【7A文】砂岩储层多氢酸酸化技术.ppt

砂岩储层多氢酸酸化技术,,汇报提纲,一、多氢酸研究背景 二、多氢酸酸化机理研究 三、多氢酸的性能评价 四、多氢酸酸化用量设计 五、多氢酸现场应用效果,,酸化是砂岩储层投产与增产的重要技术措施 砂岩储层酸化目前面临的最大问题是选择优质的酸液体系 若砂岩储层酸化液体系不好，砂岩储层的复杂性将会导致生成二次反应产物沉淀问题 此外，砂岩储层深部酸化问题也需要寻求一种能够有效深穿透的酸液体系一、多氢酸研究背景,,1、酸液回顾,,PPAS,,有缓速作用，可以解除硫化物，腐蚀产物及碳酸盐类堵塞物pH值较高, 也有生成氟硅酸盐沉淀堵塞地层的可能性氟硼酸,,该体系可以控制粘土膨胀和微粒运移；避免了土酸处理后生成六氟硅酸钾沉淀的缺点；缓速作用，穿透距离较大 有机土酸,,适合高温井，可以减小油管的腐蚀速度；还可以减少形成酸渣的趋势该体系对粘土的溶蚀能力不强BRMA,,高温井而不用担心腐蚀问题，可以不加缓蚀剂 容易生成氟硅酸的碱金属沉淀，堵塞地层SGMA,,适合泥质砂岩储层，成功的处理可获得较长得稳产期关井时间较长，选择添加剂得难度大，工艺不当造成二次污染工作液的成本低，穿透深度较大工艺较复杂，溶解能力较低SHF,,,土酸,优点：工艺简单，成本不高。

缺点：穿透距离短；容易产生二次沉淀一、多氢酸研究背景,,,,原因,,,（1）粘土的表面积通常是石英的数百倍甚至上千倍；大多数酸液将消耗在与粘土的反应中，而不是消耗在与石英颗粒的反应中，酸液的活性穿透深度较小2）氢氟酸和粘土反应将生成各种二次沉淀3）普通酸液添加缓速剂来达到缓速和增加穿透深度的目的，但是会造成地层油湿，影响油气渗流4）胶结疏松的砂岩储层，普通酸液对作为胶结物粘土的过度溶蚀，导致地层松散，甚至垮塌的不良后果2、造成酸化处理效果不佳的原因,一、多氢酸研究背景,,国外现状与发展： 1996年，Di Lullo等人提出多氢酸；获得专利，东南亚、新西兰、尼日利亚等国家的油田应用成功 1998年10月至2000年期间，文莱的壳牌石油公司，先后对多口砾石充填井的酸化解堵取得成功一、多氢酸研究背景,国内现状与发展： 西南石油大学赵立强教授已完成室内研究工作，并已进入现场实施汇报提纲,一、多氢酸研究背景 二、多氢酸酸化机理研究 三、多氢酸的性能评价 四、多氢酸酸化用量设计 五、多氢酸现场应用效果,,二、多氢酸酸化机理研究,1、 多氢酸的基本性能,,R1╲ ∕R—R4 R2—C—P（=O） R3∕ ╲O—R5,其中：R、R1、R2、R3可能是氢、烷基、芳基、膦酸脂、磷酸脂、酰基、胺、羟基、羟基基团等。

R4、R5可能是由氢、钠、钾、铵或有机基团组成多氢酸体系是用一种复合膦酸与氟盐反应生成HF，这种新型复合膦酸含有多个氢离子，因此被称为“多氢酸”(Multi-Hydrogen Acid)多氢酸有多个氢离子，可以在不同化学计量条件下分解多氢酸的结构通式如下：,多氢酸的电离指标pK值,属于中强酸,,,八个温度点多氢酸的氢离子平均浓度为11.42mol/l，缓慢释放氢离子的能力强，,二、多氢酸酸化机理研究,1、 多氢酸的基本性能,,,,,,,多氢酸逐级电离出氢离子,与氟盐反应生成HF,HF与砂岩储层矿物反应,,一级电离 二级电离 三级电离 四级电离 五级电离,,,二、多氢酸酸化机理研究,2、多氢酸酸化原理,,,物理吸附,,多氢酸更容易吸附在粘土表面这是由于在砂岩储层，粘土的比表面积最大化学吸附,化学吸附也易于作用在含钙、铁、铝成分较高的粘土和填充物上 多氢酸与粘土反应在粘土表面生成铝硅膦酸盐的“薄层”吸附作用可以减缓酸液与粘土的反应速度,二、多氢酸酸化机理研究,3、多氢酸的缓速机理研究,,,二、多氢酸酸化机理研究,3、多氢酸的缓速机理实验验证,12%HCL+3%HF,3%HCL+12%多氢酸,9%氟硼酸+12%HCL,3%乙酸+12%多氢酸,,几种酸液与粘土反应,,未反应的蒙脱土粉末,,土酸与蒙脱土反应,二、多氢酸酸化机理研究,3、多氢酸的缓速机理研究,,多氢酸与蒙脱土反应,,氟硼酸与蒙脱土反应,从扫描图片发现，多氢酸与蒙脱土反应,在粘土的表面形成了“薄层”，减缓酸液体系对粘土矿物的反应速度。

而氟硼酸的图片发现，氟硼酸体系与蒙脱土反应之后，析出薄片状的绿泥石晶体土酸与蒙脱土反应之后的扫描图片未见任何晶体析出二、多氢酸酸化机理研究,4、多氢酸抑制二次沉淀机理,酸化过程中可能生成的沉淀,多氢酸抑制沉淀机理,（1）多氢酸对溶液中多价金属离子具有的络合能力，在很低的浓度下将Ca2+、Al3+、Fe2+、Fe3+等多价金属离子“螯合”于溶液中，从而使一些容易生成沉淀的金属离子保持溶液状态2）多氢酸对Ca2+、Na+、K+、NH4+之类的离子有很强的吸附能力因此，在有多氢酸存在的溶液环境中，Ca2+、Na+、K+、NH4+之类的离子就很难有机会与F-、SiF62-形成氟盐沉淀和氟硅酸盐沉淀二、多氢酸酸化机理研究,4、多氢酸抑制二次沉淀机理实验验证,（1）氟化物沉淀实验 盐水由2%KCl、2%NaCl、2%CaCl2、2%MgCl2以及蒸馏水组成 多氢酸对氟化物沉淀均有良好的抑制作用二、多氢酸酸化机理研究,4、多氢酸抑制二次沉淀机理实验验证,（2）硅酸盐沉淀实验,用自来水配制100mg/L的CaCl2、40mg/L的MgCl2、40mg/L的AlCl3、100mg/L 的NaHCO3的盐水。

将酸液与盐水等体积混合，在一小时内分三次加入2.9‰的硅酸钠溶液1ml多氢酸对硅酸盐沉淀均有良好的抑制作用汇报提纲,一、多氢酸研究背景 二、多氢酸酸化机理研究 三、多氢酸的性能评价 四、多氢酸酸化用量设计 五、多氢酸现场应用效果,,三、多氢酸的性能评价,1、 多氢酸对石英的溶蚀性能,系列1：12％多氢酸＋3%有机酸； 系列2：12％多氢酸＋3%HCL； 系列3：12%HCL+3%HF； 系列4：12％多氢酸＋3%有机酸,多氢酸系列对石英的溶蚀率比土酸体系高； 添加有机酸的多氢酸系列比添加HCL的多氢酸系列溶蚀率高三、多氢酸的性能评价,2、 多氢酸对碳酸钙的溶蚀性能,12％多氢酸与碳酸钙的溶解曲线,土酸和氟硼酸与碳酸钙 反应曲线,多氢酸与碳酸钙反应过程中，氢离子浓度基本保持恒定的较高水平，而土酸和氟硼酸与碳酸钙反应到20分钟时，氢离子浓度就下降到1.0mol/l，成为残酸，失去反应活性 多氢酸有利于保持溶液的低PH值，同时，多氢酸可以电离出充足的氢离子，与氟盐反应生成氢氟酸三、多氢酸的性能评价,3、 多氢酸与添加剂的配伍性实验,多氢酸与缓蚀剂、粘土稳定剂、破乳剂、助排剂、铁离子稳定剂等在室内和90 ℃的条件下，都具有较好的配伍性,,三、多氢酸的性能评价,4、 多氢酸与氟硼酸的配伍性实验,多氢酸与氟硼酸酸液的配伍性良好，均没有发现沉淀和分层现象，这两种酸液体系可以联合使用。

三、多氢酸的性能评价,5、 多氢酸的岩心流动实验,用土酸氟硼酸混合体系和氟硼酸体系处理效后，渗透率比值在1.0左右而多氢酸的三组试验都表明，多氢酸可以取得较好的酸化处理效果，渗透率比均大于2.0塔里木油田岩心流动试验,油田概况,,TZ12油田属于中等孔隙度、低渗且非均质性严重，具有一定边水的高密度、高粘度大型常规稠油油藏TZ12油田是主要以石英和长石为主的典型砂岩储层，石英平均含量63%；长石平均含量37.5%油藏为正常的温度压力系统，油藏压力为50.8 MPa，压力系数为1.1，油藏平均温度为114℃油藏孔隙度在9%～12%之间，渗透率在10-3μm2～10-4μm2之间，为中孔、低渗储层TZ12油田的地层水为CaCl2型，总矿化度为78008～107543ppm，pH值6～7效果不佳,良好的解堵以及增产效果,,,多氢酸具有良好的解堵和增产效果，而氟硼酸的解堵效果不是很好塔里木油田岩心流动试验,,汇报提纲,一、多氢酸研究背景 二、多氢酸酸化机理研究 三、多氢酸的性能评价 四、多氢酸酸化用量设计 五、多氢酸现场应用效果,,四、多氢酸酸化用量设计,储层含油气饱和度高、储层能量较为充足,产层受污染的井,邻井高产而本井低产的井,在钻井过程中油气显示好试油效果差的井层,产层应具有一定的渗透能力,油、气、水边界清楚,固井质量好和井况好的井,,酸化选井选层原则,,四、多氢酸酸化用量设计,1、 施工用量确定,（1）前置液,①溶解Rd范围内的方解石体积：,根据溶解力X的定义，溶解所需的盐酸体积为：,②清除碳酸盐后，井筒酸化半径内的孔隙体积为：,③所需注入的盐酸的总体积为：,,,四、多氢酸酸化用量设计,1、 施工用量确定,（2）处理液,①经验公式：,其中一种是经验公式方法，另一种是设计计算方法。

②设计计算方法可以据解堵的时间反算：,,,四、多氢酸酸化用量设计,1、 施工用量确定,（3）后置液,顶替液的体积按照井筒容积附加一定余量确定:,（4）顶替液,,汇报提纲,一、多氢酸研究背景 二、多氢酸酸化机理研究 三、多氢酸的性能评价 四、多氢酸酸化用量设计 五、多氢酸现场应用效果,,五、多氢酸现场应用效果,1、油田情况概述,油田概况,,渤中油田属于构造复杂，曲流河沉积相，具有一定边底水的高密度、高粘度大型常规稠油油藏长石砂岩储层，碎屑颗粒以长石、石英为主，石英平均含量为50.6%，长石平均含量为38.9%，填屑物主要为水云母泥质及结晶高岭土油藏为正常的温度压力系统，油藏压力为11.45-16.24 MPa，压力系数为0.998-1.009，油藏温度为60-75℃之间油藏孔隙度平均值为30%，渗透率平均值1.750m2，为高孔、高渗储层渤中油田的地层水为重碳酸氢钠型，总矿化度为3799mg/L， 氯离子含量为1648mg/L，PH值为6.5五、多氢酸现场应用效果,2、酸化前生产状况,,3、酸液设计,,,五、多氢酸现场应用效果,4、酸化施工曲线,,,五、多氢酸现场应用效果,5、酸化效果分析,E11井酸化前后产液量曲线,E11井酸化前后产油量曲线,E11井酸化前后含水率曲线,E11井酸化前后产水量曲线,,,,五、多氢酸现场应用效果,5、酸化效果分析,酸化前,酸化前,酸化后,酸化后,产液量从35.8 M3/d上升到74.8 M3/d，增加110.0%,产油量从14.6 M3/d上升到57.2 M3/d ，增加291.0%,东辛采油厂辛47断块DXX47X56井应用,DXX47X56井2002.8.19转注后吸水能力较差，2008.9套窜关（351.96-361.59m），对应3口油井平均日液4.6方，动液面1500米，能量差，DXX47X56急需扶停增注。

五、多氢酸现场应用效果,DXX47X56井注水沙二11-12，2009.7.29小修扶停后19MPa、日注18方吸水能力较差，分析其原因为该井泥质含量高（13.5%）和渗透率低（110mD），为低渗高泥质储层酸化增注考虑泥质含量高、比表面积大（几十m2/g），常规酸化时酸岩反应过程中大量酸液被粘土消耗，酸化有效作用距离短五、多氢酸现场应用效果,东辛采油厂辛47断块DXX47X56井应用,2009.7.31酸化现场应用， 施工压力18↓12MPa，措施后油压0.5MPa日注水35方，目前油压2MPa日注45方，有效期待进一步观察五、多氢酸现场应用效果,东辛采油厂辛47断块DXX47X56井应用,,结 论,多氢酸体系是由一种膦酸复合物和氟盐反应生产氢氟酸的酸液体系，具有如下特点： (1) 多氢酸含有多个氢离子，可以在不同的PH值条件下，缓慢电离出氢离子，提供充足的氢离子与氟盐反应生产氢氟酸多氢酸在岩石矿物反应过程中，可以保持溶液的氢离子浓度在较高的水平，有利于阻止各种沉淀的生成 (2) 多氢酸酸液体系对石英具有较高的溶蚀率，在氢氟酸浓度相同的情况下，多氢酸体系的溶蚀。