编制油气水井酸化施工方案

编制油气水井酸化施工方案主讲：王从领中原油田培训中心 学习目标（****井酸化）掌握酸化工程及施工设计编写格式，原则要求，能够编写酸化施工方案并组织现场施工。地质方案工程方案施工设计（酸化设计） 第一节酸化基础知识第二节酸化方案第三节酸化施工目录 第一节酸化基础知识一、酸化施工类型目前，酸化施工根据酸化目的分为3种类型1.酸洗（酸浸）：也称表皮解堵酸化，主要用于砂岩、碳酸盐岩油水井的表皮解堵及疏通射孔孔眼。2.基质酸化：也称常规酸化，是在低于储层破裂压力下将酸液挤入储集层孔隙空间，使酸液溶解孔隙空间的颗粒以及其它堵塞物，恢复或提高地层渗透率。主要用于解除钻井、完井、大修等入井流体及沉积物对近井地带的伤害。该方式酸岩反应时间很短，处理范围一般在1m左右，对严重堵塞井的酸化效果较好。3.酸化压裂：也称酸压，压开裂缝后注入酸液，沟通井筒附近高渗带或裂缝系统、清除井壁附近污染、增大油气向井眼流通面积、增大井眼附近渗流能力。主要用于碳酸盐岩油、气井储层改造。 第一节酸化基础知识(一）地层岩性和矿物成分1.碳酸盐岩碳酸盐岩分布较广，它既可生油，又可储油，目前世界上近一半的油、气田属碳酸盐岩型。在我国,华北和西南地区碳酸盐岩地层都很发育。碳酸盐岩根据方解石和白云石的相对含量,可分为两大类型(见表1-1）；方解石含量大于50%者属石灰岩类,白云石含量大于50%者属白云岩类。二、酸-岩反应机理 岩石类型矿物成分含量,%方解石白云石石灰岩类石灰岩90~10010~0含白云质灰岩75~9025~10白云质灰岩50~7550~25白云岩类灰质白云岩25~5075~50含灰质白云岩10~2590~75白云岩0~10100~90表1-1碳酸盐岩成分分类第一节酸化基础知识二、酸-岩反应机理(一）地层岩性和矿物成分1.碳酸盐岩 2.砂岩砂岩是碎屑岩中分布最广泛的一类,它是主要的储油岩石,我国已发现的油田中大都是砂岩储油,世界上约有50%的油田为砂岩储油;砂岩的物质成分主要是碎屑物质、胶结物及少量重矿物,砂岩的主要碎屑成分是石英、长石、岩屑,三者含量占砂岩碎屑总量的90%以上,依据砂岩中这三种成分含量的比例可将砂岩分成三大类七小类,见表1-2第一节酸化基础知识二、酸-岩反应机理(一）地层岩性和矿物成分 表1-2砂岩成分分类名称石英含量,%长石含量,%岩屑含量,%石英砂岩类石英砂岩80~1000~100~10长石质石英砂岩65~9010~25＜10岩屑质石英砂岩65~90＜1010~25长石岩屑质石英砂岩50~8010~2510~25长石砂岩类长石砂岩0~75＞25＜10岩屑质长石砂岩0~65＞2510~25岩屑砂岩类（硬砂岩）岩屑砂岩0~75＜10＞25第一节酸化基础知识二、酸-岩反应机理(一）地层岩性和矿物成分2.砂岩 3.常见矿物化学分子式见表1-3。第一节酸化基础知识二、酸-岩反应机理(一）地层岩性和矿物成分表1-3常见矿物化学分子式 在酸化施工的特定条件下，酸液与岩石的化学反应只能在固--液界面上发生。反应的实质是酸中的氢离子与岩石矿物反应生成金属离子。如:HClH++Cl-2H++CaCO3Ca2++H2O+CO2所以,保证持续反应的条件为：⑴反应中酸液要持续离解出氢离子；⑵离解出的氢离子不断向固相界面运动；⑶运动到固相界面的氢离子与岩石矿物发生化学反应；⑷反应产物金属离子离开界面。第一节酸化基础知识二、酸-岩反应机理(二)酸一岩反应的基本理论 第一节酸化基础知识二、酸-岩反应机理(二)酸一岩反应的基本理论这里就酸-岩反应所涉及的几个化学概念做以简述1.离解平衡和离解常数任何酸液的离解反应均可写成:HAH++A-当离解反应达到平衡时，可用一个常数KD来描述酸液的离解程度。KD值大，则表明其离解程度高,俗称强酸；KD值小，则表明其离解程度低,称为弱酸。不同酸液类型,离解常数不同；同一酸型,在不同反应温度场下,离解常数也不同,常用酸液的离解常数见表1-4 表1-4常用酸液的离解常数酸液类型离解常数KD25℃38℃66℃121℃乙酸1.754×10-51.716×10-51.482×10-50.819×10-5甲酸1.772×10-41.735×10-41.486×10-40.773×10-4盐酸10---第一节酸化基础知识二、酸-岩反应机理(二)酸一岩反应的基本理论1.离解平衡和离解常数 2.扩散与传质当溶液中的某种分子(或离子)存在浓度差时,这种分子就将从高浓度部位向低浓度部位运动。这种现象称为扩散。酸化施工时,酸液在岩石孔隙或裂缝中流动,因滤失、紊流或因岩面不光滑造成的局部涡流,会加速溶液内部的氢离子向岩石表面运动。除扩散运动外,活性酸(酸液内部)与残酸(岩面附近)之间的密度差还将引起酸液的对流。此时,氢离子向岩石壁面的运动就统称为传质,传质速度通常由实验测取。一般讲,传质速度至少是扩散速度的数倍。第一节酸化基础知识二、酸-岩反应机理(二)酸一岩反应的基本理论 3.酸-岩反应速度酸岩的反应速度(通常用酸浓度对时间的变化率表达)受两种速度控制:离子传质速度(当包含对流和扩散因素时,常称为有效混合系数)和在岩石壁面发生的化学反应速度。大量的研究工作者对不同的酸-岩反应系统进行过实验研究,研究结果表明:(1)石灰岩与盐酸的反应主要受传质控制;(2)白云岩与盐酸的反应在低温下受表面反应控制,但随着温度升高会逐渐转变成受离子传质速度控制;(3)对于粘土矿物和石英,在和氢氟酸的反应中,反应速度主要受表面反应速度控制。第一节酸化基础知识二、酸-岩反应机理(二)酸一岩反应的基本理论 盐酸多用于碳酸盐地层及含碳酸盐成分较高的砂岩地层酸化处理。其反应机理是盐酸与地层中的碳酸盐反应,生成可溶性盐类。盐酸对石灰岩反应式:CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O盐酸对白云岩反应式:CaMg(CO3)2+4HClCaCl2+MgCl2+2CO2↑+2H2O反应生成物氯化钙(CaCl2)和氯化鎂(MgCl2)都可溶于水,二氧化碳(CO2)为气体，酸化后通过自喷或抽汲排液，就可将反应后的残酸液，包括溶解在其中的盐类返排至地面。第一节酸化基础知识二、酸-岩反应机理(三)盐酸酸岩反应机理 盐酸与氢氟酸的混合液称为土酸。土酸应用于碳酸盐含量较低、泥质成分较高的砂岩地层酸化处理。土酸反应机理是混合酸液中的盐酸溶解地层中的碳酸盐类胶结物和部分铁质、铝质,氢氟酸溶解地层中硅酸盐矿物和粘土。氢氟酸对石英砂的化学反应式:SiO2+4HFSiF4↑+2H2OSiO2+6HFH2SiF6+2H2O氢氟酸与硅酸盐矿物的化学反应式:Na4SiO4+8HFSiF4↑+4NaF+4H2O第一节酸化基础知识二、酸-岩反应机理(四)土酸酸岩反应机理 氢氟酸与泥质砂岩的化学反应式:CaAl2Si2O8+16HFCaF2↓+2AlF3+2SiF4↑+8H20氢氟酸与碳酸盐的化学反应式:CaCO3+2HFCaF2↓+CO2↑+H2OCaMg(CO3)2+4HFCaF2↓+MgF2↓+2CO2↑+2H2O在氢氟酸与砂岩矿物的化学反应过程中,会生成氟化钙(CaF2)和氟化镁(MgF2)沉淀,若不进行处理,会对地层形成二次伤害。为解决这一矛盾,在土酸处理前,应预先进行盐酸处理,生成可溶于水的氯化钙(CaCl2)和氯化镁(MgC12)。第一节酸化基础知识二、酸-岩反应机理(四)土酸酸岩反应机理 三、酸化增产原理酸化就是一切以酸作为工作液对油气(水)井进行的增产(注)措施的统称。酸化处理是油、气、水井的有效增产措施之一,它可以解除或者缓解完井及生产过程中，完井液或注水管线腐蚀后生成的氧化铁和细菌繁殖对地层的污染堵塞。它是利用酸液能溶解地层中的酸溶性矿物质和外来物质,溶蚀地层中孔隙或天然(水力)裂缝壁面岩石矿物的特性,增加地层中孔隙、裂缝的流动能力,改善油、气、水的流动状况,从而达到增加油、气井产量和注水井注入量的目的。第一节酸化基础知识 1.碳酸盐岩储层低产原因(1)在钻井、完井作业中，由于钻井液、完井液的污染而降低近井地带储层渗透率,当污染严重时，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)由于地层裂缝发育分布不均,井位恰好位于缝洞不发育的低渗透带。三、酸化增产原理第一节酸化基础知识(一)碳酸盐岩基质酸化增产原理 三、酸化增产原理第一节酸化基础知识(一)碳酸盐岩基质酸化增产原理2.增产原理钻井、完井过程中,泥浆中的粘土颗粒、岩屑等沉积在井壁周围形成泥饼，或沿缝洞浸入地层而造成堵塞,虽然堵塞范围通常只限于近井地带,但却严重降低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下,酸液首先进入近井地带高渗透区(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、酸化增产原理第一节酸化基础知识(一)碳酸盐岩基质酸化增产原理3.酸液有效作用距离在酸液泵注的整个过程中，井筒附近的岩石总是先接触浓度高的新鲜酸液，因而注入地层中的酸液,在酸岩溶蚀反应中大部分消耗在井筒附近地层。 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，容易形成类似蜓蚓状的溶蚀孔道,由于基质酸化酸液是沿地层孔隙或缝洞均匀注入,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。三、酸化增产原理第一节酸化基础知识(一)碳酸盐岩基质酸化增产原理3.酸液有效作用距离 因此,碳酸盐岩基质酸化只能改善井筒附近的渗透性,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。三、酸化增产原理第一节酸化基础知识(一)碳酸盐岩基质酸化增产原理3.酸液有效作用距离 (二)碳酸盐岩储层酸压增产原理1.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。三、酸化增产原理第一节酸化基础知识 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的、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井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。(二)碳酸盐岩储层酸压增产原理三、酸化增产原理第一节酸化基础知识1.增产原理 2.提高酸液穿透距离的途径1）控制酸液的滤失速度(1)采用前置液酸压。即先挤高粘度前置液造缝,待裂缝向长、宽发展后，再挤酸液。(2)提高酸液的粘度。酸液中加入某些添加剂,形成高粘度的胶凝酸、稠化酸或乳化酸等。(3)在前置液或酸液中加入降滤失剂。2)提高注入排量挤注前置液时,提高注入排量,使裂缝尽量延伸,形成又长又宽的裂缝;挤注酸液时,提高注酸排量可增加酸液在裂缝中的流动速度，使酸液在地层深处能保持一定活性,从而提高酸的穿透距离。(二)碳酸盐岩储层酸压增产原理三、酸化增产原理第一节酸化基础知识 3)减缓酸岩反应速度(1)采取提高注入排量和降低滤失量可达到增加裂缝动态宽度的目的,从而降低酸岩反应的面容比,减缓酸岩反应速度。(2)采用缓速酸,如胶凝酸、稠化酸、乳化酸等。(3)采用前置酸压工艺。前置液不仅具有造缝功能,而且能暂时阻挡酸液与岩石接触并能降低地层温度,从而提高酸穿透距离。(二)碳酸盐岩储层酸压增产原理三、酸化增产原理第一节酸化基础知识2.提高酸液穿透距离的途径 (三)砂岩储层基质酸化增产原理三、酸化增产原理第一节酸化基础知识1.土酸液的作用⑴土酸对砂粒、粘土、泥浆颗粒和泥饼的溶蚀能力超过单纯盐酸液。⑵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值增高(即酸性降低)时形成的沉淀。⑶由于盐酸与碳酸盐的反应速度比氢氟酸与碳酸盐的反应速度快,当土酸液与砂岩地层接触,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(粘土)和石英的作用。 (三)砂岩储层基质酸化增产原理三、酸化增产原理第一节酸化基础知识2.增产原理砂岩储层与碳酸盐岩储层比较,砂岩储层孔隙度和渗透率在横向和纵向上分布都均匀些。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；另一方面是钻井液、完井液浸入产层,堵塞渗流通道，降低了井筒附近的渗透性。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。对产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。 (四)影响酸化效果的因素无论采取何种方式对储层进行酸处理,都应分析各种因素对酸化的影响,以获得好的增产效果。1.储层类型酸处理的储集层必须是具备开采价值的储层,这是酸后获得增产效果的地质基础。通过分析以往酸化施工的资料和数据,发现基质孔隙度大,渗透率高的碳酸盐岩(或砂岩)储集层受污染程度严重,采用基质酸化能获得显著增产效果;反之,基质孔隙度小,渗透率低的孔隙性储集层,无论地层受污染程度如何,采用基质酸化或酸压,都不会取得理想的效果;对裂缝性低孔低渗碳酸盐岩储集层,当裂缝发育带距井筒不远时,采用酸压比采用基质酸化的增产效果好。三、酸化增产原理第一节酸化基础知识 (四)影响酸化效果的因素三、酸化增产原理第一节酸化基础知识2.完井方法完井作业中完井液对产层的污染,特别是对低孔低渗储层的污染,酸化无法完全消除。大井段裸眼完井的裸眼段进行酸处理,由于不能控制酸液的流向,酸液可能被挤入非产层(非处理层),导致酸化效果差。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入低压层,造成酸化无效。 (四)影响酸化效果的因素三、酸化增产原理第一节酸化基础知识3.酸液、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，会对产层造成很大损害。所以,在酸化前，必须对储层岩样及流体进行室内岩石损害实验，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:⑴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。⑵酸液、压裂液有利于在地层形成溶蚀孔道和酸蚀裂缝。⑶酸液、压裂液易返排,对泵注设备和井内管柱腐蚀小。 4.酸化工艺技术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;当井筒附近地层有裂缝发育带时,采用酸压能获得好的增产效果;大井段产层应有针对性地实施分层酸化。5.酸化施工严格按照酸化施工设计,安全、优质地组织施工是保证酸化成功和酸后增产的前提。酸化施工过程中,应确保人员、设备的安全,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这项工作。(四)影响酸化效果的因素三、酸化增产原理第一节酸化基础知识 6.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产层,降低酸化效果。对低孔低渗层,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。(四)影响酸化效果的因素三、酸化增产原理第一节酸化基础知识 四、酸液与添加剂酸化施工中常用的酸主要有两大类:无机酸-包括盐酸、氢氟酸、氟棚酸、磷酸等;有机酸-主要有甲酸(蚁酸)、乙酸(醋酸)。1.盐酸盐酸是一种强酸，分子式HCl,对皮肤和粘膜有刺激;若不慎接触,应及时用清水冲洗,以免灼伤皮肤。工业盐酸浓度一般为31%左右,因含杂质(主要是FeCl3)而略带黄色。工业盐酸的标准及盐酸浓度与密度的对照见表1-5和表1-6。第一节酸化基础知识(一)常用酸 表1-5工业盐酸标准品质指标(质量分数)氯化氢含量≧31.0%铁(Fe)含量≦0.01%硫酸(H2SO4)含量≦0.07%砷(As〉含量≦0.00002%浓度,%密度,g/m3浓度,%密度,g/cm35.141.02522.861.11510.171.05025.751.1315.161.07528.611.14520.011.10030.551.155表1-6盐酸浓度与密度对照表(15℃） 2.氢氟酸氢氟酸为中等强度的酸液,分子式HF;由于它是一种能灼伤皮肤和指甲的有毒液体,使用时应特别小心,若不慎被灼伤，应迅速用冷水长时间冲洗,然后盖上浸有20%氧化镁(MgO)悬浮体的甘油纱布。工业氢氟酸浓度一般为40%,因能与硅酸盐作用,所以不能装于玻璃瓶或陶瓷容器中,日常保存于塑料容器中,并注意通风、避光。工业氢氟酸的标准及氢氟酸浓度与密度的对照见表1-7和表1-8。四、酸液与添加剂第一节酸化基础知识(一)常用酸 表1-7工业氢氟酸标准品质指标(质量分数)氟化氢含量≧40%铁(Fe)含量≦0.01%硫酸(H2S04〉含量≦0.02%硅氟酸含量≦2%表1-8氢氟酸浓度与密度对照表(20℃)浓度,%密度,g/cm3浓度,%密度,g/cm3浓度,%密度,g/cd21.005121.043241.08441.013141.050301.10261.021161.057341.11481.0285181.064401.128101.036201.070------ 3.甲酸甲酸又名蚁酸,分子式HCOOH,酸性弱于盐酸但强于醋酸,其蒸气有强烈腐蚀性,有毒,空气中最高允许浓度为0.0005%。工业甲酸浓度在90%以上,用作酸液时,浓度通常为8%~10%,浓度过高,会产生甲酸钙沉淀。甲酸浓度与密度的对照见表1-9。四、酸液与添加剂第一节酸化基础知识(一)常用酸 浓度,%密度,g/cm3浓度,%密度,g/cm3浓度,%密度,g/cn1311.002351.085751.17751.012401.096801.186101.025451.109851.195151.037501.121901.204201.049551.132951.214251.061601.1421001.221301.073651.154表1-9甲酸浓度与密度对照表四、酸液与添加剂第一节酸化基础知识(一)常用酸3.甲酸 四、酸液与添加剂第一节酸化基础知识(一)常用酸4.乙酸乙酸又名醋酸、冰醋酸,分子式CH3COOH(简写为HAC),醋酸蒸气有较强的腐蚀性,且有毒,空气中最高允许浓度为0.001%。国产醋酸纯度为98.5%,用醋酸作酸液时,醋酸浓度都小于15%;玻璃瓶或铝桶密封保存,17-32℃下置阴凉通风处。乙酸浓度与密度的对照见表1-10。 浓度,%密度,g/cn13浓度,%密度,g/cm3浓度,%密度,g/cm310.999681.0097301.038421.001291.0111401.048831.0025101.0125501.057541.0040121.0154601.064251.0055131.0168701.068561.0069151.0195801.071071.0083201.0263表1-10乙酸浓度与密度对照表4.乙酸四、酸液与添加剂第一节酸化基础知识(一)常用酸 为实现酸化增产目的,常常需要改变酸液的某些物理、化学性质以满足酸化工艺的要求。为此需要在酸液中加入酸液添加剂。1.缓蚀剂酸化施工时,酸液对施工设备、井口装置和井下管柱会造成严重的腐蚀,这不仅影响设备的寿命,而且可导致井口装置损坏、井下管柱断脱,造成井下事故。并且,被溶蚀的金属铁离子会在一定条件下沉淀而对地层造成损害。因此,酸液中必须添加性能符合要求的缓蚀剂。尤其是高温、深井,以及含硫化氢气体的井,缓蚀剂尤为重要。目前常用的有机类缓蚀剂有:四、酸液与添加剂第一节酸化基础知识(二）添加剂 (1)醛类:主要是甲醛,分子式HCHO,工业甲醛又叫福尔马林,是含甲醛为40%的水溶液。它既可用于盐酸酸化,也可用于土酸酸化,有效使用温度80℃。近年甲醛已很少作为缓蚀剂使用,一是当井温超过80℃后缓蚀效果差;二是在含硫化氢气体的井中,甲醛与硫化氢反应生成沉淀物而损害储层;三是与含有酰胺基团的酸液降阻剂、增粘剂联合使用时会出现交联现象致使施工失败。四、酸液与添加剂第一节酸化基础知识(二）添加剂1.缓蚀剂 (2)吡碇类:国内常用的牌号7701,7623,7812等均属此类,一般适用温度低于200℃,多数在90~120℃之间,不能满足高温深井施工。在美国,用吡碇(或喹啉kui，lin)等杂环化合物与卤代烧反应制得的缓蚀剂,在200℃以上高温井中使用效果较好。(3)炔醇类:与吡碇类一样,炔醇类缓蚀剂也应用广泛,它性能稳定,尤其适用于高温条件。以乙炔醇、丙炔醇较为常用,如美国的A-130，A-170,我国的CT1-2，7801等。四、酸液与添加剂第一节酸化基础知识(二）添加剂1.缓蚀剂 井温,℃允许腐蚀速度,g/(m2·h)《12040121~15080>150100评价酸化缓蚀剂性能及试验方法参照SY/T5405-1996《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》,我国酸化允许腐蚀速度规定见表1-11。表1-11我国酸化允许腐蚀速度规定四、酸液与添加剂第一节酸化基础知识(二）添加剂1.缓蚀剂 2.铁离子稳定剂酸化作业时,酸溶解地层中含铁矿物,同时也溶解井下管柱中的铁。被溶解出的铁以Fe3+或Fe2+形式存在。当酸液浓度降低,pH值达到2.2时,Fe+开始变成胶状氢氧化铁沉淀,pH值达到3.2时则完全沉淀;Fe2+则在pH值高于7时才沉淀。为防止沉淀造成地层堵塞，酸液中要加入多价络合剂或还原剂。多价络合剂是通过稳定常数大的多价络离子与Fe+或Fe2+生成极其稳定的络合物。还原剂可以使Fe3+还原成Fe2+而防止氢氧化铁沉淀的产生。通常铁离子稳定剂同时具有以上两种功能。铁离子稳定剂类型见表7-1-21。表7-1-21铁离子稳定剂类型名称常用量,%适应温度范围,℃HAc1~2≦60拧攘酸0.3~0.5≦170EDTA-Na20.3~0.5≦170 3.助排剂酸后的返排直接关系到酸化的效果,尤其对低渗透或低能量气井,加入助排剂的酸液可降低酸液(残酸液)的表面张力,同时增大接触角,使地层毛细管压力降低,保证残酸液的顺利返排。作为助排剂的表面活性剂有阴离子型,如烷基苯磺酸盐、醇醚硫酸盐等;非离子型,如脂肪酸聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚等;阴-非离子型表面活性剂复配物;含阳离子型氟表面活性剂;经类表面活性剂。 4.降阻剂酸化施工时,由于酸液在油管或套管中流动时的摩阻,使泵水马力因克服摩阻而降低泵效率。酸液中加入降阻剂,能充分发挥泵注设备的能力,提高酸化施工泵压和排量。降阻剂可以是合成高聚物或天然高聚物,较好的降阻剂有如下共性:1)应是线性高分子量聚合物，分子量达106-107以上;2)聚合物的链越长,降阻效果越好;3)在酸液中,这类聚合物倾向于建立非牛顿凝胶结构;4)具有较好的耐酸稳定性、耐温稳定性、耐剪切稳定性,在配酸、储存及泵送时不发生交联或降解现象;5)在低浓度使用时,降阻效果与使用量成正比。 5.增粘剂增粘剂又称增稠剂、稠化剂、胶凝剂。加入增粘剂的酸液具有高而稳定的粘度,能有效抑制氢离子的传质速度,从而降低酸岩的反应速度,达到深穿透的目的。此外,还可降低酸液的滤失,降低泵送摩阻。常用酸液增粘剂为合成聚合物,如聚丙烯酷胶与其衍生物的共聚物。这类合成聚合物应满足以下要求: (1)在高温(93℃以上)、高浓度(20%以上〉盐酸液中,具有化学结构稳定性;(2)在酸中具有剪切稳定性;(3)在使用温度下必须具有较高的对酸增粘能力,通常要求使酸液粘度达到26mPa.s(170S-1,40oC);(4)与酸液中的其他添加剂配伍。酸液增粘剂的基本性能见表7-1-22。表7-1-22酸液增粘剂的基本性能名称产地有效含量溶解速度用量耐温能力酸液粘度%min%。CmPa·sDSGA菲利浦公司353293以上76SGA-HT哈里伯顿653293以上50 6.防乳破乳剂由于乳化液粘度高(2Pa.s以上),流动性差,不仅妨碍酸化作业后残酸的返排,而且容易造成井筒地区的乳堵。为防止乳化现象和已生成的乳化液破乳,在酸液中加入防乳破乳剂,通过防乳破乳剂的高表面活性,降低残酸的表面张力及与原油等地层流体的界面张力,达到防乳破乳目的。防乳破乳剂多为表面活性物质,有阳离子型，如有机胺和季胺盐;阴离子型，如烷基苯磺酸盐、磷酸酯;非离子型,如EO-PO嵌段共聚物、脂肪醇、聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚。 7.防膨剂又称粘土稳定剂。在酸化作业时,水敏性强的粘土矿物(蒙脱石、绿泥石)与酸液接触就会膨胀,进而分散、运移,降低地层的渗透率,并堵塞井眼通道。酸液中加入防膨剂,可防止地层中粘土矿物的膨胀和运移。根据防膨剂的性质,可归纳为四大类:(1)无机盐类;(2)无机聚合物类;(3)表面活性剂类(4)有机阳离子聚合物类。常用的有TDC15,NH4C1,CaCl2,KCl等。 8.缓速剂在酸液中添加缓速剂,可以改变岩石表面的润湿性,降低酸岩的反应速度,增加酸液的作用距离。即缓速剂在岩石表面形成一层油膜,使岩石变为油润湿,从而降低了酸与岩石的反应速度;另外,缓速剂中的有效物质可捕获酸液中的质子氢,降低氢离子的传质速率,而达到延缓酸岩反应速度的目的。常用的如十二胺、十四胺、脂肪酸酰胺等。 (三)酸液类型1.常规酸液(1)常规盐酸液:主要由15%~28%盐酸、酸化缓蚀剂、表面活性剂组成,是目前酸化作业时使用最为广泛的酸型。其优点是成本较低,缺点是盐酸与碳酸盐岩反应速度快,在储层中形成的溶蚀孔洞很短。(2)土酸:砂岩地层的酸处理一般采用土酸作为酸化工作液。通常土酸酸液的组成为:3%的HF、12%的HCl以及铁离子稳定剂、防膨剂。其中HF和HCl的比例可根据地层中的胶结物和碳酸盐含量进行调整。 2.缓速酸在常规酸化施工中,酸岩反应速度快,酸在地层中的穿透距离短。采用缓速酸可延缓酸岩反应速度,增加酸的作用距离。(1)胶凝酸。胶凝酸又称为稠化酸,是酸经胶凝剂或稠化剂稠化后形成的。具有粘度高、滤失低、摩阻小、作用距离远和缓速的特点,它可单一使用,也经常在酸压施工中与前置液配合作用。 (2)乳化酸。乳化酸是油和酸的乳化分散体系,油为连续相,酸为分散相的乳液,即油包酸乳液。油相比例范围为10%~50%,可以是原油、柴油、煤油等,盐酸浓度范围为15%~28%,添加剂有缓蚀剂、乳化剂、乳液稳定剂等。由于是油将酸包裹,在进入地层后,油膜阻碍酸液不直接与岩石接触,随着地层温度变化和受机械力影响,或乳化剂在岩石壁面上的吸附,油膜被破坏,酸液与岩石反应。乳化酸具有粘度高、滤失小、作用距离远的特点,特别适用于酸压时形成宽且长的裂缝。 (3)胶束酸。胶束酸是借助于胶束剂在酸中形成稳定的胶柬体系,使酸液具有较低的表、界面张力及防乳破乳能力、悬浮固体微粒能力、水润湿地层岩石、解除水锁的能力和一定的延缓酸岩反应速度的功能。特别适用于碳酸盐岩和砂岩地层酸化。 (4)泡沫酸。泡沫酸是由酸液、气体、起泡剂和泡沫稳定剂组成。由于泡沫的存在减少了酸与岩石的接触面积,限制了酸液中H+传递速度,因而能延缓酸岩的反应速度。多应用于水敏性地层和地层压力较低的储层。但因成本较高,目前应用不广泛。 (四)酸液及添加剂用量计算1.浓酸用量计算配制酸液所用浓酸的体积:所用浓酸的质量: 2.添加剂用量计算对于液体添加剂用体积分数表示时,该种添加剂在酸中的加入量(V添）可用酸液总体积(V总）乘上添加剂的体积分数(Y添）求出,即:(7-1-11)对于固体添加剂,它在酸中的加入量（m添）等于酸液总体积(V总)乘以酸液密度(ρ2)再乘以这种添加剂的质量分数（χ）,即: 如这种添加剂的工业品含纯品的质量分数为x1,密度为ρ1的溶液时,它的用量(体积V添可由下式求出: 四、酸化技术(一)酸化选层选井技术酸化的根本目的是提高井的产量。达西定律是研究这个问题的最简单的形式。径向油藏中的稳定流公式可写为: 方程式右边的每一个变量都影响井的产量,而我们的主要研究对象是渗透率和表皮效应,这两个参数可以从不稳定试井中得来。可以看出,渗透率低和表皮效应高都会使井的产量减小。一般基质酸化可以降低因完井或生产过程中造成的过大的表皮效应,但基质酸化仅能改善井附近的地层伤害,仅能减小因伤害造成的高表皮效应,其最大的增产可能性一般不会超过表皮效应为零时的潜在产能。 酸压裂是酸化处理与水力压裂的工艺组合,它是在油藏中加上一个构造,裂缝扩大了井与油藏的接触面,有效地增加了井的半径,产量远比表皮效应为零时公式求出的产量高,从现场酸压施工后的试井证明,表皮系数降低,一般为负值。也就是说,通过酸化或酸压,提高地层渗透性和降低表皮系数,才能达到酸后增产的目的。因此酸化选层选井对酸化效果具有十分重要的意义。 决定并进行酸化处理前，首先应落实储层确实存在污染和堵塞,即通过地层测试解释结果，当表皮系数S>0时,表明井筒周围有污染；其次要落实储层是否具有充足的油气储量,可通过油层厚度、孔隙度、含油饱和度、供油面积等基础资料进行分析;并且储层要有一定的供给能量,通过地层测试技术和综合解释落实储层是否具有充足的能量供给,若显示储层能量供给差,则即使采取酸化措施也很难见效。 具备了上述基本条件后,进一步分析井低产、减产的原因,针对性地确定酸化工艺类型,制定相应的酸化施工方案,就能达到酸化增产的目的。酸化选层选井的原则:(1)选择钻井油气显示好,而试油效果差的井。(2)选择邻井高产或邻井酸化措施后获得高产的井(3)产层多的井,应先选择低渗透层进行分层酸化(4)生产时间较长的多产层井,应暂堵开采程度高、地层压力已衰减的层位,酸化未动用或开采程度低的层位。(5)靠近油水边界的井,应适当控制酸化规模,采用合理的酸化工艺。6)选择井身结构完好、固井质量合格的井,否则应先修井,再进行酸化处理。 (二)酸化实验技术在进行酸化处理之前,必须对处理层的岩石及流体进行室内物理化学性质的试验分析,真实地了解岩石及流体的物理化学性质。主要包括岩石物性及化学组分分析、酸液性能评价、酸液与储层的相容性试验等。1.岩石物性及化学组分分析(1)油层内粘土矿物与孔隙间的关系:通过X射线衍射了解粘土矿物与孔隙间的关系,确定粘土矿物对地层属于伤害型还是属于非伤害型。 (2)油层岩石及粘土矿物分析:用X射线衍射分析结晶矿物名称及含量;用电镜扫描观察粘土矿物与砂粒之间的关系;用偏光显微镜了解沉积岩的结构及泥质分析。结合三种方法,对岩石及粘土进行全面了解。(3)地层岩石矿物酸溶解度及酸蚀试验:用酸溶解度试验来选择酸的类型、浓度;由酸蚀试验确定酸蚀裂缝程度。 (4)地层岩石水敏性矿物对渗透率的伤害:用它来评价水基、酸基、油基处理液及成分组成及添加剂的筛选。(5)孔隙度测定:求得孔隙度为基质酸化及酸压设计提供参数依据。(6)岩石机械性能测定:实测岩石的杨氏模量、泊桑比,了解岩石硬度。为模拟计算酸压裂缝几何形状提供参数依据。 2.酸液室内试验1)腐蚀速度试验评价酸化施工中,不添加缓蚀剂的单纯的酸液,对施工设备、井口装置和井下管柱会造成很强的腐蚀,这不仅影响设备寿命,而且可导致井口装置损坏、井下管柱断脱,造成井下事故。因此,酸液中必须添加性能符合要求的缓蚀剂,减缓酸液对钢铁的腐蚀速度,保证酸化施工的安全。测定腐蚀速度的方法有静态和动态两种。以盐酸和铁的腐蚀为例,其反应方程式如下:2HCl+Fe(固)=FeCl2+H2↑ (1)静态腐蚀评价:根据失重法原理,酸液在静止状态下,不同的酸液浓度、缓蚀剂浓度、温度、压力条件下,测定酸液对钢铁的腐蚀速度。具体试验方法参照SY/T5405-1996《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》。(2)动态腐蚀评价:根据失重原理,酸液在流动状态下,不同酸液浓度、缓蚀剂浓度、温度、压力条件下,测定酸液对钢铁的腐蚀速度。具体试验方法参照SY/T5405-1996《酸化用缓蚀剂性能试验方法及评价指标》。 2)反应速度评定酸岩反应速度通常采用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。测定酸岩反应速度的方法有静态、动态和旋转岩盘三种。(1)静态反应评定试验:失重法,在酸液不流动的状态下模拟不同温度、压力测定反应速度。试验结果通常用来筛选酸液添加剂。 (2)流动反应评定试验:在高温高压流动模拟试验装置中,模拟酸液在流动的地层条件下测定酸一岩反应速度参数。测定的氢离子有效混合系数,可作为酸压设计计算的定量参数。具体试验方法请查阅专业技术书籍。(3)旋转岩盘评定试验:利用岩盘在酸液中旋转,来模拟流动状态,并测定酸一岩反应速度。测定的氢离子有效混合系数、表面和系统反应动力学参数,可作为酸压设计计算的定量参数。具体试验方法请查阅专业技术书籍。 3)酸化效果模拟试验通过试验评定储层经酸液溶蚀后岩石渗透率的改善程度,以此评价基质酸化效果，一般用K1/Ko表示(K1为酸后岩石渗透率，K0为酸前岩石渗透率)。试验方法为:(1)用储层流体或氮气测定岩心渗透率K0(2)模拟实际酸化状态(温度、压力、流动速度等),向岩心注入10-15倍孔隙体积的试验酸液。(3)用储层流体或氮气反向驱替出岩心孔隙中的残留酸液。(4)用储层流体或氮气测定酸蚀后岩心渗透率K1 4)酸液伤害模拟评定试验模拟地层温度、压力条件下,将酸液通过岩心,测定通过前后的渗透率变化。一般酸敏矿物,如绿泥石、石膏、氧化铁、高岭土等,均会造成不同程度的酸敏损害。试验方法与酸化效果评价基本相同,因为伤害,故K1<K0,以伤害比Fd=(K0-K1)/K0来表示伤害程度。 5)酸蚀裂缝导流能力实验酸压施工中,酸液在裂缝中流动,并不断刻蚀裂缝壁面形成沟槽,酸蚀裂缝导流能力的大小用裂缝渗透率与酸蚀裂缝平均宽度的乘积,即K*W表示。为酸压施工增产效果计算提供参数。试验方法:(1)在施工井岩心上加工试验仪器要求的人工裂缝。(2)模拟酸压施工条件(储层温度、流速等)注入酸液,酸液通过夹持器中岩心的人工裂缝。(3)清水驱替出人工裂缝中的残留的酸液并冲洗干净(4)在人工裂缝两面施加与储层条件相当的闭合应力(5)清水测定裂缝导流能力。 6)乳化和破乳试验若储层流体为原油,且含可能产生乳化的活性物质,那么在酸化施工泵注和返排过程中,酸液与储层流体可能会因流动而产生乳化。因此,须在酸液中加入防乳破乳剂。乳化和破乳试验是用以了解乳化程度并评价防乳破乳剂的使用效果。 7)酸液滤失速度评价酸液在一定压差作用下进入渗透性好的孔喉或微裂缝,并迅速与其壁面反应,形成蛀孔,此时酸液滤失速度加快,酸压裂缝不能向地层深部延伸,裂缝窄且短,酸液有效作用距离减小,达不到深部改造目的,影响酸化效果。酸液滤失速度是酸压设计计算的重要参数之一。但酸液的滤失随溶蚀增加而变化,所以测定难度较大,需采用高精度酸液动态滤失仪等装置。 (三)酸化工艺技术1.基质酸化基质酸化施工在不压开地层的前提下,即以低于地层破裂压力条件下泵注酸液,酸液通过岩石的基质孔缝,溶解溶蚀处理层的酸溶性物质,解除近井地带的污染和堵塞。灰岩以15%-28%的盐酸+添加剂组成的酸液体系进行处理。 砂岩以预处理液、处理液处理,预处理液采用15%的盐酸液,作用是驱替地层水,与碳酸盐反应,隔离氢氟酸,降低pH值,防止产生氟硅酸销沉淀和氟化钙沉淀;处理液为土酸,土酸中的氢氟酸能够溶蚀粘土(硅酸盐)、泥浆颗粒和泥饼、石英、长石等。 表7-1-23砂岩酸化用酸推荐表地层渗透率K储层矿物推荐酸液备注μm2〉0.1HCl溶解度>20%只用HCl-----高石英(80%)低粘土(〈5%)12%HCi+3%HF用15%HCl预处理高长石(〉20%)13.5%HCl+1.5%HF用15%HCl预处理高粘土(〉10%〉6.5%HCl+1%HF用螯合的5%HC1预处理高铁绿泥石粘土3%HCl+0.5%HF〈10-2低粘土6.5%HCI+1.5%HF用7.5%HCl或10%CH3COOH预处理高绿泥石3%HCl+0.5%HF5%CH3COOH预处理 2.酸压酸压即注入高粘前置液先压开储层、延伸储层中原有裂缝,后注入酸液,酸液酸蚀裂缝表壁形成沟槽,施工结束裂缝闭合后,酸蚀后的沟槽保持高导流能力,从而达到增产目的。前置液作用为压裂造缝;降低裂缝表面温度;降低裂缝壁面滤失。这些作用能减缓酸岩的反应速度,延长酸浓度的衰减过程,增加酸液的有效作用距离。常用的前置液有改性瓜胶、改性田菁、魔芋胶等,用量一般为注入总液量的1/3-1/2。 酸液多用浓度为15%~28%的盐酸,用量一般为酸蚀裂缝体积的2~3倍。前置液除与普通盐酸进行搭配使用外,还可与降阻酸、胶凝酸、乳化酸或泡沫酸进行搭配使用。同时,除了以前置液、酸液泵注方式以外,还可以进行前置液、酸液多级交替注入,以上各种液体搭配和注入方式具有各自的特点和应用范围,可根据具体情况选择。 3.分层酸化分层酸化技术是针对纵向多产层井或有特殊要求的井的一种酸化施工工艺。(1)封隔器分层酸化。通过井下工具组合,对纵向多产层井或有特殊要求的井,用封隔器可以实施封上酸下、封下酸上、封上下酸中间的各种施工工艺。特点是分层可靠性高,但当处理层段间距太小时,不能采用封隔器分层。 (2)投球分层酸化。通过地面高压管汇上连接的投球器投送堵塞球,酸液携带堵塞球入井,根据井中各射孔段吸液压力的差异,堵塞球对吸液能力强的层段封堵,酸化吸液弱或不吸液的射孔井段。根据要求可选择数次投球分层,适合层间距离小的井。(3)化学暂堵分层酸化。利用化学暂堵剂(油溶性或水溶性)暂时封堵相对高渗透层,使酸液集中作用于低渗透层,酸后通过产油或注水,化学暂堵剂(油溶性或水溶性)溶解,自动释放对高渗透层的封堵。适用于多产层产液或吸水差异大的井,尤其在改善注水井吸水剖面上效果较好,但由于化学暂堵剂颗粒粒径较小,不适于裂缝型或特高渗透率地层。 4.闭合酸化某些碳酸盐岩储层(如白垩层）,在酸压后难以形成非均匀刻蚀,裂缝表面被酸软化,凸起部分不能支撑裂缝,加之地层岩石本身强度不够,待裂缝闭合后,酸蚀裂缝不具有较高的导流能力。闭合酸化是以低于地层破裂压力,将酸液注入闭合或部分闭合的裂缝中,由于碳酸盐岩在岩石表面分布的不均匀性,酸岩的反应速度存在较大差异,在碳酸盐岩集中处,裂缝被酸液刻蚀成不规则且深度大的沟槽,获得高导流能力,其他未被刻蚀的裂缝面,则能够支撑裂缝。闭合酸化通常在酸压后进行。 第二节工程设计编写一、施工目的二、基础数据及井史三、历次作业情况四、井况存在问题五、设计编写依据六、施工井场描述七、施工前准备八、施工步骤九、施工安全要求风险削减措施十、环保要求十一、油层保护要求十二、井况风险削减要求十三、施工质量要求十四、送料、施工车辆十五、附图一、工程设计基本编写格式编号：（井号代码）（措施代码）（年月日）-（设计序号）措施级别:（）_____井_____工程设计编写：初审：会审：复审：审核：审批：编写单位：XXX编写日期：年月日失效日期年月日 第二节工程设计编写1.所有工程设计的编号按井别→井号→措施（维护）代号→编写日期→序号的顺序编写，例如OWC151DS20040710—23措施级别-2。㈠、工程设计分类编号说明一、工程设计基本编写格式 第二季工程设计编写2.解释说明⑴井别是指油井（O）、水井（W）和气井（G）。⑵井号是指油水气井所在的井籍编号，遵守各厂数据库井号编写规则，以大写字母表示。例如文明寨油藏经营管理区的井以WM、WMC或WMN开头，马寨油藏经营管理区的井以MZW、MZWN、WC、或MZWC开头，卫城油藏经营管理区的井以WC、WCC或WCN开头,古云油藏经营管理区的井以WCY、WCYP、WCP或WCYC开头，其中C指侧钻井，N指替代更新井，P指水平井。㈠、工程设计分类编号说明一、工程设计基本编写格式 措施类型措施代号措施类型措施代号冲砂CS压裂YL填砂TS新投XT卡堵水（卡漏）QDS（QL）回采HC补孔（重炮）BK（CP）试油SY酸化SH钻塞ZS打塞DS采气CQ挤堵JD找漏ZL化堵HD转注ZZ测压CY分注FZ调剖TP三采SC第二节工程设计编写⑶措施（维护）代号是指油水气井的作业类型，包括增产增注措施和作业维护，以措施名称的第一个汉语拼音字母表示，复合措施按措施实施的先后顺序编号。②、维护措施：维护类型措施代号检泵JB泵升级BSJ泵加深BJS冲砂CS捞杆LG检杆JG换井口HJK检管JG换封HF①、单一措施： 措施类型措施代号措施类型措施代号打塞补孔DSBK补孔回采BKHC挤堵酸化JDSH补孔压裂BKYL钻塞补孔ZSBK打塞补孔DSBK钻塞补孔回采ZSBKHC新投压裂XTYL打塞补孔卡漏DSBKQL重炮卡堵水CPQDS挤堵钻塞重炮JDZSCP打塞压裂DSYL挤堵补孔卡堵水JDBKQDS冲砂补孔CSBK钻塞重炮酸化ZSCPSH新投酸化XTSH第二节工程设计编写③、复合措施㈠、工程设计分类编号说明一、工程设计基本编写格式 ⑷编写日期是指工程设计的编写日期，以年月日的阿拉伯数字形式表示，年四位数，月日各两位数，例如20090309。⑸序号是指设计编写单位所写工程设计的顺序编号，以阿拉伯数字形式表示。第二节工程设计编写2.解释说明一、工程设计基本编写格式㈠、工程设计分类编号说明 井号井别地理位置构造位置开钻日期完钻日期完井日期完钻井深人工井底灰面油补距套补距联人完井方法完钻层位井斜方位射孔井段射孔层位射孔方式射孔枪型射孔密度压井液性质表2-1井的基础数据第二节工程设计编写一、工程设计基本编写格式㈠、工程设计内容解释(1)井的基础数据及套管数据表格见表2-1和表2-21.基础数据及井史 表2-2套管数据类别规格mm英制in壁厚mm内径mm钢级抗内压MPa抗外挤MPa下入深度m水泥返深m固井质量起~止表层套管技术套管油层套管尾管 (2)地层概况见表2-3和表2-4。层序层位层号解释井段,m厚度,m电阻率,Ώ·m声波时差解释结果射孔井段,m厚度,m表2-3地层解释情况表2-4地层测试情况日期层位测试井段,m厚度,m日产量压力,MPa参数油,t气,m3水,m3流压静压KS (3)试油或生产情况见表2-5。层号井段,m日期工作制度日产(油、气、水量〉累计产(油、气、水量〉(4)以往措施情况见表2-6日期措施井段措施名称液体性质参数措施前措施后m液量m3压力MPa排量m3/min工作制度日产液量工作制度日产液量 (5)本次酸化井段见表2-7。层号酸化井段,m厚度,m主要岩性及物性孔隙度,%渗透率地层温度,℃ 2.酸化施工目的及工艺通过对相关资料的综合分析,判明低产、减产的原因,提出酸化目的和本次酸化处理工艺。3.施工参数及施工工艺见表2-8。2-8施工参数及施工工艺施工工艺配方前置液主体酸顶替液施工规模前置液主体酸顶替液总量注入方式管柱结构施工参数施工泵压施工排量平衡压力总水马力施工设备泵车罐车平衡车辅助车辆 ①酸液类型、配方、用量根据施工目的、室内试验确定酸液类型和配方。酸液用量根据油层射孔段厚度,钻井时泥浆浸入半径,地层的物理化学性质(孔隙度、渗透率、碳酸盐含量等)、酸处理次数和处理范围的大小等因素综合确定,目前确定酸液用量有两种方法: a.基质孔隙酸化的酸液量可根据酸处理范围的半径、油层厚度和油层有效孔隙度来确定,其计算公式为:V=π(R2-r2)*h*φ(7-1-1) 在日常工作中,酸处理半径一般都根据经验数据来确定,为提高近井地带渗透率,酸处理半径可取为1-1.2m。重复酸化过的井段,处理半径应逐次增大。应该指出,合适的处理半径就可以起到解堵、提高近井地带渗透率的目的;一昧地增加酸处理半径,势必要增加酸液量,造成不必要的浪费,且对于胶结疏松的地层,过度的酸液量会造成地层的垮塌。 b.酸化、酸压软件计算。根据录入的地层基础参数,通过计算确定前置液和酸量用量。酸压施工中,一般以预期的酸压缝长计算裂缝体积加上滤失量来确定前置液的用量,酸液用量为前置液用量的2-3倍。无论是以经验还是以软件计算,酸液用量的确定都应适当。需要注意的是,各种酸化、酸压软件都是以理想条件下建立的数据模型,而现场的施工经验和施工数据是非常宝贵的,应认真分析并加以重视,以便在工作中修正和完善相应基础参数。 ②施工压力确定摩阻压力P摩,即确定破裂压力P破,即确定液柱压力P液,即确定施工泵压P泵,即 基质酸化时施工泵压要控制在低于地层破裂压力下泵注;酸压施工时施工泵压要在高于地层破裂压力下,压开地层后造缝。上述列出的为简易计算公式,便于现场操作,精确计算可借助相关专业技术软件。 ③施工排量:基质酸化的施工排量应低于地层破裂时的最大泵注排量。地层破裂时最大排量,即: 酸压施工中,提高泵注排量可获得又长又宽的裂缝,并且增加酸液在裂缝中的流动速度,使酸液在地层深部保持一定活性,从而提高酸的穿透距离。但泵注排量提高到一定限度后,酸穿透距离增长的幅度就显著降低。因此,综合井的具体情况、设备能力、施工技术、经济成本等因素,确定合理的泵注排量是非常必要的。 ④施工水马力: 压裂施工水马力的确定压裂施工水马力的确定，主要取决于施工排量和井口压力。其水马力为W＝2．23pQ式中：W———水马力，hp；p———井口压力，MPa；Q———施工排量，m3／min。（1）井口压力的确定。压裂时地面井口压力的大小主要受裂缝延伸压力、压裂液流动摩阻、液柱压力及其他摩阻影响，即：p井口＝p延－p静＋p阻＋p其他                                   （2－57）式中p井口———地面井口压力，MPa；p延———裂缝延伸压力，MPa；p静———静水柱压力，MPa；p阻———压裂液在管路中的流动摩阻，MPa；p其他———压裂液通过喷砂器、射孔孔眼等摩阻，MPa。（2）压裂车数量的确定。计算出所需水马力后，再根据每台泵车可使用的水马力即可得到压裂车数量：N＝W／W1（2－58）式中N———压裂车数量：W1———每台泵车可使用水马力，hp。 4.泵注程序见表2-9。泵注程序程序注入量泵压排量套压低压替高压挤顶替停泵关井表2-9泵注程序5.施工准备。6.现场组织分工。 7.酸化施工安全要求:①施工人员必须穿戴劳保用品上岗。②按设计要求对井口及高压管汇试压。③非岗位操作人员严禁进入高压区,非施工人员严禁进入施工现场。④发生故障应听从现场指挥,统一处理。⑤工作人员对车辆设备进行巡回检查,及时排除事故隐患。⑥有毒、有害物品,做好防范工作,配备防护用具和急救药品。⑦施工现场严禁烟火。 8.酸化施工环保要求:①残酸液返排至足够容积的方罐或防污染回收罐中,不准落地。②返排的残酸液用碱中和后排放。③严格遵守HSE的各项要求。9.井身结构图:包括套管尺寸、套管深度、水泥返高、人工井底、完钻井深、酸化井段、酸化管柱规格、酸化管柱深度、井下工具规格、井下工具位置等。10.酸化施工方案审核审批:由酸化施工方案编写方主管领导进行审核,主管总工程师审批,报顾客方主管领导审批后实施。 第三节现场施工一、施工准备(1)井场和道路:井场和道路必须平整、坚实;井场面积要求能够摆放所有施工设备和储液罐等;井场的入口处要求畅通,保证在出现意外时,人员和设备及时撤离;准备方罐或防污染回收罐,有效容积为入井液量加上井筒容积总量的1.5倍。 (2)井口、油管、封隔器、放喷管线:井口、油管、封隔器的型号、尺寸、额定工作压力、钢级等规格要符合酸化施工设计要求;送达井场时,要认真核对标牌、标识、产品合格证、检验合格证、试压合格证等,不合格的不能入井。油管入井前必须在地面丈量记录,并整齐摆放,按施工设计深度下入,一般情况下酸化管柱位置在酸化井段上部1Om左右; 起下油管作业按SY/T5587.6-93《油水井常规修井作业起下油管作业规程》执行。封隔器或其他井下工具按施工设计要求的卡点位置下入,入井前认真检查橡胶件,如有破损立即更换机械式封隔器按设计要求坐封、验封。换装井口按SY/T5587.9-93《油水井常规修井作业换井口装置作业规程》执行,井口四个方向绷钢丝绳地锚固定。油、套管一侧各接一条硬放喷管线,装1200弯头出口,用地锚固定。 (3)洗井、通井、刮削:洗井按SY/T5587.7-93《油水井常规修井作业洗井作业规程》执行;通井、刮削按SY/T5587.16-93《油水井常规修井作业通井、刮削套管作业规程》执行。(4)液体配制:按施工设计中液体配方计算酸液和添加剂用量,充分搅拌均匀。储液罐清洁无沉淀物,配液用水的机械杂质含量小于0.1%,pH值为7。配完后的液体要取样化验浓度、pH值等指标。(5)施工车辆摆放:根据施工场地的地形,以安全和利于施工的原则摆放施工车辆。施工车辆排放整齐、紧凑,距井口10-25m,指挥车视野宽阔,便于观察施工情况。 二、现场组织分工(1)施工前对全体施工人员进行技术交底,了解本次施工的目的、施工参数、施工步骤、安全注意事项等。(2)进行岗位分工,明确各岗位人员的任务、操作要领和注意事项。施工指挥:指挥各岗位人员按设计施工,处理施工中出现的技术问题。压裂车组:操作施工设备,保证运转正常。酸液组:按设计要求配制质量合格的液体。 供液组:了解地面高、低压流程和各储液罐液体性质,切换开关供液阀门,保证供液及时。井口组:负责高压井口、管汇的安装和试压,开关井口闸门,在施工指挥的指挥下排除故障。资料组:按设计要求和技术规程的规定取全取准各项资料数据。安全组:负责井口及高压区的安全,按Q/HB1113-94《井下作业安全技术规程》标准,监督施工人员和现场施工。 三、酸化施工(1)循环、试压。施工车辆就位后,连接高、低压管汇,各车用清水循环排空;高压管汇用清水以设计施工压力的1.2倍试压,稳压3min不刺不漏为合格。低压管汇用清水试压0.4-0.5MPa。(2)低压替酸。开油、套管闸门,由油管低压替入酸液,替入量=酸化管柱内容积-0.2m3。若施工中使用水力式封隔器,应小排量泵注,以免低压替酸中途启动封隔器坐封。若使用机械式封隔器,直接高挤酸液不需低压替酸。 (3)启动封隔器坐封(水力式〉。低压替酸结束后,增加泵注排量,套管出口断流后,证明封隔器已坐封;平衡车向套管环形空间注清水,根据油压调整套压,并保持合理的压差,使封隔器正常工作。封隔器的坐封方式和工作压差可查阅《井下工具技术手册》。(4)高压挤酸。按施工设计排量,泵注酸液和顶替液;在切换液体时,要先开后关供液阀门,防止出现供液不足和泵抽空。 (5)顶替。顶替液为活性水或清水,顶替量=施工管柱内容积+0.2m3。(6)关井反应、开井放喷。关井反应时间根据室内酸岩反应试验确定。关井反应结束后,立即开井放喷排液,有特殊要求的,应安装合适的油嘴或针形阀控制放喷;不能自喷的,立即采用注氮气或抽汲等排液方式,尽快排出残酸液。