酸化过程中的储层伤害及储层保护

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1、酸化过程中的储层伤害及储层保护主讲：陈冀嵋西南石油学院酸化室2005.9Chjm@vip.sina.com概述砂岩储层酸化主要使用土酸，即HF和HCl的混合液，其它使用的多数酸液，如氟硼酸、浓缩土酸、胶束土酸、互溶土酸、地下生成酸等，其主体部分都是HF、HCl，都是利用HCl溶解砂岩储层中的钙质成分，利用HF溶解砂岩中其它胶结物或基质。酸化施工过程中，由于设计及处理不当，可能造成严重的储层伤害，最常见的储层伤害主要在于酸化后二次产物的沉淀，酸液与储层岩石、流体的不配伍以及储层润湿性的改变，毛管力的产生，酸化后疏松颗粒及微粒的脱落运移堵塞，产生乳化等。酸化过程中的储层伤害及储

2、层保护一、酸液与地层流体的配伍性·储层原油与酸液的配伍性酸与储层原油和沥青原油接触时，会产生酸渣，酸渣由沥青、树脂、石腊和其它高分子碳氢化合物组成，是一种胶态的不溶性产物，一旦产生会对储层带来永久性伤害，一般很难加以消除。原油中的沥青物质是以胶态分散相形式存在，它是以高分子量的聚芳烃分子为核心，被较低分子量的中性树脂和石蜡包围，周围靠吸附着较轻的和芳香族特性较少的组分所组成，在无化学变化时，这种胶态分散相当稳定，但当与酸接触时，酸与原油从油酸界面上开始反应，并形成不溶性薄层，该薄层的凝聚导致酸渣颗粒的形成，研究表明，酸液中若不加入适当的抗酸渣剂，一般都有产生酸渣的危险，且用

3、酸浓度越高，酸渣生成越多。酸化过程中的储层伤害及储层保护·储层中水与酸液的配伍性储层中水与酸接触带来的危害，主要反应沉淀问题。不考虑注入酸液与岩石反应时，酸与储层中水接触产生的危害不大，室内试验表明，用不同配方的酸液与NaHCO3型储层水反应，80℃条件下反应４小时，未产生不溶物，但冷却后可见到少量沉淀物，但要注意，当储层中水富含Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等时（这些离子有些是原储层水中本身就存在的，有些是由于酸化过程中不断产生的），酸液特别是HF将与这些离子作用而产生有害沉淀物。因此，酸化时要设法避免HF与储层水接触。对于注水井，酸液一般

4、不与储层水接触，但注入水中若含上述离子，也可能发生沉淀。酸化过程中的储层伤害及储层保护二、酸液与储层岩石的配伍性储层岩石矿物成分复杂，酸液注入后对不同矿物产生的溶解机理及其作用不同，会带来不同类型不同程度的储层伤害。粘土矿物普遍存在于油气储层中，最常见的是蒙脱石，伊利石，混层粘土（以伊利石－蒙脱石为主）、高岭石以及绿泥石，不同的粘土矿物其组成、结构以及理化性质不同，酸液对其反应亦各异，产生的伤害机理也不同。酸化过程中的储层伤害及储层保护·酸液引起粘土矿物膨胀酸液注入到含蒙脱石或伊利石/蒙脱石含量较高的储层，酸液中水被蒙脱石所吸收，引起这类粘土矿物的膨胀，特别是高含Na蒙脱石

5、类粘土，膨胀体积可达6-10倍，因而使孔道变窄甚至堵死孔道，使储层丧失渗透性，即使酸液溶解掉部分粘土矿物，也很难抵消其造成的伤害。酸化过程中的储层伤害及储层保护·酸液的冲刷及溶解作用造成微粒运移高岭石类粘土在储层中很难结晶，它们松散地附着在砂粒表面，随着酸液冲刷，剥落下来的微粒将发生迁移，造成孔隙喉道的堵塞，进而降低渗透率，伊利石类粘土在砂岩中可以形成大体积的微孔（蜂窝状）这些微孔可以束缚酸中水，有时在孔隙中还可发育成类似毛状的晶体，增加了孔隙的弯曲性，降低渗透率，酸化过程中或酸化后随酸液或流体流动而破碎迁移，引起孔道堵塞。不论是那类粘土矿物，酸化过程中酸溶解胶结物不同程

6、度的使储层颗粒或微粒松散，脱落而运移堵塞，这些微粒随酸液的流动搅拌与残余原油一起形成稳定的乳化液，产生液堵。酸化过程中的储层伤害及储层保护·酸液溶解含铁矿物产生不溶产物绿泥石类粘土是水合铝硅酸盐，常常含有大量的Fe，对酸和含氧的水非常敏感，它很容易溶于稀酸，用酸处理时可以被溶解掉，但当酸耗尽时，Fe3+可以再次以氢氧化铁凝胶沉淀出来，堵塞储层，这种情况特别是酸液未加螯合剂时，更为严重。酸化过程中的储层伤害及储层保护·酸化后产物的结垢酸化过程中产生的过剩的Ca2+等离子，在酸化后若不能及时排出，将与油层中的CO2作用生成碳酸钙再次沉淀结垢，这些垢与砂子及重油等伴随一起堵塞储层

7、。·酸化产生液堵和岩石润湿性改变酸液注入储层后，井壁附近含水大大增加，水油流度比大于1时会出现水锁，因此应加强酸化后排液工作。酸液中的表面活性剂可能改变岩石润湿性引起储层伤害，若酸化时再形成乳化，泡沫等，两相流动阻力增大，特别是气泡流经喉道时，产生贾敏效应封堵喉道。酸化过程中的储层伤害及储层保护三、酸液与储层矿物反应产生二次沉淀伤害酸化过程中，酸溶解矿物而扩大孔隙或裂隙空间。但若溶解后的产物再次沉淀出来，则会重新堵塞孔道。酸化后再次沉淀物一般如下：铁质沉淀酸化时除上述绿泥石被溶解释放出铁离子之外，储层中其它矿物的