| 阿益 |
2017-08-09 11:06 |
有被骗的感觉这是里面的全部内容
一、 酸化
1.酸化
酸化的目的：
常规的增产增注措施
历史：
*1895年作业，1896年3月17日赫曼.佛拉施（俄亥俄州利馬市标准石油公司太阳能炼油厂的总化学师）发表专利，HCl与石灰岩反应，65桶酸。
*美吉普西用盐酸除垢成功后，油品价铬的跌落，很少使用此技术。
*酸化新时代是以1932年普尔石油公司与道化学公司之间的磋商为起点，250加仑酸，施工前不出油－施工后16桶／天，随后开始使用。
*酸作业公司形成。道公司－道威尔公司，哈里伯顿公司。
*砂岩酸化1933年3月J.R威尔逊与印第安那的标准石油公司一起申请HF处理砂岩的工艺。对油井，前期不成功，哈里伯顿中止此项工作，50年代中期才获得工业应用。1940年道威尔公司首先采用土酸溶解泥浆成功。
2.酸化原理
酸（HCl）与碳酸盐岩的反应
2HCl+CaCO3 === CaCl2+H2O+CO2
4HCl+CaMg(CO3)2 === CaCl2+MgCl2+2H2O+2CO2
酸（HF）与砂岩的反应
与二氧化硅的反应
SiO2+4HF ===SiF4+2H2O
SiF4+ 2HF === H2SiF6
与硅酸盐的反应（长石或粘土）
Na4SiO4+8HF === SiF4+4NaF+4H2O
2NaF+SiF4 === Na2SiF6
2HF + SiF4 === H2SiF6
与方解石的反应
CaCO3+2HF === CaF2+ H2O+CO2
岩石矿物与土酸的一次反应：
石英：
钠长石：
钾长石：
钙长石：
粘土：
方解石：
白云石：
上述反应生产物之间的二次反应将导致二次沉淀，其主要反应反应为：
土酸与岩石矿物反应的二次沉淀物为氟硅酸盐等物质。由此可以看出选择酸液对于基质酸化来讲是非常重要的。通常酸液选择原则较简单，即酸液必须有效地消除伤害（包括二次伤害）而且能够增加渗透率。
质量传递过程：酸液中的H＋传递到碳酸盐岩表面；
表面反应过程：H＋在岩面上与碳酸盐岩进行反应；
质量传递过程：反应生产物离Ca2＋、Mg2＋和CO2离开岩面。
盐酸与氢氟酸混合时，氢氟酸的电离度很低。
3.酸化工艺分类
酸洗:
酸洗也称为表皮解堵酸化，主要用于砂岩、碳酸盐油气层的表皮解堵和疏通射孔孔眼。
基质酸化:
也称常规酸化，通常，在低于储集层岩石破裂压力下将酸液挤入储集层孔隙间，使酸液沿径向渗入地层而溶解低层孔隙空间内的颗粒以及其他堵塞物，扩大孔隙空间而恢复或提高低层渗透率。主要用于解除钻井、完井、大修等入井液体及掺水沉积物在近井地带的伤害，该工艺中酸液与岩石接触面积很大，酸岩反应时间很短，处理范围在1m左右，对严重堵塞井的处理效果好。
酸压:
其增产原理与水力压裂基本相同，即沟通井筒附近高渗带或其它裂缝系统、清除井壁附近污染、增大有其向井流通面积、改善油气向井流动方式和增大井附近渗流能力。
二、储层矿物成分及反应
1.地层岩石化学成分
1）碳酸盐岩石化学成分
碳酸盐岩经成岩和次生作用，其岩石矿物成分从工程应用角度命名见。
2）砂岩矿物成分
砂岩矿物成分非常复杂，常见的有石英、长石、粘土及其他碎屑，其常见矿物的
化学式见表
表2－1 常见矿物的化学式分子式
成分 矿物 化学分子式
石英
长石 正长石
钠长石
斜长石
云母 黑云母
白云母
绿泥石
粘土 高岭土
伊利石
蒙脱石
碳酸盐 方解石
白云石
铁白云石
硫酸盐 石膏
硬石膏
其他 盐
氧化铁
2.酸液溶解能力
1）溶解能力系数
单位质量纯酸反应完毕后所能溶解的矿物质量称为酸液的溶解能力系数。（质量）
不同酸与不同矿物的溶解能力系数 如下表2－2。
表2－2 纯酸与碳酸盐反应的
酸液 方解石 白云石
盐酸 1.37 1.27
甲酸 1.09 1.00
乙酸 0.83 0.77
不同浓度酸液的溶解能力系数等与酸液的质量百分浓度（小数）与 之积。
2）溶解能力
单位体积酸液与岩石中某种矿物完全反应所能溶解的体积，称为该酸液对该矿物的溶解能力X（表2－3和表2－4）。 （体积）
表2－3 常用酸对碳酸盐的溶解能力（m3/m3）
反应矿物 酸液 酸液浓度 ％
5 10 15 30
方解石 盐酸 0.026 0.053 0.082 0.175
甲酸 0.020 0.041 0.062 0.129
乙酸 0.016 0.031 0.047 0.096
白云石 盐酸 0.023 0.046 0.071 0.125
甲酸 0.018 0.036 0.054 0.112
乙酸 0.014 0.027 0.0413 0.083
注：（1）取
（2）该值未考虑孔隙体积，使用时应除以（1－ ）。
表2－4 土酸对砂岩矿物的溶解能力
酸液质量百分比浓度 ％ 溶解能力 m3/m3
HF HCl NaSiO4 SiO2
2.1 12.9 0.017 0.007
3.0 12.0 0.024 0.010
4.2 10.8 0.033 0.014
6.0 9.0 0.047 0.020
3.酸岩反应速率
酸岩反应是在液固两相（酸液与岩石）间的界面上进行的复相反应。实验表明：盐酸与石灰石的系统反应速率受H+传质控制；在低温下（50℃），盐酸与白云石的系统反应速率主要受表面反应控制，而在高温（100℃）下，整个反应受H+传质速率控制。
溶液中H+在岩面上的反应称为表面反应，反应速率由质量作用定律表示：
（2－1）
式中
当离子传质起作用时，酸岩复相反应速度由斐克定律描述：
式中 —H＋传质系数；
S/V— 单位体积酸液所接触的岩面面积；
温度、压力、地层岩石类型、面容比、酸液浓度、流速等对酸岩反应速度有影响，一般只能通过试验方法测定酸岩反应速度。
1） 温度影响
温度对酸岩反应速度的影响由阿洛尼乌斯公式表示。无论是由表面反应控制的还是由传质控制的酸岩反应，温度升高都会导致系统反应速度加快。
2） 压力影响
低压下，压力对酸岩反应速度影响很大，随着压力的升高，这种影响减弱，当压力升高到5.0－6.0Mpa后，压力的影响很小。
3） 地层岩石类型影响（见文章酸盐反应速度影响因素研究）
Ca2＋的离子半径（1.00x10－10m）比Mg2+的离子半径（0.72 x10－10m）大，由菲克安准则：Mg—O键性强，偶极矩短。Mg—O间作用力大于Ca2＋－O间作用力，破坏Mg—O键需要更大的能量，因而，在低温条件下酸与石灰岩反应比与白云石反应更快。
4）面容比影响
面容比越大，酸岩反应速度越快，因此常规酸化酸液有效作用距离只有几十厘米，而酸压时活性酸深入地层的距离可以达到几十米。
5） 酸液类型与浓度影响
不同类型酸液的离解度相差很大，而酸岩复相反应速度与溶液内部H+浓度呈正比，采用强酸反应速度快。盐酸与碳酸盐岩反应时，酸浓度的影响如图。
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