酸化過程中的儲(chǔ)層傷害及儲(chǔ)層保護(hù)ppt課件

1、主講：陳冀嵋主講：陳冀嵋西南石油學(xué)院酸化室西南石油學(xué)院酸化室2019.92019.9Chjmvip.sinaChjmvip.sina概述 砂巖儲(chǔ)層酸化主要運(yùn)用土酸，即砂巖儲(chǔ)層酸化主要運(yùn)用土酸，即HFHF和和HClHCl的混合液，的混合液，其它運(yùn)用的多數(shù)酸液，如氟硼酸、濃縮土酸、膠束土其它運(yùn)用的多數(shù)酸液，如氟硼酸、濃縮土酸、膠束土酸、互溶土酸、地下生成酸等，其主體部分都是酸、互溶土酸、地下生成酸等，其主體部分都是HFHF、HClHCl，都是利用，都是利用HClHCl溶解砂巖儲(chǔ)層中的鈣質(zhì)成分，利用溶解砂巖儲(chǔ)層中的鈣質(zhì)成分，利用HFHF溶解砂巖中其它膠結(jié)物或基質(zhì)。溶解砂巖中其它膠結(jié)物或基質(zhì)。 酸化施

2、工過程中，由于設(shè)計(jì)及處置不當(dāng)，能夠呵斥酸化施工過程中，由于設(shè)計(jì)及處置不當(dāng)，能夠呵斥嚴(yán)重的儲(chǔ)層損傷，最常見的儲(chǔ)層損傷主要在于酸化后嚴(yán)重的儲(chǔ)層損傷，最常見的儲(chǔ)層損傷主要在于酸化后二次產(chǎn)物的沉淀，酸液與儲(chǔ)層巖石、流體的不配伍以二次產(chǎn)物的沉淀，酸液與儲(chǔ)層巖石、流體的不配伍以及儲(chǔ)層潤濕性的改動(dòng)，毛管力的產(chǎn)生，酸化后疏松顆及儲(chǔ)層潤濕性的改動(dòng)，毛管力的產(chǎn)生，酸化后疏松顆粒及微粒的零落運(yùn)移堵塞，產(chǎn)生乳化等。粒及微粒的零落運(yùn)移堵塞，產(chǎn)生乳化等。分散相當(dāng)穩(wěn)定，但當(dāng)與酸接觸時(shí)，酸與原分散相當(dāng)穩(wěn)定，但當(dāng)與酸接觸時(shí)，酸與原油從油酸界面上開場反響，并構(gòu)成不溶性油從油酸界面上開場反響，并構(gòu)成不溶性薄層，該薄層的凝聚導(dǎo)致酸渣

3、顆粒的構(gòu)成，薄層，該薄層的凝聚導(dǎo)致酸渣顆粒的構(gòu)成，研討闡明，酸液中假設(shè)不參與適當(dāng)?shù)目顾嵫杏戧U明，酸液中假設(shè)不參與適當(dāng)?shù)目顾嵩鼊?，普通都有產(chǎn)生酸渣的危險(xiǎn)，且用酸渣劑，普通都有產(chǎn)生酸渣的危險(xiǎn)，且用酸濃度越高，酸渣生成越多。濃度越高，酸渣生成越多。儲(chǔ)層中水與酸液的配伍性儲(chǔ)層中水與酸液的配伍性 儲(chǔ)層中水與酸接觸帶來的危害，主要反響沉淀問題。儲(chǔ)層中水與酸接觸帶來的危害，主要反響沉淀問題。不思索注入酸液與巖石反響時(shí)，酸與儲(chǔ)層中水接觸產(chǎn)不思索注入酸液與巖石反響時(shí)，酸與儲(chǔ)層中水接觸產(chǎn)生的危害不大，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)闡明，用不同配方的酸液與生的危害不大，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)闡明，用不同配方的酸液與NaHCO3NaHCO3型儲(chǔ)層水反響

4、，型儲(chǔ)層水反響，8080條件下反響小時(shí)，未產(chǎn)條件下反響小時(shí)，未產(chǎn)生不溶物，但冷卻后可見到少量沉淀物，但要留意，生不溶物，但冷卻后可見到少量沉淀物，但要留意， 當(dāng)儲(chǔ)層中水富含當(dāng)儲(chǔ)層中水富含Na+Na+、K+K+、Mg2+Mg2+、Ca2+Ca2+、Fe2+Fe2+、Fe3+Fe3+、Al3+Al3+等時(shí)這些離子有些是原儲(chǔ)層水中本身就存在的，等時(shí)這些離子有些是原儲(chǔ)層水中本身就存在的，有些是由于酸化過程中不斷產(chǎn)生的，酸液特別是有些是由于酸化過程中不斷產(chǎn)生的，酸液特別是HFHF將與這些離子作用而產(chǎn)生有害沉淀物。因此，酸化時(shí)將與這些離子作用而產(chǎn)生有害沉淀物。因此，酸化時(shí)要設(shè)法防止要設(shè)法防止HFHF與儲(chǔ)層

5、水接觸。對于注水井，酸液普通與儲(chǔ)層水接觸。對于注水井，酸液普通不與儲(chǔ)層水接觸，但注入水中假設(shè)含上述離子，也能不與儲(chǔ)層水接觸，但注入水中假設(shè)含上述離子，也能夠發(fā)生沉淀。夠發(fā)生沉淀。二、酸液與儲(chǔ)層巖石的配伍性二、酸液與儲(chǔ)層巖石的配伍性 儲(chǔ)層巖石礦物成分復(fù)雜，儲(chǔ)層巖石礦物成分復(fù)雜，酸液注入后對不同礦物產(chǎn)生的酸液注入后對不同礦物產(chǎn)生的溶解機(jī)理及其作用不同，會(huì)帶溶解機(jī)理及其作用不同，會(huì)帶來不同類型不同程度的儲(chǔ)層損來不同類型不同程度的儲(chǔ)層損傷。粘土礦物普遍存在于油氣傷。粘土礦物普遍存在于油氣儲(chǔ)層中，最常見的是蒙脫石，儲(chǔ)層中，最常見的是蒙脫石，伊利石，混層粘土以伊利石伊利石，混層粘土以伊利石蒙脫石為主、高嶺

6、石以及蒙脫石為主、高嶺石以及綠泥石，不同的粘土礦物其組綠泥石，不同的粘土礦物其組成、構(gòu)造以及理化性質(zhì)不同，成、構(gòu)造以及理化性質(zhì)不同，酸液對其反響亦各異，產(chǎn)生的酸液對其反響亦各異，產(chǎn)生的損傷機(jī)理也不同。損傷機(jī)理也不同。 酸液引起粘土礦物膨脹酸液引起粘土礦物膨脹 酸液注入到含蒙脫石或伊利石酸液注入到含蒙脫石或伊利石/ /蒙脫石含量較高的蒙脫石含量較高的儲(chǔ)層，酸液中水被蒙脫石所吸收，引起這類粘土礦物儲(chǔ)層，酸液中水被蒙脫石所吸收，引起這類粘土礦物的膨脹，特別是高含的膨脹，特別是高含NaNa蒙脫石類粘土，膨脹體積可達(dá)蒙脫石類粘土，膨脹體積可達(dá)6-106-10倍，因此使孔道變窄甚至堵死孔道，使儲(chǔ)層喪失倍，

7、因此使孔道變窄甚至堵死孔道，使儲(chǔ)層喪失浸透性，即使酸液溶解掉部分粘土礦物，也很難抵消浸透性，即使酸液溶解掉部分粘土礦物，也很難抵消其呵斥的損傷。其呵斥的損傷。酸液的沖刷及溶解作用呵斥微粒運(yùn)移酸液的沖刷及溶解作用呵斥微粒運(yùn)移 高嶺石類粘土在儲(chǔ)層中很難結(jié)晶，它高嶺石類粘土在儲(chǔ)層中很難結(jié)晶，它們松散地附著在砂粒外表，隨著酸液沖刷，們松散地附著在砂粒外表，隨著酸液沖刷，剝落下來的微粒將發(fā)生遷移，呵斥孔隙喉剝落下來的微粒將發(fā)生遷移，呵斥孔隙喉道的堵塞，進(jìn)而降低浸透率，伊利石類粘道的堵塞，進(jìn)而降低浸透率，伊利石類粘土在砂巖中可以構(gòu)成大體積的微孔蜂窩土在砂巖中可以構(gòu)成大體積的微孔蜂窩狀這些微孔可以束縛酸中水

8、，有時(shí)在孔狀這些微孔可以束縛酸中水，有時(shí)在孔隙中還可發(fā)育成類似毛狀的晶體，添加了隙中還可發(fā)育成類似毛狀的晶體，添加了孔隙的彎曲性，降低浸透率，酸化過程中孔隙的彎曲性，降低浸透率，酸化過程中或酸化后隨酸液或流體流動(dòng)而破碎遷移，或酸化后隨酸液或流體流動(dòng)而破碎遷移，引起孔道堵塞。引起孔道堵塞。 不論是那類粘土礦物，酸化過程中酸不論是那類粘土礦物，酸化過程中酸溶解膠結(jié)物不同程度的使儲(chǔ)層顆?；蛭⒘Ｈ芙饽z結(jié)物不同程度的使儲(chǔ)層顆?；蛭⒘Ｋ缮?，零落而運(yùn)移堵塞，這些微粒隨酸液松散，零落而運(yùn)移堵塞，這些微粒隨酸液的流動(dòng)攪拌與剩余原油一同構(gòu)成穩(wěn)定的乳的流動(dòng)攪拌與剩余原油一同構(gòu)成穩(wěn)定的乳化液，產(chǎn)生液堵?；?，產(chǎn)生液堵

9、。 酸液溶解含鐵礦物產(chǎn)生不溶產(chǎn)物酸液溶解含鐵礦物產(chǎn)生不溶產(chǎn)物 綠泥石類粘土是水合鋁硅酸鹽，經(jīng)常含有大綠泥石類粘土是水合鋁硅酸鹽，經(jīng)常含有大量的量的FeFe，對酸和含氧的水非常敏感，它很容易溶，對酸和含氧的水非常敏感，它很容易溶于稀酸，用酸處置時(shí)可以被溶解掉，但當(dāng)酸耗盡于稀酸，用酸處置時(shí)可以被溶解掉，但當(dāng)酸耗盡時(shí)，時(shí)，F(xiàn)e3+Fe3+可以再次以氫氧化鐵凝膠沉淀出來，堵可以再次以氫氧化鐵凝膠沉淀出來，堵塞儲(chǔ)層，這種情況特別是酸液未加螯合劑時(shí)，更塞儲(chǔ)層，這種情況特別是酸液未加螯合劑時(shí)，更為嚴(yán)重。為嚴(yán)重。動(dòng)阻力增大，特別是氣泡流經(jīng)喉道時(shí)，產(chǎn)動(dòng)阻力增大，特別是氣泡流經(jīng)喉道時(shí)，產(chǎn)生賈敏效應(yīng)封堵喉道。生賈敏

10、效應(yīng)封堵喉道。其中軋屑、鱗屑等外來溶于酸液中的鐵大多其中軋屑、鱗屑等外來溶于酸液中的鐵大多為三價(jià)，而儲(chǔ)層礦物溶于酸中的鐵多為二價(jià)為三價(jià)，而儲(chǔ)層礦物溶于酸中的鐵多為二價(jià)( (黃鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦黃鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦) )。這些鐵離子可。這些鐵離子可以水化沉淀或與儲(chǔ)層內(nèi)部物質(zhì)反響生成沉淀。以水化沉淀或與儲(chǔ)層內(nèi)部物質(zhì)反響生成沉淀。 殘酸殘酸PHPH值的改動(dòng)值的改動(dòng) 鐵在酸中的溶解度與酸液的鐵在酸中的溶解度與酸液的PHPH值有親密關(guān)系，值有親密關(guān)系，三價(jià)鐵離子三價(jià)鐵離子Fe3+Fe3+在酸液在酸液PHPH為為2.22.2時(shí)就開場以時(shí)就開場以Fe(OH)3Fe(OH)3的方式產(chǎn)生沉淀，的方式產(chǎn)生沉淀

11、，PHPH值為值為3.23.2時(shí)時(shí)Fe3+Fe3+完全沉淀；二價(jià)完全沉淀；二價(jià)鐵離子鐵離子Fe2+Fe2+只需在只需在PHPH值到達(dá)值到達(dá)7 7以上才開場沉淀。由于以上才開場沉淀。由于殘酸通常能到達(dá)的最大殘酸通常能到達(dá)的最大PHPH值為值為5.55.5左右，因此，在殘左右，因此，在殘酸排出儲(chǔ)層之前，引起堵塞的主要是三價(jià)鐵離子的沉酸排出儲(chǔ)層之前，引起堵塞的主要是三價(jià)鐵離子的沉淀。淀。 鐵離子與儲(chǔ)層中硫化氫反響鐵離子與儲(chǔ)層中硫化氫反響 酸化含硫化氫反響酸化含硫化氫的油氣儲(chǔ)集層時(shí)，酸化含硫化氫反響酸化含硫化氫的油氣儲(chǔ)集層時(shí)，酸化產(chǎn)生的酸化產(chǎn)生的Fe3+Fe3+與與H2SH2S相遇要發(fā)生氧化復(fù)原反響相

12、遇要發(fā)生氧化復(fù)原反響(H2S(H2S為復(fù)原劑為復(fù)原劑) )。 2Fe3+H2SS+2Fe2+2H+2Fe3+H2SS+2Fe2+2H+ Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+ 其結(jié)果生成硫和氫氧化鐵沉淀，另一方面二價(jià)鐵離其結(jié)果生成硫和氫氧化鐵沉淀，另一方面二價(jià)鐵離子與子與H2SH2S反響也會(huì)生成沉淀。反響也會(huì)生成沉淀。 2Fe2+H2SFeS+2H+2Fe2+H2SFeS+2H+ FeSFeS在酸液在酸液PHPH值升到值升到1.91.9時(shí)便開場沉淀，時(shí)便開場沉淀，PHPH值升至值升至3.553.55時(shí)，那么完全沉淀，因此對于含有時(shí)，那么完全沉淀，因此對于含

13、有H2SH2S的井，無的井，無論是三價(jià)還是二價(jià)鐵離子都能構(gòu)成沉淀，故需添加性論是三價(jià)還是二價(jià)鐵離子都能構(gòu)成沉淀，故需添加性能較好的鐵離子穩(wěn)定劑。能較好的鐵離子穩(wěn)定劑。鐵與瀝青質(zhì)原油結(jié)合鐵與瀝青質(zhì)原油結(jié)合 酸化作業(yè)時(shí)，瀝清質(zhì)原油對酸化作業(yè)時(shí)，瀝清質(zhì)原油對Fe2+Fe2+、Fe3+Fe3+非常敏感。非常敏感。構(gòu)成的鐵化物構(gòu)成的鐵化物( (即酸渣即酸渣) )膠體沉淀，既可堵塞儲(chǔ)層，膠體沉淀，既可堵塞儲(chǔ)層，又是一種乳化穩(wěn)定劑，促使瀝清膠質(zhì)堵塞儲(chǔ)層。又是一種乳化穩(wěn)定劑，促使瀝清膠質(zhì)堵塞儲(chǔ)層。氫氟酸反響產(chǎn)物產(chǎn)生沉淀氫氟酸反響產(chǎn)物產(chǎn)生沉淀 砂巖儲(chǔ)層酸化運(yùn)用的酸液，不論屬于何種體系，砂巖儲(chǔ)層酸化運(yùn)用的酸液，不

14、論屬于何種體系，其主要成分為其主要成分為HFHF，HFHF與儲(chǔ)層礦物反響后可產(chǎn)生多種與儲(chǔ)層礦物反響后可產(chǎn)生多種沉淀。沉淀。鈣鹽沉淀鈣鹽沉淀 HFHF與與CaCO3CaCO3反響生成細(xì)白粉末狀氟化鈣沉淀反響生成細(xì)白粉末狀氟化鈣沉淀 CaCO3+2HFCaF2+H2O+CO2CaCO3+2HFCaF2+H2O+CO2 CaF2CaF2很容易沉淀。很容易沉淀。CaF2CaF2沉淀是由于酸液在儲(chǔ)層沉淀是由于酸液在儲(chǔ)層中停留時(shí)間太長，并且隨著酸的耗費(fèi)，中停留時(shí)間太長，并且隨著酸的耗費(fèi)，PHPH上升所上升所致；參與致；參與HCLHCL可添加可添加CaF2CaF2的溶解度，減輕損傷。普的溶解度，減輕損傷。普

15、通地堅(jiān)持低通地堅(jiān)持低PHPH值和減少關(guān)井時(shí)間可防止值和減少關(guān)井時(shí)間可防止CaF2CaF2在大在大量沉淀。量沉淀。 NaNa鹽和鹽和K K鹽沉淀鹽沉淀 氫氟酸與砂子及粘土等反響產(chǎn)生氟硅酸和氟鋁酸氫氟酸與砂子及粘土等反響產(chǎn)生氟硅酸和氟鋁酸 SiSi2+6HFH2SiF6+2H2O2+6HFH2SiF6+2H2O Al2Si4O10(OH)2+36HF4H2SiF6+12H2O+2H3AlF6Al2Si4O10(OH)2+36HF4H2SiF6+12H2O+2H3AlF6 NaAlSi3O8+22HF3H2SiF6+AlF3+NaF+8H2ONaAlSi3O8+22HF3H2SiF6+AlF3+Na

16、F+8H2O 氫氟酸與砂子及粘土反響生成的兩種酸，又將與儲(chǔ)氫氟酸與砂子及粘土反響生成的兩種酸，又將與儲(chǔ)層巖中或儲(chǔ)層水中的鉀、鈉等離子反響產(chǎn)生不溶性沉層巖中或儲(chǔ)層水中的鉀、鈉等離子反響產(chǎn)生不溶性沉淀物。淀物。 H2SiF6+2Na+Na2SiF6+2HH2SiF6+2Na+Na2SiF6+2H H2SiF6+2K+K2SiF6+2H+H2SiF6+2K+K2SiF6+2H+ H3AlF6+3Na+Na3AlF6+3H+H3AlF6+3Na+Na3AlF6+3H+ H3AlF6+3K+K3AlF6+3H+H3AlF6+3K+K3AlF6+3H+ 這些氟硅酸鹽、氟鋁酸鹽是膠狀物質(zhì)，沉淀后牢牢這些氟硅

17、酸鹽、氟鋁酸鹽是膠狀物質(zhì)，沉淀后牢牢地粘附在巖石外表上，產(chǎn)生損傷非常嚴(yán)重地粘附在巖石外表上，產(chǎn)生損傷非常嚴(yán)重低，溶解的硅越少，沉淀出的硅自然也少，注水井低，溶解的硅越少，沉淀出的硅自然也少，注水井可采用過量沖洗，將近井帶的殘酸驅(qū)至遠(yuǎn)離井壁?？刹捎眠^量沖洗，將近井帶的殘酸驅(qū)至遠(yuǎn)離井壁。酸化評層選井技術(shù)的任務(wù)目的酸化評層選井技術(shù)的任務(wù)目的客觀地描畫儲(chǔ)層的滲流條件客觀地描畫儲(chǔ)層的滲流條件經(jīng)過不穩(wěn)定試井技術(shù)，描畫儲(chǔ)層的滲濾特征經(jīng)過不穩(wěn)定試井技術(shù)，描畫儲(chǔ)層的滲濾特征及表皮堵塞特征及表皮堵塞特征引薦可供增產(chǎn)作業(yè)改造的井和層段引薦可供增產(chǎn)作業(yè)改造的井和層段靜靜 態(tài)態(tài)地質(zhì)資料地質(zhì)資料動(dòng)態(tài)試井動(dòng)態(tài)試井分析資料分

18、析資料巖心分析巖心分析資料資料地球物理地球物理測井資料測井資料評層選井評層選井綜合分析綜合分析儲(chǔ)層參數(shù)儲(chǔ)層參數(shù)控制儲(chǔ)量控制儲(chǔ)量井低產(chǎn)、井低產(chǎn)、降產(chǎn)緣由降產(chǎn)緣由地質(zhì)分析資料地質(zhì)分析資料鉆井錄井資料鉆井錄井資料 試油資料試油資料鄰井情況分析鄰井情況分析地質(zhì)報(bào)告地質(zhì)報(bào)告地質(zhì)根據(jù)地質(zhì)根據(jù)酸化評層選井內(nèi)容及任務(wù)順序圖酸化評層選井內(nèi)容及任務(wù)順序圖地質(zhì)資料地質(zhì)資料測井資料測井資料試油和試井資料試油和試井資料油氣藏資料油氣藏資料錄井資料錄井資料物性參數(shù)物性參數(shù)中途測試中途測試完井試油完井試油或試井或試井消費(fèi)測井消費(fèi)測井和試采和試采靜態(tài)儲(chǔ)層根本構(gòu)靜態(tài)儲(chǔ)層根本構(gòu)造及物性參數(shù)造及物性參數(shù)滲濾方式、動(dòng)力和阻力滲濾方式

19、、動(dòng)力和阻力分布與大小、流體性質(zhì)分布與大小、流體性質(zhì)測井解釋儲(chǔ)層測井解釋儲(chǔ)層構(gòu)造及參數(shù)構(gòu)造及參數(shù)提出任務(wù)液損傷提出任務(wù)液損傷的地層要素的地層要素確定井層儲(chǔ)、滲確定井層儲(chǔ)、滲方式及滲濾特征方式及滲濾特征為工藝設(shè)計(jì)提供參為工藝設(shè)計(jì)提供參數(shù)和井筒工程條件數(shù)和井筒工程條件提出確定工藝方法和規(guī)模的根據(jù)和建議提出確定工藝方法和規(guī)模的根據(jù)和建議增產(chǎn)效果預(yù)測增產(chǎn)效果預(yù)測酸液性能評價(jià)實(shí)驗(yàn)酸液性能評價(jià)實(shí)驗(yàn)酸液與儲(chǔ)層配伍性評價(jià)實(shí)驗(yàn)酸液與儲(chǔ)層配伍性評價(jià)實(shí)驗(yàn)其他其他酸液常規(guī)酸液常規(guī)評定實(shí)驗(yàn)評定實(shí)驗(yàn)酸液特殊酸液特殊評定實(shí)驗(yàn)評定實(shí)驗(yàn)乳化乳化破乳破乳實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)流導(dǎo)流才干才干實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)損傷損傷評定評定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)酸化酸化效果效果實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)腐蝕腐蝕性評性評定定反響反響速度速度評定評定流流變變性性實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)?zāi)δψ枳鑼?shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)靜靜態(tài)態(tài)動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)靜靜態(tài)態(tài)動(dòng)動(dòng)態(tài)態(tài)旋旋儀儀濾濾失失速速度度評評定定指指進(jìn)進(jìn)實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)生生物物毒毒性性實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)第三部分1.