采油工程方案设计讲

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1、采油工程方案设计陈德春石油大学（华东）石油工程学院2005年11月1第九章酸处理技术主要内容：9.1碳酸盐岩地层盐酸处理9.2酸化压裂技术9.3砂岩油气层的土酸处理9.4酸液及添加剂9.5酸处理工艺2酸化原理：通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等的溶解和溶蚀作用，恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。酸洗基质酸化压裂酸化将少量酸液注入井筒内，清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等，并疏通射孔孔眼。在低于岩石破裂压力下将酸注入地层，依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。在高于岩石破裂压力下将酸注入地层，在地层内形成裂缝，通过酸液对裂缝壁面物质的

2、不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。第九章酸处理技术39.1碳酸盐岩地层的盐酸处理碳酸盐岩地层主要成分：方解石和白云石目的：解除孔隙、裂缝中的堵塞物质，或扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝，提高油气层的渗流性。9.1.1盐酸与碳酸盐岩的化学反应2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2↑4HCl+MgCa(CO3)2→CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2↑生成物状态：氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳气体大部分呈游离状态的微小气泡，分散在残酸溶液中，有助于残酸溶液从油气层中排出。4高浓度盐酸处理的优点：(1)浓度越高，其溶蚀能力越强，溶解一定体积的碳酸盐岩石所需

3、要的浓酸体积较少，残酸溶液也较少，易于从油、气层中排出。(2)能解决酸化中的腐蚀问题，可获得较好的酸化效果。(3)高浓度盐酸活性耗完时间相对长，酸液渗入油气层的深度也较大，酸化效果好。9.1碳酸盐岩地层的盐酸处理5酸—岩反应系统示意图①酸液中的H+传递到碳酸盐岩表面；②H+在岩面与碳酸盐进行反应；③反应生成物Ca2+、Mg2+和CO2气泡离开岩面。酸岩反应速度：指单位时间内酸浓度降低值或单位时间内岩石单位反应面积的溶蚀量。表面反应9.1碳酸盐岩地层的盐酸处理6扩散边界层的浓度分布溶液内部：没有离子浓度差边界层内部：存在离子浓度差由于边界层内存在离子浓度差，反应物和生成物在

4、各自的离子浓度梯度作用下向相反的方向传递。酸液中H+的传递方式：对流和扩散影响反应速度因素：H+传质速度、H+反应速度和生成物离开岩面速度9.1碳酸盐岩地层的盐酸处理H+透过边界层达到岩面的速度79.1.2影响酸岩反应速度的因素(1)酸岩复相反应速度表达式根据菲克定律，导出表示酸岩反应速度和扩散边界层内离子浓度梯度的关系式：酸岩瞬间的反应速度H+的传质系数面容比酸液浓度梯度9.1碳酸盐岩地层的盐酸处理89.1碳酸盐岩地层的盐酸处理（2）影响酸岩复相反应速度的因素分析①面容比面容比越大，反应速度也越快②酸液的流速酸液流动速度增加，反应速度加快③酸液的类型强酸反应速度快，弱酸

5、反应速度慢9④盐酸的质量分数盐酸质量分数对反应速度影响24％～25％相同浓度条件下，初始浓度越大，余酸的反应速度越慢，因此浓酸的反应时间长，有效作用范围越大9.1碳酸盐岩地层的盐酸处理盐酸浓度增加，反应速度增加盐酸浓度增加，反应速度反而降低10⑤温度温度升高，H+热运动加剧，传质速度加快，酸岩反应速度加快温度对反应速度的影响⑥压力压力增加，反应速度减慢压力对反应速度的影响⑦其它因素岩石的化学组分、物理化学性质、酸液粘度等提高酸化效果的措施：降低面容比，提高酸液流速，使用稠化盐酸、高浓度盐酸和多组分酸，以及降低井底温度等。9.1碳酸盐岩地层的盐酸处理11酸化压裂：用酸液作为

6、压裂液，不加支撑剂的压裂。作用原理：(1)靠水力作用形成裂缝；(2)靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面，停泵卸压后，裂缝壁面不能完全闭合，具有较高的导流能力，可达到提高地层渗透性的目的。酸压与水力压裂相比：相同点：基本原理和目的相同。不同点：实现其导流性的方式不同。9.2酸化压裂技术12裂缝有效长度导流能力酸液的滤失特性取决于酸液对地层岩石矿物的溶解量以及不均匀刻蚀的程度酸压效果酸岩反应速度裂缝内的流速控制9.2酸化压裂技术139.2.1酸岩复相反应有效作用距离残酸：当酸浓度降低到一定浓度时，酸液基本上失去溶蚀能力。活性酸的有效作用距离：酸液由活性酸变为残酸

7、之前所流经裂缝的距离。裂缝的有效长度：活性酸的有效作用距离内仍具有相当导流能力的裂缝长度。9.2酸化压裂技术14(1)酸岩反应的室内试验方法简介静态试验：动态试验恒温、恒压、恒面容比；静止反应；定时测量酸浓度和岩石溶蚀量流动模拟试验：动力模拟试验：模拟酸液在地下流动反应的情况岩心转动而酸液静止，利用相似模拟处理方法9.2酸化压裂技术15(2)裂缝中酸浓度的分布规律研究方法数学模拟：求出裂缝中酸浓度分布的数学规律物理模拟：确定H+传质系数DH+9.2酸化压裂技术16（3）酸液在裂缝中流动反应的偏微分方程基本假设：①恒温恒压下，酸