòu)，引起儲(chǔ)層的出砂。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)四、基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)3.酸化工作液類型、濃度及用量的確定第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)135第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)四、基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)3.酸化工作液類型、濃度及用量的確定第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)四、基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)3.酸化工作液類型、136

后置液：后置液通常加入化學(xué)劑幫助處理液返排，恢復(fù)儲(chǔ)層固相及沉淀性酸反應(yīng)生成物的親水性，防止乳化形成。

頂替液：常用活性水或NH4Cl水溶液，體積按照井筒容積附加一定余量確定。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)四、基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)3.酸化工作液類型、濃度及用量的確定后置液：后置液通常加入化學(xué)劑幫助處理液返排，恢復(fù)儲(chǔ)層固1374.酸化設(shè)計(jì)計(jì)算模擬聯(lián)立溫度場(chǎng)模型、酸濃度和礦物濃度分布模型、孔隙度和滲透率模型、酸化效果預(yù)測(cè)模型及施工參數(shù)計(jì)算模型，進(jìn)行酸化設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)酸化效果、進(jìn)行方案優(yōu)選及對(duì)比等。

求出有污染儲(chǔ)層解除污染時(shí)所需的最佳酸化施工參數(shù)組合，即各級(jí)注入液的液量，酸濃度、施工允許的最大排量、實(shí)際注酸排量、井口限壓、施工井口泵壓及施工水馬力等，為現(xiàn)場(chǎng)酸化施工提供決策性意見(jiàn)。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)四、基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)4.酸化設(shè)計(jì)計(jì)算模擬第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)四、基質(zhì)酸化設(shè)計(jì)138

一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)縮短反應(yīng)時(shí)間，限定殘酸水的殘余濃度在一定值之上就將殘酸液盡可能排出。應(yīng)在酸化前就作好排液和投產(chǎn)的準(zhǔn)備，施工后立即排液。

排液方式分為自噴排液和人工排液，人工排液法有抽汲、氣舉、氣體伴注排液和連續(xù)油管排液方法。第六節(jié)酸化工藝設(shè)計(jì)五、酸化處理后的排液一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)縮短反應(yīng)時(shí)間，限定殘酸水的殘余濃度在139酸液類型及選擇酸液添加劑及選擇第七節(jié)酸液及添加劑本節(jié)主要內(nèi)容：酸液類型及選擇第七節(jié)酸液及添加劑本節(jié)主要內(nèi)容：1401.酸液應(yīng)滿足的要求

溶蝕能量強(qiáng)，生成的產(chǎn)物溶于殘酸中，與儲(chǔ)層流體配伍性好，對(duì)儲(chǔ)層不產(chǎn)生污染。

加入化學(xué)添加劑后所配制成的酸液理化性能滿足施工要求。

運(yùn)輸、施工方便，安全。

價(jià)格便宜，貨源廣。一、酸液類型及選擇第七節(jié)酸液及添加劑1.酸液應(yīng)滿足的要求一、酸液類型及選擇第七節(jié)酸液及添加141

物理性能。

絕大多數(shù)碳酸鹽巖層酸處理都采用鹽酸，碳酸鹽巖含量較高的砂巖也采用鹽酸進(jìn)行酸化。

酸化用工業(yè)鹽酸，質(zhì)量百分濃度30－32％。

鹽酸酸化優(yōu)點(diǎn)：對(duì)儲(chǔ)層的溶蝕力強(qiáng)；反應(yīng)生成物可溶，不產(chǎn)生沉淀；對(duì)裂縫壁面的不均勻刻蝕程度高；成本低。2.常用酸液第七節(jié)酸液及添加劑一、酸液類型及選擇鹽酸物理性能。2.常用酸液第七節(jié)酸液及添加劑一142一、酸液類型及選擇一、酸液類型及選擇143采用高濃度鹽酸可提高酸處理效果。鹽酸酸化缺點(diǎn)：與石灰?guī)r反應(yīng)速度太快，處理范圍有限。鹽酸的密度和濃度是配置酸液時(shí)常用的數(shù)據(jù)。第七節(jié)酸液及添加劑2.常用酸液一、酸液類型及選擇鹽酸采用高濃度鹽酸可提高酸處理效果。第七節(jié)酸液及添加144第七節(jié)酸液及添加劑2.常用酸液一、酸液類型及選擇鹽酸第七節(jié)酸液及添加劑2.常用酸液一、酸液類型及選擇鹽酸145計(jì)算配置酸溶所需的商品鹽酸用量：

V1、V2－分別為所需商品鹽酸和需配置的稀鹽酸的體積，m3；

1、2－分別為所需商品鹽酸和需配置的稀鹽酸的相對(duì)密度；

C1、C2－分別為所需商品鹽酸和需配置稀鹽酸的濃度，％。第七節(jié)酸液及添加劑2.常用酸液一、酸液類型及選擇鹽酸計(jì)算配置酸溶所需的商品鹽酸用量：V1、V2－分別146

—配置稀酸液所需的清水量：

V清水＝V2－V1－V3V清水－清水體積，m3；V3－除商品酸和清水外加入酸液中的其它添加劑總體積，m3。第七節(jié)酸液及添加劑2.常用酸液一、酸液類型及選擇鹽酸—配置稀酸液所需的清水量：V清水－清水147物理性能。氫氟酸與鹽酸聯(lián)合使用。當(dāng)氫氟酸與硅酸鹽類以及碳酸鹽反應(yīng)時(shí)，會(huì)生成難溶物質(zhì)如CaF2等。當(dāng)酸液中存在鹽酸時(shí)，則可仰制或減少CaF2的沉淀。鹽酸先溶蝕掉碳酸鹽，以充分發(fā)揮氫氟酸的溶蝕作用，節(jié)約成本較高的氫氟酸。第七節(jié)酸液及添加劑2.常用酸液一、酸液類型及選擇土酸物理性能。第七節(jié)酸液及添加劑2.常用酸液一、148—在配置土酸時(shí)，所需商品濃度的氫氟酸和鹽酸的數(shù)量：

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