砂岩酸化原理及酸化工艺技术

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1、砂岩酸化原理及酸化工艺技术油藏增产措施----M.J.ECONOMIDESReservoirStimulation,3rdEdition采油技术手册(第九分册)Economides,M.J.,A.D.Hill,andC.E.Ehlig-Economides:PetroleumProductionSystems.PrenticeHall,EnglewoodCliffs,NewJersey(1994).Gidleyetal.:Advancesinhydraulicfracturing,SPEMonographNo12(1989)Williams,B.B.,J.L.Gidley,and

2、R.S.Schechter:AcidizingFundamentals.SPEMonographVol6,SocietyofPetroleumEngineers,Richardson,Texas(1979)完井酸化压裂ACIDIZING,----SPEREPRINTSERIESNO.32SPEPAPERSReferences七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺原理:由于酸在砂岩多孔介质中的反应速度太快,酸化解堵半径小,采用在地下生成盐酸和HF技术，实现深部酸化目的。包括：氟硼酸酸化工艺技术(HBF4)；相继注入工艺技术（SHF）地下自生土酸技术(SGMA);缓冲调节土酸技术(B

3、RMA);“5H+酸”酸化技术。七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)氟硼酸酸化工艺砂岩地层HBF4处理属于深部酸化工艺，用土酸处理砂岩地层，要增加处理深度Le就要增大酸量，但由于HF与地层粘土等胶结物反应快，过量的HF将破坏地层骨架的结构，使井筒附近岩石强度受到损害，因此土酸酸化不能获得较深的穿透。此外，土酸处理井往往初期增产而后期递减迅速，因此受到限制。七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)氟硼酸酸化工艺Thomas和Crowe(1981)推荐混合硼酸(H3BO3)、氟化铵(NH4F.HF)及盐酸很易配制。氟化铵，氢氟酸的一种酸性盐，首先与盐酸反应生成氢氟酸：NH4

4、FHF＋HCl2HF+NH4Cl氟硼酸是作为硼酸和氢氟酸反应产物按下式生成的：H3BO3+3HFHBF3OH+2H2O（快反应）HBF3OH+HFHBF4+H2O（慢反应）七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)氟硼酸－缓速、稳定粘土颗粒用HBF4处理可以克服酸化初期增产后期递减快的普遍性问题。国内外现场使用表明是一种较为有效的方法，当HBF4进入地层时能缓慢水解生成HF，因而在酸耗尽前可深入地层内部较大范围。此外还可以使任何不溶解的粘土微粒产生化学熔化，熔化后的微粒在原地胶结，使得处理后流量加大而引起的微粒移动受到限制.室内试验还表明：通过不相溶流体的接触，用HBF4

5、处理过的粘土敏感性下降，不易膨胀或分散。七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)氟硼酸与土酸流动试验结果七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)①HBF4的水解反应HBF4在水溶液中发生水解反应，且是多级电离HBF4+H2O←→HBF3ＯH+HF(慢)氟硼酸羟基氟硼酸HBF3OH+H2O←→HBF2(OH)2+HF(快)HBF2(OH)2＋H2O←→HBF(OH)3+HF(快)HBF(OH)3+H2O←→H3BO3+HF(快)七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)②影响HBF4水解速度的因素HBF4的水解速度可表示为HBF4水解速度主要受浓度和温度的影响·浓度对HBF4水

6、解速度的影响25℃时，第一级水解反应的平衡常数为显然，当HBF4浓度增大，为了使K为常数，[HF]及[HBF3(OH)]也要增大，即HBF4浓度越大，水解的[HF]也越多，因而酸岩反应速度也加快。七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺·温度对水解度的影响温度升高，HBF4第一级水解反应的平衡常数也增大HBF4一级水解反应平衡常数随温度变化关系随着温度的升高，水解速度常数遵循Arrhenius经验公式K1=1.44×1017EXP(-26183/RT）压力对HBF4反应速度的影响。压力对HBF4反应速度几乎没有影响。七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)适用对象氟硼酸酸化适合于解除泥浆

7、污染且粘土矿物含量高，地层温度低，地层微粒易发生运移的地层，但其溶解能力有限，纯粹的粘土酸酸化，要求关井候酸反应时间较长，这可能使静态条件下的反应产物产生二次伤害；氟硼酸结合土酸形成多组分酸，或氟硼酸与土酸相继注入工艺既可在一程度上发挥粘土酸的优点，又可在一定程度上避免粘土酸的缺点，进一步改善近井带的流体渗流条件。七、砂岩酸化工艺－深部酸化工艺(HBF4)典型施工工序(1)清洗油管8－12％HCl(2)注盐酸8－12％HCl(3)注HBF48－12％HBF4(4)注土酸12％HC