第七章酸处理技术 、名词解释: 1、酸化: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。 2、酸洗:将少量酸液注λ井筒内,淸除井筒中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等,并疏通射孔 孔眼。 3、酸液溶蚀能力:被溶蚀的岩石体积与参与反应的酸液体积之比。 4、化学腐蚀:金属表面与其它物质直接发生纯化学作用而引起的破坏。单纯的化学腐蚀 很少 5、电化学腐蚀:金属与电解质溶液作用所发生的腐蚀。采油工程中的腐蚀过程通常是电 化学腐蚀 6、物理腐蚀:金属由于单纯的物理溶解作用所引起的破坏。 7、基质酸化: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。 8、酸压: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。 9、表面反应:酸液中的H+在岩面上与碳酸盐岩的反应,称为表面反应。 10、离子的扩散作用:由于离子浓度差而产生的离子移动 11、反应速度:单位时间内酸浓度的降低值 12、面容比:岩石反应表面积与酸液体积之比。 13、鲜酸:未与岩石发生化学反应的酸。 14、余酸:鲜酸反应后还有一定反应能力的酸液。 15、活性酸:鲜酸和余酸的总称 16、残酸:完全失去活性,没有反应能力的酸。 17、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 18、活性酸的有效作用距离:酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。 19、前置液酸压:酸压中,用高粘液体当作前置液,先把地层压开裂缝,然后再注入酸液。 20、土酸:由10~15%的盐酸和3%~8%的氢氟酸构成的混合酸。 叙述题 1、简述酸化的原理。 答案要点: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 2、酸化类型分为哪几类? 答案要点: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。 3、碳酸盐岩地层酸处理目的是什么: 答案要点: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増产措施,首选酸液是盐酸
第七章酸处理技术 一、名词解释： 1、酸化：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。 2、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。 3、酸液溶蚀能力：被溶蚀的岩石体积与参与反应的酸液体积之比。 4、化学腐蚀：金属表面与其它物质直接发生纯化学作用而引起的破坏。单纯的化学腐蚀 很少。 5、电化学腐蚀：金属与电解质溶液作用所发生的腐蚀。采油工程中的腐蚀过程通常是电 化学腐蚀。 6、物理腐蚀：金属由于单纯的物理溶解作用所引起的破坏。 7、基质酸化：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。 8、酸压：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。 9、表面反应：酸液中的 H+在岩面上与碳酸盐岩的反应，称为表面反应。 10、离子的扩散作用：由于离子浓度差而产生的离子移动。 11、反应速度：单位时间内酸浓度的降低值。 12、面容比：岩石反应表面积与酸液体积之比。 13、鲜酸：未与岩石发生化学反应的酸。 14、余酸：鲜酸反应后还有一定反应能力的酸液。 15、活性酸：鲜酸和余酸的总称。 16、残酸：完全失去活性，没有反应能力的酸。 17、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 18、活性酸的有效作用距离：酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。 19、前置液酸压：酸压中，用高粘液体当作前置液，先把地层压开裂缝，然后再注入酸液。 20、土酸：由 10～15%的盐酸和 3%～8%的氢氟酸构成的混合酸。 二、叙述题 1、简述酸化的原理。 答案要点：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。 2、酸化类型分为哪几类？ 答案要点：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。 3、碳酸盐岩地层酸处理目的是什么： 答案要点：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
4、影响酸岩反应速度的因素有哪些? 答案要点:(1)面容比:面容比越大,反应速度也越快。(2)酸液的流速:酸岩的反应 速度随酸液流动速度的增加而加快。(3)酸液的类型:强酸比弱酸的反应速度快。(4)盐酸 浓度:鲜酸:未与岩石发生化学反应的酸。余酸:鲜酸反应后还有一定反应能力的酸液。活 性酸:鲜酸和余酸的总称。残酸:完全失去活性,没有反应能力的酸。(5)温度。(6)压力。 (7)其它影响因素。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 5、简述盐酸与碳酸盐岩的反应过程。 答案要点: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。 6、简述碳酸盐岩基质酸化的设计步骤 答案要点:ω确定地层破裂压力;⑨确定挤酸排量(为安全起见,挤酸排量不超过不压 开地层的最大排量的90%);@确定最大施工压力(即泵压,通常最大注入压力按破裂压力 与酸液静液柱压力之差估算);④确定酸液类型(根据地层条件,可能使用盐酸与其它酸组 成的混合酸);⑥确定酸液用量:一般为酸液穿透距离内孔隙体积的2~4倍。经验值为0.4 25m3/m。⑥计算增产量;⑦经济评价:@方案优选。 7、简述酸压的作用原理。 答案要点:ω靠水力作用形成裂缝;⑨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 8、酸压与水力压裂有什么异同? 答案要点: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、控制酸液滤失的方法和措施有哪些? 答案要点:①固相防滤失剂;②前置液酸压;③胶化酸。 10、增加酸液有效作用距离的方法或措施有哪些? 答案要点:分析:①在地层中产生较宽的裂缝;②采用较高的排量:③采用尽可能小的 滤失速度;④较低的氢离子有效传质系数。 矿场措施 ①).用前置液酸压的方法以增加裂缝宽度 采用泡沫酸、乳化酸或胶化酸等以减少氢离子传质系数 ⑨适当提高排量及添加防滤失剂以增加有效酸液深入缝中的能力 11、用具有一定粘度的前置液造缝具有哪些优点? 答案要点:①采用前置液破裂地层形成裂缝,并在裂缝壁面形成滤饼,可以降低活性酸 的滤失;②冷却井筒和地层,减缓酸液对油管的腐蚀,降低酸岩反应速度,增大酸液有效作 用距离 12、简述前置液酸压设计的作用机理 答案要点:①减少了裂缝的面容比,从而降低酸液的反应速度,增大酸的有效作用距离; ⑦前置液预先冷却了地层,岩石温度下降,能起缓蚀作用:⊙粘度很小的酸液不会均匀地把 高粘前置液顶替走,而是在高粘液体中形成指进现象,由于减少了接触表面积,一方面降低 了漏失量,另一方面又减缓了酸液反应速度。 13、论述前置液酸压设计步骤 答案要点:①计算裂缝几何尺寸;简化认为:裂缝的几何尺寸由注入的前置液造成;Q 计算缝中酸液温度。一般设计中可简化为在某一平均温度下的酸的反应;@计算酸液有效作 用距离;@酸压后裂缝导流能力的计算。一般计算中先求出在壁面上均匀溶蚀的缝宽,然后
4、影响酸岩反应速度的因素有哪些？ 答案要点：（1）面容比：面容比越大，反应速度也越快。（2）酸液的流速：酸岩的反应 速度随酸液流动速度的增加而加快。（3）酸液的类型：强酸比弱酸的反应速度快。（4）盐酸 浓度：鲜酸：未与岩石发生化学反应的酸。余酸：鲜酸反应后还有一定反应能力的酸液。活 性酸：鲜酸和余酸的总称。残酸：完全失去活性，没有反应能力的酸。（5）温度。（6）压力。 （7）其它影响因素。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。 5、简述盐酸与碳酸盐岩的反应过程。 答案要点：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。 6、简述碳酸盐岩基质酸化的设计步骤。 答案要点：○1 确定地层破裂压力；○2 确定挤酸排量（为安全起见，挤酸排量不超过不压 开地层的最大排量的 90%）；○3 确定最大施工压力（即泵压，通常最大注入压力按破裂压力 与酸液静液柱压力之差估算）；○4 确定酸液类型（根据地层条件，可能使用盐酸与其它酸组 成的混合酸）；○6 确定酸液用量：一般为酸液穿透距离内孔隙体积的 2～4 倍。经验值为 0.4～ 2.5m3/m。○6 计算增产量；○7 经济评价；○8 方案优选。 7、简述酸压的作用原理。 答案要点：○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。 8、酸压与水力压裂有什么异同？ 答案要点：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、控制酸液滤失的方法和措施有哪些？ 答案要点：○1 固相防滤失剂；○2 前置液酸压；○3 胶化酸。 10、增加酸液有效作用距离的方法或措施有哪些？ 答案要点：分析：○1 在地层中产生较宽的裂缝；○2 采用较高的排量；○3 采用尽可能小的 滤失速度；○4 较低的氢离子有效传质系数。 矿场措施： ○1 )采用前置液酸压的方法以增加裂缝宽度 ○2 采用泡沫酸、乳化酸或胶化酸等以减少氢离子传质系数 ○3 适当提高排量及添加防滤失剂以增加有效酸液深入缝中的能力 11、用具有一定粘度的前置液造缝具有哪些优点？ 答案要点：○1 采用前置液破裂地层形成裂缝，并在裂缝壁面形成滤饼，可以降低活性酸 的滤失；○2 冷却井筒和地层，减缓酸液对油管的腐蚀，降低酸岩反应速度，增大酸液有效作 用距离。 12、简述前置液酸压设计的作用机理。 答案要点：○1 减少了裂缝的面容比，从而降低酸液的反应速度，增大酸的有效作用距离； ○2 前置液预先冷却了地层，岩石温度下降，能起缓蚀作用；○3 粘度很小的酸液不会均匀地把 高粘前置液顶替走，而是在高粘液体中形成指进现象，由于减少了接触表面积，一方面降低 了漏失量，另一方面又减缓了酸液反应速度。 13、论述前置液酸压设计步骤。 答案要点：○1 计算裂缝几何尺寸；简化认为：裂缝的几何尺寸由注入的前置液造成；○2 计算缝中酸液温度。一般设计中可简化为在某一平均温度下的酸的反应；○3 计算酸液有效作 用距离；○4 酸压后裂缝导流能力的计算。一般计算中先求出在壁面上均匀溶蚀的缝宽，然后
再考虑裂缝在应力作用下的导流能力FRCD。⑤增产比的计算 14、简述土酸酸化设计步骤 答案要点:①确信处理井是由于油气层损害造成的低产或低注入量;@根据室内岩心实 验确定适宜的处理液配方;包括能清除损害、不形成二次沉淀酸液及添加剂等;③确定注入 压力或注入排量,施工压力是以井底压力低于破裂压力为原则的;④确定处理液量,一般都 用经验方法 15、论述影响土酸处理效果的因素及提高土酸处理效果的方法, 答案要点:(1)影响土酸处理效果的因素:①在高温油气层内由于HF的急剧消耗,导 致处理的范围很小;⑨土酸的高溶解能力可能局部破坏岩石的结构造成出砂;◎反应后脱落 下来的石英和粘土等颗粒随液流运移,堵塞地层。 (2)提高土酸处理效果的方法 ①就地产生氢氟酸: 将氟化铵水溶液与有机脂(乙酸甲脂)注入地层,一定时间后有机脂水解生成有机酸 (甲酸),有机酸与氟化铵作用生成氢氟酸。 利用粘土矿物的离子交换性质,交替顺序地注入酸溶液与氟化铵溶液,在粘土颗粒上就 地产生氢氟酸(自生土酸) 使用替换酸,如应用最多的氟硼酸,氟硼酸水解后生成氢氟酸。 ⑨国外还采用了互溶剂一土酸处理等新工艺。 16、高浓度盐酸处理的好处是什么? 答案要点:①酸岩反应速度相对变慢,有效作用范围增大; ②单位体积盐酸可产生较多的CO2,利于废酸的排出 ③单位体积盐酸可产生较多氯化钙、氯化镁,提高了废酸的粘度,控制了酸 岩反应速度,并有利于悬浮、携带固体颗粒从地层中排出; ④受到地层水稀释的影响较小。 17、盐酸处理的主要缺点是什么? 答案要点:@与石灰岩反应速度快,特别是高温深井,由于地层温度高,盐酸与地层作 用太快,因而处理不到地层深部;②盐酸会使金属坑蚀成许多麻点斑痕,腐蚀严重;⑥H2S 含量较高的井,盐酸处理易引起钢材的氢脆断裂。 18、甲酸和一算的优缺点分别是什么? 答案要点:优点:常用的有机弱酸是甲酸和乙酸,反应速度比同浓度的盐酸要慢几倍到 十几倍,主要用于高温深井。 缺点:溶蚀力小,与碳酸盐作用生成的盐类,在水中的溶解度较小。一般甲酸的浓度不 超过10%,乙酸不超过15%。 19、乳化酸的优缺点分别是什么? 答案要点 优点:①粘度较高,能形成较宽的裂缝,减少裂缝的面容比,有利于延缓酸岩的反应速 度 ②酸滴不会立即与岩石接触,油酸乳状液可把活性酸携带到油气层深部,扩大了酸处理 的范围。 ③酸液并不与井下金属设备直接接触,可很好地解决防腐问题 缺点:摩阻较大,施工注入排量受到限制。 20、酸处理对井层的选择有什么要求? 答案要点:①优先选择钻井过程中油气显示好、试油效果差的井层 ②优先选择邻井高产而本井低产的井层
再考虑裂缝在应力作用下的导流能力 FRCD。○5 增产比的计算。 14、简述土酸酸化设计步骤。 答案要点：○1 确信处理井是由于油气层损害造成的低产或低注入量；○2 根据室内岩心实 验确定适宜的处理液配方；包括能清除损害、不形成二次沉淀酸液及添加剂等；○3 确定注入 压力或注入排量，施工压力是以井底压力低于破裂压力为原则的；○4 确定处理液量，一般都 用经验方法。 15、论述影响土酸处理效果的因素及提高土酸处理效果的方法。 答案要点：（1）影响土酸处理效果的因素：○1 在高温油气层内由于 HF 的急剧消耗，导 致处理的范围很小；○2 土酸的高溶解能力可能局部破坏岩石的结构造成出砂；○3 反应后脱落 下来的石英和粘土等颗粒随液流运移，堵塞地层。 （2）提高土酸处理效果的方法 ○1 就地产生氢氟酸： 将氟化铵水溶液与有机脂（乙酸甲脂）注入地层，一定时间后有机脂水解生成有机酸 （甲酸），有机酸与氟化铵作用生成氢氟酸。 利用粘土矿物的离子交换性质，交替顺序地注入酸溶液与氟化铵溶液，在粘土颗粒上就 地产生氢氟酸（自生土酸）。 ○2 使用替换酸，如应用最多的氟硼酸，氟硼酸水解后生成氢氟酸。 ○3 国外还采用了互溶剂—土酸处理等新工艺。 16、高浓度盐酸处理的好处是什么？ 答案要点：①酸岩反应速度相对变慢，有效作用范围增大； ②单位体积盐酸可产生较多的 CO2，利于废酸的排出； ③单位体积盐酸可产生较多氯化钙、氯化镁，提高了废酸的粘度，控制了酸 岩反应速度，并有利于悬浮、携带固体颗粒从地层中排出； ④受到地层水稀释的影响较小。 17、盐酸处理的主要缺点是什么？ 答案要点：○1 与石灰岩反应速度快，特别是高温深井，由于地层温度高，盐酸与地层作 用太快，因而处理不到地层深部；○2 盐酸会使金属坑蚀成许多麻点斑痕，腐蚀严重；○3 H2S 含量较高的井，盐酸处理易引起钢材的氢脆断裂。 18、甲酸和一算的优缺点分别是什么？ 答案要点：优点：常用的有机弱酸是甲酸和乙酸，反应速度比同浓度的盐酸要慢几倍到 十几倍，主要用于高温深井。 缺点：溶蚀力小，与碳酸盐作用生成的盐类，在水中的溶解度较小。一般甲酸的浓度不 超过 10%，乙酸不超过 15%。 19、乳化酸的优缺点分别是什么？ 答案要点： 优点：①粘度较高，能形成较宽的裂缝，减少裂缝的面容比，有利于延缓酸岩的反应速 度。 ②酸滴不会立即与岩石接触，油酸乳状液可把活性酸携带到油气层深部，扩大了酸处理 的范围。 ③酸液并不与井下金属设备直接接触，可很好地解决防腐问题。 缺点：摩阻较大，施工注入排量受到限制。 20、酸处理对井层的选择有什么要求？ 答案要点：①优先选择钻井过程中油气显示好、试油效果差的井层。 ②优先选择邻井高产而本井低产的井层
③对于多产层的井,一般应进行选择性(分层)处理,首先处理低渗透地层。对于老井 应临时堵塞开采程度高、油藏压力已衰减的层位,选择处理开采程度低的层位。 ④靠近油气或油水边界的井,或存在气水夹层的井,应慎重对待,一般只进行常规酸化, 不宜进行酸压。 ⑤对套管破裂变形,管外串槽等井况不适宜酸处理的井,应先进行修复,待井况改善后 再处理
③对于多产层的井，一般应进行选择性（分层）处理，首先处理低渗透地层。对于老井， 应临时堵塞开采程度高、油藏压力已衰减的层位，选择处理开采程度低的层位。 ④靠近油气或油水边界的井，或存在气水夹层的井，应慎重对待，一般只进行常规酸化， 不宜进行酸压。 ⑤对套管破裂变形，管外串槽等井况不适宜酸处理的井，应先进行修复，待井况改善后 再处理