井下作業(yè)技術(shù)油水井措施酸化解析

油層酸化技術(shù)目錄1.酸液及添加劑2.碳酸鹽巖地層的鹽酸處理3.砂巖油氣層的土酸處理4.酸化壓裂技術(shù)5.酸處理選井選層和排液酸化前言

酸化作業(yè)用于油氣田增產(chǎn)增注已具有悠久的歷史，是石油礦場(chǎng)上常用的增產(chǎn)、增注措施。隨著油氣田開發(fā)水平的提高和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，酸化作業(yè)水平也取得較大地發(fā)展，特別是近來年，酸化技術(shù)水平日益提高，并取得了一系列可喜的成果。酸化原理

通過酸液對(duì)巖石膠結(jié)物或地層孔隙、裂縫內(nèi)堵塞物(粘土、鉆井泥漿、完井液)等的溶解和溶蝕作用，恢復(fù)或提高地層孔隙和裂縫的滲透性。酸化分類：按照工藝可分為酸洗、基質(zhì)酸化和壓裂酸化。①酸洗：將少量酸液注入井筒內(nèi)，清除井筒孔眼中酸溶性顆粒和鉆屑及結(jié)垢等，并疏通射孔孔眼；②基質(zhì)酸化：在低于巖石破裂壓力下將酸注入地層，依靠酸液的溶蝕作用恢復(fù)或提高井筒附近較大范圍內(nèi)油層的滲透性；③酸壓(酸化壓裂)：在高于巖石破裂壓力下將酸注入地層，在地層內(nèi)形成裂縫，通過酸液對(duì)裂縫壁面物質(zhì)的不均勻溶蝕形成高導(dǎo)流能力的裂縫。1.酸液及添加劑

1.1常用酸液種類及性能碳酸鹽巖油氣層的酸化主要用鹽酸（HCI），有時(shí)也用甲酸、醋酸、多組分酸和氨基磺酸等酸液。

為了延緩酸的反應(yīng)速度，也采用油酸乳化液、稠化鹽酸液、泡沫鹽酸液等。砂巖油氣層的酸化主要用土酸（HF）。1.鹽酸鹽酸是一種強(qiáng)酸，分子式HCl,對(duì)皮膚和粘膜有刺激;若不慎接觸,應(yīng)及時(shí)用清水沖洗,以免灼傷皮膚。工業(yè)鹽酸濃度一般為31%左右,因含雜質(zhì)(主要是FeCl3)而略帶黃色。工業(yè)鹽酸的標(biāo)準(zhǔn)及鹽酸濃度與密度的對(duì)照見表

工業(yè)鹽酸標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)指標(biāo)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氯化氫含量≧31.0%鐵(Fe)含量≦0.01%硫酸(H2

SO4)含量≦0.07%

砷(As〉含量≦0.00002%濃度,%密度,g/m3濃度,%密度,g/cm3

5.141.02522.861.115

10.171.05025.751.13

15.161.07528.611.145

20.011.10030.551.155

鹽酸濃度與密度對(duì)照表(15℃}(1)鹽酸鹽酸處理的主要優(yōu)點(diǎn)：①屬于強(qiáng)酸，與許多金屬、金屬氧化物、鹽類和堿類都能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；②由于鹽酸對(duì)碳酸鹽巖的溶蝕力強(qiáng)，反應(yīng)生成的氯化鈣、氯化鎂鹽類能全部溶解于殘酸水，不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)沉淀；③反應(yīng)生成的CO2部分溶于殘酸，部分呈小氣泡狀態(tài)分布于殘酸中，對(duì)酸化效果影響較小；④成本較低。高濃度鹽酸處理的優(yōu)點(diǎn)：①酸巖反應(yīng)速度相對(duì)變慢，有效作用范圍增大；②單位體積鹽酸可產(chǎn)生較多的，利于廢酸的排出；③單位體積鹽酸可產(chǎn)生較多氯化鈣、氯化鎂，提高了廢酸的粘度，控制了酸巖反應(yīng)速度，并有利于懸浮、攜帶固體顆粒從地層中排出；④受到地層水稀釋的影響較小。鹽酸處理的主要缺點(diǎn)：①與石灰?guī)r反應(yīng)速度快，特別是高溫深井，由于地層溫度高，鹽酸與地層作用太快，因而處理不到地層深部；②鹽酸會(huì)使金屬坑蝕成許多麻點(diǎn)斑痕，腐蝕嚴(yán)重。③對(duì)H2S含量較高的井，鹽酸處理易引起鋼材的氫脆斷裂。2.氫氟酸氫氟酸為中等強(qiáng)度的酸液,分子式HF;由于它是一種能灼傷皮膚和指甲的有毒液體,使用時(shí)應(yīng)特別小心,若不慎被灼傷，應(yīng)迅速用冷水長(zhǎng)時(shí)間沖洗,然后蓋上浸有20%氧化鎂(MgO)懸浮體的甘油紗布。工業(yè)氫氟酸濃度一般為40%,因能與硅酸鹽作用,所以不能裝于玻璃瓶或陶瓷容器中,日常保存于塑料容器中,并注意通風(fēng)、避光。工業(yè)氫氟酸的標(biāo)準(zhǔn)及氫氟酸濃度與密度的對(duì)照見表7-1-16和表7-1-17。工業(yè)氫氟酸標(biāo)準(zhǔn)

品質(zhì)指標(biāo)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氟化氫含量≧

40%鐵(Fe)含量≦

0.01%硫酸(H2S04〉含量≦

0.02%硅氟酸含量≦2%氫氟酸濃度與密度對(duì)照表(20℃)濃度,%密度,g/cm3濃度,%密度,g/cm3濃度,%密度,g/cd

21.005121.043241.084

41.013141.050301.102

61.021161.057341.114

81.0285181.064401.128

101.036201.070------3.甲酸甲酸又名蟻酸,分子式HCOOH,酸性弱于鹽酸但強(qiáng)于醋酸,其蒸氣有強(qiáng)烈腐蝕性,有毒,空氣中最高允許濃度為0.0005%。工業(yè)甲酸濃度在90%以上,用作酸液時(shí),濃度通常為8%~10%,濃度過高,會(huì)產(chǎn)生甲酸鈣沉淀。甲酸濃度與密度的對(duì)照見表7-1-18。表7-1-18甲酸濃度與密度對(duì)照表濃度,%密度,g/cm3濃度,%密度,g/cm3濃度,%密度,g/cn13

11.002351.085751.177

51.012401.096801.186

101.025451.109851.195

151.037501.121901.204

201.049551.132951.214

251.061601.1421001.221

301.073651.1544.乙酸乙酸又名醋酸、冰醋酸,分子式CH3COOH(簡(jiǎn)寫為HAC),醋酸蒸氣有較強(qiáng)的腐蝕性,且有毒,空氣中最高允許濃度為0.001%。國(guó)產(chǎn)醋酸純度為98.5%,用醋酸作酸液時(shí),醋酸濃度都小于15%;玻璃瓶或鋁桶密封保存,17-32℃下置陰涼通風(fēng)處。乙酸濃度與密度的對(duì)照見表7-1-19

。表7-1-19乙酸濃度與密度對(duì)照表濃度,%密度,g/cn13濃度,%密度,g/cm3濃度,%密度,g/cm3

10.999681.0097301.0384

21.001291.0111401.0488

31.0025101.0125501.0575

41.0040121.0154601.0642

51.0055131.0168701.0685

61.0069151.0195801.0710

71.0083201.02635、多組分酸多組分酸是一種或幾種有機(jī)酸與鹽酸的混合物。多組分酸有緩速作用。

酸巖反應(yīng)速度依據(jù)氫離子濃度而定。多組分酸中的氫離子數(shù)主要由鹽酸的氫離子數(shù)決定。根據(jù)同離子效應(yīng)，極大地降低了有機(jī)酸的電離程度，當(dāng)鹽酸活性耗完后，有機(jī)酸才離解起溶蝕作用。所以，鹽酸在井壁附近起溶蝕作用，有機(jī)酸在地層較遠(yuǎn)處起溶蝕作用，混合酸液的反應(yīng)時(shí)間近似等于鹽酸和有機(jī)酸反應(yīng)時(shí)間之和，因此可以得到較大的有效酸化處理范圍。6、乳化酸乳化酸即為油包酸型乳狀液，其外相為原油，或在原油中混合柴油、煤油、汽油等石油餾分，或?yàn)椴裼?、煤油等輕餾分。其內(nèi)相一般為15～31％濃度的鹽酸，或有機(jī)酸、土酸等。油酸乳化液的粘度較高，用油酸乳化液壓裂時(shí)，能形成較寬的裂縫，減少了裂縫的面容比，有利于延緩酸巖的反應(yīng)速度。油酸乳化液存在的主要問題是摩阻較大，使施工注入排量受到限制。7、稠化酸稠化酸是指在鹽酸中加入增稠劑，使酸液粘度增加。①降低了氫離子向巖石壁面的傳遞速度，起到了緩速的作用。②高粘度的稠化酸與低粘度的鹽酸溶液相比，酸壓時(shí)還具有能壓成寬裂縫、濾失量小、摩阻低、懸浮固體微粒的性能好等特性。③稠化酸在地層溫度條件下，經(jīng)過一定時(shí)間，即自動(dòng)破膠，便于返排。④目前使用的增稠劑在地層溫度較高時(shí)，會(huì)很快在酸液中降解，從而使稠化酸變稀。8、泡沫酸泡沫酸是用少量泡沫劑將氣體(一般用氮?dú)?分散于酸液中所制成。特點(diǎn)：①在酸壓中濾失量低，相對(duì)增加了酸液的溶蝕能力；②排液能力大，減了對(duì)油氣層的損害；③粘度高，在排液中可攜帶出對(duì)導(dǎo)流能力有害的微粒；④有降低粘土不利影響方面的作用。9、土酸土酸：10％～15％濃度鹽酸和3％～8％濃度的氫氟酸與添加劑所組成的混合酸液。土酸中的氫氟酸是一種強(qiáng)酸，對(duì)砂巖中的一切成分(石英、粘土、碳酸鹽等)都有溶蝕能力，但不能單獨(dú)用氫氟酸，由于氫氟酸與碳酸鈣和鈣長(zhǎng)石(硅酸鈣鋁)等反應(yīng)生成氟化鈣沉淀，與地層水接觸生成氟硅酸鈉和氟硅酸鉀堵塞地層。因此要與鹽酸混合配制成土酸使用。1.2酸液添加劑添加劑：酸化時(shí)要在酸液中加入某些物質(zhì)，以改善酸液性能和防止酸液在油氣層中產(chǎn)生有害影響。常用的添加劑種類有：緩蝕劑、表面活性劑、穩(wěn)定劑、緩速劑，有時(shí)還加入增粘劑、減阻劑、暫時(shí)堵塞劑及破乳劑等。(1)緩蝕劑緩蝕劑的主要作用在于減緩局部的電池的腐蝕作用。其機(jī)理有三方面：①抑制陰極腐蝕；②抑制陽極腐蝕；③于金屬表面形成一層保護(hù)膜。國(guó)內(nèi)外使用的鹽酸緩蝕劑分為兩大類：無機(jī)緩蝕劑，如含砷化合物(亞砷酸鈉、三氯化砷等)；有機(jī)緩蝕劑，如胺類(苯胺、松香胺)，醛類(甲醛)、喹啉衍生物、烷基吡啶、炔醇類化合物等。(1)醛類:

主要是甲醛,分子式HCHO,工業(yè)甲醛又叫福爾馬林,是含甲醛為40%的水溶液。它既可用于鹽酸酸化,也可用于土酸酸化,有效使用溫度80℃。近年甲醛已很少作為緩蝕劑使用,一是當(dāng)井溫超過80℃后緩蝕效果差;二是在含硫化氫氣體的井中,甲醛與硫化氫反應(yīng)生成沉淀物而損害儲(chǔ)層;三是與含有酰胺基團(tuán)的酸液降阻劑、增粘劑聯(lián)合使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)交聯(lián)現(xiàn)象致使施工失敗。(2)吡碇類

:國(guó)內(nèi)常用的牌號(hào)7701,7623,7812等均屬此類,一般適用溫度低于200℃,多數(shù)在90~120℃之間,不能滿足高溫深井施工。在美國(guó),用吡碇(或喹啉kui，lin)等雜環(huán)化合物與鹵代燒反應(yīng)制得的緩蝕劑,在200℃以上高溫井中使用效果較好。(3)炔醇類:

與吡碇類一樣,炔醇類緩蝕劑也應(yīng)用廣泛,它性能穩(wěn)定,尤其適用于高溫條件。以乙炔醇、丙炔醇較為常用,如美國(guó)的A-130，A-170,我國(guó)的CT1-2，7801等。(2)表面活性劑酸液中加入表面活性劑，可以降低酸液的表面張力，減少注酸和排出殘酸時(shí)的毛細(xì)管阻力，防止在地層中形成油水乳狀物，便于殘酸的排出。一般較多地采用陰離子型和非離子型表面活性劑。油層酸化時(shí)油層內(nèi)有乳化物生成時(shí)，可在酸中加入破乳劑，如有機(jī)胺鹽類，或季銨鹽類和聚氧乙烯烷基酚類活性劑。(3)穩(wěn)定劑酸液與金屬設(shè)備及井下管柱接觸，溶解鐵垢和腐蝕鐵金屬，使酸液含鐵量增多。油層本身含有二價(jià)鐵和三價(jià)鐵的氧化物，酸液進(jìn)入地層以后，也會(huì)生成鐵離子。為防止氫氧化鐵沉淀，避免發(fā)生地層堵塞現(xiàn)象，而加入的某些化學(xué)物質(zhì)，稱為穩(wěn)定劑。常用的穩(wěn)定劑有醋酸、檸檬酸，有時(shí)用乙二胺四醋酸(EDTA)及氮川三乙酸鈉鹽(NTA)等。2.碳酸鹽巖地層的鹽酸處理碳酸鹽巖地層的主要礦物成分是方解石和白云石。碳酸鹽巖的儲(chǔ)集空間分為孔隙和裂縫兩種類型。

根據(jù)孔隙和裂縫在地層中的主次關(guān)系又可把碳酸鹽巖油氣層分為三類：孔隙性碳酸鹽巖油氣層、孔隙—裂縫性碳酸鹽巖油氣層(孔隙是主要儲(chǔ)集空間，裂縫是滲流通道)、裂縫性碳酸鹽巖油氣層。碳酸鹽巖油氣層酸處理：就是要解除孔隙、裂縫中的堵塞物質(zhì)，或擴(kuò)大溝通油氣巖層原有的孔隙和裂縫，提高油氣層的滲流性。2.1鹽酸與碳酸鹽巖的化學(xué)反應(yīng)(1)化學(xué)反應(yīng)及生成物狀態(tài)碳酸鹽巖油氣層的酸化常用鹽酸，其化學(xué)反應(yīng)如下：2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2↑4HCl+MgCa(CO3)2→CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑生成物狀態(tài)：氯化鈣、氯化鎂全部溶于殘酸中。二氧化碳?xì)怏w在油藏壓力和溫度下，小部分溶解到液體中，大部分呈游離狀態(tài)的微小氣泡，分散在殘酸溶液中，有助于殘酸溶液從油氣層中排出。高濃度鹽酸處理的優(yōu)點(diǎn)：濃度越高，其溶蝕能力越強(qiáng)，溶解一定體積的碳酸鹽巖石所需要的濃酸體積較少，殘酸溶液也較少，易于從油、氣層中排出。高濃度鹽酸活性耗完時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)，酸液滲入油氣層的深度也較大，酸化效果好。(2)反應(yīng)過程分析酸巖反應(yīng)速度：指單位時(shí)間內(nèi)酸濃度降低值或指單位時(shí)間內(nèi)巖石單位反應(yīng)面積的溶蝕量。酸巖反應(yīng)過程可看成由以下三個(gè)步驟組成。①酸液中的H傳遞到碳酸鹽巖表面；②在巖面與碳酸鹽進(jìn)行反應(yīng)；③反應(yīng)生成物Ca2+、Mg2+和CO2氣泡離開巖面。3.1砂巖地層土酸處理原理（1）砂巖地層土酸處理原理①氫氟酸與硅酸鹽類以及碳酸鹽類反應(yīng)時(shí)，其生成物中有氣態(tài)物質(zhì)和可溶性物質(zhì)，也會(huì)生成不溶于殘酸液的沉淀，其反應(yīng)如下：

2HF+CaCO3=CaF2↓+CO2↑+H2O16HF+CaAl2Si3O8=CaF2↓+2AlF3+2SiF4↑+8H2O

反應(yīng)生成的CaF2，當(dāng)酸液濃度高時(shí)，處于溶解狀態(tài)，當(dāng)酸液濃度降低后，即會(huì)沉淀。酸液中包含有HCl時(shí)，依靠HCl維持酸液在較低的pH值，以提高CaF2的溶解度。②氫氟酸與石英的反應(yīng):6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O

反應(yīng)生成的氟硅酸(H2SiF6)在水中可解離為H+和,而后者又能和地層水中的Ca+、Na+、K+、NH4+等離子相結(jié)合。生成的CaSiF6、(NH)2SiF6易溶于水，而Na2SiF6及K2SiF6均為不溶物質(zhì)會(huì)堵塞地層。因此在酸處理過程中，應(yīng)先將地層水頂替走，避免與氫氟酸接觸，處理時(shí)一般用鹽酸作為預(yù)沖洗液。(2)鹽酸預(yù)處理的作用為了進(jìn)一步防止CaF2等不溶物的沉淀和充分發(fā)揮HF對(duì)泥質(zhì)成分的溶蝕作用，在土酸處理前應(yīng)預(yù)先進(jìn)行鹽酸處理，預(yù)處理的作用有：①鹽酸先溶蝕掉大部分碳酸鹽物質(zhì)，減少氫氟酸的消耗，減少CaF2的沉淀，充分發(fā)揮氫氟酸對(duì)泥質(zhì)和石英等成分的溶蝕作用；②鹽酸頂替地層水，避免氫氟酸與地層水接觸，防止生成氟硅酸鉀和氟硅酸鈉沉淀。鹽酸與碳酸鹽礦物反應(yīng)：

CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2OCaMg(CO3)2+4HClCaCl2+MgCl2+2CO2+2H2O鹽酸與鐵質(zhì)礦物反應(yīng)：

Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2OFeS+2HClFeCl2+H2S

如果土酸中的鹽酸量不夠，不能完全溶解地層中的碳酸鹽礦物，則氫氟酸將與碳酸鹽礦物反應(yīng)，生成CaF2沉淀，堵塞孔道。

CaCO3+2HFCaF2+H2O+CO2

CaMg(CO3)2+4HFCaF2+MgF2+2H2O+2CO2酸與礦物反應(yīng)知識(shí)氫氟酸與石英、粘土礦物反應(yīng)：

SiO2+4HFSiF4+2H2OSiF4+2HFH2SiF6

Si3AlO8Na+22HFNaF+AlF3+3H2SiF6+8H2OAl4(Si4O10)(OH)8+36HF4H2SiF6+4AlF3+18H2O（二）碳酸鹽巖酸化作用機(jī)理雜質(zhì)100%12345678950%50%100%白云石90%50%90%100%方解石1、非碳酸鹽巖2、不純白云巖3、不純灰質(zhì)白云巖4、不純白云質(zhì)灰?guī)r5、不純石灰?guī)r6、白云巖7、灰質(zhì)白云巖8、白云質(zhì)灰?guī)r9、石灰?guī)r鹽酸與方解石、白云巖反應(yīng)：

CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2OCaMg(CO3)2+4HClCaCl2+MgCl2+CO2+2H2O甲酸(蟻酸)與方解石、白云巖反應(yīng)：

CaCO3+2HCOOHCa(COOH)2+CO2+H2O

CaMg(CO3)2+4COOHCa(COOH)2+Mg(COOH)+2CO2+2H2O乙酸(醋酸)與方解石、白云巖反應(yīng)：

CaCO3+2H(CH2COOH)Ca(CH2COOH)2+CO2+H2OCaMg(CO3)2+4H(CH2COOH)

Ca(CH2COOH)2+Mg(CH2COOH)2+2CO2+2H2O

4、酸液及添加劑用量計(jì)算濃酸用量計(jì)算配制酸液所用濃酸的體積:所用濃酸的質(zhì)量:清水用量計(jì)算Q水——清水用量，tV——酸液用量，m3r酸——使用酸液的密度，g/cm3r酸——使用酸液的密度，g/cm3Q水=V--Q配制酸R配制酸Q原料酸R原料酸一、施工準(zhǔn)備5、酸化現(xiàn)場(chǎng)施工1、井場(chǎng)和道路：平整、堅(jiān)實(shí)；能夠擺放所需設(shè)備；逃生路線和緊急集合點(diǎn)等。2、儲(chǔ)液罐準(zhǔn)備、擺放：入井液+井筒容積的1.5倍。3、井口、油管、封隔器、放噴管線：

3.1井口、油管、封隔器型號(hào)、尺寸、額定工作壓力等規(guī)格符合設(shè)計(jì)要求。

3.2送達(dá)井場(chǎng)的用料、工具要產(chǎn)品質(zhì)量合格，有相關(guān)證明。

3.3入井油管丈量準(zhǔn)確（誤差0.2%），按設(shè)計(jì)下入管柱組合至設(shè)計(jì)深度，一般管腳在至酸化井段上部10mm±。

3.4起下管柱作業(yè)按《油水井常規(guī)修井作業(yè)起下管柱作業(yè)規(guī)程》執(zhí)行。

3.5封隔器等井下工具檢查無損后，按設(shè)計(jì)要求下至魚頂深度。3.6封隔器坐放位置，位于射孔頂界15-20m，避開套管接箍。3.7酸化前必須徹底洗井，洗井至返出水合格。3.8按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行封隔器坐封、驗(yàn)封。3.9換裝井口按《換井口裝置作業(yè)規(guī)程》執(zhí)行，4個(gè)方向鋼絲繩地錨固定。3.10放噴管線兩側(cè)各一條，地錨固定，裝120度彎頭出口。3.11井口試壓：對(duì)井口按設(shè)計(jì)施工最高壓力值進(jìn)行試壓，不刺不漏為合格。4、試泵：下入酸化管柱，井口試壓后，管線連接泵車、罐車，進(jìn)行試泵試驗(yàn)。所有管線不刺不漏為合格。4.1高壓管線試壓值：設(shè)計(jì)工作壓力的1-1.2倍；4.2平衡管線：平衡壓力的倍；4.3低壓管線：；5、酸化現(xiàn)場(chǎng)施工5、液體配制：按施工設(shè)計(jì)中液體配方計(jì)算酸液和添加劑用量，充分?jǐn)嚢杈鶆?。?chǔ)液罐清潔無沉淀物，配液用水的機(jī)械雜質(zhì)含量小于0.1%，pH值為7.配完后的液體要取樣化驗(yàn)濃度、pH值等指標(biāo)。6、技術(shù)交底：施工前對(duì)全體施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，了解本次施工的目的、施工參數(shù)、施工步驟、安全注意事項(xiàng)。7、崗位分工：明確各崗位人員的任務(wù)、操作要領(lǐng)和注意事項(xiàng)。二、施工過程1、低壓替酸：酸液或前置液（沖洗液）充滿井筒油管和封隔器以下套管環(huán)空的替置過程，替換井內(nèi)壓井液或清水。開油、套閘門，由油管低壓替入酸液；替入量=酸化管柱內(nèi)容積-0.2m3。若施工中應(yīng)用水力式封隔器，應(yīng)小排量泵注，以免低壓替酸中途啟動(dòng)封隔器坐封。2、坐封封隔器坐封：替酸后及時(shí)坐封封隔器，密封油桃環(huán)空，否則，油管內(nèi)酸液會(huì)因密度差而流入環(huán)空、腐蝕套管或進(jìn)入不酸化地層，影響酸化效果。5、酸化現(xiàn)場(chǎng)施工3、驗(yàn)封：低壓替酸后，增加泵注排量，套管出口斷流后，證明封隔器已坐封；水泥車向環(huán)形空間打平衡壓，使封隔器正常工作。4、高壓擠酸4.1快速將排量提高到設(shè)計(jì)水平；4.2按施工設(shè)計(jì)排量和用量，擠注酸液；4.3在切換液體時(shí)（前置液、酸液、后置液），要先開后關(guān)供液閥門，防止出現(xiàn)供液不足和泵抽空。5、頂替：5.1目的是將井筒所有酸液擠入地層。5.2按設(shè)計(jì)要求注入頂替液。替量=施工管柱內(nèi)體積+0.2m3。6、如設(shè)計(jì)中有混氮（返排）、投球（分層）、加暫堵劑（高深層）工序時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求順序執(zhí)行。5、酸化現(xiàn)場(chǎng)施工7、關(guān)井反應(yīng)：7.1目的：合適的酸化反應(yīng)時(shí)間，保證酸液與地層堵塞物和礦物充分反應(yīng)，提高酸化效果；7.2反應(yīng)時(shí)間依據(jù)酸液的不同和地層溫度確定的。一般為h。8、酸液返排：關(guān)井反應(yīng)后，立即進(jìn)行酸液返排。8.1如設(shè)計(jì)無特殊要求、地層不出砂、坍塌，應(yīng)快速放噴返排，盡可能多的返出殘酸；8.2有特殊要求的，應(yīng)安裝合適的油嘴或針型閥控制放噴；8.3記錄返排液量和分析，保證殘酸及時(shí)、徹底返排。8.4殘酸排入井場(chǎng)廢液池、儲(chǔ)液罐，拉走處理后排放，注意保護(hù)環(huán)境；8.5如地層壓力不足，可采取洗井、抽吸、連續(xù)油管等方法排酸；8.6設(shè)計(jì)中如有氣舉排酸，出口管線必須用硬管線，出口不得有彎頭。5、酸化現(xiàn)場(chǎng)施工酸處理井的排液

常用的人工排液法可分為兩大類：以降低液柱高度或密度的抽汲、氣舉法；以助噴為主的增注液體二氧化碳或液氮法。(1)放噴、抽汲、氣舉排液1)放噴

適應(yīng)條件：油氣井位于裂縫發(fā)育地帶，有廣闊的供油、氣區(qū)且地層能量充足。2)抽汲主要問題是：效率低、速度慢，不能及時(shí)快速排出殘酸。3)氣舉主要問題是：需要有高壓壓風(fēng)機(jī)或高壓天然氣源；控制得不當(dāng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的壓力波動(dòng)，對(duì)疏松地層容易引進(jìn)出砂。(2)增注液態(tài)及氮?dú)庵鷩娕乓河帽米⒎▽⒁后wCO2在高壓下同酸液混合擠入地層。當(dāng)液體進(jìn)入地層后，由于溫度不斷升高(超過31℃)，而施工后壓力不斷下降，液態(tài)CO2就轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)(氣化)。放噴時(shí)氣態(tài)CO2體積不斷膨脹，這種膨脹能量將擠推和攜帶殘酸，往往無需抽汲即可排凈殘酸。CO2同時(shí)還有緩速等多種效能。氮?dú)庖灿蓄愃频闹判Ч?。資料錄取1、配液資料：配制的各種工作液總量、各種化學(xué)添加劑數(shù)量、液體質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)取樣、測(cè)試數(shù)據(jù)等；2、入井管柱資料：油管尺寸、鋼級(jí)、下入數(shù)量、深度及是、單根記錄，入井工具型號(hào)、尺寸、指標(biāo)、下入位置，油管鞋位置等；3、施工泵注資料：施工壓力曲線、瞬時(shí)停泵壓力、泵注完畢后壓降曲線、各種液體泵注量等；4、關(guān)井反應(yīng)資料：關(guān)井時(shí)間、關(guān)井反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)是井口壓力變化等；5、排液資料：排液方式、排液時(shí)間、排出液量、各對(duì)應(yīng)點(diǎn)檢測(cè)的殘酸濃度、粘度、表面張力、含鹽量和PH值、出現(xiàn)的異常現(xiàn)象等。5、酸化現(xiàn)場(chǎng)施工酸化施工HSE注意事項(xiàng)

施工中對(duì)健康、安全、環(huán)保等方面的要求及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

1）施工人員必須穿戴勞保上崗；

2）非崗位操作人員嚴(yán)禁進(jìn)入高壓區(qū)，非施工人員嚴(yán)禁進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)；

3）工作人員對(duì)車輛設(shè)備進(jìn)行巡回檢查，所有設(shè)備保持良好狀態(tài)；

4）按設(shè)計(jì)要求對(duì)井口及高壓管匯試壓，合格方可下步施工；

5）發(fā)生故障應(yīng)聽從現(xiàn)場(chǎng)指揮，統(tǒng)一處理；

6）施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁煙火。

7）有毒、有害物品，做好防范工作，配備防護(hù)用具和急救用品；

8）有安全隱患的井，要制定安全預(yù)案；

9）殘酸液返排至足夠容積的回收罐中，不準(zhǔn)落地；

10）返排的殘酸用堿中和后方可排放；

11）嚴(yán)格遵守HSE各項(xiàng)要求。講課至此6、酸化壓裂技術(shù)酸化壓裂(簡(jiǎn)稱酸壓)用酸液作為壓裂液，不加支撐劑的壓裂。酸壓過程中一方面靠水力作用形成裂縫，另一方面靠酸液的溶蝕作用把裂縫的壁面溶蝕成凹凸不平的表面。停泵卸壓后，裂縫壁面不能完全閉合，具有較高的導(dǎo)流能力，可達(dá)到提高地層滲透性的目的。酸壓和水力壓裂的比較：①相同點(diǎn)：增產(chǎn)的基本原理和目的都是相同的，目標(biāo)是為了產(chǎn)生有足夠長(zhǎng)度和導(dǎo)流能力的裂縫，減少油氣水滲流阻力。②主要差別：在于如何實(shí)現(xiàn)其導(dǎo)流性，對(duì)水力壓裂，裂縫內(nèi)的支撐劑阻止停泵后裂縫閉合，酸壓一般不使用支撐劑，而是依靠酸液對(duì)裂縫壁面的不均勻刻蝕產(chǎn)生一定的導(dǎo)流能力。4.1酸液的濾失(1)酸液濾失量的計(jì)算:①把地層儲(chǔ)集空間近似為孔隙型，濾失主要受酸液的粘度控制，可以用計(jì)算壓裂液的濾失系數(shù)公式來計(jì)算。②當(dāng)濾失速度和濾失量都很大，酸壓施工中常出現(xiàn)施工壓力突然下降現(xiàn)象，這就是天然裂縫張開，導(dǎo)致酸液濾失量突然增加所致。對(duì)這種情況，一般都是通過室內(nèi)巖心實(shí)驗(yàn)近似確定。(2)控制酸液的濾失常用的方法和措施有：①固相防濾失劑：最常用的酸液固相防濾失劑是刺梧桐膠質(zhì)和硅粉。刺梧桐膠質(zhì)在酸中能膨脹并形成鼓起的小顆粒，在裂縫壁面形成橋塞，阻止酸蝕孔道的發(fā)展，降低濾失面積。硅粉在水力壓裂中常用作防濾失劑，在酸壓中加入酸壓前置液中，以填滿或橋塞酸蝕孔道和天然裂縫，有效地降低酸液的濾失。②前置液酸壓在注入活性酸之前，用交聯(lián)的或具有一定粘度的前置液造縫具有如下的優(yōu)點(diǎn)：1)采用前置液破裂地層形成裂縫，并在裂縫壁面形成濾餅，可以降低活性酸的濾失；2)冷卻井筒和地層，減緩酸液對(duì)油管的腐蝕，降低酸巖反應(yīng)速度，增大酸液有效作用距離。③膠化酸、乳化酸和泡沫酸等改性酸膠化酸是相當(dāng)穩(wěn)定的，而且由于粘度大，在形成廢酸前能有效地防止酸液的濾失。4.2酸液的損耗(1)影響酸穿透距離的因素①酸液的類型②酸液濃度③注入速度④地層溫度⑤裂縫寬度⑥地層礦物成分等。

圖9注入速率對(duì)酸穿透距離影響

圖10裂縫寬度對(duì)酸穿透距離影響

圖11溫度及酸濃度與酸穿透距離關(guān)系2)控制反應(yīng)速度的方法①前面介紹的方法：降低面容比；提高酸液流速；使用稠化鹽酸、高濃度鹽酸和多組分酸；降低井底溫度等②使用前置液酸壓：既可以降低地層溫度，也可以形成較寬的裂縫，還可以促進(jìn)裂縫內(nèi)酸液的粘性指進(jìn)。③加入阻滯劑（緩速劑）：在碳酸鹽巖表面形成親油的膜，減少了酸與巖石的接觸機(jī)會(huì)。④采用乳化酸：用煤油或柴油作外相，一定濃度的鹽酸作內(nèi)相，通過表面活性劑的阻滯作用，使碳酸鹽巖表面變成強(qiáng)親油，達(dá)到降低反應(yīng)速度的目的。⑤使用乙酸和甲酸、膠化酸、泡沫酸等：可以減緩酸巖反應(yīng)速度，起到降低濾失的作用。4.3酸巖復(fù)相反應(yīng)有效作用距離殘酸：酸壓時(shí)，酸液沿裂縫向地層深部流動(dòng)，酸濃度逐漸降低。當(dāng)酸濃度降低到一定濃度時(shí)，酸液基本上失去溶蝕能力，稱為殘酸。活性酸的有效作用距離：酸液由活性酸變?yōu)闅埶嶂八鹘?jīng)裂縫的距離。裂縫的有效長(zhǎng)度：在依靠水力壓裂作用所形成的動(dòng)態(tài)裂縫中，只有在靠近井壁的那一段裂縫長(zhǎng)度內(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，當(dāng)施工結(jié)束后，仍然具有相當(dāng)?shù)膶?dǎo)流能力的裂縫長(zhǎng)度。(1)酸巖反應(yīng)的室內(nèi)試驗(yàn)方法簡(jiǎn)介靜態(tài)試驗(yàn)是將一定體積的巖石放在高壓釜內(nèi)，保持恒溫、恒壓和一定的面容比，使酸巖在高壓釜內(nèi)靜止反應(yīng)，每隔一定時(shí)間取酸樣滴定其酸濃度和巖石溶蝕量，作酸巖反應(yīng)速度隨時(shí)間的變化曲線。靜態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)不能作為酸處理設(shè)計(jì)的依據(jù)，只能作為酸液配方對(duì)比的依據(jù)。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)：流動(dòng)模擬試驗(yàn)基本上模擬了酸液在地下流動(dòng)反應(yīng)的情況。動(dòng)力模擬試驗(yàn)是將巖心置于高壓高溫反應(yīng)器中，巖心轉(zhuǎn)動(dòng)而酸液靜止，利用一定的相似模擬處理方法得出動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果。(2)裂縫中酸濃度的分布規(guī)律一般思路：用數(shù)學(xué)模擬方法建立數(shù)學(xué)模型，求出裂縫中酸濃度分布的數(shù)學(xué)規(guī)律；再用物理模擬試驗(yàn)確定傳質(zhì)系數(shù)；最后利用所得到的成果，求出酸液有效作用距離或提出延長(zhǎng)有效作用距離的工藝途徑。1)酸液在裂縫中流動(dòng)反應(yīng)的偏微分方程酸壓時(shí)，較多形成垂直裂縫。為了簡(jiǎn)化，假設(shè)：①把裂縫視作等寬度和等高度h的理想垂直裂縫。②裂縫入口處酸液初始濃度C0為常數(shù)，隨著酸液流經(jīng)裂縫，酸濃度逐漸降低；③在裂縫高度h方向上，酸濃度梯度為零，故酸濃度是坐標(biāo)x,y的函數(shù)。④裂縫入口處酸液初始速度u0為常數(shù)；⑤在裂縫高度h方向上，速度分量為零，故酸液只沿裂縫長(zhǎng)度方向和垂直壁面方向流動(dòng)，酸液流速是坐標(biāo)x,y的函數(shù)。

圖12酸沿平板流動(dòng)反應(yīng)俯視示意圖

上述假設(shè)把酸液沿垂直裂縫的三維流動(dòng)反應(yīng)簡(jiǎn)化為酸液在滲透性平行巖板間的二維流動(dòng)反應(yīng)。假設(shè)：①恒溫恒壓下，酸沿裂縫呈穩(wěn)定層流狀態(tài)；②酸液為不可壓縮液體；③酸密度均一；④傳質(zhì)系數(shù)與濃度無關(guān)。對(duì)流擴(kuò)散偏微分方程為：此偏微分方程的解就是酸液在裂縫中流動(dòng)反應(yīng)時(shí)酸濃度的分布規(guī)律。2）酸濃度分布規(guī)律及其應(yīng)解上述偏微分方程，必須給出邊界條件。鹽酸與石灰?guī)r反應(yīng)，其邊界條件為：由于解析解使用不方便，在處理實(shí)際問題時(shí)，一般求近似數(shù)值解，再將數(shù)值解作成計(jì)算圖版。

圖13有濾失情況下酸液有效作用距離計(jì)算圖計(jì)算破裂地層后某一時(shí)間活性酸有效作用距離步驟：①由濾失系數(shù)C計(jì)算酸液平均濾失速度；②計(jì)算時(shí)間t時(shí)的動(dòng)態(tài)裂縫尺寸（長(zhǎng)度L及平均縫寬）;③根據(jù)排量Q、油層有效厚度h及縫寬求裂縫入口端平均流速u0

④假設(shè)通過室內(nèi)流動(dòng)模擬試驗(yàn)已確定H+有效傳質(zhì)系數(shù)求皮克利特?cái)?shù):

⑤由圖8-13曲線C/C0查出無因次距離數(shù);⑥求酸液有效作用距離:3)確定有效傳質(zhì)系數(shù)的物理模擬原理①物理模型的簡(jiǎn)化把產(chǎn)層巖石切成條形，按幾何相似條件制成人工裂縫，在恒溫、恒壓、壁面無濾失情況下進(jìn)行穩(wěn)定流動(dòng)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。?duì)流擴(kuò)散微分方程為：②簡(jiǎn)化偏微分方程的解利用鹽酸與石灰?guī)r反應(yīng)的邊界條件式，得到x方向任一橫斷面上的平均酸濃度為:

圖14無濾失情況下酸沿裂縫流動(dòng)反應(yīng)示意圖

令x=L，相應(yīng)裂縫出口斷面的酸濃度為，則裂縫出口酸濃度與入口酸濃度比值為：

無因次數(shù)群為：若已知及S值，可解出值。4)有效傳質(zhì)系數(shù)曲線圖

圖15H+有效傳質(zhì)系數(shù)與雷諾數(shù)關(guān)系曲線圖

圖16縫中不同流速分布下的有效傳質(zhì)系數(shù)

圖17活性酸與加鹽酸的傳質(zhì)系數(shù)與酸濃度對(duì)比曲線(3)提高酸液有效作用距離的措施：①在地層中產(chǎn)生較寬的裂縫；②較低的氫離子有效傳質(zhì)系數(shù)，采用泡沫酸、乳化酸或膠化酸等以減少氫離子傳質(zhì)系數(shù)；③較高的排量，采用前置液酸壓的方法以增加裂縫寬度，適當(dāng)提高排量；④盡可能小的濾失速度，添加防濾失劑以增加有效酸液深入縫中的能力。4.4前置液酸壓設(shè)計(jì)方法前置液酸壓：在酸壓中，常用高粘液體當(dāng)作前置液，先把地層壓開裂縫，然后再注入酸液。前置液粘度高，濾失量小，可形成較寬、較長(zhǎng)的裂縫。減少了裂縫的面容比，降低酸液的反應(yīng)速度，增大酸的有效作用距離。前置液預(yù)先冷卻了地層，巖石溫度下