第07章酸化处理.ppt
《第07章酸化处理.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第07章酸化处理.ppt(44页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第七章 酸处理技术,主要内容:,1、碳酸盐岩地层盐酸处理,2、酸化压裂技术,3、砂岩油气层的土酸处理,4、酸液及添加剂,5、酸处理工艺,酸化原理:,通过酸液对岩石胶结物或地层孔隙(裂缝)内堵塞物等的溶解和溶蚀作用,恢复或提高地层孔隙和裂缝的渗透性。,酸 洗,基质酸化,压裂酸化,将少量酸液注入井筒内,清除井筒孔眼中酸溶性颗粒和钻屑及结垢等,并疏通射孔孔眼。,在低于岩石破裂压力下将酸注入地层,依靠酸液的溶蚀作用恢复或提高井筒附近较大范围内油层的渗透性。,在高于岩石破裂压力下将酸注入地层,在地层内形成裂缝,通过酸液对裂缝壁面物质的不均匀溶蚀形成高导流能力的裂缝。,第一节 碳酸盐岩地层的盐酸处理,碳酸
2、盐岩地层主要成分:方解石和白云石,目的:,解除孔隙、裂缝中的堵塞物质,或扩大沟通油气岩层原有的孔隙和裂缝,提高油气层的渗流性,一、盐酸与碳酸盐岩的化学反应,2HCl+CaCO3CaCl2+H2O+CO24HCl+MgCa(CO3)2CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2,生成物状态:氯化钙、氯化镁全部溶于残酸中。二氧化碳气体大部分呈游离状态的微小气泡,分散在残酸溶液中,有助于残酸溶液从油气层中排出。,图7-1 酸岩反应系统示意图,酸液中的H+传递到碳酸盐岩表面;,H+在岩面与碳酸盐进行反应;,反应生成物Ca2+、Mg2+和CO2气泡离开岩面。,酸岩反应速度:,指单位时间内酸浓度降低值或单位
3、时间内岩石单位反应面积的溶蚀量。,酸岩复相反应过程:,图7-2 扩散边界层的浓度分布,溶液内部:没有离子浓度差,边界层内部:存在离子浓度差,由于边界层内存在离子浓度差,反应物和生成物在各自的离子浓度梯度作用下向相反的方向传递。这种由于离子浓度差而产生的离子移动,称为离子的扩散作用。,酸液中H+的传递方式:,对流和扩散,H+的传质速度:,H+透过边界层达到岩面的速度。,影响反应速度因素:,H+传质速度、H+反应速度和生成物离开岩面速度,二、影响酸岩反应速度的因素,(一)酸岩复相反应速度表达式,根据菲克定律,导出表示酸岩反应速度和扩散边界层内离子浓度梯度的关系式:,面容比:,岩石反应表面积与酸液体
4、积之比,(二)影响酸岩复相反应速度的因素分析,1、面容比,面容比越大,反应速度也越快,2、酸液的流速,酸液流动速度增加,反应速度加快,3、酸液的类型,强酸反应速度快,弱酸反应速度慢,4、盐酸的质量分数,图7-3 盐酸质量分数对反应速度的影响,盐酸浓度增加,反应速度增加,盐酸浓度过高,反应速度反而降低,相同浓度条件下,初始浓度越大,余酸的反应速度越慢,因此浓酸的反应时间长,有效作用范围越大,高浓度盐酸处理的优点:,(1)浓度越高,其溶蚀能力越强,溶解一定体积的碳酸盐岩石所需要的浓酸体积较少,残酸溶液也较少,易于从油、气层中排出。,(2)能解决酸化中的腐蚀问题,可获得较好的酸化效果。,(3)高浓度
5、盐酸活性耗完时间相对长,酸液渗入油气层的深度也较大,酸化效果好。,5、温度,温度升高,H+热运动加剧,传质速度加快,酸岩反应速度加快,图7-4 温度对反应速度的影响,6、压力,压力增加,反应速度减慢,图7-5 压力对反应速度的影响,7、其它因素,岩石的化学组分、物理化学性质、酸液粘度等,提高酸化效果的措施:,降低面容比,提高酸液流速,使用稠化盐酸、高浓度盐酸和多组分酸,以及降低井底温度等。,第二节 酸化压裂技术,酸化压裂:,用酸液作为压裂液,不加支撑剂的压裂。,作用原理:,(1)靠水力作用形成裂缝;,(2)靠酸液的溶蚀作用把裂缝的壁面溶蚀成凹凸不平的表面,停泵卸压后,裂缝壁面不能完全闭合,具有
6、较高的导流能力,可达到提高地层渗透性的目的。,酸压与水力压裂相比:,相同点:基本原理和目的相同。,不同点:实现其导流性的方式不同。,裂缝有效长度,导流能力,酸液的滤失特性,取决于酸液对地层岩石矿物的溶解量以及不均匀刻蚀的程度,酸压效果,酸岩反应速度,裂缝内的流速控制,一、酸液的滤失,滤失主要受酸液的粘度控制,用压裂液的滤失系数CI公式计算,控制酸液的滤失常用的方法和措施,(1)固相防滤失剂,硅粉:添满或桥塞酸蚀孔道和天然裂缝。,刺梧桐胶质:在酸中膨胀并形成鼓起的小颗粒,在裂缝壁面形成桥塞,阻止酸蚀孔道的发展,降低滤失面积。,大颗粒桥塞大的孔隙;亲油的树脂形成更小的颗粒,变形后堵塞大颗粒的孔隙,
7、从而有效地降低酸液的滤失。,粒径大小不等的油溶树脂:,(2)前置液酸压,优点:,(1)采用前置液破裂地层形成裂缝,并在裂缝壁面形成滤饼,可以降低活性酸的滤失;,(2)冷却井筒和地层,减缓酸液对油管的腐蚀,降低酸岩反应速度,增大酸液有效作用距离。,(3)胶化酸,以某些表面活性剂作酸液的稠化剂,能够形成类似于链状结构的胶束稠化酸。,优点:,(1)受剪切后胶束链能很快重新形成,稳定性好;,(2)粘度大,在形成废酸前能有效地防止酸液滤失。,(4)乳化酸和泡沫酸,二、酸液的损耗,影响酸沿碳酸盐岩地层裂缝行进距离的因素:,酸液的类型、酸液浓度、注入速度、地层温度、裂缝宽度及地层矿物成分等,图7-6 注入速
8、率对酸穿透距离影响,注入速率增加,穿透距离增加,图7-8 温度及酸浓度与酸穿透距离关系,图7-7 裂缝宽度对酸穿透距离影响,裂缝宽度增加,穿透距离增加,温度增加,穿透距离减小,浓度增加,穿透距离增加,三、酸岩复相反应有效作用距离,残酸:,当酸浓度降低到一定浓度时,酸液基本上失去溶蚀能力。,活性酸的有效作用距离:,酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。,裂缝的有效长度:,酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。,(一)酸岩反应的室内试验方法简介,静态试验,动态试验,恒温、恒压、恒面容比;静止反应;定时测量酸浓度和岩石溶蚀量,流动模拟试验,动力模拟试验,模拟酸液在地下流动反应的情况,岩心转动
9、而酸液静止,利用相似模拟处理方法,(二)裂缝中酸浓度的分布规律,研究方法,数学模拟,求出裂缝中酸浓度分布的数学规律,物理模拟,确定H+传质系数DH+,1.酸液在裂缝中流动反应的偏微分方程,基本假设:,恒温恒压下,酸沿裂缝呈稳定层流状态;,酸液为不可压缩液体;,酸密度均一;,传质系数与浓度无关。,对流扩散偏微分方程:,2.酸浓度分布规律及计算图的应用,边界条件,裂缝入口端酸浓度为初始浓度C0,裂缝壁面处,对盐酸与石灰岩反应来说,表面反应速度与传质速度相比,可视为无限大,故壁面上的酸浓度C=0,裂缝中心位置且垂直于壁面的方向上,酸浓度梯度为零,图7-9 酸沿平板流动反应俯视示意图,图7-10 有滤
10、失情况下酸液有效作用距离计算图,图版应用方法:,方法一:(已知断面位置x),1)根据物理参数计算皮克利特数NP,2)根据给定裂缝中任意断面的位置x,计算相应的无因次距离LD,3)利用计算图,两坐标位置的垂线相交,得到x位置的无因次酸浓度值,即任意断面位置x的酸浓度C值。,方法二:(已知C/C0),根据皮克利特数NP,给定的C/C0值,利用图版查出相应的无因次距离LD;从而算出酸浓度降至预定的C/C0时,活性酸的有效作用距离x值。,破裂地层后某一时间时活性酸有效作用距离的步骤:,由滤失系数C计算酸液平均滤失速度;,计算时间t时的动态裂缝尺寸(长度L及平均缝宽W);,根据排量Q、油层有效厚度h及缝
11、宽W求裂缝入口端平均流速u0;,根据H+有效传质系数求皮克利特数NP;,根据图版查无因次距离数LD;,求酸液有效作用距离x。,3.确定有效传质系数的物理模拟原理,物理模型的简化,图7-11 无滤失情况下酸沿裂缝流动反应示意图,假设岩板不滤失,对流扩散微分方程,简化偏微分方程的解,用分离变量法和傅立叶级数,得到x方向任一横断面上平均酸浓度为,令x=L,4.有效传质系数曲线图,图7-12 有效传质系数与雷诺数关系曲线图,注意事项:,1)必须选用实际产层温度条件下的曲线;,2)岩性不同,传质系数值不同。因此各油气田应用本产层的岩心作流动模拟试验,作出有效传质系数与流动雷诺数关系曲线,其它油气田的试验
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 07 酸化 处理
链接地址:https://www.31ppt.com/p-6616581.html