酸化壓裂新技術(shù).ppt

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碩士2002級現(xiàn)代完井工程酸化壓裂技術(shù)1 參考文獻(xiàn)1油藏增產(chǎn)措施??M.J.ECONOMIDES2油井酸化原理??B.B.WILLIAMS3完井酸化壓裂??J.M.TINSHELEY4ACIDIZING??SPEREPRINTSERIESNO.325SPEPAPERS2 ?碳酸鹽巖儲層酸化技術(shù)?砂巖儲層基質(zhì)酸化技術(shù)?酸化室內(nèi)評價技術(shù)3 一、碳酸鹽巖儲層酸化技術(shù)4 概述控制酸化效果的因素有效作用距離裂縫導(dǎo)流能力酸濃度酸類型巖石類型酸液流速酸液用量酸巖反應(yīng)速度酸液濾失酸濃度酸類型巖石類型酸液流速降濾劑粘度5 酸化溶解物(1)基質(zhì)礦物(2)堵塞物(傷害物)使用的主要酸液(1)鹽酸(2)磷酸(3)硝酸或硝酸+鹽酸反應(yīng)特點(diǎn)(1)碳酸鹽礦物反應(yīng)碳酸鈣，碳酸鎂，少量粘土。(2)多孔介質(zhì)，微裂縫，人工裂縫(3)蚓孔，非均勻刻蝕??導(dǎo)流能力6 存在問題(1)反應(yīng)速度快(作用半徑小)(2)沉淀物易產(chǎn)生(二次傷害)(3)液體置放研究方向(1)添加劑及酸液(2)設(shè)備提高(3)優(yōu)化設(shè)計(jì)(工藝和參數(shù))7 (一)液體選擇1選擇處理液的標(biāo)準(zhǔn)(1)巖石礦物學(xué)(2)地層傷害(3)巖石力學(xué)(4)油井條件(T，P)2敏感性(1)巖石礦物敏感(2)裂縫系統(tǒng)??應(yīng)力敏感(3)潤濕性的改變8 反應(yīng)性能：化學(xué)組成表面積大比面碳酸鹽基質(zhì)結(jié)構(gòu)圖基質(zhì)傷害帶井眼9 特點(diǎn)：縫窄、孔小比面大反應(yīng)速度快碳酸鹽裂縫基質(zhì)系統(tǒng)微縫基質(zhì)10 特點(diǎn)：縫大比面小反應(yīng)速度小人工裂縫酸蝕井眼基質(zhì)11 碳酸鹽巖儲層酸化時酸液應(yīng)用指南溫度條件酸液低溫常規(guī)鹽酸高溫鹽酸+緩速劑有機(jī)酸地下自生酸12 （二）碳酸鹽巖儲層酸化分類酸化酸洗基質(zhì)酸化酸壓13 酸洗清洗：井筒射孔眼方式：正洗反洗壓裂車14 基質(zhì)酸化酸化：地層方式：油管注液套管注液環(huán)空注液封隔器壓裂車15 壓裂酸化壓裂：壓開裂縫張開裂縫酸刻蝕裂縫高導(dǎo)流能力裂縫酸化：地層方式：油管注液套管注液環(huán)空注液封隔器壓裂車16 (三)碳酸鹽巖酸化技術(shù)1.酸化機(jī)理研究石灰?guī)r和白云巖與鹽酸反應(yīng)機(jī)理研究酸巖反應(yīng)過程系統(tǒng)反應(yīng)動力學(xué)研究表面反應(yīng)動力學(xué)研究影響酸巖反應(yīng)速度因素研究影響酸蝕形態(tài)及導(dǎo)流能力因素的研究酸液濾失機(jī)理研究酸化效果評價方法研究17 2.酸化工藝技術(shù)研究2.1基質(zhì)酸化工藝技術(shù)??原理:利用酸液溶解地層巖石孔隙及裂縫堵塞物,擴(kuò)大油氣滲流通道。??技術(shù)關(guān)鍵:?蚓孔生長發(fā)育規(guī)律研究；?最佳注酸速度研究；?最佳注酸強(qiáng)度研究；?關(guān)井時間及返排速度研究；?孔隙型,裂縫型及復(fù)合型地層基質(zhì)酸化工藝技術(shù)研究。??可提供:基質(zhì)酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件18 2.2普通酸壓工藝技術(shù)??原理：用酸液壓開并刻蝕裂縫,獲得高導(dǎo)流能力的人工裂縫,改善油氣滲流條件。??關(guān)鍵技術(shù):酸液濾失機(jī)理；酸液有效作用距離研究；酸蝕裂縫導(dǎo)流能力研究；普通酸壓優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。??可提供：普通酸壓設(shè)計(jì)軟件(正向或逆向)。19 2.3交替相前置液酸壓工藝技術(shù)??原理：用不同流體粘度和反應(yīng)特性差異,在交替注入過程中獲得非均勻刻蝕裂縫,降低酸液濾失,從而獲得較長的酸液有效作用距離和較高的酸蝕縫導(dǎo)流能力。20 ??關(guān)鍵技術(shù)：酸液和壓裂液的選擇：配伍、粘度比、破膠返排；蚓孔生長發(fā)育規(guī)律的研究：濾失控制機(jī)理；指進(jìn)現(xiàn)象的產(chǎn)生和模擬：界面過渡帶處理；各級注入量的優(yōu)化組合。??可提供：交替相前置液酸壓設(shè)計(jì)軟件。21 2.4降濾是失酸壓工藝技術(shù)??原理：在酸壓過程中隨酸液注入降濾劑或改變酸液濾失性,達(dá)到降低濾失,提高酸液效率的作用。??關(guān)鍵技術(shù)：降濾劑的選擇及加入方法和加入量的確定；泡沫降濾時,起泡劑和泡沫穩(wěn)定劑的選擇；乳化降濾時,乳化劑和破乳劑的選擇。22 ??可提供相應(yīng)的降濾工藝設(shè)計(jì)方法及優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件油井用降濾劑(油溶性)SWF-1氣井用降濾劑(揮發(fā)性)SWF-223 2.5延遲酸壓工藝技術(shù)??原理：針對高溫(120度以上)深井儲層或微裂縫酸化,酸巖反應(yīng)速度特快,很難達(dá)到深度酸化目的,使用延遲酸,讓其在地層某一溫度下才逐漸釋放酸液,實(shí)現(xiàn)在地層深部產(chǎn)生溶解反應(yīng),從而達(dá)到深度酸化目的,增大酸液有效作用距離24 ??關(guān)鍵技術(shù)：據(jù)不同地層要求確定延遲劑類型及起始酸釋放溫度延遲酸液配方確定延遲酸化工藝技術(shù)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)延遲酸化工藝與其他工藝技術(shù)的配合運(yùn)用??可提供：延遲酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件25 2.6閉合酸壓工藝技術(shù)??原理：酸壓形成一定長度的酸蝕裂縫后,降低注入壓力,使井底裂縫壓力低于閉合壓力下注酸,以提高近井帶裂縫導(dǎo)流能力。??關(guān)鍵技術(shù)：?酸壓過程中閉合時間的確定?閉合酸蝕裂縫長度的確定?閉合酸化時泵壓及排量關(guān)系確定?閉合段酸液類型及酸液配方確定??可提供：閉合酸壓設(shè)計(jì)軟件26 2.7酸壓綜合技術(shù)??原理：結(jié)合酸壓,交替注入,閉合酸壓及延遲酸的酸化工藝技術(shù)。??關(guān)鍵技術(shù)：?幾種工藝的優(yōu)化及協(xié)調(diào)??可提供：相應(yīng)的設(shè)計(jì)軟件27 二、砂巖儲層基質(zhì)酸化技術(shù)28 引言砂巖儲層酸化原則不壓破儲層解除儲層傷害29 控制砂巖儲層酸化效果的因素有效作用距離孔隙度、滲透率二次沉淀酸巖反應(yīng)速度酸化工藝酸濃度酸類型礦物類型酸液流速注酸順序巖石結(jié)構(gòu)及膠結(jié)情況酸液置放酸液用量儲層傷害孔縫分布酸濃度酸類型礦物類型傷害產(chǎn)物添加劑關(guān)井時間酸液用量30 酸化溶解物1、基質(zhì)礦物2、堵塞物(傷害物)主要使用的酸液HF+HCl反應(yīng)特點(diǎn)1、多礦物反應(yīng)(碳酸鹽?粘土?長石?石英)2、多孔介質(zhì)中31 存在問題1、反應(yīng)速度快(作用半徑小)2、沉淀物易產(chǎn)生(二次傷害)3、傷害帶不易確定4、液體置放?研究方向1、酸液及添加劑2、沉淀物的預(yù)防3、優(yōu)化設(shè)計(jì)(工藝和參數(shù))32 (一)液體選擇1、選擇處理液的標(biāo)準(zhǔn)(1)巖石礦物學(xué)(2)地層傷害(3)巖石力學(xué)(4)油井條件33 2、礦物敏感性酸液接觸巖石后形成下列現(xiàn)象：基巖結(jié)構(gòu)的破壞微粒的釋放和沉淀的形成潤濕性的改變3、敏感性取決于地層礦物與酸的反應(yīng)性質(zhì)反應(yīng)性質(zhì)取決于巖石結(jié)構(gòu)和礦物在巖石中的分布。34 反應(yīng)特性：化學(xué)組成表面積石英長石燧石云母二次膠結(jié)物(碳酸鹽、石英)粘土孔隙相嵌粘土孔隙充填孔隙充填物骨架砂巖的典型結(jié)構(gòu)圖35 砂巖礦物的表面積及溶解度石英燧石長石云母高嶺石伊利石蒙脫石綠泥石方解石白云石鐵白云石菱鐵礦礦物名稱表面積溶解度HClHCl+HF低低至中等低至中等低高高高高低至中等低至中等低至中等低至中等不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解不溶解低至中等高溶解高溶解高溶解高溶解很低低至中等低至中等低至中等高溶解高溶解高溶解高溶解高溶解有CaF2沉淀高溶解有CaF2沉淀高溶解有CaF2沉淀高溶解36 選液方法有效地清除傷害提高地層滲透率防止沉淀溶解度粘土含量37 砂巖酸化時酸液應(yīng)用指南注:(1)用15%HCl預(yù)沖洗；(2)用螯合的15%HCl預(yù)沖洗；(3)用7.5%HCl或10%醋酸預(yù)沖洗；(4)5%醋酸預(yù)沖洗。Fogler(1976)，Hekim(1977)，Walsh(1982)，McLeod(1984)etal條件酸液HCl溶解度>20%僅用HCl高滲透(100md以上)高石英(80%)，低粘土(<5%)12%HCl+3%HF(1)高長石(>20%)13.5%HCl+1.5%HF(1)高粘土(>20%)6.5%HCl+1%HF(2)高鐵綠泥石粘土3%HCl+0.5%HF低滲透(10md或更低)低粘土6%HCl+1.5%HF(3)高綠泥石3%HCl+0.5%HF(4)38 液體選擇的其它標(biāo)準(zhǔn)儲層物性滲透率孔隙度儲層條件地層溫度地層壓力傷害清除機(jī)理溶解作用溶解懸浮溶解穩(wěn)定地層流體油和氣地層水39 (二)砂巖儲層酸化分類酸化酸洗基質(zhì)酸化40 酸洗清洗：井筒射孔眼方式：正洗反洗壓裂車41 基質(zhì)酸化對象：地層方式：油管注液套管注液環(huán)空注液封隔器壓裂車42 (三)砂巖儲層酸化技術(shù)1.砂巖儲層酸化機(jī)理研究?砂巖與HF反應(yīng)動力學(xué)?砂巖與HF反應(yīng)熱力學(xué)?影響砂巖與酸的反應(yīng)速度因素?酸液在多孔介質(zhì)中的反應(yīng)規(guī)律?酸巖反應(yīng)中的反應(yīng)前沿及儲層滲流條件變化規(guī)律43 2.砂巖儲層酸化工藝2.1常規(guī)酸化工藝??原理：利用酸液溶解砂巖孔隙及喉道中膠結(jié)物和堵塞物,改善儲層滲流條件,提高油氣產(chǎn)能。??關(guān)鍵技術(shù)：?針對儲層物性及礦物特性選擇酸液體系?酸化工藝參數(shù)優(yōu)選?施工質(zhì)量保證??可提供：相應(yīng)的酸液配方,已編制出設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。44 2.2暫堵酸化工藝??原理：在酸液中加入暫堵劑，注酸時暫時堵塞高滲層，酸化低滲層，實(shí)現(xiàn)在多層油藏或大厚層油藏中沿縱向的均勻布酸，均勻解堵改善縱向出油剖面或吸水剖面。45 暫堵酸化技術(shù)多層注入能力相差懸殊地層大厚層傷害程度不一注入液遵循最小阻力原理吸酸程度不一酸化剖面不均一高滲透層吸酸多低滲透層吸酸少46 暫堵原理47 常用暫堵劑性能48 ??關(guān)鍵技術(shù)?據(jù)井層條件選擇酸液體系；?據(jù)井層條件選擇暫堵劑類型；?據(jù)儲層物性及孔喉大小選擇暫堵劑粒徑分布；?暫堵劑注入工藝。?暫堵酸化工藝參數(shù)的優(yōu)化。??可提供?分別用于油井、水井、氣井酸化的暫堵劑DZ—1、DZ—2、DZ—3；?用于酸化的暫堵劑?暫堵酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件。49 2.3深部酸化技術(shù)??原理：由于酸在砂巖多孔介質(zhì)中的反應(yīng)速度太快,酸化解堵半徑小,采用在地下生成鹽酸和HF技術(shù)，實(shí)現(xiàn)深部酸化目的。這些技術(shù)包括：?氟硼酸酸化工藝技術(shù)；?地下自生土酸技術(shù)；?緩沖調(diào)節(jié)土酸技術(shù)；?“5H+酸”酸化技術(shù)等。50 ??技術(shù)關(guān)鍵：?酸液體系及針對具體儲層的酸液配方選擇；?地下生成酸的效率（條件）；?據(jù)解堵要求的深部酸化工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。??可提供：?深部酸化的DPHF和DPH技術(shù)；?“5H+酸”酸化工藝技術(shù)；?氟硼酸酸化、地下自生土酸、緩沖調(diào)節(jié)土酸、“5H+酸”等酸化設(shè)計(jì)軟件。51 2.4新型解堵酸化技術(shù)??原理：鉆井、完井、修井作業(yè)過程中可能引入許多堵塞物（無機(jī)和有機(jī)物）,有些堵塞物是用HF和HCL所不能溶解的，因而酸化不能有效解堵.研制的新型解堵酸液可以溶解目前大多數(shù)HF和HCL所不能溶解的堵塞物,從而可以有效地進(jìn)行酸化解堵，提高酸化效果。52 ??關(guān)鍵技術(shù)：?新型酸液溶解各種堵塞物的效率。?新型酸液的酸化實(shí)施工藝。?酸化工藝參數(shù)的優(yōu)化。??已研制出：?新型解堵酸液體系及配套的實(shí)施工藝，但未進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。53 2.5堵水酸化聯(lián)作技術(shù)技術(shù)??原理：油井生產(chǎn)中后期，有些產(chǎn)層含水高達(dá)98?100％，已不具備開采價值，但相當(dāng)一部分產(chǎn)層還有很大生產(chǎn)潛力，問題在于堵住水層，釋放油層。本項(xiàng)技術(shù)采用耐酸堵劑堵塞水層，然后酸化釋放油層，酸化時在酸液中加入暫堵劑，注酸時暫時堵塞高滲層，酸化低滲層，實(shí)現(xiàn)在多層油藏或大厚層油藏中沿縱向的均勻布酸，均勻解堵改善縱向出油剖面，提高油井產(chǎn)能。54 ??關(guān)鍵技術(shù)：?據(jù)井層條件選擇耐酸堵劑；?據(jù)井層條件選擇酸液體系；?據(jù)井層條件選擇酸化暫堵劑類型、粒徑；?堵水及暫堵劑注入工藝；?堵水、暫堵酸化工藝參數(shù)的優(yōu)化。??可提供：?耐酸堵水劑NS－1；?酸化用暫堵劑DZ－1(油井)、DZ－2(水井)、DZ—3(氣井)；?堵水暫堵酸化優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件。55 三、酸化室內(nèi)評價技術(shù)56 (一)酸化室內(nèi)評價技術(shù)1酸液類型篩選及據(jù)儲層條件確定酸液配方2酸液添加劑篩選評價3酸巖反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)測定試驗(yàn)4酸巖反應(yīng)熱力學(xué)參數(shù)測定試驗(yàn)5酸化效果評價試驗(yàn)6各種酸化設(shè)計(jì)方法及軟件編制57 (二)主要研究方向1、理論研究：?酸巖反應(yīng)機(jī)理研究?酸化數(shù)學(xué)模型研究?物理模擬及數(shù)值模擬研究58 2、應(yīng)用研究?酸化工藝的引進(jìn)消化和發(fā)展=>形成應(yīng)用技術(shù)?新工藝及新材料的研制=>改進(jìn)酸化工藝?添加劑及酸液的研制及應(yīng)用=>改善酸化效果?酸化工藝參數(shù)優(yōu)化=>形成軟件，推廣應(yīng)用?酸化評價技術(shù)=>提高酸化效果，完善酸化工藝?質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)=>現(xiàn)場跟蹤并及時調(diào)整實(shí)施工藝59 謝謝！60