酸化压裂新技术.ppt

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硕士2002级现代完井工程酸化压裂技术1 参考文献1油藏增产措施M.J.ECONOMIDES2油井酸化原理B.B.WILLIAMS3完井酸化压裂J.M.TINSHELEY4ACIDIZINGSPEREPRINTSERIESNO.325SPEPAPERS2 碳酸盐岩储层酸化技术砂岩储层基质酸化技术酸化室内评价技术3 一、碳酸盐岩储层酸化技术4 概述控制酸化效果的因素有效作用距离裂缝导流能力酸浓度酸类型岩石类型酸液流速酸液用量酸岩反应速度酸液滤失酸浓度酸类型岩石类型酸液流速降滤剂粘度5 酸化溶解物(1)基质矿物(2)堵塞物(伤害物)使用的主要酸液(1)盐酸(2)磷酸(3)硝酸或硝酸+盐酸反应特点(1)碳酸盐矿物反应碳酸钙，碳酸镁，少量粘土。(2)多孔介质，微裂缝，人工裂缝(3)蚓孔，非均匀刻蚀导流能力6 存在问题(1)反应速度快(作用半径小)(2)沉淀物易产生(二次伤害)(3)液体置放研究方向(1)添加剂及酸液(2)设备提高(3)优化设计(工艺和参数)7 (一)液体选择1选择处理液的标准(1)岩石矿物学(2)地层伤害(3)岩石力学(4)油井条件(T，P)2敏感性(1)岩石矿物敏感(2)裂缝系统应力敏感(3)润湿性的改变8 反应性能：化学组成表面积大比面碳酸盐基质结构图基质伤害带井眼9 特点：缝窄、孔小比面大反应速度快碳酸盐裂缝基质系统微缝基质10 特点：缝大比面小反应速度小人工裂缝酸蚀井眼基质11 碳酸盐岩储层酸化时酸液应用指南温度条件酸液低温常规盐酸高温盐酸+缓速剂有机酸地下自生酸12 （二）碳酸盐岩储层酸化分类酸化酸洗基质酸化酸压13 酸洗清洗：井筒射孔眼方式：正洗反洗压裂车14 基质酸化酸化：地层方式：油管注液套管注液环空注液封隔器压裂车15 压裂酸化压裂：压开裂缝张开裂缝酸刻蚀裂缝高导流能力裂缝酸化：地层方式：油管注液套管注液环空注液封隔器压裂车16 (三)碳酸盐岩酸化技术1.酸化机理研究石灰岩和白云岩与盐酸反应机理研究酸岩反应过程系统反应动力学研究表面反应动力学研究影响酸岩反应速度因素研究影响酸蚀形态及导流能力因素的研究酸液滤失机理研究酸化效果评价方法研究17 2.酸化工艺技术研究2.1基质酸化工艺技术原理:利用酸液溶解地层岩石孔隙及裂缝堵塞物,扩大油气渗流通道。技术关键:蚓孔生长发育规律研究；最佳注酸速度研究；最佳注酸强度研究；关井时间及返排速度研究；孔隙型,裂缝型及复合型地层基质酸化工艺技术研究。可提供:基质酸化优化设计软件18 2.2普通酸压工艺技术原理：用酸液压开并刻蚀裂缝,获得高导流能力的人工裂缝,改善油气渗流条件。关键技术:酸液滤失机理；酸液有效作用距离研究；酸蚀裂缝导流能力研究；普通酸压优化设计方法。可提供：普通酸压设计软件(正向或逆向)。19 2.3交替相前置液酸压工艺技术原理：用不同流体粘度和反应特性差异,在交替注入过程中获得非均匀刻蚀裂缝,降低酸液滤失,从而获得较长的酸液有效作用距离和较高的酸蚀缝导流能力。20 关键技术：酸液和压裂液的选择：配伍、粘度比、破胶返排；蚓孔生长发育规律的研究：滤失控制机理；指进现象的产生和模拟：界面过渡带处理；各级注入量的优化组合。可提供：交替相前置液酸压设计软件。21 2.4降滤是失酸压工艺技术原理：在酸压过程中随酸液注入降滤剂或改变酸液滤失性,达到降低滤失,提高酸液效率的作用。关键技术：降滤剂的选择及加入方法和加入量的确定；泡沫降滤时,起泡剂和泡沫稳定剂的选择；乳化降滤时,乳化剂和破乳剂的选择。22 可提供相应的降滤工艺设计方法及优化设计软件油井用降滤剂(油溶性)SWF-1气井用降滤剂(挥发性)SWF-223 2.5延迟酸压工艺技术原理：针对高温(120度以上)深井储层或微裂缝酸化,酸岩反应速度特快,很难达到深度酸化目的,使用延迟酸,让其在地层某一温度下才逐渐释放酸液,实现在地层深部产生溶解反应,从而达到深度酸化目的,增大酸液有效作用距离24 关键技术：据不同地层要求确定延迟剂类型及起始酸释放温度延迟酸液配方确定延迟酸化工艺技术参数优化设计延迟酸化工艺与其他工艺技术的配合运用可提供：延迟酸化优化设计软件25 2.6闭合酸压工艺技术原理：酸压形成一定长度的酸蚀裂缝后,降低注入压力,使井底裂缝压力低于闭合压力下注酸,以提高近井带裂缝导流能力。关键技术：酸压过程中闭合时间的确定闭合酸蚀裂缝长度的确定闭合酸化时泵压及排量关系确定闭合段酸液类型及酸液配方确定可提供：闭合酸压设计软件26 2.7酸压综合技术原理：结合酸压,交替注入,闭合酸压及延迟酸的酸化工艺技术。关键技术：几种工艺的优化及协调可提供：相应的设计软件27 二、砂岩储层基质酸化技术28 引言砂岩储层酸化原则不压破储层解除储层伤害29 控制砂岩储层酸化效果的因素有效作用距离孔隙度、渗透率二次沉淀酸岩反应速度酸化工艺酸浓度酸类型矿物类型酸液流速注酸顺序岩石结构及胶结情况酸液置放酸液用量储层伤害孔缝分布酸浓度酸类型矿物类型伤害产物添加剂关井时间酸液用量30 酸化溶解物1、基质矿物2、堵塞物(伤害物)主要使用的酸液HF+HCl反应特点1、多矿物反应(碳酸盐粘土长石石英)2、多孔介质中31 存在问题1、反应速度快(作用半径小)2、沉淀物易产生(二次伤害)3、伤害带不易确定4、液体置放?研究方向1、酸液及添加剂2、沉淀物的预防3、优化设计(工艺和参数)32 (一)液体选择1、选择处理液的标准(1)岩石矿物学(2)地层伤害(3)岩石力学(4)油井条件33 2、矿物敏感性酸液接触岩石后形成下列现象：基岩结构的破坏微粒的释放和沉淀的形成润湿性的改变3、敏感性取决于地层矿物与酸的反应性质反应性质取决于岩石结构和矿物在岩石中的分布。34 反应特性：化学组成表面积石英长石燧石云母二次胶结物(碳酸盐、石英)粘土孔隙相嵌粘土孔隙充填孔隙充填物骨架砂岩的典型结构图35 砂岩矿物的表面积及溶解度石英燧石长石云母高岭石伊利石蒙脱石绿泥石方解石白云石铁白云石菱铁矿矿物名称表面积溶解度HClHCl+HF低低至中等低至中等低高高高高低至中等低至中等低至中等低至中等不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解低至中等高溶解高溶解高溶解高溶解很低低至中等低至中等低至中等高溶解高溶解高溶解高溶解高溶解有CaF2沉淀高溶解有CaF2沉淀高溶解有CaF2沉淀高溶解36 选液方法有效地清除伤害提高地层渗透率防止沉淀溶解度粘土含量37 砂岩酸化时酸液应用指南注:(1)用15%HCl预冲洗；(2)用螯合的15%HCl预冲洗；(3)用7.5%HCl或10%醋酸预冲洗；(4)5%醋酸预冲洗。Fogler(1976)，Hekim(1977)，Walsh(1982)，McLeod(1984)etal条件酸液HCl溶解度>20%仅用HCl高渗透(100md以上)高石英(80%)，低粘土(<5%)12%HCl+3%HF(1)高长石(>20%)13.5%HCl+1.5%HF(1)高粘土(>20%)6.5%HCl+1%HF(2)高铁绿泥石粘土3%HCl+0.5%HF低渗透(10md或更低)低粘土6%HCl+1.5%HF(3)高绿泥石3%HCl+0.5%HF(4)38 液体选择的其它标准储层物性渗透率孔隙度储层条件地层温度地层压力伤害清除机理溶解作用溶解悬浮溶解稳定地层流体油和气地层水39 (二)砂岩储层酸化分类酸化酸洗基质酸化40 酸洗清洗：井筒射孔眼方式：正洗反洗压裂车41 基质酸化对象：地层方式：油管注液套管注液环空注液封隔器压裂车42 (三)砂岩储层酸化技术1.砂岩储层酸化机理研究砂岩与HF反应动力学砂岩与HF反应热力学影响砂岩与酸的反应速度因素酸液在多孔介质中的反应规律酸岩反应中的反应前沿及储层渗流条件变化规律43 2.砂岩储层酸化工艺2.1常规酸化工艺原理：利用酸液溶解砂岩孔隙及喉道中胶结物和堵塞物,改善储层渗流条件,提高油气产能。关键技术：针对储层物性及矿物特性选择酸液体系酸化工艺参数优选施工质量保证可提供：相应的酸液配方,已编制出设计计算软件。44 2.2暂堵酸化工艺原理：在酸液中加入暂堵剂，注酸时暂时堵塞高渗层，酸化低渗层，实现在多层油藏或大厚层油藏中沿纵向的均匀布酸，均匀解堵改善纵向出油剖面或吸水剖面。45 暂堵酸化技术多层注入能力相差悬殊地层大厚层伤害程度不一注入液遵循最小阻力原理吸酸程度不一酸化剖面不均一高渗透层吸酸多低渗透层吸酸少46 暂堵原理47 常用暂堵剂性能48 关键技术据井层条件选择酸液体系；据井层条件选择暂堵剂类型；据储层物性及孔喉大小选择暂堵剂粒径分布；暂堵剂注入工艺。暂堵酸化工艺参数的优化。可提供分别用于油井、水井、气井酸化的暂堵剂DZ—1、DZ—2、DZ—3；用于酸化的暂堵剂暂堵酸化优化设计软件。49 2.3深部酸化技术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。这些技术包括：氟硼酸酸化工艺技术；地下自生土酸技术；缓冲调节土酸技术；“5H+酸”酸化技术等。50 技术关键：酸液体系及针对具体储层的酸液配方选择；地下生成酸的效率（条件）；据解堵要求的深部酸化工艺参数优化设计。可提供：深部酸化的DPHF和DPH技术；“5H+酸”酸化工艺技术；氟硼酸酸化、地下自生土酸、缓冲调节土酸、“5H+酸”等酸化设计软件。51 2.4新型解堵酸化技术原理：钻井、完井、修井作业过程中可能引入许多堵塞物（无机和有机物）,有些堵塞物是用HF和HCL所不能溶解的，因而酸化不能有效解堵.研制的新型解堵酸液可以溶解目前大多数HF和HCL所不能溶解的堵塞物,从而可以有效地进行酸化解堵，提高酸化效果。52 关键技术：新型酸液溶解各种堵塞物的效率。新型酸液的酸化实施工艺。酸化工艺参数的优化。已研制出：新型解堵酸液体系及配套的实施工艺，但未进行现场实验。53 2.5堵水酸化联作技术技术原理：油井生产中后期，有些产层含水高达98100％，已不具备开采价值，但相当一部分产层还有很大生产潜力，问题在于堵住水层，释放油层。本项技术采用耐酸堵剂堵塞水层，然后酸化释放油层，酸化时在酸液中加入暂堵剂，注酸时暂时堵塞高渗层，酸化低渗层，实现在多层油藏或大厚层油藏中沿纵向的均匀布酸，均匀解堵改善纵向出油剖面，提高油井产能。54 关键技术：据井层条件选择耐酸堵剂；据井层条件选择酸液体系；据井层条件选择酸化暂堵剂类型、粒径；堵水及暂堵剂注入工艺；堵水、暂堵酸化工艺参数的优化。可提供：耐酸堵水剂NS－1；酸化用暂堵剂DZ－1(油井)、DZ－2(水井)、DZ—3(气井)；堵水暂堵酸化优化设计软件。55 三、酸化室内评价技术56 (一)酸化室内评价技术1酸液类型筛选及据储层条件确定酸液配方2酸液添加剂筛选评价3酸岩反应动力学参数测定试验4酸岩反应热力学参数测定试验5酸化效果评价试验6各种酸化设计方法及软件编制57 (二)主要研究方向1、理论研究：酸岩反应机理研究酸化数学模型研究物理模拟及数值模拟研究58 2、应用研究酸化工艺的引进消化和发展=>形成应用技术新工艺及新材料的研制=>改进酸化工艺添加剂及酸液的研制及应用=>改善酸化效果酸化工艺参数优化=>形成软件，推广应用酸化评价技术=>提高酸化效果，完善酸化工艺质量监测技术=>现场跟踪并及时调整实施工艺59 谢谢！60