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1、酸化過程中的儲層傷害及儲層保護(hù)主講:陳冀嵋西南石油學(xué)院酸化室2005.9Chjm@vip.sina.com概述砂巖儲層酸化主要使用土酸,即HF和HCl的混合液,其它使用的多數(shù)酸液,如氟硼酸、濃縮土酸、膠束土酸、互溶土酸、地下生成酸等,其主體部分都是HF、HCl,都是利用HCl溶解砂巖儲層中的鈣質(zhì)成分,利用HF溶解砂巖中其它膠結(jié)物或基質(zhì)。酸化施工過程中,由于設(shè)計(jì)及處理不當(dāng),可能造成嚴(yán)重的儲層傷害,最常見的儲層傷害主要在于酸化后二次產(chǎn)物的沉淀,酸液與儲層巖石、流體的不配伍以及儲層潤濕性的改變,毛管力的產(chǎn)生,酸化后疏松顆粒及微粒的脫落運(yùn)移堵塞,產(chǎn)生乳化等。酸化過程中的儲層傷害及儲
2、層保護(hù)一、酸液與地層流體的配伍性·儲層原油與酸液的配伍性酸與儲層原油和瀝青原油接觸時,會產(chǎn)生酸渣,酸渣由瀝青、樹脂、石臘和其它高分子碳?xì)浠衔锝M成,是一種膠態(tài)的不溶性產(chǎn)物,一旦產(chǎn)生會對儲層帶來永久性傷害,一般很難加以消除。原油中的瀝青物質(zhì)是以膠態(tài)分散相形式存在,它是以高分子量的聚芳烴分子為核心,被較低分子量的中性樹脂和石蠟包圍,周圍靠吸附著較輕的和芳香族特性較少的組分所組成,在無化學(xué)變化時,這種膠態(tài)分散相當(dāng)穩(wěn)定,但當(dāng)與酸接觸時,酸與原油從油酸界面上開始反應(yīng),并形成不溶性薄層,該薄層的凝聚導(dǎo)致酸渣顆粒的形成,研究表明,酸液中若不加入適當(dāng)?shù)目顾嵩鼊?,一般都有產(chǎn)生酸渣的危險(xiǎn),且用
3、酸濃度越高,酸渣生成越多。酸化過程中的儲層傷害及儲層保護(hù)·儲層中水與酸液的配伍性儲層中水與酸接觸帶來的危害,主要反應(yīng)沉淀問題。不考慮注入酸液與巖石反應(yīng)時,酸與儲層中水接觸產(chǎn)生的危害不大,室內(nèi)試驗(yàn)表明,用不同配方的酸液與NaHCO3型儲層水反應(yīng),80℃條件下反應(yīng)4小時,未產(chǎn)生不溶物,但冷卻后可見到少量沉淀物,但要注意,當(dāng)儲層中水富含Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe2+、Fe3+、Al3+等時(這些離子有些是原儲層水中本身就存在的,有些是由于酸化過程中不斷產(chǎn)生的),酸液特別是HF將與這些離子作用而產(chǎn)生有害沉淀物。因此,酸化時要設(shè)法避免HF與儲層水接觸。對于注水井,酸液一般
4、不與儲層水接觸,但注入水中若含上述離子,也可能發(fā)生沉淀。酸化過程中的儲層傷害及儲層保護(hù)二、酸液與儲層巖石的配伍性儲層巖石礦物成分復(fù)雜,酸液注入后對不同礦物產(chǎn)生的溶解機(jī)理及其作用不同,會帶來不同類型不同程度的儲層傷害。粘土礦物普遍存在于油氣儲層中,最常見的是蒙脫石,伊利石,混層粘土(以伊利石-蒙脫石為主)、高嶺石以及綠泥石,不同的粘土礦物其組成、結(jié)構(gòu)以及理化性質(zhì)不同,酸液對其反應(yīng)亦各異,產(chǎn)生的傷害機(jī)理也不同。酸化過程中的儲層傷害及儲層保護(hù)·酸液引起粘土礦物膨脹酸液注入到含蒙脫石或伊利石/蒙脫石含量較高的儲層,酸液中水被蒙脫石所吸收,引起這類粘土礦物的膨脹,特別是高含Na蒙脫石
5、類粘土,膨脹體積可達(dá)6-10倍,因而使孔道變窄甚至堵死孔道,使儲層喪失滲透性,即使酸液溶解掉部分粘土礦物,也很難抵消其造成的傷害。酸化過程中的儲層傷害及儲層保護(hù)·酸液的沖刷及溶解作用造成微粒運(yùn)移高嶺石類粘土在儲層中很難結(jié)晶,它們松散地附著在砂粒表面,隨著酸液沖刷,剝落下來的微粒將發(fā)生遷移,造成孔隙喉道的堵塞,進(jìn)而降低滲透率,伊利石類粘土在砂巖中可以形成大體積的微孔(蜂窩狀)這些微孔可以束縛酸中水,有時在孔隙中還可發(fā)育成類似毛狀的晶體,增加了孔隙的彎曲性,降低滲透率,酸化過程中或酸化后隨酸液或流體流動而破碎遷移,引起孔道堵塞。不論是那類粘土礦物,酸化過程中酸溶解膠結(jié)物不同程
6、度的使儲層顆粒或微粒松散,脫落而運(yùn)移堵塞,這些微粒隨酸液的流動攪拌與殘余原油一起形成穩(wěn)定的乳化液,產(chǎn)生液堵。酸化過程中的儲層傷害及儲層保護(hù)·酸液溶解含鐵礦物產(chǎn)生不溶產(chǎn)物綠泥石類粘土是水合鋁硅酸鹽,常常含有大量的Fe,對酸和含氧的水非常敏感,它很容易溶于稀酸,用酸處理時可以被溶解掉,但當(dāng)酸耗盡時,F(xiàn)e3+可以再次以氫氧化鐵凝膠沉淀出來,堵塞儲層,這種情況特別是酸液未加螯合劑時,更為嚴(yán)重。酸化過程中的儲層傷害及儲層保護(hù)·酸化后產(chǎn)物的結(jié)垢酸化過程中產(chǎn)生的過剩的Ca2+等離子,在酸化后若不能及時排出,將與油層中的CO2作用生成碳酸鈣再次沉淀結(jié)垢,這些垢與砂子及重油等伴隨一起堵塞儲層
7、?!に峄a(chǎn)生液堵和巖石潤濕性改變酸液注入儲層后,井壁附近含水大大增加,水油流度比大于1時會出現(xiàn)水鎖,因此應(yīng)加強(qiáng)酸化后排液工作。酸液中的表面活性劑可能改變巖石潤濕性引起儲層傷害,若酸化時再形成乳化,泡沫等,兩相流動阻力增大,特別是氣泡流經(jīng)喉道時,產(chǎn)生賈敏效應(yīng)封堵喉道。酸化過程中的儲層傷害及儲層保護(hù)三、酸液與儲層礦物反應(yīng)產(chǎn)生二次沉淀傷害酸化過程中,酸溶解礦物而擴(kuò)大孔隙或裂隙空間。但若溶解后的產(chǎn)物再次沉淀出來,則會重新堵塞孔道。酸化后再次沉淀物一般如下:鐵質(zhì)沉淀酸化時除上述綠泥石被溶解釋放出鐵離子之外,儲層中其它礦物的