) Chapter 7 第七章酸化 酸化(酸处理):靠酸液的化学溶蚀作用以及向地层挤酸 时的水力作用来提高地层渗透性能的工艺措施。其原理是 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 魔 酸化施工现场 石油工程与环境工程学院 Yan’ an university
石油工程与环境工程学院 Yan’an university Chapter 7 第七章 酸化 酸化（酸处理）：靠酸液的化学溶蚀作用以及向地层挤酸 时的水力作用来提高地层渗透性能的工艺措施。其原理是 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。 酸化施工现场
Chapter 7 第七章酸化 酸化类型 ◆酸洗 将少量酸液注入井筒內,清除井筒中酸溶性颗粒和钻屑及结 垢等,并疏通射孔孔眼 基质酸化〔常规酸化,孔隙酸化,解堵酸化) 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。 ◆酸压(压裂酸化,酸化压裂) 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不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。 石油工程与环境工程学院 Yan’ an university
石油工程与环境工程学院 Yan’an university Chapter 7 第七章 酸化 酸化类型 ◆ 酸洗 将少量酸液注入井筒内，清除井筒中酸溶性颗粒和钻屑及结 垢等，并疏通射孔孔眼。 ◆ 基质酸化（常规酸化，孔隙酸化，解堵酸化） 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。 ◆ 酸压（压裂酸化，酸化压裂） 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不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝
Chapter 7 第七章酸化 内容提要 第一节碳酸盐岩地层的盐酸处理 第二节酸化压裂技术 第三节砂岩地层的土酸处理 第四节酸液及添加剂 第五节酸处理工艺 石油工程与环境工程学院 Yan’ an university
石油工程与环境工程学院 Yan’an university Chapter 7 内容提要 第一节 碳酸盐岩地层的盐酸处理 第二节 酸化压裂技术 第三节 砂岩地层的土酸处理 第四节 酸液及添加剂 第五节 酸处理工艺 第七章 酸化
Chapter7第一节碳酸盐岩地层的盐酸处理 碎屑岩(如砂岩、砾岩等) 油气主要储集层 碳酸盐岩(石灰岩、白云岩) ⊥油气储量已超方解石CaCO3含量高于50%% 碳酸盐岩的储集空间时6U%以厂 限装± 裂缝 裂维型 碳酸盐岩地层酸处理目的: 解除孔隙、裂缝中的堵塞物质,或打大沟通油气岩层原 有的孔隙和裂缝,提高油气层的渗流性。 酸化是碳酸盐岩地层首选的増产措施,首选酸液是盐酸。 石油工程与环境工程学院 Yan’ an university
石油工程与环境工程学院 Yan’an university Chapter 7 第一节 碳酸盐岩地层的盐酸处理 油气主要储集层 碎屑岩（如砂岩、砾岩等） 碳酸盐岩 （石灰岩 、白云岩 ） 油气储量已超过世界油气总储量的50%，而 碳酸盐岩的储集空间 产量已达到总产量的60%以上。 孔隙 裂缝 孔隙型 孔隙-裂缝型 裂缝型 主次关系 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。 酸化是碳酸盐岩地层首选的增产措施，首选酸液是盐酸。 碳酸盐岩地层酸处理目的： 白云石CaMg(CO3 ) 方解石CaCO3含量高于 2含量高于50%50%
Chapter7第一节碳酸盐岩地层的盐酸处理 盐酸与碳酸盐岩的化学反应 1.酸液的溶蚀能力 2HCI+ CaCO3= Cacl2+H2O+ cO2 73 100 1111844 320438 48679193 lm3,28%盐酸中所体积062m3(CaCO3 含HC质量(kg)相对密度271) 酸液溶蚀能力(溶解能力):被溶蚀的岩石体积与参与 反应的酸液体积之比。如对石灰岩,28%盐酸的溶蚀 能力0.162,15%盐酸的溶蚀能力0.082。用X表示。 石油工程与环境工程学院 Yan’ an university
石油工程与环境工程学院 Yan’an university Chapter 7 第一节 碳酸盐岩地层的盐酸处理 一、盐酸与碳酸盐岩的化学反应 2HCl + CaCO3 = CaCl2 + H2O + CO2 73 100 111 18 44 320 438 486 79 193 1m3 ，28% 盐酸中所 含HCl质量（kg） 体积0.162m3（CaCO3 相对密度2.71） 1. 酸液的溶蚀能力 酸液溶蚀能力（溶解能力）：被溶蚀的岩石体积与参与 反应的酸液体积之比。 如对石灰岩，28% 盐酸的溶蚀 能力0.162， 15% 盐酸的溶蚀能力0.082。用X 表示
Chapter7第一节碳酸盐岩地层的盐酸处理 2.反应生成物的状态 2HCI+ Caco3=CaCl2+H2o+ CO21 4HCI+ Mg Ca(cO3)2-Ca CI2+ MgCl2+ 2H20+ 2CO2t 氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中,但密度和粘度都比水高。 有利:携带固体微粒的能力较强,能把酸处理时从地层中脱 落下来的微粒带走,防止堵塞; 不利:流动阻力变大,不利于返排和地层流体的渗流。 二氧化碳气体在油藏压力和温度下,小部分溶解到液体中, 大部分以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。 石油工程与环境工程学院 Yan’ an university
石油工程与环境工程学院 Yan’an university Chapter 7 第一节 碳酸盐岩地层的盐酸处理 2. 反应生成物的状态 氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中，但密度和粘度都比水高。 有利：携带固体微粒的能力较强，能 把酸处理时从地层中脱 落下来的微粒带走，防止堵塞； 不利：流动阻力变大，不利于返排和地层流体的渗流。 二氧化碳气体在油藏压力和温度下，小部分溶解到液体中， 大部分以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。 2HCl + CaCO3 = CaCl2 + H2O + CO2↑ 4HCl + MgCa(CO3 )2 = CaCl2 + MgCl2 + 2H2O + 2CO2↑
Chapter7第一节碳酸盐岩地层的盐酸处理 3.反应过程 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。 表面反应:酸液中的H在岩面上 与碳酸盐岩的反应。 岩酸 扩散边界层:H在岩面上反应后,就石液 在接近岩面的液层里堆积起生成物 Ca2、Mg2和CO2气泡。岩面附近堆 积生成物的微薄液层。 扩散边界层 石油工程与环境工程学院 Yan’ an university
石油工程与环境工程学院 Yan’an university Chapter 7 第一节 碳酸盐岩地层的盐酸处理 3. 反应过程 ① 酸液中的H+传递到碳酸盐岩表面； ② H+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。 表面反应：酸液中的H+在岩面上 与碳酸盐岩的反应。 扩散边界层： H+在岩面上反应后，就 在接近岩面的液层里堆积起生成物 Ca2+ 、Mg2+和CO2气泡。岩面附近堆 积生成物的微薄液层。 岩 石 酸 液
Chapter7第一节碳酸盐岩地层的盐酸处理 在垂直于岩面的方向上:扩散边界 层内存在离子浓度差,而酸液内部则 没有离子浓度差。 扩散边界层 离子的交换扩散作用 对流(自然、强迫) 离子的扩散作用:由于离子浓度差若H 而产生的离子移动。 H的传质速度(H到达岩面的速石液 度)、表面反应速度和生成物离开岩 C 2+ 面的速度,均对总反应速度有影响, 但起主导作用的是其中最慢的H的传 0 质速度 石油工程与环境工程学院 Yan’ an university
石油工程与环境工程学院 Yan’an university Chapter 7 第一节 碳酸盐岩地层的盐酸处理 岩 石 酸 液 H+ Ca2+ 0 y 在垂直于岩面的方向上：扩散边界 层内存在离子浓度差，而酸液内部则 没有离子浓度差。 离子的扩散作用 ：由于离子浓度差 而产生的离子移动。 离子的交换 扩散作用 对流（自然、强迫） H+的传质速度（H+到达岩面的速 度）、表面反应速度和生成物离开岩 面的速度，均对总反应速度有影响， 但起主导作用的是其中最慢的H+的传 质速度
Chapter7第一节碳酸盐岩地层的盐酸处理 影响酸岩反应速度的因素 1.反应速度的概念 单位时间内酸浓度的降低值。 单位时间内岩石单位反应面积的溶蚀量。 酸岩反应属于复相反应,反应速度主要取决于H的传 质速度。 H的传质系数 SVac 反应 浓度 速度 t 梯度 面容比:岩石反应表面积与酸液体积之比 石油工程与环境工程学院 Yan’ an university
石油工程与环境工程学院 Yan’an university Chapter 7 第一节 碳酸盐岩地层的盐酸处理 二、影响酸岩反应速度的因素 1. 反应速度的概念 单位时间内酸浓度的降低值。 单位时间内岩石单位反应面积的溶蚀量。 酸岩反应属于复相反应，反应速度主要取决于H+的传 质速度。 y C V S D t C H = − + H+的传质系数 面容比：岩石反应表面积与酸液体积之比 反应 速度 浓度 梯度
Chapter7第一节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 C s aC D at (1)面容比 面容比越大,反应速度也越快。 实验条件 盐酸与白云岩 4□温度80℃C 酸浓度20% 3流量1 13 15 面容比(cm/cm3) 石油工程与环境工程学院 Yan’ an university
石油工程与环境工程学院 Yan’an university Chapter 7 第一节 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。 y C V S D t C H = − +