酸化工艺技术介绍

酸化工艺技术介绍QHD32-6&BZ25-1机采井一体化服务项目组二零一二年六月22一、油水井堵塞伤害主要类型二、主要酸处理工艺技术四、酸化设计四、酸化施工中的质量控制三、酸化设计目录33油水井堵塞的原因很多，主要有钻井、固井、完井、试注、修井、压裂、酸化等造成污染，地层变化，地层原始孔隙受损或外来物堵塞喉道，渗透率下降。从堵塞物性质上主要分为泥浆颗粒堵塞、粘土膨胀、次生矿物沉淀，有机垢堵，无机垢堵，乳化堵塞、水锁、润湿性反转、注入流体携微粒堵塞、地层内微粒运移、粘土矿物酸敏水敏造成的膨胀粉碎、细菌作用、出砂等。油井堵塞的原因有两种，一是作业大修过程中由于泥浆压井造成近井地带泥浆污染，二是地层由于长期生产近井地带受到地层内部物源堵塞。水井堵塞的主要原因是回注污水水质不达标对油层造成伤害，近井地带堵塞。一、油水井堵塞伤害主要类型44油井堵塞与注水井堵塞的本质区别在于：1、油蜡、胶质、沥青等有机成份的明显增加；2、检换泵作业压井泥浆的严重污染；3、井下压力低，物质流动性差；4、堵塞物质成分更加复杂难于判别。对于油井的特殊性，油井解堵增产技术在配方上和工艺工序上进行了充分考虑。油水井堵塞的本质区别55在注水井选井对象主要是两大类型：第一类是全井欠注的注水井。表现为前期注水效果较好,由于在注入过程中产生了污染,影响了注入效果；第二类是根据分层测试资料，有个别小层欠注，严重影响注入效果的井。具体原则如下：1、实注量低于配注量60%的井。2、压力较高（顶破裂压力注入），视油层渗透率及连通情况，优先上解堵，效果不好可上增压。3、增压改造过的油层，见效后注入量逐渐下降，原则上不上压裂，而上解堵或酸化措施。4、分层井测试资料表明有小层严重欠注的井，针对欠注层解堵。5、套管情况不好，上不了增压的欠注井需要解堵。注水井选井原则66因各种原因造成油井堵塞，产量下降，采取相应的解堵措施解堵，以保证油井恢复正常的生产。（1）泵况正常、连通水井注入正常的，产量下降的井。（2）各类作业措施井施工后，发生产量突降的井。（3）产液量低于正常生产产液量70％的井。油井选井原则77一、油水井堵塞伤害主要类型二、主要酸处理工艺技术四、酸化施工中的质量控制三、酸化设计目录88酸化是油井增产，水井增注的重要措施。它是通过井眼向地层注入一种或几种酸液，利用酸液能溶解岩石中所含盐类物质（岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等）的特性，扩大近井地带油层的孔隙度，提高地层渗透率，改善油、气流动状况，以增加油气产量的一种增产措施。酸化工艺99酸化工艺类型酸化措施主要有三种类型,即酸洗、基质酸化和压裂酸化。酸洗：主要用于砂岩、碳酸盐岩油气层的表皮解堵及疏通射孔孔眼。基质酸化：在低于储集层岩石破裂压力下将酸液挤入储集层孔隙空间，使酸液沿径向渗入地层而溶解地层孔隙空间内的颗粒以及其他堵塞物，扩大孔隙空间而恢复和提高地层渗透率。主要用于解除钻井、完井、大修等入井液体及产水沉积物在近井地带的伤害，对严重堵塞井的处理效果很好。压裂酸化：沟通井筒附近高渗带或其他裂缝系统、清除井壁附近污染、增大油气向井流通面积、改善油气向井流动方式和增大井底附近渗流能力。分为普通酸压和前置液酸压。主要应用于碳酸盐含量高的砂岩油藏和碳酸盐油藏。1010盐酸酸化工艺、土酸酸化工艺、有机复合酸酸化工艺、低伤害酸酸化工艺、热化学复合酸化工艺、CLO2氧化解堵工艺、暂堵酸化工艺、分层酸化工艺等技术，基本上能满足油田各类油井解堵的需要。酸化工艺类型1111原理及用途盐酸酸化工艺配方：8-15％HCL+各种添加剂;原理:通过HCL与地层岩石中的CaCO3、CaMg（CO3）2、Fe2O3等矿物及堵塞物反应生成可溶性盐，从而达到解堵的目的。适应范围：主要用于钙质胶结的油藏解除灰岩、白云岩及铁质类堵塞物，也可用于井筒管柱及炮眼清洗。1212土酸酸化工艺原理及用途配方：（8-15）%HCL+（2-5）%HF+各种添加剂。原理：利用HF与石英（SiO2）、长石（NaALSi3O8），粘土[AL2SiO10(OH)2]反应生成可溶性盐，以达到解堵的目的。适应范围：主要用于砂岩储集层的解堵酸化施工，解除近井地带的粘土、灰质及部分硅质堵塞，恢复和提高近井地带渗流能力。2HF+CaCO3=CaF2↓+CO2↑+H2O16HF+CaAl2Si2O8=CaF2↓+2AlF3+2SiF4↑+8H2O6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O1313氟硼酸酸化工艺配方：硼酸（H3BO3）、氟化铵（NH4.HF）及盐酸（HCL）原理：HBF4+H2OHBF3OH+HFHBF3OH+H2OHBF2(OH)2+HFHBF2(OH)2+H2OHBF(OH)3+HF氟硼酸在水中的水解是分步进行的，第一步水解最慢，决定了整个水解过程。所以凡是氟硼酸能到达的地方都有HF生成。因此氟硼酸酸化能够深穿透。此外氟硼酸能将粘土及其他微粒融合为惰性粒子，原地胶结，起到稳定粘土的作用，可降低粘土膨胀或分散。一般与盐酸、土酸联合使用。原理及用途氟硼酸酸化工艺具有如下特点：1、水解反应速度主要受HBF4浓度、溶液酸度和温度控制。2、可以防止粘土及其他颗粒运移、降低阳离子交换容量，减小粘土水敏性。3、氟硼酸对地层岩石伤害小得多。适应范围：用于砂岩油气层的深穿透酸化施工。1414有机复合酸酸化工艺配方：由盐酸、甲酸、乙酸、NH4F、NH4CL及添加剂等多种成分组成。原理：利用有机酸的弱酸性、反应速度慢的特点，来达到深部酸化的目的，同时具有长时间保持低PH值和络合Fe3+、Ca2+、AL3+离子的功能，因此能有效地防止Fe(OH)3、CaF2、AL(OH)3等二次沉淀的生成。通常与盐酸、土酸配合使用。适应范围：主要用于解除地层深部的泥质、灰质堵塞。原理及用途1515低伤害酸酸化工艺配方：主要由H3PO4及各种添加剂组成。原理：H3PO4H2PO4-+H+H2PO4-HPO42-+H+HPO42-PO43-+H+CaCO3+2H3PO4=Ca(H2PO3)2+H2O+CO2↑利用H3PO4的多级电离，第二级反应及第三级反应电离度低的特点，从而延缓酸液反应速度，保持较低PH值，达到深部解堵的目的，同时与Ca2+、Fe3+可络合生成Ca(H2PO4)2、H3[Fe(PO4)2]可溶性络合物，具有较好的防止酸化二次伤害的功能，通常与盐酸、土酸配合使用。适应范围：主要用于地层深部改造和解除地层深部堵塞，特别适合于处理钙质含量高的砂岩或灰岩储集层。原理及用途序号项目指标1外观均匀、无沉淀液体2水溶性与水互溶3密度（20℃），g/cm3≥1.164表面张力（30℃），mN/m≤355界面张力（30℃），mN/m≤3.06腐蚀速度（90℃），g/(m2.h)≤57脱水率（90℃、4h），%≥908防淤渣能力无淤渣9防残酸中Fe(OH)3沉淀能力，mg/L≥50010CaF2沉淀质量，g≤0.511溶蚀率（90℃、4h）对玻片，％≥5对大理石块，％5～10主要性能指标从性能指标可看出，低伤害酸比常规土酸缓速作用强，对地层骨架破坏小。低伤害酸对铁离子络合的能力强。因此说明它有着较强的消除Fe(OH)3二次沉淀的能力。对硅质、灰质砂岩的缓速作用良好，并且能降低氟化钙的生成，减小对地层的二次伤害。1616处理液配方及用量：预处理液：预处理液一般用10%15%盐酸加入缓蚀剂等添加剂，每m处理层用量0.6m31.2m3；低伤害酸处理液：把低伤害酸用清水按1：41：6的比例稀释后即可，每m处理层段用量1.0m32.5m3；顶替液：顶替液用活性水或清水，用量以把酸顶替入油层中为宜。现场施工工序：酸化时应彻底洗井→替、挤盐酸预处理液→挤低伤害酸处理液→顶替酸液进地层→油井酸化时，挤完酸即可排液投产（水井酸化如不排酸可接着注）。1717热化学复合酸化工艺配方：热化学解堵剂由亚硝酸钠、硝酸铵、酸性催化剂及分散剂组成原理：利用亚硝酸钠与硝酸铵反应产生大量热量、气体，配合表面活性剂溶解蜡、胶质、沥青质等有机重质物沉淀，达到清洗地层，解除堵塞的目的，一般与盐酸、土酸配合使用。适应范围：主要用于解除以有机垢堵塞为主的地层伤害。原理及用途1818配方：CLO2氧化解堵剂＋添加剂原理：利用CLO2超强的氧化性可降解有机高分子聚合物和杀灭细菌，解除有机高分子聚合物及细菌造成的污染堵塞伤害。适应范围：主要用于解除以高分子聚合物及细菌堵塞为主的地层伤害。CLO2氧化解堵工艺原理及用途1919暂堵酸化工艺暂堵酸化是用携带液将暂堵剂带入井内封堵高渗层，然后挤酸，酸化中低渗层或者将暂堵剂加入酸液中一起挤入地层，暂堵剂首先进入高渗透层迫使后来酸进入中低渗透层、堵塞严重层，从而达到暂堵酸化的目的。暂堵酸化主要用于主动层、次动层认识不清、且层段之间间隔小，不能用封隔器封隔的非裂缝多层油井的解堵。用暂堵剂酸化，可以避免用封隔器酸化卡不准、套管变形封隔器下不去等缺点，国内外都发展该项技术，一般分为固态暂堵剂和液态暂堵剂。原理及用途2020封隔器分层工艺一般可分2-3层，封隔器分层是用封隔器将射孔层段分离开来，按设计液量分别注入处理层段。利用Y341－114封隔器配套滑套开关，可实现最多三套油层的分层酸化，主要适用于层段间岩性不同或地层渗透性、原油粘度差异明显，井段长且层段之间能用封隔器进行封隔的油井的解堵，该技术可人为的控制各层段的解堵液类型和用量，从而实现改善低渗次动层渗透性，彻底解除油层堵塞的目的。分层酸化工艺原理及用途施工步骤上油层下油层套管油管滑套开关2Y341-114封隔器喷砂器1球座下入施工管柱投球，封隔器坐封打开喷砂器1酸化下油层投球打开滑套开关2酸化上油层2121酸液作为一种通过井筒注入地层并能改善储集层渗透能力的工作液体，无论盐酸或是土酸都具有很强的腐蚀性，酸化时对井下管柱及生产设备具有一定的损坏作用，必需根据储集层条件和工艺要求加入一定量的化学添加剂（缓蚀剂、防乳化剂、表面张力降低剂和铁离子稳定剂），以减少酸对管柱的腐蚀作用、乳化堵塞和胶态氢氧化铁的形式沉淀的产生，改善和提高酸液体系性能，保证施工效果。酸液添加剂2222缓蚀剂无论是盐酸还是氢氟酸对钢材都有很强的腐蚀作用，为保证施工安全，保护油气井的井口装置和井下设施，注入酸液对钢材的腐蚀速度必须控制在允许的安全标准之内。我国的规定如下表所示。国内外都规定，在有效缓蚀时间内不允许产生“点蚀”（或坑蚀）现象。我国酸化允许腐蚀速度规定100＞15080121-15040≤120允许腐蚀速度g/（m2/h）井温oC缓蚀剂主要有无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两大类。油井酸化缓蚀剂一般为有机缓蚀剂，它一部分是容易被金属表面吸附的极性基（亲水基），另一部分是疏水的有机原子团。如吡啶类、炔醇类、咪唑啉类和季铵盐类。缓蚀机理就是通过物理吸附或化学吸附而吸附在金属表面，从而把金属表面覆盖，使其腐蚀得到抑制。2323粘土稳定剂在酸化设计中粘土稳定剂选择是关系到酸化效果的一项重要内容。在酸液中加入粘土稳定剂的作用是防止酸化过程中酸液引起储层中粘土膨胀、分散、运移造成对储层的污染伤害。常用的粘土稳定剂有简单阳离子类、无机聚阳离子类、聚季铵盐类。2424铁离子稳定剂许多地层本身含油菱铁矿、赤铁矿以及其他的富铁矿物，整个酸化期间，铁以两种形式出现：二价铁离子和三价铁离子，二价铁离子在PH值为5.0时形成氢氧化亚铁沉淀，三价铁离子在PH值约为2.5时开始形成氢氧化铁沉淀，到PH值约为3.5时全部沉淀出来，铁离子沉淀物会产生地层伤害、干扰缓蚀剂和其他添加剂效果，因此需要加入铁离子稳定剂以减少或避免沉淀。铁离子稳定剂稳定机理是能与酸液中的铁离子结合生成能溶于水的络合物，从而减少了氢氧化铁沉淀的机会。在酸化作业中一般用冰醋酸或柠檬酸作铁离子稳定剂，冰醋酸能与酸液中的铁离子结合成能溶于水的六乙酸铁络离子，其反应如下：Fe3++6CH3COO——→[Fe(CH3COO)6]3—正因为铁离子和醋酸根的结合能力，要比铁离子和氢氧根的结合能力强，所以酸液中的铁离子优先与和醋酸根结合。2525互溶剂在酸液进入油、气层后