酸化压裂作业中的油层保护技术 培训辅导讲义.docx

1、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，

2、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

3、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：KrKwKoSw（%） 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

4、.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

5、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、K2Si

6、F6、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

7、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71C13%柠檬酸93C0.2%柠檬酸 + 醋酸65C柠檬酸0.2%, 醋酸13%乳酸38C13%葡萄糖65CEDTA93C0.10.3%NTA93C0.10.3%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

8、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

9、；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

10、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10001500200025003000350040000.40.8mm福州砂2230.40.8mm兰州砂2220.81.2mm兰州砂111230.81.2mm福州砂11130.40.8mm唐山陶粒21110.40.8mm成都陶粒21110.30.5mm唐山陶粒2110.81.2mm唐山陶粒321120.40.8mm玻璃珠212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。