酸化压裂作业中的油层保护技术 培训辅导讲义.docx
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酸化压裂作业中的油层保护技术培训辅导讲义
酸化作业中的油层保护技术
（辅导讲义）
一、酸化的作用
第一步：
注酸
地层
第二步：
酸化后返排
正面作用：
通过溶蚀地层岩石颗粒、胶结物、地层孔隙中的堵塞物，起到疏通喉道、增大渗透率的作用。
反面作用：
各种反应产物将堵塞地层喉道、降低渗透率。
如果正面作用大于反面作用，酸化见效；如果反面作用大于正面作用，则酸化对地层产生损害。
焦点：
充分发挥酸化的正面作用（搞好酸化设计、酸液配方），充分限制酸化的负面作用（控制酸化过程中的地层损害）。
酸化的目的：
使受损害的地层恢复原状。
酸液体系：
1、砂岩地层：
主要是HCL，HF，HCL+HF（土酸），甲酸，乙酸，HBF4，磷酸，各类地下自生HF等。
2、碳酸盐岩地层：
主要是HCL，甲酸，乙酸，缓速HCL等。
二、酸化过程中的地层损害
注酸过程为：
注前置液注酸液注后置液（顶替液），
所以酸化过程中的地层损害可能包括：
1）注前置液过程中的损害；
2）注酸液过程中的损害；
3）注后置液过程中的损害；
4）返排过程中的损害。
1、酸液与地层流体的不配伍
酸液与地层原油的不配伍，主要产生酸渣（会给地层带来永久性损害）；
酸液与地层中水的不配伍，产生沉淀。
2、酸液与地层岩石的不配伍
酸液引起粘土矿物膨胀；
酸液的冲刷及溶解作用造成微粒运移；
酸液溶解含铁矿物产生不溶物（特别是反应后产生的Fe2+与Fe3+会产生二次沉淀）；
酸化后产物的结垢（如酸化后未及时排液或凡排不彻底时，Ca2+重新结垢）；
酸化后岩石润湿性发生反转：
水润湿的变为油润湿，从而使产量下降；
酸化后形成乳化液堵塞地层；
酸化产生液堵（井筒附近地层含水饱和度增大，引起油相或气相渗透率下降），水锁损害地层，见下图：
Kr
Kw
Ko
Sw（%）
如图所示，随含水饱和度Sw增大，油相有效渗透率Ko
下降，而水相有效渗透率Kw增大。
3、酸化后的二次沉淀产生损害
1）铁质沉淀
随酸化反应的进行，特别是酸液变为残酸时，三价Fe3+
在PH值变为2.2时以Fe（OH）3的形式产生沉淀。
当PH值变为3.2时，Fe3+完全沉淀。
在PH值变为1.9时，FeS开始沉淀。
当PH值变为3.55时，完全沉淀。
2）HF反应产物产生沉淀
CaF2任何时候都以沉淀形式存在；
Na2SiF6，K2SiF6，Na3AlF6，K3AlF6任何时候都以沉
淀形式存在；
3）水化硅沉淀。
4、添加剂选择不当造成损害
如发生沉淀、乳化液堵、润湿反转等。
5、酸液滤失造成损害
1）酸液渗入细微的粒间孔道，产生毛管阻力；
2）酸液中的固相颗粒及溶蚀产生的地层微粒堵塞喉道。
6、施工参数选择不当造成损害
1）酸浓度过高，引起两方面的问题，一是缓蚀问题难以
解决，严重腐蚀管材从而引入大量的铁离子造成损害；二是可能大量溶蚀基质颗粒造成骨架破坏（将引起大量出砂或储层坍塌）。
2）对砂岩地层，施工泵压过高或施工排量过大，将引起地层压裂（后果是：
压破遮挡层，引起油井过早见气、见水）。
3）酸液用量过大，会引起溶蚀过度或进入储层太深而不能顺利返排。
7、施工过程产生损害
1）注酸前，地面管线和井筒未清洗或未洗干净，将各类脏物（如铁锈、淤泥等）带入地层，引起深部损害；
2）排液引起的损害，包括排液不及时引起损害、排液速
度不平稳引起损害、排液速度过快或过慢引起损害。
三、酸化过程中的储层保护技术
1、使用合适的酸液浓度
一般通过室内试验确定。
2、在砂岩酸化中使用前置液
前置液的成分：
1215%的HCL。
前置液的作用：
1）隔开地层水，防止HF与地层水中的Ca2+、Na+、K+等反应生成CaF2沉淀、Na2SiF6、K2SiF6、Na3AlF6、K3AlF6等沉淀；
2）预先溶解含钙、含铁矿物，减少CaF2沉淀的形成，避免浪费昂贵的HF；
3）使粘土和砂粒表面为水润湿，减少乳化液的形成；
4）保持低的PH值，防止Fe（OH）3沉淀和水化硅的形成，水化硅——Si（OH）4+nH2O。
3、使用与油气层岩石和流体相配伍的酸液和添加剂
见下表1：
表1酸液和添加剂选用表
油气层岩性特点
配伍的酸液或添加剂
保护油气层之目的
碳酸盐岩
不能用土酸
避免生成CaF2沉淀
伊—蒙间层矿物含量高
必须加防膨剂
抑制粘土膨胀、运移
绿泥石含量高
加铁离子稳定剂
防止产生Fe（OH）3沉淀
原油中胶质、沥青质含量高
采用互溶剂（乙二醇丁醚）土酸
减少酸渣的生成
砂岩地层
破乳剂不能用阳离子表面活性剂
避免地层变为油润湿
高温地层
耐高温缓蚀剂
避免缓蚀剂失效
铁离子稳定剂见表2。
表2铁离子稳定剂选用表
稳定剂
使用条件
用量
醋酸
71C
13%
柠檬酸
93C
0.2%
柠檬酸+醋酸
65C
柠檬酸0.2%,醋酸13%
乳酸
38C
13%
葡萄糖
65C
EDTA
>93C
0.10.3%
NTA
>93C
0.10.3%
Erythorbic酸
对Fe3+稳定效率高，不受温度限制
2.4g/L
注：
EDTA为乙二胺四乙酸（钠、钾）；
NTA为氮川三乙酸（钠、钾）。
此三条的实际意思是：
必须通过室内实验确定合理的酸液配方。
4、及时排液
一般要求注完顶替液后立即返排（要求关井反应的除外），同时返排速度合理、平稳。
压裂作业中的油层保护技术
一、压裂的作用
压裂的作用体现在：
1、渗流方式得到改善，由径向渗流变为线性渗流。
2、渗流面积大大提高，增大倍数为（假定缝高=地层厚度）：
4LH2RwH=2LRw。
显然，具有较高导流能力的裂缝越长越好。
3、产生的裂缝可能沟通远处的高渗透区。
二、压裂过程中的损害
从注液过程来看：
损害体现在4个方面：
1、粘土膨胀与颗粒运移损害
水基压裂液中的水进入地层，引起粘土膨胀（水敏损
害）和水锁损害；粘土颗粒被压裂液分散后出现颗粒运移（速敏损害）。
2、机械杂质引起堵塞损害。
机械杂质的来源有：
1）压裂液基液携带的不溶物；2）成胶物质携带的固体
颗粒；3）降滤失剂或支撑剂携带的固相微粒；4）油气层岩石因压裂液浸泡、冲刷而脱落下来的微粒；5）压裂液从地面管线及井筒中冲刷下来的各类赃物（铁锈、淤泥、胶质、沥青等）。
3、原油引起的乳化损害
原油与压裂液相遇，发生乳化损害。
4、支撑裂缝导流能力的损害
对支撑剂的技术要求：
1）密度低；2）粒径均匀；3）强度高；4）圆、球度高；5）杂质含量少。
因此，支撑剂选择不当，必然产生损害。
此外，压裂液残渣在返排时堵塞支撑剂层造成损害。
三、压裂过程中的保护油气层技术
1、选择配伍的压裂液（表1）表1
油气层特点
选用压裂液
添加剂及其他
水敏性油气层
油基压裂液；水基泡沫压裂液
防膨剂
低孔低渗透油气层、返排差的油气层
无残渣或低残渣压裂液；
滤失量低的压裂液；
返排能力强的压裂液（泡沫压裂液）
表面活性剂
高温深层
耐温抗剪压裂液；
密度大、摩阻低的压裂液
满足经济要求
2、选择合理的添加剂（表2）表2
添加剂
性能
PH值调节剂
PH值1.514，控制增稠剂水解速度、交联速度、控制细菌生长
降滤失剂
控制压裂液滤失量，提高砂比，防止水敏性储层、泥岩、页岩粘土的膨胀和迁移
降阻剂
降低摩阻
粘土稳定剂
稳定粘土
冻胶稳定剂
5%甲醇、硫代硫酸钠，调高PH值、稳定冻胶
破胶剂
淀粉酶、过硫酸铵，压裂后返排破胶
防乳、破乳剂
防乳、破乳
防泡、消泡剂
异戊醇、二硬脂酰乙二胺、磷酸三丁脂、烷基硅油、8812、J350、8001等，用于防泡、消泡
杀菌剂
甲醛、BS、BE115、硫酸铜等，用于杀菌
同时，要求各添加剂之间不发生沉淀反应、成本合理。
3、选择合理的支撑剂（表3）
表3支撑剂选用表
支撑剂
地层深度（米）
及型号
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0.40.8mm福州砂
2
2
3
0.40.8mm兰州砂
2
2
2
0.81.2mm兰州砂
1
1
1
2
3
0.81.2mm福州砂
1
1
1
3
0.40.8mm唐山陶粒
2
1
1
1
0.40.8mm成都陶粒
2
1
1
1
0.30.5mm唐山陶粒
2
1
1
0.81.2mm唐山陶粒
3
2
1
1
2
0.40.8mm玻璃珠
2
1
2
注:
1---最优先选用;2---次优先选用;3---最后选用。
4、搞好压裂设计及施工。
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