油田化学专业知识公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

第五章酸化及酸液添加剂序言酸洗酸洗----基质酸化基质酸化----压裂酸化酸化工艺特点及合用情况对照表常规酸酸化：指直接使用盐酸处理碳酸盐岩油气层或碳酸盐胶结砂岩油气层和直接使用氢氟酸或土酸处理泥质胶结砂岩油气层。缓速酸酸化：指用缓速酸处理油气层酸化。当前国内外使用缓速酸主要有：自生酸（又称潜在酸或就地酸）、稠化酸、乳化酸、泡沫酸和化学缓速酸等。碳酸盐岩油气层酸化：指用酸液处理碳酸盐岩油气层，它可采用基质酸化和压裂酸化。砂岩油气层酸化：指用酸液处理砂岩油气层，普通只进行基质酸化而不进行压裂酸化。第一节酸化增产原理基质酸化其增产作用表现在下述两方面：1.酸液进入孔隙或天然裂缝与其中岩石或砂粒之间胶结物反应溶蚀孔壁或裂缝壁面，增大孔径，提升地层渗入率；2.溶蚀孔道或天然裂缝中堵塞物，破坏泥浆、水泥、岩石碎屑等堵塞物结构，使之与残酸一道排出地层，从而解除堵塞物影响，恢复地层原有渗入率。酸化压裂增产作用有三个方面：1.撑开并扩大天然裂缝或压开新裂缝，改造和提升油气层内部渗透能力；2.解除堵塞；3.使井底与高渗透带或新裂缝系统沟通。这三个方面经常是综合作用，因此酸压增产效果往往很高。为了充足发挥上述作用，需要尽也许造成延伸远、宽度大裂缝，对应地在工艺上采取加大排量、降低漏失、减缓酸反应速度等办法。二、地层伤害钻井、采油过程中可能发生地层伤害：1.钻井泥浆泥浆粘土会不同程度地侵入地层孔隙和天然裂缝之中，尤其对于高产碳酸盐岩油层。其侵入程度与钻井时间、地层渗透率、泥浆种类、钻井作业中起下钻次数相关。泥浆滤液还会引发粘土膨胀和迁移，地层水中HCO3-还可能同高钙泥浆Ca2+生成沉淀堵塞在井筒附近。2.固井水泥浆水泥浆中含有大量Ca2+、OH-、和SO42-。它们进入地层后可能生成沉淀，也可能促使粘土分散或者造成乳堵。3.射孔射孔时射孔弹碎屑也许堵塞孔道；射孔过程造成压实和岩石碎屑填充孔隙；假如使用泥浆或其它杂质射孔液，则使这些液体和杂质含有高渗入速率，因而地层伤害更为严重。4.砾石充填粘稠携砂液也许将管内涂层、氧化层或其它污染物带进炮眼；充填砾石前冲炮眼也会造成粘土膨胀。5.采油过程原油开采过程中，油层砂粒运移，粘土膨胀、无机物沉淀以及石蜡、沥青在井底附近沉淀，都也许造成堵塞。第二节酸化用酸及油井酸化高浓度盐酸处理好处：1.酸-岩反应速度相对变慢，有效半径增大；2.单位体积盐酸可产生较多CO2，有助于废酸排出；3.单位体积盐酸可产生较多CaCl2、MgCl2，克制了HCl分子电离，从而控制了酸-岩反应速度。另外CaCl2、MgCl2还能够提升残酸粘度，既可使酸-岩反应缓速，又有助于悬浮、携带固体颗粒从油气层中排出；4.受到地层水稀释影响较小。盐酸作为酸化液长处：·溶蚀白云岩、石灰岩以及其它碳酸盐岩，能解除高钙泥浆，氢氧化钙沉淀，硫化物及氧化铁沉淀造成近井地带污染，恢复地层渗入率。·作为土酸酸化砂岩前置液或碳酸盐含量较高砂岩酸化液。·是一些酸敏性大分子凝胶破胶剂，用于压裂液或封堵凝胶破胶。·成本低，生成物可溶。盐酸作为酸化液缺点：·与碳酸盐岩反应速度快，尤其是高温深井。由于油气层温度高，盐酸与油气层岩石作用太快，因而处理不到油气层深部。·盐酸对金属腐蚀严重。H2S含量较高井，用盐酸处理易引起钢材氢脆断裂。二、土酸及多组分酸在岩层中含泥质较多，含碳酸盐较少，油井受钻井液污染堵塞较为严重且滤饼中碳酸盐含量较低情况下，用普通盐酸处理经常得不到预期效果。对于这类油井或注水井多采用10%~15%盐酸和3~8%氢氟酸与添加剂所构成混合酸液进行处理。这种混合酸液通常称为土酸或泥酸。与土酸类似，由两种或两种以上酸构成混合酸称多组分酸，如CH3COOH-HCl、HCOOH-HCl、HCOOH-HF等。这些酸多用于高温地层，即考虑到盐酸成本低，又利用有机酸在高温下缓蚀和缓速作用。HF对砂岩中一切成份都有溶蚀能力，但事实上不能单独使用，而要和盐酸混合配制成土酸，其主要原因下列：1.氢氟酸与硅酸盐类、碳酸盐类反应：2HF+CaCO3=CaF2↓+CO2↑+H2O16HF+CaAl2Si２O8=CaF2↓+2AlF3+2SiF4↑+8H2O6HF+SiO2=H2SiF6+2H2OCaF2在酸液浓度高时处于溶解状态，当酸液浓度减少后，会沉淀出来。酸液中含有HCl时，依托HCl维持酸液在较低pH值，以提升CaF2溶解度。而反应生成氟硅酸在水中可离解为H+和SiF62-，SiF62-又能和地层水中Ca2+、Na+、K+、NH4+等离子相结合，生成CaSiF6、(NH4)2SiF6易溶于水，不会产生沉淀，而生成Na2SiF6及K2SiF6均为不溶物质，会堵塞油气层。因此在酸化处理过程中，应先将地层水顶走，避免与氢氟酸接触。2.氢氟酸与砂岩中各种成份反应速度各不相同氢氟酸与碳酸盐