酸化的机理和选井原则
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影响酸化井效果因素分析及下步选井、选层建议摘要:葡南地区,目前欠注井共121口,310个层段,平均单井日影响注水20m3,截至2017年12月,针对欠注井,累计采取酸化措施143口井,占目前总井数的24.2%,平均单井累计增注2687.5m3,本文根据欠注井酸化措施次数进行分类,对葡南区块酸化水井进行效果分析,找出影响酸化效果的主要因素,进而指导下一步酸化选井、酸化效果追踪。
关键词:酸化;酸化效果;影响因素前言葡南地区水井总计640口,自投产以来,累计酸化143口水井,199井次,其中累计酸化3次以上15口,占总酸化措施井的10.4%。
近两年酸化措施力度大,2016年累计酸化22口,2017年累计酸化36口。
按照酸化次数分类,一次酸化143井次,二次酸化水井39井次,三次酸化水井12井次,四次及以上酸化水井5井次,其中 1口井酸化5次,随着酸化次数增多,酸化措施有效期及累计增注下降。
表1 措施井按酸化次数分类区块一次二次三次四次及以上平均井数(口)有效期(天)累计增注(m3)井数(口)有效期(天)累计增注(m3)井数(口)有效期(天)累计增注(天)井数(口)有效期(天)累计增注(m3)有效期(天)累计增注(m3)葡南 143 157 2315 39 73 1253 12 24 525 4 66 1112 131 20091 酸化措施井分类葡南地区投产以来,总计酸化199井次,一次酸化井143口井中,酸化效果好的井77口,占53.8%;二次酸化39口井中,酸化效果好18口,占46.2%;三次酸化井12口,酸化效果好仅3口,仅占25%;四次及以上酸化的4口井中,2口有效,2口效果差。
1.1 一次酸化措施井一次酸化措施井143口中,其中36口井转注一年以内开始欠注,这类转注初期欠注井中,酸化治理有效井仅11口,治理效果差25口,效果差井其平均酸化有效期仅10天,平均累计增注242.7 m3;其余107口,转注后期欠注,其中包括长期欠注井及短期欠注井,其中酸化效果差41口,酸化效果好66口,效果好井酸化后平均压力下降1.2 MPa,平均有效时间356.6天,平均累计增注5417.1m3。
第六章酸化概述:一.酸化概念酸化:利用酸液的溶蚀作用及向地层挤酸时的水利作用,解除油气层堵塞,扩大和连通油层孔隙,恢复和提高油气层近井地带的渗透率,从而提高采收率。
二.酸处理的目的和作用1.目的:油水井增产增注。
2.作用:解除生产井和注水井井底附近的污染,清除孔隙或裂缝中的堵塞物质,或者沟通(扩大)地层原有孔隙或裂缝,提高地层渗透率,从而实现增产增注。
三.酸化工艺类型(一)酸洗概念: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。
主要用来清除井筒表面或炮眼上沉积的酸溶性污垢。
(二)常规酸化(基质酸化)概念:是在低于地层破裂压力条件下泵注酸液,依靠酸液的溶蚀作用解除近井地带的污染和堵塞,提高渗透率。
(三)酸压(酸化压裂)概念:是在高于底层破裂压力下将酸液注入地层,在底层中形成裂缝,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。
§6—1酸化增产增注原理一.油层岩石的类型1.碳酸盐岩:(1)主要矿物成分:方解石(C a CO3)、白云石C a Mg(CO3)2其中:C a CO3含量超过50%叫石灰岩,C a Mg(CO3)2含量超过50%叫白云岩。
(2)储集空间:溶洞、裂缝、孔隙。
(3)酸化目的:解除堵塞、扩大和沟通原有裂缝和孔隙,提高采收率。
2.砂岩(1)主要矿物成分:主要是由砂粒和胶结物及其它杂质等组成。
砂粒:主要由长石(如N a AISi3O8钠长石)和石英(SiO2)组成。
胶结物:主要由粘土(高岭石Al4(Si4O10)(HO)8、伊利石、蒙脱石等)和碳酸盐矿物组成。
其它杂质:主要由F e3+F e2+的氧化物及盐类组成。
(2)储集空间:孔隙(毛细管)(3)酸化目的:通过酸液溶解砂粒间的胶结物和部分砂粒,或孔隙中的泥质堵塞物及其它结垢物,以恢复提高井底附近地层的渗透率。
二.酸化机理(一)碳酸盐岩酸化机理1.酸液类型:盐酸HCL 其浓度由地层性质而定。
酸化解堵技术的应用分析与酸液的选择摘要:伴随着油田越来越多的油水井发生堵塞,解堵技术的应用与推广日益重要。
为进一步改善解堵的效果,应用酸化解堵技术。
酸化解堵技术是应用模糊数学的方法诊断地层的伤害机理,用它来指导酸化解堵增注的选井、选层、施工是完全可行且十分有效的。
实践证明,酸化解堵技术的应用,大大的延长了油水井的生产周期,取得了较好的效果。
关键词:酸化解堵技术油层伤害酸液的选择酸化解堵作为油井的增产和注水井的增注的有力措施得到广泛应用,本文主要是从酸化解堵工艺的基本原理、油层的伤害、酸化的分类、酸液的选择以及现场应用效果分析来进行相关讨论。
一、酸化解堵技术的应用分析酸化解堵工艺是油田采油管理后期的主要增产措施之一,具有投资少、见效快、施工简单等特点,并且可在施工中根据不同油井存在的具体情况对症下药,针对性强、操作灵活可控、对油井、油层伤害较低等特点。
1.酸化解堵工艺的基本原理1.1碳酸盐岩基质酸化增产原理: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,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。
HCL==H++CL-,2H++CaCO3==Ca2++H2O+CO2,所以,保证持续反应的条件为:① 反应中酸液要持续离解出氢离子;② 离解出的氢离子不断向固相界面运动;③ 运动到固相界面的氢离子与岩石矿物发生化学反应;④ 反应产物金属离子离开界面。
1.2砂岩基质酸化增产原理: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。
2.油层伤害由于油水井的堵塞,对油层造成的伤害难以估量,因此有必要了解油层伤害类型的方法。
一、酸化及其历史简介
酸化是一种使油气井水井增产增注的主要工艺方法之一,已经有100多年的历史。油气井酸
化的方法最早是1890年代提出的,最初使用的酸是盐酸,主要用于地层解堵。随后开发了
适用于各种地层的酸液以及各种添加剂。现在常用的氢氟酸酸化方法是1933年由J.R.Wilson
首次提出,同年A.M.Mepherson首次把此方法应用于现场。1940年道威尔公司把土酸用于
油井中钻井液沉积物的清除获得了成功。到70年代酸化技术形成了较完善的系统,80年代
至今,酸化技术主要集中于增加活性酸的作用距离,延缓酸岩反应时间方面,并且形成了一
些成熟的工艺方法,开发各种工作酸液体系和添加剂。近年来国外已经有人开发了酸化专家
系统,并且用它结合工程师的经验来对酸化的工艺设计。
二、酸化的机理及分类
1.酸化的原理
酸化是一种使油气井增产的有效方法,它是通过井眼向地层注入工作酸液,利用酸与地层中
可反应的矿物的化学反应,溶蚀储层中的连通孔隙或天然(水力)裂缝壁面岩石,增加孔隙、
裂缝的流动能力,从而使油气井增产或注水井增注的一种工艺措施。
2.酸化的分类
按照酸液在地层中的作用可分为基质酸化(常规酸化)和压裂酸化。
(1) 基质酸化 基质酸化也称常规酸化或解堵酸化,是指在井底施工压力小于储层破裂压
力的条件下,将酸液注入地层,解除井筒附近的伤害,恢复储层产能的酸化。在基质酸化中
酸液不压开地层,酸液主要在岩石孔隙和天然裂缝内流动,并与孔隙或裂缝中的堵塞物质反
应,使之溶解于酸液中达到解堵的目的。基质酸化广泛应用于砂岩和碳酸盐岩储层。
对砂岩储层进行常规酸化作业时一般使用土酸,它是由盐酸和氢氟酸以及多种添加剂
组成。氢氟酸主要溶蚀孔隙中的石英、粘土、泥浆颗粒和泥饼等硅酸盐矿物,盐酸主要用于
防止氢氟酸与粘土等硅酸盐类以及碳酸盐反应生成沉淀,同时盐酸与砂岩储层中的碳酸盐矿
物反应可以使氢氟酸能够充分发挥溶蚀粘土的作用。
对碳酸盐岩储层进行基质酸化时,工作酸液常用盐酸,另外辅加多种添加剂。在进行酸化作
业时,注入酸液在低于地层破裂压力下,酸液首先进入近井地带高渗透区,依靠酸液中盐酸
的溶蚀作用形成溶蚀孔道,从而解除近井地带的堵塞,提高了储层的渗流能力。
(2) 压裂酸化 又称为酸压,一般只应用于碳酸盐岩储层,酸压时的井底压力高于地层的
破裂压力或天然裂缝的闭合压力,酸液张开的裂缝流动并与缝壁反应,形成在施工结束后也
不能完全闭合的流动槽沟,最终在储层中形成具有一定导流能力的油气通道,从而提高了储
层的渗流能力。
酸化的效果与酸化作用的有效距离以及酸岩的反应速度有关,增加酸化的有效距离和降低酸
岩反应速度是酸化取得良好效果的关键。
3. 酸液的类型
酸化最初主要是使用盐酸处理,后来又增加了氢氟酸,形成了盐酸和氢氟酸的复配酸(土
酸),一直到目前这两种酸仍是油水井酸化处理的基本酸系。
4.酸液添加剂
缓蚀剂、表面活性剂、互溶剂、铁控制剂、转向剂
5.酸化新技术
除了常规的酸化及酸压工艺技术之外,近年来,国内外已经形成了许多种酸化新技术,
现列举如下:暂堵酸化技术,闭合酸化技术,泡沫酸酸化技术,固体复合酸酸化技术,液体
转向酸酸化技术,乳化酸酸化技术,稠化酸酸化技术等。另外,国外还出现了许多酸化软件
及专家系统。
三、酸化选井选层原则
1. 原则
酸化选井选层是酸化措施成功与否的一个重要方面,酸化效果的好坏取决于储层的渗透能力
和是否受到损害。低渗污染储层的酸化在短期内有效,中高渗污染储层可获得较好的效果,
无污染储层酸化效果差,要大幅度提高需采用加砂压裂等其它措施。
2.酸化选井选层一般要考虑如下因素:
①目的层具有较为充足的能量和相当的压力梯度;
②目的层具有一定的渗流能力,国内外早期推荐的渗透率值必须大于IOx 1 0-'JAM'
或地层系数大于50x 10-'Om'-m;近年提高到大于5x 10-'ltmz或地层系数至少大于
30x 10-'}tm'-m;目前随着东部油田开发的主要对象逐步转到低渗透储层,酸化水平的进
一步提高,渗透率大于0.5x 10 -'um'的储层只要采取适宜的工作液体系和工艺措施,也
可望获得较好的增注效果;
③能够判断目的层受到污染,具有一定的表皮系数,确定损害带半径和损害带渗
透率及损害程度;
④对目的层矿物成份及重复酸化资料进行分析,确定酸化规模和用酸类型,看是
否与原设计方案有较大出入;
⑤固井质量要好,以免酸化窜层:因重复酸化对固井质量有影响,更应注意;
⑥油、气、水边界清楚,以免造成油并过早见水。
四、建议及注意事项
1.对于具体的油井及注水井进行酸化时,一定要先分析储层的岩石以及流体的性质,储层
伤害的原因,然后根据室内实验来选择具体的酸化方法和工作酸液以及添加剂。
2.深入地对储层伤害的机理进行研究,并建立实际的应用模型和酸化软件。
3.加强开发低伤害和无伤害的酸化产品的研究,同时开发对环境无公害个酸化产品和添加
剂。