常用酸化工艺

常⽤酸化⼯艺

常⽤酸化⼯艺

酸化⼯艺作为增产措施⾃应⽤于现场以来，为了满⾜不同改造对象和措施作业的要求，酸化⼯艺得到了不断完善和发展，形成

了不同的类型酸化⼯艺。酸化⼯艺按照岩性主要可分为碳酸盐岩和砂岩储层酸化技术。考虑到⽔平井酸化的特殊性，本部分对

⽔平井酸化⼯艺也做了简单介绍。

1. 碳酸盐岩储层酸化⼯艺

在碳酸盐岩储层酸化改造中，主要形成和发展了基质酸化技术和压裂酸化技术，习惯上⽤酸化表⽰基质酸化，⽤酸压表⽰压裂

酸化。

1) 基质酸化⼯艺

基质酸化也称为常规酸化或解堵酸化，如前所述，其基本特征是在施⼯压⼒⼩于储层岩⽯破裂压⼒的条件下，将酸液注⼊储

层。碳酸盐岩基质酸化的重要特征是酸蚀蚓孔的形成和微裂缝的扩⼤，其增产机理与蚓孔密切相关。

2) 酸压⼯艺

控制酸压效果的主要参数是酸蚀裂缝导流能⼒和酸蚀缝长。影响酸蚀缝长的最⼤障碍有：⼀是酸蚀缝长因酸液快速反应⽽受到

限制，其次是酸压流体的滤失影响酸压效果。另外，为产⽣适⾜的导流能⼒，酸必须与裂缝⾯反应并溶解⾜够的储层矿物量。

因此，为了获得好的酸压效果，提⾼裂缝导流能⼒和酸蚀缝长从降低酸压过程中酸液滤失、降低酸－岩反应速度、提⾼酸蚀裂

缝导流能⼒等⼏个⽅⾯⼊⼿。

酸压过程中酸液的滤失问题通常考虑从滤失添加剂和⼯艺两⽅⾯着⼿；降低酸－岩反应速率也可以缓速剂的使⽤及⼯艺上来进

⾏；加⼊缓速剂，使⽤胶凝酸、乳化酸、泡沫酸和有机酸并结合有效的酸化⼯艺可起到较好的缓速效果；提⾼裂缝导流能⼒可

从选择酸液类型和酸化⼯艺着⼿，其原则是有效溶蚀和⾮均匀刻蚀。

压裂酸化⼯艺以能否实现滤失控制，延缓酸－岩反应速度形成长的酸蚀裂缝和⾮均匀刻蚀划分为普通酸压和深度酸压及特殊酸

压⼯艺。

（1）普通酸压⼯艺普通酸压⼯艺指以常规酸液直接压开储层的酸化⼯艺。酸液既是压开储层裂缝的流体，⼜是与储层反应的

流体，由于酸液滤失控制差，反应速度较快，有效作⽤距离短，只能对近井地带裂缝系统的改造。⼀般选⽤于储层污染⽐较严

重、堵塞范围较⼤，⽽基质酸化⼯艺不能实现解堵⽬标时选⽤该⼯艺。

（2）深度酸压⼯艺以获得较长的酸蚀裂缝为⽬的⽽采⽤的不同于普通酸压⼯艺的酸压⼯艺称为深度酸压⼯艺。

a. 前置液酸压⼯艺

前置液酸压⼯艺是先向储层注⼊⾼粘⾮反应性前置压裂液，压开储层形成裂缝，然后注⼊酸液对裂缝进⾏溶蚀，从⽽获得较⾼

导流能⼒，使油⽓井增产。

前置液的主要作⽤表现为：压裂造缝；降低裂缝表⾯温度；降低裂缝壁⾯滤失。这些作⽤能够减缓酸－岩反应速度，增加酸液

的有效作⽤距离。前置液的表观粘度⽐酸液⾼⼏⼗倍到⼏百倍，当酸液进⼊充满⾼粘前置液的裂缝时，由于两种液体的粘度差

异，粘度很⼩的酸液在前置液中形成指进现象，减⼩了酸液与裂缝壁⾯的接触⾯积，这增强酸液⾮均匀刻蚀裂缝的条件。

前置液酸压⼯艺可采⽤多种酸液类型搭配，除了前置液与常规盐酸搭配使⽤外，前置液还可与胶凝酸、乳化酸或泡沫酸进⾏搭

配应⽤。上述搭配有各⾃的特点和应⽤范围，现场应⽤中可根据储层和井的情况进⾏选择。

b. 缓速酸类酸压⼯艺

缓速酸酸压技术在⼯艺特点上与普通酸压技术相同，不同之处在于其采⽤的酸液是胶凝酸、乳化酸、化学缓速酸或泡沫酸等缓

速酸，通过缓速酸的缓速性能达到酸液深穿透的⽬的。不同缓速酸的特点参见酸液类型部分。

c. 多级交替注⼊酸压⼯艺

Coulter＆Crowe等⼈(1976)提出前置液与酸液交替注⼊的⼀种酸压⼯艺，类似前置液酸压⼯艺，但其降滤失性及对储层的不

均匀刻蚀程度优于前置液酸压。80年代中期后开始得到较为⼴泛的应⽤，90年代成为实现深度酸压的主流技术。它适⽤于滤

失系数较⼤的储层，对储层压⼒⼩，岩性均⼀的地层。如果能有好的返排技术，可取得较好的效果。为获得理想的酸液有效作

⽤距离，有时交替次数多达8次。这⼀⼯艺在中、低渗孔隙性及裂缝不太发育储层，或滤失性⼤，重复压裂储层均有较好成

效。

美国在棉花⾕低渗⽩云岩储层、卡顿伍注湾油⽥曾在⼤型重复酸压中采⽤了该项技术，油藏模拟表明有效酸蚀裂缝长度达到91－244m，增产效果显著。国内在长庆⽓⽥、塔河油⽥、塔⾥⽊轮南油⽥、普光⽓⽥和川东等⽓⽥等增产改造中取得了显著

效果。（3）特殊酸压⼯艺

针对某些特殊类型储层或为实现特定要求，提出了⼀些不同于上述酸压⼯艺、具有独特理论及⼯艺特点的⼀些特殊酸压⼯艺，

如闭合酸压、平衡酸压、变粘酸酸压及不同酸化技术的复合⼯艺。限于篇幅，在此简要介绍⽬前应⽤较多的闭合酸压⼯艺。

某些油⽓层⽤上述酸压⼯艺不能创造出满意的必需的流动通道和⾼导流能⼒，这类储层主要特征如下：

ａ.酸裂缝⾯溶解不均⼀，不能产⽣明显的流道，也不能获得必需的裂缝导流能⼒；

ｂ.油层被酸不均匀刻蚀后，产⽣了理想的沟槽，但由于油层太软（如Chalk地层）或是因为⼤量的酸滤失使整个裂缝⾯软化，

刻蚀的流道在裂缝闭合时被压碎；

ｃ.⾼泵注排量下，酸与裂缝⾯的反应时间不⾜，酸岩反应不彻底，难于实现为获得适当裂缝导流能⼒所必需的⾮均匀刻蚀。

为克服这些困难，获得⾼的酸蚀裂缝导流能⼒，提出了闭合酸压⼯艺，⼯艺原理是在实施酸压处理的地层或已处理的地层中的

闭合或部分闭合的裂缝中注⼊酸液，其特点是井底注⼊压⼒⼤于闭合压⼒，⽽⼜⼩于破裂压⼒。其优点是注⼊速度低、排量

⼩、窄缝易形成湍流，有助于提⾼由于⼤⾯积刻蚀后因闭合应⼒⽽损失的导流能⼒，裂缝即可是⽔⼒压裂的裂缝，也可是地层

本⾝存在的裂缝。

2. 砂岩储层酸化⼯艺

砂岩酸化主要是进⾏基质酸化。为了满⾜不同的储层特性、污染类型及增产的实际需要，⽬前发展了多种砂岩酸化⼯艺，不同

的⼯艺其不同之处主要体现在处理液和⼯序上。按其注⼊处理液的类型及能否实现深穿透可分为常规酸化和深部酸化技术，不

同的⼯艺其注液顺序也不同。

1) 常规⼟酸酸化

常规⼟酸酸化⽤常规⼟酸作为处理液的酸化⼯艺，是使⽤时间最早，也是最为典型的砂岩酸化⼯艺。该酸化⼯艺⽤液包括：前

置液（preflush fluid）、处理液（treating fluid）、后置液（overflush fluid）和顶替液（displacement fluid），⼀般注液顺序

为：注前置液?注处理液(⼟酸)?注后置液?注顶替液。

（1）前置液

⼀般⽤3~15％HCl作为前置液，具有以下作⽤：

a. 前置液中盐酸把⼤部分碳酸盐溶解掉，减少CaF2沉淀，充分发挥⼟酸对粘⼟、⽯英、长⽯的溶蚀作⽤；

b. 盐酸将储层⽔顶替⾛，隔离氢氟酸与储层⽔，防⽌储层⽔中的Na+、K+与H2SiF6作⽤形成氟硅酸钠、钾沉淀，减少由氟硅

酸盐引起的储层污染；

c. 维持低pH值，以防CaF2等反应产物的沉淀；

d. 清洗近井带油垢(添加⾼级溶剂清洗重烃及污物)。

（2）处理液

处理液(⼟酸)主要实现对储层基质及堵塞物质的溶解，沟通并扩⼤孔道，提⾼渗透性。

（3）后置液

后置液的作⽤在于将处理液驱离井眼附近，否则，残酸中的反应产物沉淀会降低油⽓井产能。

⼀般后置液采⽤：

a. 对油井，⼀般⽤5%～12％HC1，NH4C1⽔溶液或柴油；

b. 对⽓井，⼀般⽤5%～12％HC1，或NH4Cl⽔溶液。

（4）顶替液

顶替液⼀般是由盐⽔或淡⽔加表⾯活性剂组成的活性⽔，其作⽤是将井筒中的酸液顶⼊储层。

2) 砂岩深部酸化⼯艺

砂岩储层深部酸化是为获得较常规酸化⼯艺更深的穿透深度⽽开发的⼯艺，其基本原理是注⼊本⾝不含HF的化学剂进⼊储层

后发⽣化学反应，缓慢⽣成HF，从⽽增加活性酸的穿透深度，解除储层深部的粘⼟堵塞，达到深部解堵⽬的。主要包括SHF

⼯艺、SGMA⼯艺、BRMA⼯艺、HBF4⼯艺及磷酸酸化⼯艺等。（1）顺序注盐酸⼀氟化铵⼯艺(SHF，Sequential HFProcess)。该⼯艺利⽤粘⼟的天然离⼦交换性能，向储层注⼊HCl和NH4F，这两种物质本⾝不含HF，但注⼊储层的两种溶液混合后，在粘⼟表⾯⽣成HF⽽就地溶解粘⼟。

注液时，HCl和NH4F可根据需要多次重复使⽤，以达到预期的酸化深度，SHF法的处理深度取决于HCl和NH4F的⽤量和浓

度。SHF⼯艺对不含粘⼟的储层⽆作⽤，在提⾼储层渗透率和穿透深度⽅⾯都优于常规⼟酸。

该⽅法的优点是⼯作剂成本较低，穿透深度较深，适于由于粘⼟造成的污染储层处理。缺点是⼯艺较复杂，溶解能⼒较低。

（2）⾃⽣⼟酸酸化⼯艺(SGMA，Self-Generating Mud Acid)。该⼯艺是向储层注⼊⼀种含F-的溶液和另⼀种能⽔解后⽣成有

机酸的脂类，两者在储层中相互反应缓慢⽣成HF、由于⽔解反应⽐HF的⽣成速度和粘⼟溶解速度慢得多，故可达到缓速和深

度酸化⽬的，脂类化合物按储层温度条件进⾏选择。如甲酸甲脂的作⽤原理：HOOCCH3＋H2O?HCOOH＋CH3OH HCOOH

＋NH4F?NH4＋＋HCOO－＋HF 其它如SG－MA(⼄酸甲脂)、SG－CA(⼀氟醋酸铵)等脂类⽔解后与F－结合产⽣HF，与粘⼟

就地反应。

⾃⽣氢氟酸酸化的特点是，注⼊混合处理液后关井时间较长，待酸反应后再缓慢投产。这样长的时间选择添加剂难度⼤，⼯艺

不当易造成⼆次污染，应慎重选⽤。

该系统酸化适于泥质砂岩储层，成功的SGMA酸化可获得较长的稳产期。

（3）缓冲调节⼟酸⼯艺(BRMA，Buffer-Regulated Mud Acid)。该系统由有机酸、铵盐和氟化铵按⼀定⽐例组成，通过弱酸

与弱酸盐间的缓冲作⽤，控制在储层中⽣成的HF浓度，使处理液始终保持较⾼的pH值，从⽽达到缓速的⽬的。

该⼯艺可⽤于储层温度较⾼的油井酸化，在温度⾼达185℃的含硫⽓井进⾏BR－A系列试验，效果良好。因此，可⽤于处理⾼

温井⽽不⽤担⼼腐蚀问题，可不加缓蚀剂。

（4）氟硼酸处理⼯艺。氟硼酸处理砂岩储层，既可控制粘⼟膨胀及颗粒运移，⼜能获得深穿透。但其溶解岩⽯的能⼒不及⼟

酸，国内外⼴泛采⽤氟硼酸及⼟酸联合施⼯，这就要求适当的施⼯⼯序及合理选择施⼯参数。

西南⽯油⼤学与胜利油⽥合作研究给出的典型施⼯⼯序为：

注盐酸前置液?注氟硼酸?注⼟酸?注后置液。

酸液⽤量应以氟硼酸能达到的深度进⾏计算。如胜利油⽥现场应⽤的⽤量范围为：

盐酸浓度为7%～12%，每⽶井段⽤量0.5～1.0m3；

氟硼酸浓度为8%～12% 每⽶井段⽤量1.0～1.5m3；

⼟酸浓度为12％HCl＋3％HF，每⽶井段⽤量0.5～0.7m3。

（5）砂岩储层磷酸/氢氟酸处理⼯艺。储层碳酸盐含量、泥质含量⾼，含有⽔敏及酸敏性粘⼟矿物，污染较重，⼜不易⽤⼟酸

深度处理的储层可⽤磷酸/氢氟酸处理。磷酸可以解除硫化物，腐蚀产物及碳酸盐类堵塞物。

（6）多氢酸酸化⼯艺

多氢酸酸化⼯艺是由西南⽯油⼤学提出的⼀种新型砂岩储层酸化⼯艺。多氢酸为中强酸，本⾝存在电离平衡，多氢酸可以在不

同条件下通过多级电离分解释放出多个氢离⼦，并同盐类反应⽣成氟化氢。由于多氢酸释放出氢离⼦的速度较慢，因此该体系

具有较好的缓速性；同时多氢酸具有较强的抑制⼆次沉淀物、溶解⽯英、分散和悬浮细⼩颗粒的能⼒，是砂岩储层酸化较为理

想的新型酸液体系。

3. ⽔平井酸化⼯艺

⽔平井基质酸化原理与垂直井基质酸化原理基本相同，但由于⽔平井酸化时其处理井段往往很长，使得设计⽅法、酸液体系等

要求显著有别于常规井层的酸化，其作业也更为复杂和困难。⽔平井酸化措施成功的关键是酸液在整个酸化井段的合理置放，

以使所有⽣产层段与⾜够体积的酸接触。⼀般⽽⾔,⽔平井酸化时存在以下技术难点：