文档介绍：第二节酸化
酸化:是靠酸液的化学溶蚀作用以及向地层挤酸时的水力作用来提高地层渗透性能的工艺措施。
酸化有两种基本类型:
1)常规酸化(孔隙酸化):注酸压力低于地层破裂压力的酸化,简称酸化;酸液主要发挥其化学溶蚀作用,扩大与之接触岩石的孔、缝、洞;
2)酸化压裂:注酸压力高于油(气)层破裂压力的酸化,简称酸压;酸液将同时发挥化学作用和水力作用来扩大、延伸、压开和沟通裂缝,形成延伸远、流通能力高的油气渗流通道。
一、酸化增产原理
储层:碳酸盐地层、砂岩层。
碳酸盐地层:储集空间为孔隙、裂缝;
矿物成分是方解石(CaCO3)和白云石[CaMg(CO3)2],碳酸盐地层的酸处理,就是要解除孔隙、裂缝中的堵塞物质,扩大沟通地层原有的孔隙、裂缝,提高地层的渗透性能。
砂岩由砂粒(石英和长石)和胶结物(硅酸盐和碳酸盐类)构成。
2HCl+CaCO3==CaCl2+H2O+CO2
73 100 111 18 44
1m3,28% 320 438 486 79 193 (kg)
液重1140kg
被溶解的碳酸钙,
碳酸盐岩地层的盐酸处理
(1) 酸岩化学反应及生成物状态
(以CaCO3为例说明其反应过程)
2) 反应生成物的状态
酸处理后,地层的渗透性能否得到改善,不仅取决于所溶解的碳酸盐岩,还取决于反应生成物的状态。如果反应生成物都沉淀在孔隙里或裂缝里,或者即使不沉淀,但粘度很大,在现有工艺条件下排不出来,那么,即使岩石被溶解掉了,但对于地层渗透性的改善仍是无济于事的。
①氯化钙(CaCl2):假设反应生成物氯化钙全部溶解于水,则此时氯化钙的重量浓度35%
当温度为30℃时,氯化钙的溶解度为52%,此值大大超过了35%。不会沉淀
②CO2 :193kg的CO2 在标准状态下的体积为98m3。
设地层温度为75℃,地层压力为20 MPa,则1m3残酸液中只能溶解5m3 (标准),剩下93m3 (标准)则仍为气态,在该地层条件下,,主要呈小气泡分散在残酸水中。
3) 反应生成物对渗流的影响
1)生成物氯化钙:全部溶解于残酸中,其密度和粘度都比水高。
这种粘度较高的溶液:
有利:携带固体微粒的能力较强,能把酸
处理时从地层中脱落下来的微粒带
走,防止堵塞;
不利:流动阻力增大,对渗流不利。
2)CO2气泡:从相渗和饱和度来作具体分析。
3)其他:
残酸液一般都具有较高的界面张力,有时残酸液和地层油还会形成乳状液。这种乳状液有时相当稳定,对地层渗流非常不利。
油气层中含有Al2O3,Fe2O3,FeS等杂质,在盐酸与碳酸盐反应的同时,也会生成AlCl3 ,FeCl3 。
再经过水解反应产生Fe(OH)3,Al(OH)3沉淀,这些胶状物是很难从地层中排出来的,形成了所谓二次沉淀,堵塞地层裂缝,对渗流极为不利。
(2) 酸-岩化学反应速度
盐酸溶解碳酸盐岩的过程,就是盐酸被中和或被消耗的过程。这一过程进行的快慢,可用盐酸与碳酸盐岩的反应速度(酸岩反应速度)来表示。
酸岩反应(固液相反应)是复相系统反应,其特点是反应只能在相接触界面上进行。把与酸液接触的岩石看成为一个壁面,如图13-15所示。