石油课堂 | 酸化增产原理及效果

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碳酸盐岩基质酸化增产原理

一、碳酸盐岩储层低产原因

(1)在钻井,完井作业中,钻井液、完井液污染降低了近井地带储层渗透率,污染严重时将堵塞储层的缝洞。

(2)近井地带的缝洞被次生方解石充填,渗透性降低。

(3)地层裂缝发育分布不均,并位恰好位于缝洞不发育的低渗透带。

二、增产原理

在钻井、完并过程中,泥浆中的黏土颗粒、岩屑等沉积在并壁周围形成泥饼,或沿缝洞浸人地层而造成堵塞,虽然堵塞范围通常只限于近并地带,但却严重降低了储层的天然渗透能力。

碳酸盐岩储层酸化通常采用盐酸液。盐酸可直接溶蚀碳酸盐岩和堵塞物或者将堵塞物从岩石表面剥蚀下来。在低于地层破裂压力的泵注压力条件下,酸液首先进人近井地带高渗透区(大孔隙或缝洞),依靠酸液的化学溶蚀作用在井筒附近形成溶蚀孔道,从而解除近井地带的堵塞,增大井筒附近地层的渗透能力。

三、酸液有效作用距离

在酸液泵注的整个过程中,并筒附近的岩石总是先接触浓度高的新鲜酸液,因而注人地层中酸液的酸岩溶蚀反应大部分消耗在井简附近地层。由于地层中天然缝洞的大小、结构和岩石矿物成分不均一,酸液总是沿着阻力小的方向推进,就使一些原来比较大的缝洞被溶蚀得更大,容易形成类似蚯蚓状的溶蚀孔道。由于基质酸化酸液是沿地层孔隙或缝洞均匀注人,酸岩反应的面容比大,反应速度很快,在形成溶蚀孔道的过程中,通过溶蚀孔道壁形成若干小支流漏失酸液,从而限制了溶蚀孔道的延伸。国外研究结果证明,酸液中不加降滤失剂时,溶蚀孔道的最大长度不超过3m。

因此,碳酸盐岩基质酸化只能改善并筒附近的渗透性,即对近井地带有污染堵塞的井基质酸化是有效的;而对未受污染的井,酸液沿原生裂缝溶蚀充填在裂缝中的次生方解石或碳酸盐岩本身,沟通近井地带的裂缝发育带,基质酸化也可获得显著增产效果。

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碳酸盐岩储层酸压增产原理

酸压是水力压裂与酸化处理的工艺技术组合,增产原理是依靠压裂泵的水力作用压开地层形成新裂缝或撑开地层中原有裂缝,利用酸液的化学溶蚀作用,沿压开、撑开的裂缝溶蚀碳酸盐岩,形成具有高导流能力的酸蚀裂缝。酸压形成的酸蚀裂缝突破了近井地带的严重堵塞带,穿过堵塞带开辟出一条或几条与深部地层缝洞相通、具有高导流能力的通道。另外,由于裂缝性碳酸盐岩地层缝洞发育与分布不均一,酸蚀裂缝可以穿过近并地带的低渗透区与裂缝发育的高渗透区相通,所以经酸压施工后的井其增产倍数有时可提高几十倍。酸压与基质酸化相比,可延长酸的有效作用距离;与水力压裂相比,可以不加支撑剂而在碳酸盐岩地层中得到高导流能力的酸蚀裂缝。对地层污染范围较深或低渗透储层,酸压是行之有效的增产措施。

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砂岩储层基质酸化增产原理

一、土酸液的作用

(1)土酸对砂粒、黏土、泥浆颗粒和泥饼的溶蚀能力超过单纯的盐酸液。

(2)土酸中的盐酸能够使酸液保持较低的pH值,从而可抑制或减少氢氟酸与硅酸盐、碳酸盐反应生成的难溶物质在pH值升高(即酸性降低)时形成沉淀。

(3)由于盐酸与碳酸盐的反应速度比氢氟酸与碳碳酸盐的反应速度快,当土酸液与砂岩地层接触时,土酸中的盐酸首先与碳酸盐反应,并溶蚀砂岩中的碳酸盐,从而能够让氢氟酸充分发挥溶蚀硅酸盐(黏土)和石英的作用。

二、增产原理

砂岩储层与碳酸盐岩储层相比较,砂岩储层的孔腺度和渗透率在横向和纵向上分布都比较均匀。造成砂岩储层低产或不产的原因有两方面,一方面是砂岩储层本身渗透性差;另一方面是钻并液、完井液浸人地层,堵塞渗流通道,降低了井简附近地层的渗透性。

砂岩储层基质酸化采用不压开地层均匀注酸,依靠酸液的化学溶蚀作用溶蚀砂粒间的胶结物和外来物,消除地层浅部堵塞。对地层本身渗透性差引起的低产,基质酸化不能获得增产,处理不当还会减产。

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影响酸化效果的因素

无论采取何种方式对储层进行酸化处理,都应分析各种因素对酸化的影响,以获得好的增产效果。

一、储层

要求酸化处理的储层必须是具备开采价值的储层,这是酸化后获得增产效果的地质基础。

二、完井方法

(1)对于完井作业中完井液对地层的污染,特别是对低孔低渗储层的污染,酸化无法完全消除。

(2)对大井段裸眼完井的裸眼段进行酸化处理,由于不能控制酸液的流向,酸液可能被挤人非地层(非处理层),导致酸化效果差。

(3)射孔方式完井,当固井质量不好,而处理层处于窜槽段时,酸液可能通过窜槽段被挤人低压层,造成酸化无效。

三、酸液和压裂液

酸化不仅有增产的一面,也有损害储层使井减产的一面。酸液、压裂液、添加剂与处理层配伍性差会对地层造成很大损害。因此,在酸化前,必须对储层岩样及流体进行室内岩石损害试验,选择适合的酸液、压裂液配方。合理的酸液、压裂液配方应具备下列条件:

(1)酸液、压裂液与储层岩石、流体配伍,在酸化过程中不会对储层造成损害。

(2)酸液、压裂液有利于在地层形成溶蚀孔道和酸蚀裂缝。

(3)酸液、压裂液易返排,对泵注设备和井内管柱腐蚀小。

四、酸化工艺技术

进行酸化处理,要求根据井或储层的情况选择相应的酸化工艺技术。对堵塞严重的井,选择基质酸化;当井简附近地层有裂缝发育带时,采用酸压能获得好的增产效果;对大井段地层应有针对性地实施分层酸化。

五、酸化施工

要求严格按照酸化施工设计安全、优质地组织施工,这是保证酸化成功和酸后增产的前提。在酸化施工过程中,应确保人员、设备的安全,并确保设备运转正常,准确及时地录取施工数据和资料,各岗位之间紧密协作,才能顺利圆满地完成酸化工作。

六、酸后管理

酸后的管理工作直接影响到酸化效果。前置酸压井,在不能自喷排液时,应立即进行人工助排,否则在地层中的前置液、残酸将长时间滞留而污染地层,降低酸化效果。对低孔低渗储层,酸后应立即采取人工助排措施,返排残酸,否则残液中固体颗粒沉淀会造成新的堵塞,降低酸化效果。人工助排措施要连续、不间断,并及时计量返排液量和液性,为酸后效果评价提供数据资料。

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