酸化過程中的儲(chǔ)層傷害及儲(chǔ)層保護(hù)

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1、酸化過程中的儲(chǔ)層傷害及儲(chǔ)層保護(hù)主講：陳冀嵋西南石油學(xué)院酸化室2005.9Chjm@vip.sina.com概述砂巖儲(chǔ)層酸化主要使用土酸，即HF和HCl的混合液，其它使用的多數(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HF、HCl，都是利用HCl溶解砂巖儲(chǔ)層中的鈣質(zhì)成分，利用HF溶解砂巖中其它膠結(jié)物或基質(zhì)。酸化施工過程中，由于設(shè)計(jì)及處理不當(dāng)，可能造成嚴(yán)重的儲(chǔ)層傷害，最常見的儲(chǔ)層傷害主要在于酸化后二次產(chǎn)物的沉淀，酸液與儲(chǔ)層巖石、流體的不配伍以及儲(chǔ)層潤濕性的改變，毛管力的產(chǎn)生，酸化后疏松顆粒及微粒的脫落運(yùn)移堵塞，產(chǎn)生乳化等。酸化過程中的儲(chǔ)層傷害及儲(chǔ)

2、層保護(hù)一、酸液與地層流體的配伍性·儲(chǔ)層原油與酸液的配伍性酸與儲(chǔ)層原油和瀝青原油接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生酸渣，酸渣由瀝青、樹脂、石臘和其它高分子碳?xì)浠衔锝M成，是一種膠態(tài)的不溶性產(chǎn)物，一旦產(chǎn)生會(huì)對(duì)儲(chǔ)層帶來永久性傷害，一般很難加以消除。原油中的瀝青物質(zhì)是以膠態(tài)分散相形式存在，它是以高分子量的聚芳烴分子為核心，被較低分子量的中性樹脂和石蠟包圍，周圍靠吸附著較輕的和芳香族特性較少的組分所組成，在無化學(xué)變化時(shí)，這種膠態(tài)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始反應(yīng)，并形成不溶性薄層，該薄層的凝聚導(dǎo)致酸渣顆粒的形成，研究表明，酸液中若不加入適當(dāng)?shù)目顾嵩鼊?，一般都有產(chǎn)生酸渣的危險(xiǎn)，且用

3、酸濃度越高，酸渣生成越多。酸化過程中的儲(chǔ)層傷害及儲(chǔ)層保護(hù)·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，主要反應(yīng)沉淀問題。不考慮注入酸液與巖石反應(yīng)時(shí)，酸與儲(chǔ)層中水接觸產(chǎn)生的危害不大，室內(nèi)試驗(yàn)表明，用不同配方的酸液與NaHCO3型儲(chǔ)層水反應(yīng)，80℃條件下反應(yīng)４小時(shí)，未產(chǎn)生不溶物，但冷卻后可見到少量沉淀物，但要注意，當(dāng)儲(chǔ)層中水富含Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、Al3+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HF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)法避免HF與儲(chǔ)層水接觸。對(duì)于注水井，酸液一般

4、不與儲(chǔ)層水接觸，但注入水中若含上述離子，也可能發(fā)生沉淀。酸化過程中的儲(chǔ)層傷害及儲(chǔ)層保護(hù)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，酸液注入后對(duì)不同礦物產(chǎn)生的溶解機(jī)理及其作用不同，會(huì)帶來不同類型不同程度的儲(chǔ)層傷害。粘土礦物普遍存在于油氣儲(chǔ)層中，最常見的是蒙脫石，伊利石，混層粘土（以伊利石－蒙脫石為主）、高嶺石以及綠泥石，不同的粘土礦物其組成、結(jié)構(gòu)以及理化性質(zhì)不同，酸液對(duì)其反應(yīng)亦各異，產(chǎn)生的傷害機(jī)理也不同。酸化過程中的儲(chǔ)層傷害及儲(chǔ)層保護(hù)·酸液引起粘土礦物膨脹酸液注入到含蒙脫石或伊利石/蒙脫石含量較高的儲(chǔ)層，酸液中水被蒙脫石所吸收，引起這類粘土礦物的膨脹，特別是高含Na蒙脫石

5、類粘土，膨脹體積可達(dá)6-10倍，因而使孔道變窄甚至堵死孔道，使儲(chǔ)層喪失滲透性，即使酸液溶解掉部分粘土礦物，也很難抵消其造成的傷害。酸化過程中的儲(chǔ)層傷害及儲(chǔ)層保護(hù)·酸液的沖刷及溶解作用造成微粒運(yùn)移高嶺石類粘土在儲(chǔ)層中很難結(jié)晶，它們松散地附著在砂粒表面，隨著酸液沖刷，剝落下來的微粒將發(fā)生遷移，造成孔隙喉道的堵塞，進(jìn)而降低滲透率，伊利石類粘土在砂巖中可以形成大體積的微孔（蜂窩狀）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，增加了孔隙的彎曲性，降低滲透率，酸化過程中或酸化后隨酸液或流體流動(dòng)而破碎遷移，引起孔道堵塞。不論是那類粘土礦物，酸化過程中酸溶解膠結(jié)物不同程

6、度的使儲(chǔ)層顆?；蛭⒘Ｋ缮ⅲ撀涠\(yùn)移堵塞，這些微粒隨酸液的流動(dòng)攪拌與殘余原油一起形成穩(wěn)定的乳化液，產(chǎn)生液堵。酸化過程中的儲(chǔ)層傷害及儲(chǔ)層保護(hù)·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，常常含有大量的Fe，對(duì)酸和含氧的水非常敏感，它很容易溶于稀酸，用酸處理時(shí)可以被溶解掉，但當(dāng)酸耗盡時(shí)，F(xiàn)e3+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)，更為嚴(yán)重。酸化過程中的儲(chǔ)層傷害及儲(chǔ)層保護(hù)·酸化后產(chǎn)物的結(jié)垢酸化過程中產(chǎn)生的過剩的Ca2+等離子，在酸化后若不能及時(shí)排出，將與油層中的CO2作用生成碳酸鈣再次沉淀結(jié)垢，這些垢與砂子及重油等伴隨一起堵塞儲(chǔ)層

7、?！に峄a(chǎn)生液堵和巖石潤濕性改變酸液注入儲(chǔ)層后，井壁附近含水大大增加，水油流度比大于1時(shí)會(huì)出現(xiàn)水鎖，因此應(yīng)加強(qiáng)酸化后排液工作。酸液中的表面活性劑可能改變巖石潤濕性引起儲(chǔ)層傷害，若酸化時(shí)再形成乳化，泡沫等，兩相流動(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。酸化過程中的儲(chǔ)層傷害及儲(chǔ)層保護(hù)三、酸液與儲(chǔ)層礦物反應(yīng)產(chǎn)生二次沉淀傷害酸化過程中，酸溶解礦物而擴(kuò)大孔隙或裂隙空間。但若溶解后的產(chǎn)物再次沉淀出來，則會(huì)重新堵塞孔道。酸化后再次沉淀物一般如下：鐵質(zhì)沉淀酸化時(shí)除上述綠泥石被溶解釋放出鐵離子之外，儲(chǔ)層中其它礦物的